Глиноземді (сазбалшықты) цемент
7.1 Пуццоланды цемент және арнайы цементтер
7.2 Шлакты цементтер
7.3 Глиноземді цемент
7.4 Цемент өндірісіне қажетті Қазақстанның шикізаттық қоры
Минералды қосымшалар қосылған портландцементтерге пуццоланды және шлакты портландцементтер жатады.
7.1 Пуццоланды портландцементті клинкерді 20—40% белсенді қоспаны және 5% табиғи гипсті бірге ұнтақтау арқылы өндіреді. Пуццоланды қоспа цементтің ұстасу мен қатаюын баяулатады. Кәдімгі цементпен салыстырғанда, пуццоланды қоспасы бар цемент агрессивті ортада шыдамдырақ. Цементтің бұл түрін негізінен су-техникалық құрылыстарда, бұйымды көтеріңкі ылғалдығы бар жағдайда қолданылады, тұрақты сулы ортада, жер асты құрылыстарында пайдаланады. Пуццоланды портландцементтен алынған бетон мен бетон бұйымдарының кемістігі — аязға шыдамдылығы төмен.
Гелцемент. Монтмориллонит минералына ие сазтопырақ жоғары коллоидты қасиетке ие 5—15%-дық бетонитті күйдіріп, тасқа айналдырып алып, жаныштау арқылы алады. Ең маңызды қасиеті — көп мөлшерде су жұтып, сұйық цемент ерітіндісінің иілімділігін арттыру.
Стандартты тампонажды цементке июден жаншылған бетонит сазы араласпасынан да гелцемент алуға болады. Негізінен қатты түрдегі құдық қабырғасын сылауда су ішінде гелцемент пайдаланылады
7.2 Шлакты портландцемент— портландцементті клинкерді түйіршіктелген домналы немесе электртермофосфорлы шлакпен және гипспен бірге ұнтақтап алынған тұтқырлы өнім. Клинкерге қосылатын шлактың мөлшері 30-дан 70%-ға дейін. Шлактың 15% мөлшерін басқа гидравликалық қоспамен алмастыруга болады.
Шлакты портландцементтегі қосылған шлак белсенді минералды компонент. Қасиеттері жағынан шлакты портландцемент пуццоланды цементтерге ұқсас, бірақ айырмашылығы сол, оның аязға төзімділігі жеткілікті. Шлакты портландцемент, кәдімгі белгілі портландцементке қарағанда, агрессивті ортада тұрақты. Шлакты портландцементтің 300, 400, 500 маркалары өндіріледі. Портландцементпен салыстырғанда, шлакты портландцементтің ұстасу мен қатаю процесінің баяулығымен сипатталады. Ұстасудың басталуы 45 минуттан ерте емес, аяқталуы 12 сағаттан кем еместігі стандартпен реттеледі. Шлакты портландцементтің ұнтақталу майдалығы портландцементтікіндей болады.
Шлакты портландцементті жасанды тастарды зауыттық жағдайда дайыңдауда, бетон мен темірбетон бұйымдарын өндіруде, сылау мен төселуге керекті ерітінділерді қолдануда жиі пайдаланады.
Күкіртке шыдамды шлакты портландцементті 30—70% домналы шлакты, гипсті және нормаланған құрамдағы портландцементті клинкерді араластырып, бірге ұнтақтау арқылы алады. Пайдалану кезінде құрамында күкіртті тұздар мен карбонатты қосындылары бар, сулардың әсеріне кездесетін ғимараттар мен салынымдарды тұрғызуда қолданады. Күкіртке шыдамды шлакты портландцементтің қатаюын жылдамдату және олардың беріктігін өсіру үшін гипс, хлорлы кальций ж.б. жылдамдатқыштарды қолданады, бұйымдарды жы-лумен өңдейді. Цементтің осы аталған түрін бетон мен темірбетон бұйымдарын дайыңдау мен су-техникалық құрылыстарында қолда- нып жүр.
Сульфатқа төзімді (СТ) портландцемент.Портландцемент клинкерінде С3А мөлшері 6%-дан кем болуы тиіс. Кәдімгі портландцементте 15%-ға дейін С3А бар. СТ портландцементі М400 және М500 маркаларында шығарылады. Беріктігі баяу артады. Тұзды, сортаң жерлерге төзімді. Басқа қасиеттері портландцементке ұқсас. Гидротехника, су, сульфат, тұзды ортада жүргізілетін құрылыста пайдаланылады.
