Где применяют сульфатостойкий цемент

Виды, состав и применение сульфатостойких цементов

1. Особенности
2. Использование
3. Разновидности сульфатостойкого цемента
4. Маркировки сульфатостойкого цемента
5. Свойства сульфатостойких цементов
6. Цветной и белый портландцемент
7. Рекомендации

В прочности и долговечности железобетонных конструкций мало кто сомневается, но все же стоит отметить, что под воздействием внешних факторов среды материал имеет свойство довольно быстро разрушаться. Основными причинами разрушения бетона являются ветер, грунтовые воды, солнечные лучи, частые дожди и морозы. Именно поэтому применение новых технологий в производстве строительных смесей так важно.

На помощь в борьбе с разрушением бетонных конструкций приходит специализированный сульфатостойкий бетон.

Особенности

Сульфатостойкий цемент производится на основе крошки портландцементного клинкера тонкого помола в смеси с гипсом, частный случай обычного портландцемента с особенностью в виде повышенной устойчивости к воздействию сульфатов.

Особые требования выдвигаются к качеству клинкера, используемого в изготовлении сульфатостойкого цемента. Так, его химический состав строго нормируется:

• концентрация трехкальциевого силиката не более 50%;
• концентрация алюмината – не более 5%;
• глиноземный модуль – должен быть более 0,7%;
• совместное содержание C3A+C4AF – менее 22%.

Такие ограничения вводятся, чтобы обезопасить полученную конструкцию от сульфатной коррозии.

Использование

Использование сульфатостойких цементов обосновано для строительства сооружений, подверженных агрессивным воздействиям окружающей среды.

А именно:

• сильные морозы и перепады температур;
• частые атмосферные осадки и перепады влажности, затопления, приливы и отливы, паводок, грунтовые воды;
• движение грунта, его просаживание или, наоборот, вспучивание;
• воздействие агрессивных химических жидкостей, например, грунтовые воды с нестабильным составом;
• сейсмическая активность.

Поэтому чаще всего сфера применения сульфатостойких цементов – это:

• цинк-сульфатные мостовые сваи;
• гидротехнические сооружения, работающие с морской или океанической водой;
• подводные и подземные массивы;
• морские и речные молы;
• железобетонные сооружения;
• конструкции с повышенной напряженностью.

Разновидности сульфатостойкого цемента

Рассмотрим основные виды сульфатостойкого цемента в зависимости от состава:

• Портландцемент без добавок. Введение минеральных и инертных добавок в этот вид цемента недопустимо. Является универсальным материалом, стоек к перепадам температуры и влажности.
• Шлакопортландцемент. Основной добавкой является гранулированный доменный шлак, он перемалывается вместе с клинкером и составляет 40—60% от общего объема смеси. Шлак, используемый в качестве добавки, должен соответствовать норме на присутствие в нем оксида алюминия – не более 10-12%. Слабое место шлакопортландцемента – неустойчивость к замораживанию.
• Портландцемент с добавлением минеральных добавок. В качестве минеральных добавок может быть использован шлак в количестве 15-20% от общего объема, пуццолан, комбинация пуццолана или микрокремнезема со шлаком. Минеральные добавки обычно составляют 5-10%. Этот вид сульфатостойкого цемента обладает отличной стойкостью к замораживанию и перепадам влажности.
• Пуццолановый портландцемент. Содержит в своем составе смесь из доменного шлака и пуццоланов. Пуццоланами называются активные минеральные добавки вулканического происхождения, такие как, например, пепел или пемза. В отличие от портландцемента более стоек к сульфатной коррозии, но при этом хуже переносит резкие перепады температур и перепады влажности.

Маркировки сульфатостойкого цемента

Приобретая сульфатостойкий цемент, стоит уделить внимание маркировке на упаковке. Она означает максимальную прочность при сжатии. Основные распространенные марки – М300, М400, М500. Соответственно, прочность этих цементов будет составлять от 300 до 500 кг/см² (или от 30 до 50 МПа).

Необходимо помнить, что при длительном хранении прочность состава может снижаться, так, за 3 месяца она может снизиться на значение до 10%.

Своей максимальной прочности на сжатие цемент достигает на 28 сутки после заливки.

• Сульфатостойкий шлакопортландцемент бывает всех доступных маркировок – М300, М400 и М500.
• Портландцемент с добавлением минеральных добавок маркируется – М400 и М500.
• Портландцемент без добавок имеет маркировку – М400.
• Пуццолановый маркируется – М300 и М400.

Свойства сульфатостойких цементов

Сульфатостойкие цементы являются быстросохнущими.

• Сроки схватывания – от 45 мин до 10 часов.
• Водопотребность 22-28%. Это важная характеристика, которая используется для правильного разведения исходной смеси с водой, чтобы получить раствор нужной консистенции.
• Тонкость помола. Для цементов с содержанием минеральных добавок осадочного происхождения остаток на сите с ячейками 80 мкм – не более 15%

Цветной и белый портландцемент

Агрессивные условия окружающей среды не повод забыть об эстетическом виде сооружения. Особое распространение имеют белые портландцементы, механизм изготовления которых очень схож с обычным цементом, за исключением использования белого клинкера.

Важным моментом в производстве белого клинкера является применение карбонатных пород и глины с очень низкой концентрацией оксидов железа и марганца. Для усиления белизны клинкера его выбеливают с помощью химического восстановления карбида железа 3 до оксида железа Fe3O4.

