Сульфатостойкий портландцемент
Сульфатостойкий портландцемент обладает повышенной стойкостью к сульфатной агрессии, а также характеризуется высокой водостойкостью как в пресных водах с малой временной жесткостью, так и в минерализованных водах. Эти свойства, а также достаточно высокая морозостойкость и воздухостойкость сульфатостойкого портландцемента в первую очередь определяют его назначение. Он служит основным вяжущим для бетонных и железобетонных конструкций в сооружениях гидротехнического и другого назначения, которые работают в условиях воздействия агрессивной сульфатной среды с одновременным систематическим чередованием увлажнения и высыхания или замораживания и оттаивания.
Сульфатостойкий портландцемент получают из клинкера нормализованного минералогического состава с небольшой добавкой гипса. Использование активных минеральных добавок в сульфатостойком портландцементе не допускается.
Минералогический состав сульфатостойкого портландцементного клинкера должен соответствовать определенным требованиям стандарта по содержанию в нем трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината. Эти требования необходимо выполнять для предотвращения возможных коррозионных процессов в бетонных конструкциях в условиях эксплуатации на воде.
Портландцемент с умеренным экзотермическим эффектом называют малоэкзотермическим. Такой цемент отличается от обычного портландцемента пониженной экзотермией и интенсивностью тепловыделения в начальный период схватывания.
Реакция всех минералов цементного клинкера с водой экзотермическая, однако тепловыделение отдельных минералов при их полной гидратации, а также интенсивность тепловыделения различны. Самым экзотермическим, а также наиболее интенсивно гидратирующим является трехкальциевый алюминат, за которым следуют трехкальциевый силикат и четырехкальциевый алюмоферит. Наименее экзотермическим является наиболее медленно схватывающийся двухкальциевый силикат.
Экзотермичность цементов имеет особое значение в массивных бетонных конструкциях, имеющих малую поверхностью охлаждения. В результате тепловыделения цемента температура внутри таких конструкций может достигать 50-ти и более градусов, а внешняя зона имеет температуру, которая почти соответствует температуре окружающей среды. Наличие перепада температур во внешней и внутренней зонах приводит к возникновению во внешних зонах растягивающих напряжений, поскольку они имеют тенденцию к усадке при охлаждении, чему препятствует внутренняя нагретая зона. Температурные напряжения способны превышать предел прочности бетона и в большинстве случаев приводят к его растрескиванию.
Степень экзотермического нагрева бетона в основном зависит от интенсивности тепловыделения и определяется разницей между количеством теплоты, выделяемой гидратом цемента в данный промежуток времени, и количеством теплоты, излучаемой бетоном в окружающую среду конструкции. Чем больше эта разница, тем больше нагревается бетон. При постоянной температуре и скорости воздуха количество тепла, которое здание излучает в окружающую среду, также является постоянной величиной. Отсюда следует, что для массивных конструкций неприемлемы алюминатные и алитцементы, характеризующиеся наибольшей интенсивностью тепловыделения. Это фактически определяет следующий логический способ получения портландцемента с умеренной экзотермой, а именно путем регулирования минералогического состава клинкера.
Запрещается использовать активные минеральные добавки в цементах с умеренной экзотермией, за исключением гипса. Таким образом, минералогический состав среднеэкзотермичных портландцементных клинкеров близок к сульфатостойкому портландцементу, а их физико-механические свойства аналогичны. Умеренно экзотермический портландцемент выпускается марок 300 и 400. Такой цемент обладает повышенной морозостойкостью и долговечностью в пресной и подсоленной воде.
Этот цемент находит свое основное применение для бетона гидротехнических сооружений, фундаментов и других массивных конструкций.