Сульфатостойкая добавка для бетона

Обновлено: 28.03.2024

Исследования процессов сульфатной коррозии бетона, проводимые в НИИЖБ на протяжении ряда десятилетий, позволили обосновать предельное количество алюмосодержащих компонентов в цементе и концентрации сульфатов в воде-среде, при которых цементный камень бетона достаточно сульфатостоек.

В Рекомендациях учтен опыт применения (при непосредственном участии НИИЖБ) портландцементов и шлакопортландцементов на стройках Урала, Ставропольского края, УССР, ТССР, МССР, БССР, АзССР и в других районах.

Рекомендации разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. Ф.М. Иванов, канд. техн. наук М.И. Субботкин, инж. Г.В. Любарская) при участии д-ра техн. наук, проф. В.К. Москвина, канд. техн. наук Е.А. Гузеева.

При составлении Рекомендаций использованы материалы Южгипроцемента и НИНЦемента Минпромстройматериалов СССР, а также Ростовского ПромстройНИИпроекта, Днепропетровского филиала НИИСП Госстроя УССР и Челябинского политехнического института Минвуза СССР.

Все замечания и предложения по содержании настоящих Рекомендаций просим направлять в НИИЖБ по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6.

1.2. Нормы сульфатной агрессивности жидкой среды по отношению к бетону железобетонных конструкций устанавливается в зависимости от минералогического состава клинкера, применяемого для производства цементов и проницаемости бетона (табл. 1).


Предельное допустимое содержание иона , мг/л, в жидкой среде для конструкций, расположенных в

средне- и сильнофильтрующих грунтах с K ф более 0,1 м/сут и открытом водоеме

слабофильтрующих грунтах с Кф менее 0,1 м/сут

б) Портландцементы с содержанием минералов в клинкера, %, не более:

в) Сульфатостойкие цементы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 22266-76

Примечания : 1. В табл. 1 указано предельное допустимое содержание сульфатов, при котором для конструкций на данном цементе и при данной проницаемости бетона не требуется антикоррозионной защиты поверхности бетона.

2. При оценке воздействия жидкой среды на бетон массивных неармированных или малоармированных конструкций (с содержанием арматуры до 0,5 %) величины допустимых показателей сульфатной агрессивности следует увеличить в 1,3 раза.

3. Для конструкций, подвергающихся действию воды при одностороннем гидростатическом напоре не более 10 м, предельное допустимое содержание сульфатов устанавливается как для конструкций, расположенных в сильно- и среднефильтрующих грунтах. В случае большего напора величины допустимого содержания сульфатов устанавливаются на основании специальных исследований.

1.3. При концентрации сульфатов в жидкой среде выше показателей, указанных в табл. 1, необходимо определить степень агрессивного воздействия среды. Максимальное содержание сульфатов, характеризующее степень агрессивного воздействия среды для данного вида цемента и проницаемости бетона определяется путем умножения показателей (см. табл. 1) на следующие коэффициенты:

При концентрации сульфатов в жидкой среде выше пределов сильной степени агрессивного воздействия варианты антикоррозионной защиты назначаются по специальному проекту.

2.1. Бетоны на портландцементах, сульфатостойком портландцементе и сульфатостойком портландцементе с минеральными добавками могут применяться при действии жидких сред, содержащих сульфаты, как в подземных конструкциях, так и в условиях попеременного увлажнения, высыхания и замораживания.

2.2. Бетоны на шлакопортландцементах, сульфатостойком шлакопортландцементе и пуццолановом портландцементе целесообразно применять в бетонных и железобетонных конструкциях подводных и подземных частей сооружений, находящихся в постоянном контакте с природными или промышленными водами, в конструкциях, не подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию и не имеющих испаряющей поверхности.

Наиболее целесообразно применять бетоны на таких цементах для фундаментов и других подземных конструкций и подводной части гидротехнических сооружений, особенно в массивных конструкциях.

2.3. Шлакопортландцемента марки 400, сульфатостойкий шлакопортландцемент марки 400 допустимо применять для бетонных и железобетонных конструкций, работающих в условиях воздействия сульфатных агрессивных вод в сочетании с попеременным воздействием положительных и отрицательных климатических температур (т.е. при попеременном замораживании и оттаивании, увлажнении и высыхании) при условии введения в бетон или в цемент при его изготовлении порообразующих пластифицирующих или комплексных добавок (см. разд. 4 настоящих Рекомендаций).

3.2. Сульфатостойкие цементы должны удовлетворять требованиям ГОСТ 22266-76* с дополнением № 194 от 30 июля 1982 г. (прил. 1).