В белом портландцементе особо ценится его показатели белизны, так, выделяют 3 степени белизны цемента, которые между собой отличаются степенью отражения света.

На этой основе производится и цветной портландцемент. Его несложно сделать из белого клинкера в смеси с красящими веществами. Чаще всего для окраски используется железная гематитовая руда (для получения красного и коричневого оттенков), фталоцианиновые пигменты (для получения зеленого и голубого), железоокисный пигмент (желтый) и сажа для получения серых и черных оттенков.

Рекомендации

Стоит отметить, что сульфатостойкие цементы являются важной частью в постройке конструкций, подвергающихся суровым испытаниям климатическими условиями, такими как переменчивая влажность и скачки температур.

Необходимо с должной ответственностью относиться к выбору материалов, ведь для разных условий сульфатостойкие цементы подбираются индивидуально.

В большинстве случаев важным критерием выбора является тип почвы, ее кислотность и плотность. Но также стоит при выборе обращать внимание на то, чтобы приобретаемая продукция соответствовала государственным стандартам качества (ГОСТ).

О том, как выбрать цемент, смотрите в следующем видео.

Особенности сульфатостойкого цемента

1. Что это такое?
2. Виды
3. Применение
4. Состав клинкера
5. Как сделать?

Бытует мнение, что железобетонные изделия являются самыми прочными и долговечными. Однако подобная формулировка является заблуждением. При несоответствующих условиях эксплуатации конструкции из бетона также подвержены серьезным деформациям и повреждениям. На них оказывают негативное воздействие сильные морозы, оседание слоев почвы, кислородное окисление, атмосферные осадки и влияние различных химических веществ.

Лучшим вариантом для строительства считается сульфатостойкий цемент. Наибольшую популярность данный строительный материал получил в тех регионах, где погодные условия оставляют желать лучшего. Это касается территорий, для которых характерными особенностями являются резкие перепады температур и большое количество выпадающих осадков.

Что это такое?

Сульфатостойкий цемент или портландцемент – это специальный строительный материал, который отличается от привычного аналога и является устойчивым к негативным воздействиям химических соединений и переменчивым капризам природы. Основная область применения портландцемента включает в себя постройку насосных станций, водосбросных и водовыпускных сооружений. Бетон и сваи из цинк-сульфатного стройматериала используются для постройки большинства промышленных конструкций.

Сульфатостойкий цемент достаточно медленно застывает, но в затвердевшем состоянии имеет очень высокую плотность. Последний фактор является его основным достоинством среди других строительных материалов.

По своему составу сульфатостойкий цемент разделяется на следующие разновидности:

• пуццолановый портландцемент;
• сульфатостойкий шлакопортландцемент;
• сульфатостойкий портландцемент;
• сульфатостойкий портландцемент с добавлением минеральных веществ.

Теперь рассмотрим вкратце каждый из этих строительных материалов:

• Пуццолановый портландцемент содержит смесь из гранулированного доменного шлака и пуццоланов. Под последними подразумеваются продукты вулканического происхождения в виде пепла, туфа и пемзы. Пуццоланы являются активными минеральными добавками при изготовлении портландцемента. Этот строительный материал сравнительно плохо переносит режим попеременного увлажнения и высыхания, а также оттаивания и резкого замораживания.
• Сульфатостойкий шлакопортландцемент изготавливается путем смешивания клинкера с доменным шлаком в гранулированном виде (примерно 50-60%) и незначительным количеством гипса. Шлак, который используют для производства, должен содержать ограниченное количество оксида алюминия (приблизительно до 10-12%). Сульфатостойкому шлакопортландцементу присваиваются марки М300 и М400. Он относительно устойчив по отношению к воздействию сульфатов, однако плохо переносит сильные морозы.

• Сульфатостойкий портландцемент имеет марку М400. Он склонен к медленному затвердеванию и низкому тепловыделению. Является универсальным и выдерживает любые виды температурных режимов и влажности.
• В сульфатостойкий цемент с минералами добавляется около 15-20% от общей цементной смеси доменного шлака в гранулах или 5-10% минеральных веществ. Этот вид стройматериала выпускается с марками М400 и М500. Сульфатостойкий цемент с минеральными добавками отлично подходит для сооружения различных конструкций, имеет повышенную морозостойкость и устойчивость к сильной влажности и засухе.

Применение

За счет основных компонентов портландцемента, которые можно охарактеризовать, как устойчивые к неблагоприятным факторам природы и вредным химическим соединениям, строения, созданные с его применением, являются долговечными и прочными.

Портландцемент используется для создания сульфатостойкого бетона, а также следующих конструкций:

• сульфатостойкие сваи;
• железобетонные сооружения;
• мостовые опоры;
• гидротехнические постройки.

Отдельное внимание следует уделить сульфатостойким сваям, чтобы понять, что это такое. Сваи – это изделия, представляющие собой большие стержни, которые производятся из портландцемента. Их основное применение – укрепление конструкций и создание прочной опоры при возведении фундамента.

Качество данных изделий всецело влияет на долговечность и безопасность построек. Сваи закапывают глубоко в почву. Они устойчивы к влаге, осадкам, грунтовым водам и химическим элементам, находящимся в покровах почвы. Чаще всего служат для сооружения крупногабаритных мостов, гидротехнических станций и дамб.