7.3 Сазбалшықпы (глинозем) цемент. Әктас пен арнайы балшықтың негізінде алынған қоспаны жентектесуге немесе балқуға дейін күйдірілген және майда ұнтақталған гидравликалық тұтқыр. Мұндай цементтерді өндіру үшін алюмосиликатты құрастырушы ретінде ең басты шөгінді тау жынысы — бокситті қолданады. Бокситтер — қызыл түсті алюминді рудалар. Осыдан басқа, құрамында глиноземі бар — бокситті және нефелинді шлактарды ж.т.б. өндіретін қалдықтарды қолдануға болады.
Сазбалшықты цементтің химиялық құрамында 40% глинозем (А1203), 45% кальций тотығы (СаО) және 5—10% кремнезем (Sі02) болады. Құрамындағы негізгі клинкерлік минерал — кальцийдің моноалюминаты (СаО • А1203). Қатаюы кезінде сазбалшықты цементтер тез арада сумен реакцияға түседі және төменгі реакцияға орай екікальцийлі сулы алюминат түзейді:
2 (СаО • А12Оэ) + 11Н20 2СаО • А1203 • 8Н20 + 2А1(ОН)3.
Сазбалшықты цемент тез қатаятын тұтқырларға жатады, олар маркалы беріктігінің 30%-ға дейінгі бөлігін 5—6 сағат ішінде ала алады, ал бір тәуліктен соң 90%, 3 тәуліктен кейін — 100% болады.
Сазбалшықты цементтің маркасын, цемент пен кұмның мөлшері 1:3 қатынастағы үлгілерді, үш тәулік өткен соң, майысу мен қысуға сынау жолымен анықтайды. Сазбалшықты цементтердің беріктігіне қойылатын талаптар 13-кестеде келтірілген.
13-кесте.Сазбалшықгы цементтерге қойылатын талаптар
| Цементтің маркасы | Беріктік шегі (МПа) аз емес | |||
| Қысқандағы | Майысқандағы | |||
| 24 сағаттан соң | 3 тәуліктен соң | 24 сағаттан сон | 3 тәуліктен соң | |
| 5,5 | ||||
| 5,5 | ||||
| 6,5 |
Сазбалшықты цемснттер белгілі портландцементтен көтеріңкі су сұранысымен ерекшеленеді. Осыған орай бетон дайындау кезінде су мен цемент қатынасы 0,5—0,8 шегінде қабылданады.
Ұлғаймалы цементтер. Цементтердің көп түрі қатаю процесі кезінде шөгінеді. Мұның өзі конструкциялардың сызаттануына, олардың беріктігі мен жүк көтеру қабілетінің әлсіреуіне әкеп соғады. Зақымданған элементтерді қайта жабдықтау мен бетонды бұйым- дардағы сызаттарды бітеу кезінде ұлғаймалы цементті қолданады. Сазбалшықты цементке гипс қосу арқылы ұлғаймалы цементтің құрамын бірінші рет проф. В.В. Михайлов ұсынды. Аталған цементтегі ұстасудың басталуы 10 минут, ал аяқталуы 4 сағат. Осындай цементтер ұстасу кезеңінде ұлғаяды. Қатаю кезінде цементте шөгінді деформация пайда болады, бірақ оның шамасы бастапқы ұлғаю деформациясынан аспайды. Осы цементтің судағы ұлғаюы 0,1%, ал кәдімгі нормальды жағдайда — 3%. Ұлғаймалы цементтің 300—500 маркалары шығарылады.
Ұлғаймалы цементтерді бетон конструкциялары мен бұйымдар- дың жапсарларын бекітуде, су мен газ өтпейтін сыйымдылықтарды тұрғызғанда, ғимараттарды судан оқшаулау кездерінде және басқа да мақсаттарға қолданады.
Гипсті пуццоланды және гипсті шлакты ұлғаймалы цементтерді құрылыс гипсі, портландцемент (немесе шлакты портландцемент) және пуццоланды қоспалардың араласынан алады. Мұндай цементтер беріктігін тез алады, себебі оның құрамында ылғалды жағдайда қатаюға қабілетті жарты сулы гипс бар.
Қазіргі кездерде гипспуццоланды цементтердің мынадай құрамдары қолданылады. (%):
Жарты сулы гипс 50 - 75
Портландцемент 15 - 25
Әкті жұтуы жагынан 200 м/г
аз емес белсенділігі бар пуццолан 10 - 25
Жоғарғы берікті гипс негізінде дайындалған гипспуццоланды цементтің, 2—3 сағат қатаюдан кейінгі беріктігі 10—15 МПа, ал 7—15 тәуліктен кейін 30—40 МПа.