Важным требованием к заполнителям для бетона и железобетона, предназначенных для возведения коррозионностойких сооружений, является чистота щебня и песка, а также крупность последнего.

Допустимое содержание отмучиваемых примесей в песке не должно превышать 1 % (по массе), а его модуль крупности должен быть не ниже 2.

Следует применять фракционированный щебень, полученный дроблением изверженных, невыветрившихся горных пород. Содержание в нем отмучиваемых частиц не должно превышать 0,5 % (по массе). Допускается применять плотные, прочные (предел прочности при сжатии не менее 60 МПа) осадочные породы, если они однородны и не содержат слабых прослоек.

3.4. Вода для приготовления бетонных смесей должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79.

3.5. Химические добавки должны удовлетворять требованиям ГОСТ 24211-80.

4.1. Бетон, используемый для конструкций, работающих в зоне воздействия жидких сред, содержащих сульфаты, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 4795-68 и табл. 2.

Показатели проницаемости бетона

водопоглощение, % по массе, не более

на портландцементе, сульфатостойком портландцементе, сульфатостойком портландцементе с минеральными добавками

на шлакопортландцементе, сульфатостойком шлакопортландцементе, пуццолановом портландцементе

Примечание . При выборе к уточнении составов бетона не следует превышать заданное значение В/Ц даже в том случае, если для принятых составов бетона их прочность превышает заданную марку по прочности.

4.2. Составы бетона должны быть запроектированы в заводской лаборатории путем предварительных расчетов (любым известным методом, применяемым для расчета состава гидротехнического бетона) с уточнением опытным путем на материалах, отвечающих приведенным выше требованиям, с обязательной проверкой и корректировкой в производственных условиях.

4.3. Подбор состава бетона с добавками следует производить в соответствии с «Руководством по применению химических добавок в бетоне» (М., 1981).

4.5. Пуццолановые портландцементы отличаются от портландцемента и шлакопортландцемента более высокой водопотребностью (нормальная густота теста из пуццоланового портландцемента 28 - 32 %, из портландцемента 24 - 26 %), поэтому расход пуццоланового цемента на 1 м 3 бетона на 10 - 20 % больше, чем у равноподвижного состава бетона на портландцементе и шлакопортландцементе.

4.6. Для изготовления конструкций, подвергающихся насыщению водой или солевыми растворами в сочетании с попеременным воздействием положительных и отрицательных температур, следует применять бетон малой или низкой проницаемости (см. табл. 2) при введении в его состав (или в цемент при его изготовлении) пластифицирующе-воздухововлекающих или микрогазообразующих добавок.

4.7. Рекомендуются следующие виды добавок (прил. 1) и их количество, % массы цемента:

СДБ. 0,1 - 0,2 + СНВ. 0,01

СДБ. 0,3 - 0,5 (только для монолитных конструкций)

Кроме этих добавок, могут применяться и другие воздухововлекающие (или микрогазообразующие и пластифицирующие добавки), обеспечивающие необходимый эффект, что должно быть предварительно установлено подбором и испытанием бетонных смесей и затвердевшего бетона в соответствии с «Руководством по применению химических добавок в бетоне». Для обеспечения повышенной морозостойкости и особенно в условиях воздействия на бетон конструкций растворов солей, при наличии испаряющих поверхностей, целесообразно использовать кремний-органические соединения типа ГКЖ-10, ГКЖ-11 (пластифицирующе-воздухововлекающие) и 136-41 (микрогазообразующая добавка). Их дозировка в процентах массы цемента в пересчете на сухое вещество составляет 0,1 - 0,2 % (ГКЖ-10 и ГКЖ-11) и 0,03 - 0,08 % (136-41) и должна уточняться экспериментально в соответствии с «Руководством по применению химических добавок в бетоне».

4.9. При введении добавок подвижность бетонной смеси повышается, что позволяет при заданной подвижности бетонной смеси сократить В/Ц и компенсировать снижение прочности вследствие воздухововлечения при одновременном повышении морозостойкости и атмосферостойкости бетона.

5.1. Приготовление бетонной смеси следует производить согласно указаниям главы СНиП III-15-76 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные» и «Руководства по применению химических добавок в бетоне».

5.2. В районах сухого и жаркого климата должны выполняться требования «Рекомендаций по производству бетонных работ в условиях сухого и жаркого климата» (М., 1972).

5.3. Для приготовления бетона с добавками в бетоносмеситель вместе с водой вводят необходимое количество добавки. Продолжительность перемешивания бетона с добавкой должна соответствовать требованиям главы СНиП III-15-76 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные» и не превышать 3 мин.