Сульфатостойкий бетон можно сделать даже из обычного цемента, если в раствор включить минеральные добавки. Однако лучше использовать портландцемент при создании смеси для сульфатостойкого бетона. Это увеличит прочность сооружения на всех этапах начиная с процесса бетонирования и заканчивая гарантированной защитой на протяжении всего срока эксплуатации железобетонного изделия.

Состав клинкера

Клинкер является промежуточным изделием при производстве портландцемента. Впервые о нем услышали в 1817 году, когда французский инженер Луи Вика изобрел цементный клинкер. Данное полезное открытие помогло впоследствии в 1840 году создать искусственный цемент (портландцемент).

В состав сульфатостойкого цемента входят компоненты дробленого клинкера, состоящего из минералов. При производстве материала в обязательном порядке учитываются точные дозировки всех необходимых компонентов. Как правило, готовая продукция содержит 5% алюмината и 50% силиката. Данное соотношение обусловлено тем, что в самих слоях почвы и выпадающих атмосферных осадках уже имеется достаточно много сульфатных соединений.

При вступлении в реакцию с алюминатом начинается разрушение сульфатов и, как следствие, деформация самого сооружения. По этой причине в исходном сырье для производства портландцемента должно присутствовать лишь небольшое количество алюминатной фазы.

На основной состав клинкера большое влияние оказывает не только исходное сырье, но и условия изготовления. Когда сырье обжигают, то примеси в нем размещаются хаотично. Данный фактор создает переменчивую структуру клинкерных фаз. Под последними принято подразумевать базовые минералы: алит и белит.

• Алит представляет собой важный минерал, имеющий большое значение в составе клинкера. Он быстро затвердевает и имеет высокую прочность. Алит проявляет большую активность в соединении с водой.
• Белит по своей реакции менее активен в отличие от алита. Также его тепловыделение меньше в два раза чем у главного минерала клинкера – алита. Белит медленно застывает и за счет этого обеспечивает высокую прочность материала.

Осноовным промежуточным веществом, участвующим в создании цементного клинкера, является трехкальциевый алюминат. Содержание этого вещества в стандартном замесе сульфатостойкого цемента составляет всего 5-10%. Избыточное количество данного материала может спровоцировать, как уже было отмечено выше, сульфатную коррозию. Этот процесс чреват негативными последствиями в виде разрушения структуры бетона и кристаллизации солей на стенках материалов.

Что касается последнего разрушительного воздействия, то кристаллизация оставляет свой след в виде заметного расширения цементного камня в объеме. Иногда влияние сульфатов приводит к формированию гипса, который также способствует значительному расширению камня и постепенному разрушению построек.

Вредное влияние сульфатов на железобетонные конструкции отмечается при поочередном высушивании и увлажнении почвы и самого сооружения. В качестве примера можно привести постоянно изменяющийся уровень воды в реке. Железобетонные сваи, изготовленные из сульфатостойкого цемента, в ходе этого воздействия влаги подвергаются медленному разъеданию структуры материала и изнашиванию конструкций вплоть до полного разрушения.

Выбирая цемент для работы, следует внимательно изучить его основной состав. Важно учитывать, что для каждого конкретного вида почвы нужен особый вид цемента.

Как сделать?

Получение сульфатостойкого цемента возможно двумя методами:

• изготавливают цементный раствор со специальными добавками из минеральных веществ;
• применение особой цинк-сульфатной цементно-песчаной смеси, изготовленной промышленным способом, которая отличается долговечностью и гарантирует защиту сооружения во время всего периода эксплуатации.

При изготовлении растворов следует придерживаться точных соотношений компонентов.

В том случае, если минеральные добавки в несколько раз превышают стандартную норму, прочность раствора значительно снижается, соответственно увеличивается и хрупкость строений, из-за чего происходит их разрушение. Раствор сульфатостойкого цемента обязательно должен соответствовать основным нормам государственных стандартов.

Использование портландцемента является дорогостоящей процедурой, поэтому применяют его не так часто, как простой аналог. Однако сульфатостойкий цемент просто несравним по своим характеристикам с обычным бетонным раствором.

Ведь долговечность портландцемента в несколько раз выше аналогичного показателя обычных материалов. Следует отметить, что его главные отличительные свойства полностью оправдывают высокую стоимость.

Сульфатостойкий цемент надежно защищает здания и постройки от влияния влаги и морозов, повышает износостойкость конструкций. Он также может значительно улучшить качество простого бетонного раствора, в результате чего такой строительный материал прослужит дольше обычного заявленного срока.

О том, как правильнозамешивать цементный раствор, смотрите в видео ниже.

Где используются сульфатостойкие цементы?

Сульфатостойкий цемент – очень важный компонент прочных и устойчивых к воздействию агрессивных внешних факторов марок бетона. Объясняется это его составом и характеристиками и обуславливает применение вяжущего вещества для возведения сооружений и конструкций, которые эксплуатируются в условиях постоянного контакта с влагой. Стоимость данного порошка несколько выше, чем у обычного, но это компенсируется высокой прочностью и надежностью получаемого из него бетона.

Свойства и особенности

Предназначен для приготовления специальных растворов для заливки сооружений и конструкций, контактирующих с агрессивными минерализованными и пресными водами.

В состав данного портландцемента входит:

1. Тонкоразмолотый клинкер со следующим содержанием основных своих компонентов:

• С₃А – до 5 %;
• С₃Si – не более 50 %;
• С₃А +С₄AF – 20-22 %;
• Гипс -4-5 %.

2. Минеральные добавки – применение доменного шлака, осадочных пород усиливает устойчивость отвердевающего бетона к действию агрессивных сред.