Егер гипспуццоланды цементті жоғарғы берікті гипс пен марка- сы 500—600, жылдам қатаятын цемент негізіңде дайындасақ, онда алынған тұтқыр өте тез қатаятын болады. Осы цементтерді қолдана отырып, темірбетон бұйымдарын дайыңдауда, арматураны коррозия- ға қарсы жабылымдармен бүркемелеу немесе бетонға натрий нитраты сияқты ингибирлейтін қоспаларды қосып, қосымша шаралар жүргізу керек.
Гипсцементті пуццоланды цементтерден дайындалған бетон бұйымдарының ішкі жүйе құрылысы мен құрамына байланысты, олардың аязға төзімділігі 20—50 циклдің төңірегінде. Гипспуццоланды цементтерді күкіртті әсерге шыдамдылығы портландцементтің қасиетіндей екенін аңғарған жөн.
Гипспуццоланды цементтен дайындалған бетон бұйымдарын аз қабатты ғимараттарды салуда қолданады. Осы тұтқырдың поливинилацетатты дисперсиясымен (ПВА) немесе дивинилстиролды латекспен араластарын керамиканы жабыстыру мен әрлеу жұмыста- рында іске асырады. Мұндай жағдайларда полимерлік компоненттерді, цементтің кебу затқа есептегендегі массасынан 5—20% мөлшерінде қосады.
Кернегіш иемент. В.В. Михайлов пен С.Х. Ходжаев және олардың оқушылары портландцемент пен сазбалшықты цемент негізінде кернегіш цементті ұсынады. Бұл цементтер тек сызықтық ұлғаюмен ғана емес, сонымен қатар ұлғайғыш кернеу көрсеткіштерімен де сипатталады.
Кернеулі цементтерді портландцементті клинкерге екісулы гипс пен балшықты компонентті (клинкер немесе шлак). 70:14:16-дан 64:16:20-ға дейінгі қатынаста дайындайды. Кернеулі цементтің меншікті қыры 450 кг/м2 шамасында. Құрамы 1:1 цемент-құмды үлгілердің 28 тәулік қатаюдан кейінгі беріктігі 80—90 МПа-ға жетеді. Кернеулі цементтер 2—5 минут аралығында ұстасады, қатаю кезінде ұлғайғыш кернеудің пайда болуьша басты көңіл бөлінеді. 1:1 құрамдағы цементті-құмды ерітіндінің қатаюы кезіндегі ұлғайғыш кернеуі 3—4 МПа. Кернегіш цементтерді алдын ала кернелген темірбетон бұйымдарын дайындауда, сондай-ақ ішкі қысым әсеріне тап болатын (мысалға, құдықтар) бұйымдарды шығарғанда қолдануға болады. Сондықтан кернегіш цементтен істелінетін темірбетон шытынамайды. Мысалы, Өскеменде өндірілетін кернегіш цемент Медеу мөз айдында (алаңын) бетондауға пайдаланылады.
Өзінің құрылыс-техникалық қасиеттері бойынша күйдірілмеген цементтер (КЦ) дәстүрлі клинкерлерге, шлакты аз клинкерлі және клинкерсіз тұтастырғыш заттардан кем түспейді, тіпті бірқатар қасиеттері бойынша осы цементтерден асып түседі. Олардың беріктігі 155 МПа-ға жетеді, олар жылуды аз бөлуімен, төмен конструкциясымен сипатталып, тоттанулық-тұтастырғыш заттар қатарына жатқызылады.
Құрылыс тәжірибесінде шлаксілтілі жеңіл бетондарды табысты түрде пайдалану үлгісі ретінде Липецк қаласында (Ресей) әлемде тұңғыш рет 20 қабатты зәулім тұрғын үй салынуын атауға болады.
1989 жылы біздің тарапымыздан әзірленген технологиялық регламент негізінде сілтілі цемент бетондарда өндіретін шағын зауыт жобаланып, ол Өзбекстанның Хорезм облысының Ханка ауданында салынды. «Узгипротяжпром» институты жобалаған шағын зауыттың өндірістік қуаттылығы жылына 25 мың тошіа құрайды.
ЭТФ және ЭСП шлактары негізіндегі күйдірілмеген шлаксілтілі цементтің өнеркәсіптік шығарылымында сілтілі компоненттегі су ерітіндісінің концентрациясын дайындау мен бақылау операциясы болмайды.