5.4. Введение добавок осуществляется в виде водных растворов или эмульсий в воду затворения, или непосредственно в бетономешалку. Приготовление растворов или эмульсий добавок и их дозирование производится в соответствии с «Руководством по применению химических добавок в бетоне».

5.5. Каждая бетоносмесительная установка должна быть обеспечена емкостями и дозаторами для растворения и дозирования добавок.

6.1. Бетонная смесь, доставленная на стройплощадку, должна быть немедленно уложена в опалубку (не позднее 30 мин после ее приготовления) .

6.2. Для обеспечения долговечности бетонных и железобетонных конструкций необходимо обеспечить качественное уплотнение бетонной смеси; условия твердения бетона в конструкции должны исключать его высушивание или замораживание до достижения бетоном 70-ной проектной прочности. Необходимо соблюдать установленную толщину защитного слоя бетона в железобетонных конструкциях, для чего следует применять фиксаторы положения арматуры.

6.3. Выдерживание бетона в монолитных конструкциях и уход за ним должны осуществляться согласно требованиям главы СНиП III-15-76. Бетоны на шлакопортландцементных, сульфатостойких шлакопортландцементах и пуццолановых портландцементах в начальные сроки твердения особенно чувствительны к понижению температуры твердения и испарению влаги. В этих условиях бетон на указанных видах цементов значительно медленнее набирает прочность, чем бетон на портландцементах. Бетон на портландцементе, сульфатостойком портландцементе и сульфатостойком портландцементе с минеральными добавками должен предохраняться от высыхания не менее 7 сут, а бетон на шлакопортландцементе, сульфатостойком шлакопортландцементе и пуццолановом портландцементе - не менее 14 сут.

предварительно выдерживание до пропаривания - 2 - 4 ч;

скорость подъема температуры до 80 - 90 °С не более 10 - 15 °С в час (более быстрый подъем предусмотрен для жестких смесей);

продолжительность изотермического прогрева при температуре 30 - 90 °С до приобретения бетоном не менее 70 %-ной марочной или заданной отпускной прочности;

скорость охлаждения до температуры воздушной среды 15 - 20 °С в час.

6.5. Железобетонные изделия с добавками поверхностно-активных веществ следует прогревать по режиму, указанному в п. 6.4 настоящих Рекомендаций, но с предварительным выдерживанием до пропаривания не менее 4 ч. При одновременном введении в состав бетона поверхностно-активных веществ и ускорителей твердения предварительное выдерживание может быть сокращено до 2 ч, что уточняется заводской лабораторией.

6.6. С целью обеспечения заданной прочности бетона режимы тепловой обработки (продолжительность предварительного выдерживания и изотермического прогрева) должны уточняться лабораторией экспериментально для каждой новой партии цемента и добавки.

7.2. Водопоглощение определяется высушиванием при 100 - 105 °С до постоянной массы P 1 пробы бетона (образец-куб с ребром 7,07 см или кусок неправильной формы массой 0,5 - 0,8 кг), предварительно насыщенной водой (масса Р2) под вакуумом в течение 0,5 ч (остаточное давление 5 - 7 мм), или при кипячении в воде в течение 2 ч. Полное водонасыщение, %, определяют по формуле


7.3. Для определения прочности бетона с добавками или без добавок образцы-кубы с ребром 15 или 10 см выдерживают в нормально-влажных условиях или подвергают тепловой обработке по мягкому режиму (см. пп. 6.4, 6.5 настоящих Рекомендаций). Определение прочности бетона следует производить по методике ГОСТ 10180-78.

8.1. При изготовлении бетона и работе с добавками должны соблюдаться правила, изложенные в главе СНиП III-4-80*. «Техника безопасности в строительстве» и в «Руководстве по применению химических добавок в бетоне».

Для сульфатостойких цементов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 22266-76, в зависимости от вида сульфатостойкого цемента в портландцементном клинкере, предназначенном для изготовления цементов, нормируется содержание минералов:

1) в клинкере для производства сульфатостойкого портландцемента должно быть, %, не более: C 3 S - 50, С3А - 5, сумма С3А и C 4 АF - 22.

2) в клинкере для производства сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками должно быть, %, не более: С3А - 5, сумма С3А и C 4 АF - 22, содержание C 3 S не нормируется.

3) в клинкере для производства сульфатостойких шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента должно быть, %, не более: С3А - 8, содержание C 3 S , сумма C 3 А и C 4 AF не нормируются.