Обширное использование в различных сферах как гражданского, так и промышленного строительства объясняется его следующими свойствами:

• Высокая устойчивость к действию минерализованных и текучих пресных вод.
• Более низкая скорость отвердения по сравнению с другими видами.
• Высокая плотность и прочность.
• Долговечность.
• Стойкость к коррозии под действием минерализованных и пресных вод.

Марки и сфера применения

В зависимости от наличия и типа добавок различают:

1. Сульфатостойкий простой портландцемент.
2. С минеральными добавками.
3. Шлаковый.
4. Пуццолановый.

По степени прочности на сжатие (кг/см2) полностью отвердевшей бетонной массы по истечению 28 суток выделяют марки:

• М300;
• М400;
• М500.

Маркируется следующим образом: ССПЦ 500-Д20 расшифровывается как сульфатостойкий портландцемент марки М 500, в составе которого имеется 20 % добавок. Данная информация должна быть наряду с ГОСТом нанесена на упаковке.

Используют такой цемент для возведения:

• Опор мостов.
• Свай зданий в районах с близким залеганием почвенных вод – как грунтовых, так и верховодки.
• Гидротехнических сооружений – плотин, шлюзов, водосбросов электростанций.
• Речных и морских причалов и молов.
• Подземных тоннелей и прочих конструкций, испытывающих на себе влияние грунтовых вод.
• Фундаментов и подвалов жилых и производственных зданий.

Также обширно применение этого цемента для ограждения нефтяных и газовых скважин от грунтовых вод, так как условия эксплуатации особо тяжелые.

Важно! Цементирование простых не соприкасающихся с водой конструкций сульфатостойким цементом будет нецелесообразным. Для этого лучше приобрести дешевый ПЦ. Его использование позволит произвести необходимые бетонные работы с меньшим расходом средств.

Купить различные марки можно по ценам, приведенным в таблице ниже.

Несмотря на все положительные свойства, данный материал стоит не намного дороже других видов – например, ПЦ 500-Д20 имеет стоимость за мешок 50 кг 200-225 руб. Поэтому при возведении фундаментов подтапливаемых паводками зданий, бетонировании бассейнов и прочих конструкций, соприкасающихся с водой, не стоит экономить на приобретении наиболее подходящего для данных целей цемента.

• сульфатостойкий ПЦ – лучший материал для заливки бетонных конструкций, испытывающих на себе постоянное действие воды и других агрессивных сред;
• характеристики данного вяжущего вещества объясняются определенным соотношением компонентов его исходного сырья – клинкера, и наличием добавок;
• купить можно по довольно небольшой цене, сравнимой с аналогичными марками портландцемента.

При покупке следует обращать внимание не только на его характеристики и маркировку, но и на наличие на мешке выходных данных о номере партии и дате изготовления. Упаковка без указания этой информации является гарантированной подделкой с низким качеством. Также по первому вашему требованию продавец должен представить документы, выдаваемые ему производителем или его дилером, о том, что реализуемый им цемент сульфатостойкий и соответствует всем указанным на упаковке показателям.

Сульфатостойкий цемент (портландцемент) — что это такое, где применяется, преимущества и недостатки

Бетонные и железобетонные сооружения отличаются прочностью и долговечностью, однако под влиянием атмосферных факторов они начинают разрушаться. Причинами снижения прочности становятся перепады температуры, повышенная влажность, солнечные лучи и т.п. Добавление в состав бетона сульфатостойкого цемента помогает увеличить срок службы конструкции.

Что это такое

Сульфатостойкий бетон, называемый иначе портландцементом, — это материал, содержащий клинкер, алюминат кальция, силикат. Такие строительные смеси используют при сооружении гидротехнических построек. Материал противостоит негативному влияют дождевых вод, содержащих сульфаты.

Основной состав

Вводятся минеральные добавки, улучшающие технические характеристики. В состав сульфатостойкого бетона вводят клинкер, гипсовый камень или иное сырье, содержащее сульфат кальция.

Разновидности

Строительные смеси, устойчивые к воздействию агрессивных факторов, делятся на такие типы:

• усиленный минеральными присадками цемент;
• пуццолановый вяжущий гидравлический состав;
• сульфатостойкий портландцемент;
• шлакопортландцемент.

Портландцемент увеличивает устойчивость бетонных смесей к перепадам температур, снижает агрессивность сульфатов, если эти вещества содержатся в материале в большом количестве.

Способы получения

Бетон, имеющий нужные характеристики, получают 2 способами:

1. Изготовление строительного раствора с последующим введением минеральных присадок.
   Если объем добавляемых веществ превышает норму, прочность бетонной конструкции снижается. Повышенная хрупкость становится причиной обрушения сооружения. При изготовлении таких растворов нельзя отклоняться от рекомендаций, содержащихся в нормативных актах.
2. Добавление сульфатостойкого портландцемента.
   Введение этого компонента повышает прочность, защищая конструкцию в течение всего срока эксплуатации. Сульфатостойкий раствор приобретает нужные качества через 28 дней. Портландцемент содержит 20% шлака. При изготовлении шлакопортландцемента этот компонент можно заменять золой, количество которой в объеме раствора не должно превышать 10%.

