Состав и применение пуццоланового цемента на основе вулканического пепла

Пуццолановый цемент был изобретен человеком еще во времена Древнего Рима. Эта строительная композиция обладала уникальным составом — она включала около трети извести и 2/3 вулканического пепла. Готовый цемент после разведения водой, заливки и застывания превращался в прочнейшее вещество, поэтому с успехом применялся для постройки домов, мостов и других сооружений. Сейчас весьма популярен пуццолановый портландцемент, правда, его технология претерпела значительные изменения.

Содержание:

• Описание материала
• Технология производства
• Состав и виды цемента
• Технические характеристики материала по ГОСТ
• Прочность
• Водопотребность
• Применение пуццоланового цемента
• Достоинства и недостатки
• Производители материала

Описание материала

Пуццолан (Pozzolana) — это компонент на основе вулканического пепла, пемзы и горных пород, который служит добавкой к современным видам цемента. Особенно много запасов пуццолана в Италии, близ вулкана Везувий, и именно тут базируется основное место для его добычи. Сами по себе пуццолановые добавки в цемент особой твердости и цементирующих свойств не имеют, зато после соединения с известью и водой в ходе химической реакции образуют новые вещества с отличными прочностными характеристиками.

Готовый пуццолановый цемент — это порошкообразный материал с вяжущей способностью на основе клинкера со специальными добавками. По современной технологии его впервые сделали в США в конце 20-го века как образец надежного и экологически чистого строительного сырья. Из-за высокой вододисперсности пуццолановый цемент также называют гидроцементом.

Технология производства

Компоненты для создания цемента (клинкер и гипс, известь, минеральные добавки) после добычи в карьере подвозят к месту обработки, после чего по отдельности измельчают в особых дробилках. Затем их смешивают в нужных пропорциях, загружают в воздушные шаровые мельницы и еще раз тщательно перемалывают. Далее состав отправляют в накопительные бункеры. По мере надобности его извлекают партиями, нагревают до +800…+1000 градусов, отправляют в технологическую вращающуюся печь для дальнейшего прогрева при +1450 градусах. Потом порошок охлаждают с помощью роторного охладителя, соединяют с гипсом и пуццоланом.

Если требуется произведение материала в больших объемах, тонкий помол компонентов осуществляется совместно — они сразу смешиваются друг с другом. Также возможно приготовление пуццоланового портландцемента прямо на строительной площадке. Для этой цели применяется специальная сушильно-помольная установка. Данная технология снижает транспортную загруженность, дает возможность изменения состава в зависимости от потребности при помощи введения новых наполнителей. Тем не менее, она применяется исключительно при постройке крупных объектов.

Состав и виды цемента

Современный пуццолановый цемент на 60-85% состоит из портландцементного клинкера, а остальную часть составляют активные добавки и вспомогательные вещества, причем доля последних не превышает 0,5-5%. На качестве и конечных свойствах продукта сильно отражаются активные соединения. Кроме пуццолановых веществ, список самых популярных добавок таков:

• известь;
• доменный шлак;
• обожженный сланец;
• пемза;
• зола;
• диатомит;
• микрокремнезем и т. д.

В зависимости от типа введенных добавок цемент может быть классическим пуццолановым, известково-зольным, известково-глинистым. Именно классический вид цемента отличается высокой плотностью (в 1,5 раза выше, чем у обычных материалов), стойкостью к действию влаги и водонепроницаемостью, поэтому он является самым востребованным.

Технические характеристики материала по ГОСТ

Пуццолановый портландцемент обладает рядом свойств и технических параметров, которые строго регламентируются и контролируются при его производстве:

• плотность — 2,7-2,9 г/куб. см;
• густота цементного раствора — 28-35%;
• объемный вес в рыхлом состоянии — 800-1000 кг/куб. м, в уплотненном состоянии — 120-1600 кг/куб. м;
• усадка при сушке — менее 0,15%;
• крупность (тонкость) структуры — 300 кв. м/кг;
• прочность на сжатие через 3 дня — 12 МПа, через 7 дней — 22 МПа, через 28 дней — до 33 МПа;
• начало схватывания — 30-45 минут;
• завершение схватывания — 12 часов;
• полное отверждение — 28 суток.

Прочность

Вследствие появления в составе цемента гидросиликата кальция, который образуется при соединении с водой, цемент обретает очень высокую прочность. Тем не менее, этот показатель нарастает с течением времени и достигает максимума через 28 суток. Ускорение твердения происходит при взаимодействии активного кремнезема и гидрата кальциевой окиси, а также при нахождении материала во влажной среде.

Водопотребность

Цемент характеризуется повышенной водопотребностью, что замедляет сроки его окончательного застывания. В зависимости от используемых компонентов потребность в количестве введенной воды может меняться (например, при добавлении туфа и трасса нужно меньше влаги).

Применение пуццоланового цемента

Материал обладает влагостойкостью, поэтому незаменим при постройке конструкций, постоянно контактирующих с водой, в том числе — расположенных под водой. Длительное соприкосновение с влагой только увеличит прочность строения. Таким образом, самая популярная сфера применения пуццоланового цемента — строительство канализаций, водопроводов, гидротехнических сооружений, подземных емкостей, монолитных фундаментов, стоящих на заболоченных почвах, плотин.

Кроме того, материал подходит для создания напряженных и постнапряженных бетонных конструкций. Его можно добавлять в кладочные и штукатурные растворы, применяемые снаружи помещений для придания дополнительной прочности и влагостойкости. Также материал используют для постройки некоторых декоративных и художественных объектов. Нежелательно применять состав при эксплуатации строений в условиях, где они будут подвергаться регулярному оттаиванию и замораживанию, пересыханию и увлажнению.

Достоинства и недостатки

Пуццолановый портландцемент имеет массу преимуществ по сравнению с классическими видами цементов:

• экологически чистый состав, использование натурального переработанного сырья для производства;
• пригодность для изготовления бетона, а также для нанесения и армирования швов, для приготовления штукатурки благодаря тонкости помола;
• невысокая стоимость пуццолана, что положительно влияет на конечную цену цемента;
• устойчивость к действию пресных и минерализованных (сульфатных) вод;
• минимальная усадка, низкий риск появления трещин, полостей и ячеек;
• значительный уровень адгезии со строительными материалами;
• прочность, износостойкость, долгий срок службы;
• легкость обработки;
• небольшой расход смеси.

Среди недостатков пуццоланового портландцемента следует назвать сниженный уровень начального упрочнения, что влияет на сроки снятия опалубки. Для разведения материала потребуется больше воды.

При длительном хранении цемента свойства несколько ухудшаются, так как снижается активность содержащихся в нем компонентов. Если застывание происходит без должного объема влаги, период кристаллизации состава увеличится, а результатом станет крошение и деформация бетона.

Производители материала

Пуццолановый цемент выпускает небольшое количество компаний, поскольку для его производства требуется специальное оборудование и доступ к особым компонентам. Самые известные фирмы-изготовители таковы:

• «Кавказцемент»;
• «Новоросцемент»;
• «Белорусский цементный завод»;
• «Красносельскстройматериалы»;
• «Верхнебаканский цементный завод».

Стоимость стандартного мешка цемента (40 кг) — 500-600 рублей. Покупка материала за рубежом будет экономически невыгодной, так как приведет к сильному удорожанию цены. Пуццолановый цемент — качественный, прочный и надежный материал, уникальные свойства которого сполна проявляются только при строгом соблюдении технологии, поэтому перед покупкой важно ознакомиться с правилами работы и нюансами его использования.