Содержание добавок в сульфатостойком портландцементе с минеральными добавками должно быть, %: активных минеральных добавок (кроме глиежа) не менее 5 и не более 10, гранулированного или электротермофосфорного шлака не менее 10 и не более 20.

Содержание Al 2 O 3 в шлаках, предназначенных для изготовления сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками, должно быть не более 8 %.

Содержание Al 2 O 3 в шлаках, предназначенных для изготовления сульфатостойкого шлакопортландцемента, должно быть не более 12 %.

При содержании в шлаке Al 2 O 3 8 - 10 % количество шлака в сульфатостойком шлакопортландцементе должно быть не менее 21 и не более 60 %, при содержании в шлаке Al 2 O 3 свыше 10 до 12 % количество шлака в сульфатостойком шлакопортландцементе должно быть не менее 40 и не более 60 %.

1. СДБ - пластификатор, сульфитно-дрожжевая бражка, продукт переработки ССБ (сульфитно-спиртовой барды) изготовляется на целлюлозно-бумажных комбинатах в виде жидких (КБЖ) и твердых (КБТ) концентратов с содержанием сухих веществ соответственно не менее 50 и 76 %. Добавка должна отвечать требованиям ОСТ 81-79-74 Минлесбумдревпрома, КБЖ поставляется в железнодорожных цистернах, КБТ - бумажных мешках.

2. СКВ - воздухововлекающая добавка, смола нейтрализованная воздухововлекающая - является продуктом омыления каустической содой абиентиновой смолы, изготовляется в виде вязкого продукта и поставляется в деревянных бочках. Добавка должна соответствовать требованиям ТУ 81-05-7-74 Минлесбумдревпрома.

4. ГКЖ-10, ГКЖ-11 - пластифицирующе-воздухововлекающие добавки, водно-спиртовые растворы этил- (ГКЖ-10) и метилсиликата натрия (ГКЖ-11) с содержанием основного вещества 30 ± 5 %. Добавки должны отвечать требованиям ТУ 6-02-696-76 с изменением № 1 Минхимпрома.

5. 136-41 (бывшая ГКЖ-94) - микрогазообразующая, гидрофобизирующая добавка представляет собой полимер этилгидросилоксана, должна соответствовать ГОСТ 10834-76 Минхимпрома. Изготовляется на предприятиях химической промышленности и поставляется в герметизированной таре.

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.

Конструкции из бетона и железобетона являются прочными и надежными строительными элементами, однако они поддаются разрушениям и повреждениям в процессе эксплуатации. Деформации бетона или железобетона возникают под влиянием грунтовых вод, дождей, морозов, под воздействием химических веществ и подвижности грунта. Улучшить свойства смеси сможет сульфатостойкий цемент. При использовании сульфатостойкого цемента обеспечивается надежная защита зданий и сооружений от воздействий атмосферных осадков, в состав которых входят сульфаты. Применение такого цемента обеспечивает конструкцию устойчивостью к морозам, износостойкостью.


Сульфатостойкий бетон увеличивает надежность строительства.

Что такое сульфатостойкий бетон?

Цемент сульфатостойкий или как его еще называют портландцемент, представляет собой строительный материал, в состав которого входит клинкер, силикат и трехкальцевый алюминат. Использование сульфатостойких цементов актуально в строительстве гидротехнических построек, так как они способны противостоять агрессивному воздействию атмосферных осадков с содержанием сульфатов.

Свойства

В сульфатостойком бетоне находятся клинкер, гипс и трехкальцевый алюминат, могут быть добавлены минеральные добавки. Трехкальцевый алюминат добавляют в бетонную смесь в количестве не более пяти процентов от общей массы, избыток материала провоцирует сульфатную коррозию. Отличительным свойством при работе сульфатосктойким бетоном является быстрое затвердевание цементно-песчаной смеси, что отрицательно сказывается на прочности готового изделия.

Разновидности


Сульфатостойкая цементно-песчаная смесь подразделяется на следующие виды:

  • сульфатостойкий цемент с добавками;
  • пуццолановое гидравлическое вяжущее вещество;
  • шлакопортландцемент;
  • сульфатостойкий портландцемент.

Портландцемент увеличивает сопротивляемость бетонных смесей к замораживанию и оттаиванию, если в них входят сульфаты, уменьшает воздействие агрессивных факторов в бетонном растворе, где содержится количество сульфатов, превышающих норму. Для улучшения качества портландцемента в цементно-песчаное месиво добавляют минеральные добавки и выбирают подходящий метод приготовления цемента для определенных условий строительства зданий и сооружений.

