Бетонные изделия характеризуются высокой устойчивостью к механической нагрузке и агрессивным условиям в течение длительного времени. Лучшим композитом относительно строительства наружных, подземных и подводных конструкций считается сульфатостойкий цемент. Производство этого материала регламентируется действующим ГОСТом 22266 от 2013 года.
Состав и классификация
В грунте, талой и дождевой, речной и морской воде в той или иной степени содержатся соли серной кислоты. В состав цементного раствора входят алюминатные соединения и гидроксид кальция. Эти компоненты вступают между собой в химическую реакцию, в результате которой бетонные конструкции разрушаются, на поверхности образуются высолы. По техническим условиям ГОСТа 22266-2013 сульфатостойкие цементы изготавливают со строгими предельными значениями (в % от объемного веса клинкера):
Компонент | ЦЕМ I | ЦЕМ II | ЦЕМ III |
Трехкальциевый алюминат | 3,5 | 5 | 7 |
Оксид алюминия | 5 | — | |
Оксид магния | 5 |
Важно! Если в составе вяжущего компонента превышено содержание активных минеральных соединений, то это негативно отразится на прочности конечного продукта. В результате конструкции будут хрупкими и быстро начнут разрушаться.
Разновидности
Классификация материалов проводится на основе химических (минеральные компоненты) и технических (прочностные показатели) особенностей. Так, по составу выделяют 4 типа цементного вяжущего со стойкостью к сульфатам.
В таблице приведено краткое описание каждого из них.
Название | Свойства |
Цемент сульфатостойкий с пуццоланой ЦЕМ II/А-П СС
| В качестве основы здесь выступает доменный шлак и пуццоланы (вулканические породы). К последним относятся туф, пепел, пемза. За стойкость к производным серной кислоты отвечают активные добавки. Применение композита ограничено, так как он проявляет слабую стойкость к перепадам влажности и температуры. |
Портландцемент с повышенной сульфатостойкостью ЦЕМ I СС | Производство основано на ПЦ 32,5 (М400) с добавлением специальных присадок. Для вяжущего характерно медленное схватывание с низким выделением тепла. Ограничений по применению не наблюдается. |
Портландцемент с увеличенным содержанием минералов стойких к сульфатам ЦЕМ II/А СС и ЦЕМ II/В СС | Здесь предельным значением для функциональных добавок является 6-10 %, для гранулированного доменного шлака — 15-20 %. За основу берется портландцемент с классом прочности 32,5 или 42,5 (М400 или М500). Отличительными чертами материала считаются улучшенная стойкость к засухе, влаге и морозам. |
Сульфатостойкий шлакопортландцемент ЦЕМ III/А СС | Состав такого сульфатостойкого цемента представлен композитом портландцемента, доменных шлаков (на 50-60%) и алюминатов. Главное требование — содержание оксида алюминия не превышает 10 %. Марочная прочность готового продукта соответствует М300 и М400. Недостаток — низкая морозостойкость. |
Внутренняя классификация сульфатостойких цементов проводится также по маркам прочности и скорости схватывания. Так выделяют 4 варианта вяжущего клинкера: нормальнотвердеющий класса 32,5 и 42,5, быстротвердеющий с аналогичными показателями прочности на сжатие.
Более подробная информация приведена в таблице.
ЦЕМ I СС без минеральных добавок | все 4 класса и подкласса |
ЦЕМ II/А СС и ЦЕМ II/В СС со шлаком, пуццоланом или микрокремнеземом (Ш, П, К, Ш-П, Ш-П,МК) | кроме быстротвердеющего класса 42,5 |
ЦЕМ III/А СС с содержанием гранулированного шлака | кроме 42,5Б |
Разделение сульфатостойких цементов по прочности ведется на основании ГОСТа 31108 от 2016 года. Здесь под “А” подразумевается содержание добавок не более 20 %, под “В” — от 21 до 35 %. В клинкере ЦЕМ III/А СС — от 36 до 65 %.
Скорость набора прочности происходит (в МПа):
Класс | 48 часов | Неделя | 28 дней |
32,5Н | — | 16 | 32,5 |
32,5Б | 10 |
— | |
42,5Н | 42,5 | ||
42,5Б | 20 |
Важно! Несмотря на медленный процесс схватывания, сухой остаток обладает высокой плотностью. Этот факт является главным достоинством сульфатостойкого цементного вяжущего. Еще одним существенным плюсом является устойчивость к коррозионным процессам.
Область применения
Бетон на сульфатостойком цементе обладает высокими показателями прочности и стойкости к агрессивным условиям эксплуатации. До 80 % общего объема рабочей массы занимают твердые наполнители разной фракции. Последнее наряду с химическим составом строго регламентируется ГОСТом 10268 от 1980 года и техническими условиями в СНиП II-28 от 1973 года. Для самостоятельного приготовления кубометра бетона с марочной прочностью М300 можно руководствоваться таким рецептом:
- ЦЕМ I СС — 360 кг;
- сухой очищенный речной песок — 850 кг;
- гранитный щебень средней фракции — 1100 кг;
- чистая (водопроводная) вода — 190 литров;
- минеральные добавки (при необходимости) — 5-10 кг.
Сульфатостойкий бетонный раствор замешивают в течение 10-15 минут, затем заливают в готовую опалубку. Сравнительно с аналогичным композитом на портландцементе здесь отмечается более длительный срок службы. Из-за относительно высокой стоимости использование материала ограничивается, как правило, ответственными проектами.
Так, область применения сульфатостойкого цемента выглядит следующим образом:
- монолитные гидротехнические сооружения с армированием и без него;
- бетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях морской и океанской воды с повышенным содержанием солей, в болотистой местности насыщенной сероводородом;
- мостовые, набережные, дамбы, плотины, молы, причалы;
- сваи, опоры, облицовочные изделия, плиты перекрытия, фундаменты подвальные помещения в частном секторе и на промышленных предприятиях;
- метрополитен, тоннели, подводные сооружения, бассейны, колодцы.
Важно! Благодаря высоким прочностным показателям и плотности, ЦЕМ СС способен выдерживать сильные нагрузки как постоянного так и временного характера. То есть бетон на основе такого вяжущего допустим для строительства сооружений в условиях сейсмической активности, периодического движения грунта (сезонное просаживание и вспучивание).
Коротко об изготовителях
На территории России имеется несколько основных производителей сульфатостойкого цемента. К ним относятся заводы в Подольске, Красноярске, Магнитогорске, Владивостоке, Якутске. Также работают предприятия в Саратовской, Оренбургской, Вологодской области. Перед оформлением заказа в связи с относительно низким спросом необходимо заранее уточнить, ведется ли производство конкретного типа цемента в данный момент.
Заключение
Сульфатостойкий цемент изготавливается на основе портландцемента с добавлением активных минеральных добавок. К ним относятся гранулированый доменный шлак, пуццолан, микрокремнозем. Материалы обладают устойчивостью к солям серной кислоты, сероводороду, коррозионным процессам. В разной степени бетон справляется с перепадами влажности и температуры, механическим нагрузкам.