Виды цементов

При изготовлении сульфатостойкого бетона используют такие виды цемента:

1. Простой портландцемент.
   Введение балластных и минеральных добавок в такой материал запрещено. Цемент универсален, морозоустойчив и нечувствителен к повышенной влажности.
2. Портландцемент, содержащий минеральные присадки.
   В качестве последних применяют шлак, микрокремнезем или пуццолан. Смесь должна содержать не более 10% минерального компонента.
   Материал выдерживает большое количество циклов замораживания, не разрушается под воздействием влаги
3. Шлакопортландцемент. Основой состава является прессованный доменный шлак, который смешивается с клинкером в соотношении 1:1. Этот компонент составляет 40-60% от общего количества бетона. Шлак должен содержать соответствующее норме количество оксида алюминия. Недостатком этого строительного материала является чувствительность к перепадам температур.
4. Пуццолановый цемент.
   В состав входят пуццоланы и печной шлак. Первые представляют собой минеральные вещества, выбрасываемые вулканами. В отличие от предыдущих типов, этот материал более устойчив к воздействию сульфатов, однако чувствителен к резким изменениями температуры и влажности.

Свойства

К основным свойствам сульфатостойких строительных смесей относятся:

1. Быстрое затвердевание.
   Раствор схватывается за 1-10 часов.
2. Водопотребление.
   Этот показатель помогает правильно разводить сухую смесь водой для получения раствора нужной вязкости. У устойчивого к сульфатам цемента этот параметр составляет 22-28%.
3. Размер фракции.
   Объем остающихся про просеивании через сито с ячейками 80 мкм частиц не должен превышать 15%.

Цветной и белый портландцемент

Вместе с защищенностью от воздействия агрессивных факторов цемент должен обладать хорошими эстетическими качествами.

Существует 2 вида смесей:

1. Белый портландцемент.
   Изготавливается по той же технологии, что и простой цемент. Отличием является содержание белого клинкера. Важный показатель — тип используемой глины. Она должна содержать небольшое количество оксидов металлов, придающих желтизну. Белизны добиваются путем превращения карбида железа в окись.
2. Цветной.
   Изготавливается на основе белого цемента путем добавления красителей. В роли последних выступают гематитовая руда, фталоцианиновые пигменты, окись железа, сажа.

Область применения

Сфера использования обуславливается преимуществами цемента.

Смеси применяются для строительства объектов, подвергающихся негативным факторам окружающей среды:

• морозы или резкое повышение температуры;
• регулярные атмосферные осадки, повышение влажности, приливные и подземные воды;
• вспучивание или усадка грунта;
• воздействие агрессивных веществ, содержащихся в сточных водах;
• землетрясения.

Сульфатостойкий бетон используют для строительства фундаментов, гидротехнических сооружений, мостовых свай, железобетонных обсадных конструкций колодцев, речных и морских молов.

Маркировки

При покупке устойчивого к сульфатам портландцемента обращают внимание на марку, указанную на упаковке. Этот параметр отражает прочность материала при сдавливании. Шлакопортландцемент обозначается как М300, 400, 500. Маркировки М400 и М500 можно обнаружить на упаковке строительной смеси с минеральными присадками. Цемент без добавок имеет марку М400, пуццолановый — М300, 400.

При долгом хранении наблюдается потеря прочности — за полгода этот показатель может уменьшиться на 10%.

Где применяют сульфатостойкий цемент

Соли серной кислоты (сульфаты), содержащиеся в грунте или воде, при контакте с бетоном вступают в реакцию с гидроксидом кальция и алюминатными составляющими цементного камня. Это вызывает постепенное разрушение конструкций. Интенсивность процесса зависит, прежде всего, от количества алюмосодержащих компонентов.

• Виды цемента
• Классификация по составу
• Классификация по прочности
• Маркировка сульфатостойкого цемента
• Сферы применения
• Производители сульфатостойкого цемента в России
• Заключение

В производстве бетонных смесей, устойчивых к коррозии этого типа, в качестве вяжущего вещества используют специальный сульфатостойкий цемент (ГОСТ 22266-2013).

Виды цемента

Главное отличие цементов, повышающих устойчивость бетона к воздействию солей серной кислоты — особый химический состав клинкера, идущего на их изготовление. Содержание трехкальциевого алюмината, оксидов магния и алюминия в нем понижено.

Классификация по составу

Сульфатостойкие цементы по составу относят к 4 типам:

• ЦЕМ I — портландцемент;
• ЦЕМ II/А — смесь портландцемента с добавками (содержание до 20%);
• ЦЕМ II/B — смесь портландцемента с добавками (содержание от 21 до 35%);
• ЦЕМ III/A — шлакопортландцемент (содержание шлака от 36 до 65%).

В качестве дополнительных компонентов используют гранулированные доменные шлаки, пуццолану, их смеси с микрокремнеземом.

Классификация по прочности

По прочности на сжатие цементы разделяют на классы и 2 подкласса, сульфатостойкие выпускают только 4 видов.

Таблица 1. Минимальная прочность на сжатие цементов, повышающих устойчивость бетона к сульфатной коррозии (МПа)

Подклассы: Н — нормальнотвердеющий; Б — быстротвердеющий.

Маркировка сульфатостойкого цемента

Обозначение вида цемента наносят на боковую поверхность каждого мешка. Если материал расфасован в мягкие контейнеры, то используют несмываемую краску или вкладывают заполненную этикетку в специальный карман.

Цемент, упакованный в небольшие прозрачные пакеты, маркируют обычным способом или помещают этикетку между слоями полиэтилена. Если пакетов много и они уложены в общую тару, то надписи наносят и на нее, дополнительно указывая количество упаковок.

Маркировка цемента состоит из его наименования, типа, вида добавки, класса и подкласса прочности. Для материала с повышенной устойчивостью к воздействию солей серной кислоты в конце ставят СС — сульфатостойкий. Завершают маркировку обозначением стандарта, по которому изготовлен цемент.

Пример: сульфатостойкий портландцемент ЦЕМ II/A-П 32,5Н СС ГОСТ 22266-2013. Расшифровка: материал на основе портландцемента, с добавлением до 20% пуццоланы, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий, сульфатостойкий, характеристики соответствуют требованиям ГОСТ 22266-2013.

Дополнительно могут быть отражены особые свойства материала, приобретенные за счет внесения специальных добавок или снижения содержания некоторых компонентов:

• ПЛ — пластифицированный;
• ГФ — гидрофобизированный;
• НЩ — низкощелочной.

Указанные свойства могут дополнять друг друга — например: низкощелочной пластифицированный (НЩ ПЛ).

Сферы применения

Основное назначение бетона на сульфатостойком цементе — строительство подземных и подводных конструкций: фундаментов, опор мостов и других гидротехнических сооружений, свай, метрополитенов, бассейнов, колодцев и т. п. Подходящий тип вяжущего компонента смеси определяют с учетом дополнительных характеристики среды.

Таблица 2. Рекомендации по применению сульфатостойких цементов в средах, агрессивных по содержанию сульфатов

Строительные растворы на основе цементов СС не готовят.

Производители сульфатостойкого цемента в России

Перечень российских цементных заводов, выпускающих сульфатостойкий портландцемент и шлакопортландцемент (по состоянию на июль 2019 г):

• Подольский;
• Вольский — АО «ХайдельбергЦемент Волга», находится в Саратовской области;
• Мордовцемент — входит в состав холдинга «ЕВРОЦЕМЕНТ груп»;
• Красноярский;
• Магнитогорский;
• Новотроицкий — Оренбургская область;
• Серебряковский — Волгоградская область;
• Теплоозерский — г. Владивосток;
• Тимлюйский — Бурятия;
• Якутский.

Необходимо уточнять — производят ли это вид цемента на ближайшем к конкретной стройплощадке заводе.

Заключение

Сульфатостойкий цемент отличается от обычного химическим составом. Этот материал идет на изготовление бетона для строительства конструкций, которые будут постоянно подвергаться воздействию воды или грунта с высоким содержанием солей серной кислоты. Его применение замедляет развитие коррозии, продлевает срок эксплуатации сооружений.

Что представляет из себя сульфатостойкий цемент

Сульфатостойкий цемент — материал, значительно расширяющий возможности использования бетонных растворов при строительстве для агрессивных условий. Потребность в нем диктуется объективными обстоятельствами, когда обычные бетоны разрушаются при эксплуатации. Требования к материалу нормируются государственными и международными стандартами.

Что представляет из себя материал

Сульфатостойкий цемент представляет собой коррозионностойкий материал, в состав которого вводятся специальные добавки (алюминаты и силикаты) для повышения стойкости к агрессивным воздействиям. Имеет специфическую область применения, когда присутствуют воды с большим содержанием сульфатов и отмечается циклическое воздействие воды в больших количествах.

Высокая концентрация сульфатов во влажной среде провоцирует сульфатную коррозию. При этом процессе в химическую реакцию вступают бетонные компоненты, что ведет к образованию цементного камня внутри и к выпадению солевых кристаллов на стенках. Структура бетона нарушается и он разрушается. Разрушительное воздействие оказывает на бетон и циклическая влага — постоянные циклы высушивания и обильного увлажнения, замораживания и оттаивания. Именно поэтому был разработан цемент, стойкий к сульфатной коррозии.

Виды материала

1. Пуццолановый цемент. Его основу составляет доменный шлак и вулканические породы (пуццоланы). Среди последних компонентов выделяются туф, пемза, вулканический пепел. Это активные минеральные добавки, обеспечивающие сульфатостойкость. Данный материал не предназначен для условий с циклической влажностью.
2. Портландцемент с повышенной стойкостью к сульфатам. Изготавливается с добавлением в марку М400 минеральных добавок. Материал медленно затвердевает с постепенным набором прочности и пониженным выделением тепла при схватывании. Применять его можно в любых эксплуатационных условиях.
3. Портландцемент с повышенным содержанием сульфатостойких минеральных веществ. Содержание добавок составляет 6-10%. Выпускается материал марок М400 и М500. Отличается он повышенной морозостойкостью и устойчивостью к циклической влажности.
4. Сульфатостойкий шлакопортландцемент. Это смесь доменных шлаков с клинкером из портландцемента с добавлением алюминатов. Важное требование — шлак не должен состоять более чем из 10% оксида алюминия. Выпускается материал марок М300 и М400. Имеет высокую сульфатостойкость, но боится морозов.

Помимо подразделения по составу, рассматриваемый цемент имеет градацию по прочности на сжатие. Данный показатель вводится в маркировку — от М200 до М500.

Состав

По технологии производства стойкий к сульфатам цемент не отличается от изготовления обычного. По сути, оба материала являются тонкодисперсным порошком с вяжущими способностями. Структура обеспечивается особым режимом сушки и тщательным помолом в бункерах специальных мельниц. Различие обеспечивается нужным составом смеси.

Основу минеральных добавок составляют доменные шлаки электротермофосфорного или гранулированного типа. Обычно их содержание колеблется в интервале 10-22%, а для стойкого к сульфатам шлакопортландцемента — 42-55%. Активные составляющие — добавки из горных пород осадочного типа. Они вводятся в количестве 6-12%.

Для обеспечения повышенной стойкости к агрессивным воздействиям особые требования выдвигаются к составу используемого клинкера. Содержание в нем трехкальциевого силиката не должно превышать 52%, трехкальциевого алюмината — не более 6%, а C3A+C4AF — не более 23%. В состав входят оксиды алюминия и магния, но не более 4-5%. Глиноземный модуль клинкера превышает 0,7. В глинистый компонент портландцемента рекомендуется вводить опоку и трепел.

Основу клинкера составляют алит или белит. В первом случае обеспечивается ускоренное затвердение и быстрый набор прочности. Белит характеризуется длительным схватыванием, но конечная прочность превышает алит.

Активные добавки применяются с большой осторожностью. Чрезмерное их содержание способно ухудшить технические характеристики цемента. По ГОСТу повышение стойкости к сульфатам достигается введением поверхностно-активных веществ. Так гидрофобные, пластифицированные материалы имеют добавки в виде мылонафта или спиртово-сульфитной барды.

Использование в строительстве

Сульфатостойкая сухая смесь имеет высокую стоимость, поэтому используется обычно там, где без нее трудно обойтись. К таким сооружениям относятся бетонные и железобетонные элементы гидротехнического назначения, конструкции, эксплуатирующиеся под водой, особенно в повышенной солености (морская или океаническая вода).

Указанный материал в основном используют в сооружениях, подверженных периодическому воздействию воды. Среди них особо выделяются речные и морские молы, мостовые элементы, укрепление набережных, дамбы и плотины. С учетом малого тепловыделения при затвердении, такой цемент используют для наружного покрытия большой толщины и массы.

Набор прочности материала происходит слишком медленно. Данный недостаток устраняют, используя готовые ЖБИ на его основе. Наибольшее распространение находят сваи, мостовые опоры, гидротехнические элементы, облицовочные плиты и перекрытия. Большое внимание уделяется использованию свай. Они забиваются на значительную глубину, проходя через грунтовые воды, плывуны, пласты разного состава, часть из которых содержит агрессивные компоненты. Можно выделить болотистую почву, насыщенную сероводородом.

Помимо указанных особых условий, сульфатостойкие цементы используются и в частном строительстве. Их применяют в смеси с обычным цементом при подготовке бетонного раствора. Это увеличивает износостойкость, влагостойкость и морозоустойчивость сооружений.

Сульфатостойкий относится к специфическим материалам, которые с учетом стоимости используются по конкретному назначению. Его нет смысла применять при строительстве обычного частного дома на стабильном грунте. Однако при возведении сооружений для эксплуатации в агрессивных условиях, такой стройматериал становится необходимым.

Где применяют сульфатостойкий цемент

Где применяют сульфатостойкий цемент.

Железобетон и бетон, несмотря на свою кажущуюся монументальность и незыблемость, на самом деле так же подвержены разрушениям и повреждениям от воздействия различных внешних факторов. И факторов этих достаточно много. Условно их можно разделить на несколько основных групп.

Первая группа – факторы воздействующие на открытые бетонные элементы и сборные ЖБИ.

• различные природные процессы: дожди, заморозки, оттепели, кислородное окисление и т.д.
• деформации грунта: морозное пучение, нагрузка от веса здания
• агрессивные жидкости, воздействующие на бетон: кислоты, нефтепродукты (масла, солярка, бензин, керосин и т.д.)
• морские приливы отливы, падение-подъём уровня воды в водоёмах, каналах, гидротехнических сооружениях.

Вторая группа – факторы воздействующие на подземную часть ЖБИ и ЖБ конструкций.

• те же сезонные деформации грунта, но к обычному морозному пучению грунта под фундаментом из сборных ЖБИ или монолитной бетонной лентой добавляются касательные силы морозного пучения, наиболее сильно воздействующие на бетонные конструкции и ЖБИ элементы с большой площадью боковых поверхностей, находящихся в земле. Ну например: железобетонные сваи.
• упомянутое выше воздействие водной среды на гидротехнические сооружения
• грунтовые воды, в которых приходится работать большинству фундаментных блоков, монолитных лент фундаментов, свай и т.д.

Собственно, последние два пункта особенно актуальны для нашей темы сульфатостойкости конструкций из бетона. В воде, как известно, содержится огромное количество различных солей, сульфатов и т.д. Естественно, химический состав грунтовых, речных, морских вод всегда разный, и для каждого конкретного места – он свой и может меняться во времени. Поэтому вполне логичным было бы предусмотреть надёжную защиту от возможных вредных воздействий сульфатной коррозии на бетон или ЖБИ фундаментные блоки ФБС, эксплуатируемые в условиях регулярного водонасыщения. Ведь подземная конструкция из бетона насыщается этими водами сродни фитилю в керосинке. Я уж не говорю про воздействие пресной и морской воды на гидротехнические сооружения.

И если для дополнительной влагонепроницаемости ЖБИ или ЖБ конструкций применяют специальные добавки для бетона, или используют более высокие марки бетона, то для борьбы с разрушающим воздействием агрессивных водных сред целесообразней использовать специальные виды бетонных смесей и ЖБИ из них. Наиболее распространённым видом является, так называемый, сульфатостойкий бетон.

Сульфатостойкий бетон может быть получен из обычного цемента, если при затворении смеси применить специальные модифицирующие добавки для бетона. Но добавки добавками, а лучше всё же использовать в затворении бетона специальные виды сульфатостойкого цемента. Одно дело – покрыть влагозащитным составом кожаную обувь и пойти по лужам, и совсем другое – надеть резиновые сапоги.

Сульфатостойкий цемент защищает полученный из него бетон, на всех стадиях жизни конструкции: начиная с момента бетонирования, заканчивая постоянной защитой на протяжении всей жизни ЖБИ, отлитых из таких видов бетона. Как же это происходит. Давайте разберём суть процесса сульфатостойкости цемента и бетона.

Сульфатостойкий цемент – химия процесса

Для того, чтобы описать полностью механизм сульфатостойкости цемента и товарного бетона полученного из него, стоило бы упомянуть 4 основных минерала отвечающие за схватывание цемента и твердение бетона.

• C3S трёхкальциевый силикат
• C2S двухкальциевый силикат
• C3A трёхкальциевый алюминат
• C4AF четырёхкальциевый алюмоферит

Я не буду здесь описывать специфику участия каждого минерала в процессе гидратации цемента и набора прочности бетона, для этого лучше почитать специальный раздел схватывание цемента. В нашей теме стоит лишь упомянуть, что в “порочные связи на стороне, приводящие к заболеванию сульфатной коррозией” вступают не все минералы. Есть среди них и приличные, но мы будем говорить не о них. Нас как раз интересуют “неприличные”.

И так, один из них – трёхкальциевый алюминат С3А. Наш подопечный при взаимодействии с водой содержащей сульфаты образует гидросульфоалюминат кальция, который в дальнейшем кристаллизуется в структуре застывшего бетона. И вот эта кристаллизация не проходит бесследно. Происходит существенное расширение объёма цементного камня, что приводит к постепенному разрушению бетонной конструкции. Надо заметить, что это не единственая реакция, которая происходит при воздействии сульфатов. В некоторых случаях, под влиянием сульфатов происходят процессы, приводящие к образованию гипса, которые тоже сопровождаются расширением объема цементного камня.

Особенно агрессивное воздействие сульфатов на бетонные сооружения наблюдается при попеременном увлажнении высушивании. Это, как правило, – меняющийся уровень воды. Будь то мостовая опора в реке, сваи пирса, стоящие в воде, или сваи или лента фундамента, тоже отчасти попадающая в подобные условия (меняющийся в зависимости от сезона и погоды уровень грунтовых вод). В таких условиях крайне важна коррозионная стойкость бетона. Все эти внешние условия так или иначе способствуют процессу кристаллизации “солей” и дальнейшему разрушению структуры бетона.

Как и, казалось бы безобидные, высолы на кирпиче могут его разрушить, так и невидимые нам сульфаты могут со временем съесть бетон изнутри. Кстати сказать, и стальная арматура тоже довольно сильно страдает от такого соседства с сульфатами. Для её защиты, в бетоне иногда применяют специальные добавки увеличивающие коррозионную стойкость арматуры.

Каким же образом защищён сульфатостойкий цемент. А защищён такой цемент своим минералогическим составом. То есть. Для того, чтобы С3А не вступал в реакцию с сульфатами и не портил здоровье бетону, нужно просто ограничить его присутствие в составе цемента. В малых количествах, реакция взаимодействия его с сульфатами даже полезна, так как происходит уплотнение бетона.

ГОСТ 22266-94 регламентирует его содержание в составе сульфатостойкого портландцемента не более 5%, и не более 8% в сульфатостойком портландцементе с минеральными добавками, а так же в пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе. Так же вводятся ограничения на процентный состав трёхкальциевого силиката. ГОСТ регламентирует содержание С3S в бездобавочном сульфатостойком цементе – не более 50%. На сульфатостойкий цемент с минеральными добавками, сульфатостойкий шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент эти ограничения по содержанию C3S не распространяются.

Группа компаний Бетон столица осуществляет поставку всех основных видов тарированного цемента. В том числе и сульфатостойкий цемент в мешках. Наша розничная цена на сульфатостойкий цемент – не выше чем на аналогичные по марке обычные виды цемента. Его дополнительные плюсы – никак не могут стать отрицательными. Ведь даже если Вы не катаетесь зимой на велосипеде, Вы же всё равно храните его в неотапливаемом гараже. И стойкость его пластиковых элементов к морозу – вряд ли будет лишней и чем-то помешает. Так и с сульфатостойким бетоном. Ну кто ж его знает, что там у Вас за грунтовые воды, и какие элементы таблицы Менделеева в них присутствуют. Почему бы не кинуть в багажник автомобиля зонтик, даже если синоптики обещают ясный и безоблачный день. Ведь погода переменчива. Не так ли?

Сульфатостойкий цемент.

Вид цемента цемента, который изготовляется в основном из клинкера, но с нормированным минералогическим составом: трехкальциевый алюминат в клинкере не должен превышать 5% , а трехкальциевого силиката должно быть не более 50%.

Как известно, в окружающей среде находятся сульфаты, которые тесно взаимодействуют с трехкальциевым гидроалюминатом цементного камня. В результате такой реакции развивается сульфатная коррозия. Именно для этого и требуется предельно низкое содержание трехкальциевого алюмината.

Обычно Сульфатостойкий цемент выпускается в двух разновидностях: 300 и 400.