Способы получения

Гидравлическое вяжущее вещество получают двумя способами. Первый способ – изготовление цементного раствора с добавлением специальных минеральных добавок. Второй способ – использование сульфатостойких цементо-песчанных примесей, из-за которых обеспечивается надежность и защита конструкций на протяжении срока эксплуатации.

Раствор со стойкими сульфатами достигает своей окончательной прочности на протяжении двадцати восьми дней. Для получения портландцемента используют смесь шлака в количестве двадцати процентов. Для шлакопортладцемента допускается замена шлака на золу в количестве не превышающем десяти процентов массы раствора. Применение добавок, в объеме превышающих норму, уменьшает прочность раствора и увеличивает хрупкость сооружений, что приводит к разрушениям. Изготовление такого раствора должно соответствовать нормам государственного стандарта.

Как изготовить?

Приготовление сульфатостойкого бетона мало чем отличается от производства обычного бетонного раствора. Для изготовления смеси понадобится песок, цемент в пропорциях один к трем. Перед добавлением минеральных добавок важно проверить их влияние на строительный материал. Все технологические компоненты должны быть подтверждены испытаниями.

Испытание проводится на схватывание раствора, для чего в процессе кипячения обеспечивается равномерность изменений количества смеси и проверяется ее схватывание, которое происходит не раньше сорока пяти минут от процесса твердения.

Также при изготовлении бетона используют гипсовый камень, воду, клинкер или другие материалы с содержанием сульфата кальция. Применение такого цемента по карману не каждому, поэтому используется он не так часто, как обычный бетон, но и характеристики его несравнимы с простой бетонной смесью.

Области применения

Применение портландцемента актуально при возведении подводных или подземных конструкций, для строительства зданий и сооружений, которые поддаются воздействию большого количества атмосферных осадков с содержанием сульфатов. Свойства устойчивого сульфатного бетона обеспечивают защиту конструкций от внешних природных и химических факторов.

Вывод

Портландцемент является неотъемлемым материалом в строительстве зданий и сооружений, которые находятся в местности с переменчивой влагой и температурным режимом.

Однако стоит помнить, что выбирая материал, первым делом обращают внимание на его состав, ведь для разных почв потребуются соответствующие портландцементы.

Качество большинства строительной конструкций на прямую зависит от качества и свойств используемого бетона. Особенно это касается тех частей, который соприкасаются с грунтовыми водами или другим видом влаги, содержащим сульфатные добавки.

Цемент

При проникновении сульфатов извне, бетон может разрушиться, так как в увеличивается его объём и внутри образуются трещины. Поэтому, для фундаментов зданий, береговых бетонных конструкций, сооружений для сооружений, связанных с повышенной влажностью применяют сульфатостойкий бетон.

Что такое сульфатостойкий бетон?

Цемент сульфатостойкий или как его еще называют портландцемент, представляет собой строительный материал, в состав которого входит клинкер, силикат и трехкальцевый алюминат. Использование сульфатостойких цементов актуально в строительстве гидротехнических построек, так как они способны противостоять агрессивному воздействию атмосферных осадков с содержанием сульфатов.

Вернуться к оглавлению

Преимущества сульфатостойкого бетона

  • Разновидности бетона
  • Сульфатостойкий цемент и его свойства
  • Изготовление состава

Бетон сульфатостойкий относят к материалу, в свойства которого входит способность надежно защитить конструкцию от разрушительного воздействия воды с содержанием сульфатов, деформации грунта, температурных воздействий.

Сульфатостойкий состав увеличит долговечность конструкции, а также ее износостойкость и морозоустойчивость.

Разновидности бетона

Получить сульфатостойкий бетон можно 2 способами:

  • используя обычный цемент с применением специальных добавок;
  • применяя такой материал, как сульфатостойкий цемент.

Последний способ значительно превосходит первый по качеству и защищает конструкцию на всех стадиях постройки.

  • портландцемент с примесью минеральных добавок;
  • портландцемент;
  • пуццолановый портландцемент;
  • шлакопортландцемент.

Таблица марок и классов бетона.

Очень важным фактором качества в данном виде строительной смеси является соблюдение ГОСТа, ведь из-за неправильных пропорций существует вероятность увеличения хрупкости постройки и разрушения ее изнутри. В зависимости от прочности бетона на 28 сутки, идет подразделение его на марки: М300, М400, М500. Предназначение таких материалов — изготовление бетонных и железобетонных конструкций. Добавление в их состав таких веществ, как суперпластификаторы и воздухововлекающие добавки, повышают стойкость.

Вернуться к оглавлению

Производят сульфатостойкий портландцемент при помощи тонкого помола гипса или портландцементного клинкера, а выпускают с гранулированными минеральными добавками или без них. Без добавок идет маркировка М300, с добавками — М400, М500. При введении в состав мылонафта или сульфитно-спиртовой барды такой материал называется пластифицированный. Пуццолановый портландцемент используют в основном для постройки подводной части разных морских и океанических сооружений, потому что в нем тепловыделяющие минералы находятся в большем количестве, чем в обычном сульфатостойком цементе, который будет более эффективен в применении наземных частей конструкции.

В сульфатостойкий бетон добавляют такое минеральное вещество, как трехкальциевый алюминат, которого в составе должно быть не более 5%, чтобы в результате реакции с окружающей средой не возникла сульфатная коррозия. Одним из свойств данной строительной смеси является его не очень быстрое твердение, что приводит к медленному нарастанию прочности.

Вернуться к оглавлению

Компоненты бетонной смеси.

Оптимальной пропорцией цемента и песка является 1:3, для прочности состава специалисты советуют применять пластификаторы, а подвижность смеси определять расплывом стандартного конуса более 135 мм при водоцементном отношении 0,4. Если цемент считается гидрофобным, он не должен впитывать в себя воду на протяжении 5-6 минут после того, как нанесли несколько капель на пробу.

Чтобы изготовить сульфатостойкий бетон, потребуется:

  • вода в необходимом количестве;
  • гипсовый камень (ГОСТ 4013);
  • портландцементный клинкер с нормированным составом.

При изготовлении есть возможность замены другими материалами, которые обязательно содержат в своем составе сульфат кальция, различных гранулированных и минеральных добавок. Если в состав входят электротермофосфорные шлаки, содержание в бетоне оксида алюминия не должно быть более 8%, в шлакопортландцементе запрещено превышение 12%.

Главной особенностью сульфатостойкого бетона является его высокая стойкость, которая предотвращает проникновение воды даже при высоком гидростатическом давлении.

Свойства

В сульфатостойком бетоне находятся клинкер, гипс и трехкальцевый алюминат, могут быть добавлены минеральные добавки. Трехкальцевый алюминат добавляют в бетонную смесь в количестве не более пяти процентов от общей массы, избыток материала провоцирует сульфатную коррозию. Отличительным свойством при работе сульфатосктойким бетоном является быстрое затвердевание цементно-песчаной смеси, что отрицательно сказывается на прочности готового изделия.

Вернуться к оглавлению

Способы получения сульфатостойкого бетона

Существует две технологии замесить сульфатостойкий бетон:

  • На обычном портландцементе, добавив специальные модифицирующие присадки;
  • На специальном сульфатостойком цементе: сульфатостойком шлакопортландцементе, сульфатостойком портландцементе, пуццолановом портландцементе или сульфатостойком портландцементе со специальными минеральными присадками.

Второй способ более предпочтителен. Использование специального сульфатостойкого цемента позволяет обеспечить более надежную защиту от разрушения на всех стадиях «жизни» сооружения. Бетон, изготовленный на обычном портландцементе с присадками, также будет защищать изделие, но не так эффективно, как в предыдущем случае.

Виды сульфатостойких цементов

Второй способ дает более качественную защиту бетонных сооружений от чрезмерно агрессивного и очень губительного воздействия сульфатных сред. Бетон на сульфатостойком цементе значительно дороже обычного, но позволяет защищать строительные конструкции на всех стадиях эксплуатации.

Существует несколько видов сульфатостойких цементов:

  • сульфатостойкий и пуццолановый портландцемент;
  • с минеральными добавками;
  • шлакопортландцемент.

Наиболее часто используют сульфатостойкий портландцемент, который отлично себя зарекомендовал в двух крайних вариантах условий работы бетонных контсрукций:

  • повышает сопротивляемость бетонов замораживанию и оттаиванию в присутствии сульфатной агрессии;
  • уменьшает совокупное влияние агрессивных физических и химических факторов в зонах бетона, которые находятся в переменном уровне воды с большим содержанием сульфатов.

Чтобы бетон на сульфатостойком портландцементе обладал всеми необходимыми эксплуатационными качествами, применяют несколько методов:

  • заменяют С3А на C4AF;
  • увеличивают количество стекловидного С3А, заменяя им кристаллический С3А;
  • вводят минеральные добавки;
  • пропаривают для образования гидрантов, имеющих устойчивость в действию сульфатов.

Количество добавок и метод изготовления сульфатостойкого цемента зависит от конкретных условий строительства и эксплуатации конечного сооружения.

Разновидности


Сульфатостойкая цементно-песчаная смесь подразделяется на следующие виды:

  • сульфатостойкий цемент с добавками;
  • пуццолановое гидравлическое вяжущее вещество;
  • шлакопортландцемент;
  • сульфатостойкий портландцемент.

Портландцемент увеличивает сопротивляемость бетонных смесей к замораживанию и оттаиванию, если в них входят сульфаты, уменьшает воздействие агрессивных факторов в бетонном растворе, где содержится количество сульфатов, превышающих норму. Для улучшения качества портландцемента в цементно-песчаное месиво добавляют минеральные добавки и выбирают подходящий метод приготовления цемента для определенных условий строительства зданий и сооружений.

Вернуться к оглавлению

Как изготовить?

Приготовление сульфатостойкого бетона мало чем отличается от производства обычного бетонного раствора. Для изготовления смеси понадобится песок, цемент в пропорциях один к трем. Перед добавлением минеральных добавок важно проверить их влияние на строительный материал. Все технологические компоненты должны быть подтверждены испытаниями.

Испытание проводится на схватывание раствора, для чего в процессе кипячения обеспечивается равномерность изменений количества смеси и проверяется ее схватывание, которое происходит не раньше сорока пяти минут от процесса твердения.

Также при изготовлении бетона используют гипсовый камень, воду, клинкер или другие материалы с содержанием сульфата кальция. Применение такого цемента по карману не каждому, поэтому используется он не так часто, как обычный бетон, но и характеристики его несравнимы с простой бетонной смесью.

Вернуться к оглавлению

Области применения

Применение портландцемента актуально при возведении подводных или подземных конструкций, для строительства зданий и сооружений, которые поддаются воздействию большого количества атмосферных осадков с содержанием сульфатов. Свойства устойчивого сульфатного бетона обеспечивают защиту конструкций от внешних природных и химических факторов.

Вернуться к оглавлению

Вывод

Портландцемент является неотъемлемым материалом в строительстве зданий и сооружений, которые находятся в местности с переменчивой влагой и температурным режимом.

Однако стоит помнить, что выбирая материал, первым делом обращают внимание на его состав, ведь для разных почв потребуются соответствующие портландцементы.

Кол-во блоков: 11 | Общее кол-во символов: 9340
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:



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.

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

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.



Процедура приготовления

Собственноручное создание сульфатостойкого цемента М300 начинается с приобретения 360 килограмм сульфатостойкого портландцемента, 850 килограмм взятого из реки песка, 1100 килограмм гранитного щебня, 190 литров воды и 5–10 килограмм добавок. В функционирующий бетоносмеситель заливается вода, а также насыпается цемент. Упомянутые компоненты тщательно перемешиваются между собой, а затем полученный состав дополняется заранее вычисленным количеством песка и щебня. Дальше на протяжении 10–15 минут материал подвергается перемешиванию и заливается в предварительно подготовленную опалубку.



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%.

Обозначение

Сульфатостойкие цементы отличить просто – достаточно правильно истолковать маркировку. В ней содержится основная информация о материале.

Таким же образом можно прочитать маркировки других видов.

Кроме того, цемент с пластификаторами (ПЛ) и гидрофобизаторами (ГФ) должен иметь в маркировке соответствующие обозначения, например: ЦЕМ I 42,5Н СС ПЛ ГОСТ 22266-2013 (сульфатостойкий цемент класса прочности 42,5Н с пластификатором).

Низкощелочной цемент с содержанием R2O не более 0,6% обозначают как НЩ (ЦЕМ I 32,5Б СС НЩ ПЛ ГОСТ 22266-2013).

Виды цементов

Вид

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.












Как изготовить?

Приготовление сульфатостойкого бетона мало чем отличается от производства обычного бетонного раствора. Для изготовления смеси понадобится песок, цемент в пропорциях один к трем. Перед добавлением минеральных добавок важно проверить их влияние на строительный материал. Все технологические компоненты должны быть подтверждены испытаниями.

Испытание проводится на схватывание раствора, для чего в процессе кипячения обеспечивается равномерность изменений количества смеси и проверяется ее схватывание, которое происходит не раньше сорока пяти минут от процесса твердения.

Также при изготовлении бетона используют гипсовый камень, воду, клинкер или другие материалы с содержанием сульфата кальция. Применение такого цемента по карману не каждому, поэтому используется он не так часто, как обычный бетон, но и характеристики его несравнимы с простой бетонной смесью.

Вернуться к оглавлению

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%.

Цемент


Портландцемент М500 Д0.

Особенности

Гидротехнический бетон обладает рядом особенностей:

  • его испытывают по прошествии 180, а не 28 дней;
  • используют классы В10-В40, чаще всего — обычные или тяжелые бетоны;
  • имеет водонепроницаемость четырех ступеней: от W2 до W8. Марка W2 не должна пропускать воду при напоре в 0,2 МПа, для других марок этот показатель: 0,4; 0,6; 0,8 Мпа;
  • по стойкости к низким температурам есть 5 позиций: F50, 100, 150, 200, 300. Цифровое обозначение — это количество замерзаний/оттаиваний, после которых прочность уменьшится на 25%. Это требование применяется только к тому раствору, который будет подвергаться влиянию водных сред и мороза.

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.

Основной состав

Строительный материал состоит из таких веществ:

  • Клинкер. Экологически чистый продукт, что отличается высокопрочностью и морозостойкостью. Добывается из сланцевой тугоплавкой глины.
  • Гипс. Природный минерал из сульфатной группы. В строительные материалы входит зернистый вид материала, который имеет наименование алебастр.
  • Трехкальцевый алюминат. Образуется в клинкере в результате соединения продукта с сырьевой смесью оксидов А1203 и Fe203. Составляет не более 5% от общего состава в сульфатостойкой смеси.
  • Различные минеральные вещества. Добавляются для улучшения качества и прочности.

Область применения

Сфера использования обуславливается преимуществами цемента.



Еще одна марка сульфатостойкого 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.

Технические характеристики

Обыкновенный или железобетонный раствор имеет очень слабую сопротивляемость к таким природным факторам:

  • низкие и высокие температуры (мороз и жара);
  • морское, речное и грунтовое течение вод;
  • кислотное, сульфатное и солевое воздействие.

Сульфатостойкий бетон отличается такими положительными характеристиками:

  • Даже при высоком гидростатическом давлении остается целостным и стабильным, конструкция не разрушается и сохраняет свой изначальный вид.
  • Сроки эксплуатации значительно увеличиваются.
  • Благодаря составу исключается процесс коррозии от постоянного контакта с водой.
  • Не вступает во взаимодействие со сульфатосодержащими веществами.

Требования к смеси

Бетон и железобетон активно используются в строительстве. Это прочные, надежные, долговечные материалы. Однако и они не лишены недостатков. В частности, подземная часть конструкций, подвержены воздействию грунтовых вод и влаги. А в воде, как известно, содержится множество сульфатов, солей и их соединений, способных нарушить целостность конструкции. Поэтому предусмотреть защиту от подобного разъедания вполне логично и даже необходимо.

Схема мелкозаглубленого фундамента

Сульфатостойкий состав увеличит долговечность фундамента скорость его разрушения грунтовыми водами.

Оптимальным вариантом защиты от сульфатной коррозии в условиях регулярного водонасыщения является сульфатостойкий бетон.

Это единственный состав, который способен обеспечить надежную защиту конструкции от разъедания сульфатосодержащими смесями.


Используя сульфатостойкий бетон, увеличивается надежность постройки.

Существует 2 основных способа получить сульфатостойкий бетон: на обычном цементе со специальными модифицирующими добавками или на сульфатостойком цементе. Второй способ гораздо более предпочтителен и надежен, потому что он дает защиту на всех стадиях жизни конструкции. Бетон на обычном цементе с добавками тоже будет защищать изделия, но такая защита соизмерима с обработкой обуви водоотталкивающим составом. А сульфотостойкий цемент – это, по аналогии, резиновые сапоги. Разница существенна. Такие цементы принято разделять по видам:

  • сульфатостойкий шлакопортландцемент;
  • сульфатостойкий портландцемент;
  • пуццолановый портландцемент;
  • сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками.

Кроме того, существует градация по прочности сжатия на 28 сутки. В зависимости от показателей выделяют марки М300, М400 и М500. ГОСТ 22266-94 регламентирует содержание компонентов сульфатостойкого состава. Например, в портландцементе с минеральными добавками допускается не более 20% смеси пуццоланы и шлака, для шлакопортландцемента возможно заменить шлак золой (кислой) или пуццоланой в размере не больше 10% массы состава. В сульфатостойком портландцементе содержание ангидрида серной кислоты не может превышать 3-4%. Повышенное содержание веществ, реагирующих с содержащимися в воде сульфатами, чревато хрупкостью конструкции, ее внутренним разрушением. Правильно подобранная пропорция обеспечит не только устойчивость состава, но и уплотнение. Поэтому сульфатостойкий цемент обязательно должен соответствовать требованиям ГОСТа.

Читайте также: