Переваги цементу з добавками
Серед споживачів цементу в Україні поширений міф про те, що наявність в цементі активних мінеральних добавок свідчить про його низьку якість, а отже, і міцність. Ця думка не має практичного підтвердження. Ба більше, нині світовий ринок віддає перевагу цементам, що містять у складі мінеральні добавки, адже вони покращують фізико-механічні властивості як самого цементу, так і бетону.
В Україні як мінеральну добавку до цементу найчастіше використовують доменний гранульований шлак, а останніми роками набирає популярності вапняк.
Цемент із мінеральними добавками може забезпечувати підвищену довговічність бетону, кращу стійкість до агресивних середовищ, нижче тепловиділення та менший ризик утворення тріщин у масивних конструкціях. Серед поширених мінеральних компонентів — доменний гранульований шлак і вапняк. Їхній вплив на властивості цементу та бетону залежить від виду й кількості добавки, складу цементу та умов застосування.
Які мінеральні добавки використовують у цементі?
Доменний гранульований шлак
є продуктом металургійної промисловості. За своїм походженням шлак — випалений залишок пустої породи залізної руди, що містить сполуки, близькі за хімічним складом до мінералів портландцементного клінкеру. Ці сполуки утворюються внаслідок високотемпературної обробки й подальшого швидкого охолодження. Одним із вагомих аргументів на користь застосування цього матеріалу для виробництва цементу є його гідравлічні властивості. Активація в'яжучих властивостей доменного гранульованого шлаку відбувається в процесі помелу в цементних млинах і внаслідок хімічної взаємодії з клінкерними мінералами й гіпсом.
Вапняк
у водному середовищі проявляє хімічну активність по відношенню до окремих елементів портландцементного клінкеру та вступає в хімічну взаємодію з його мінералами. Зрештою в зонах контакту утворюються міцні сполуки.
Переваги цементу з мінеральними добавками:
Більша морозостійкість, водонепроникність і довговічність бетонів
Бетони на цементах із добавками мають щільнішу структуру. За використання цементу із вмістом доменного гранульованого шлаку в процесі тверднення окрім клінкеру бере участь і сам шлак, тож реакція відбувається з утворенням складніших мінералів, ніж у разі цементу без добавок. А тонкодисперсний вапняк заповнює порожнечі між зернами цементу, покращує взаємодію між ними й водою та сприяє формуванню щільнішого цементного каменю шляхом зменшення сумарної пористості.
Ще більша міцність із роками
На початкових строках набір міцності шлакових цементів відбувається дещо повільніше, ніж у звичайного портландцементу. Однак уже через два тижні набір міцності пришвидшується, а із 7-го місяця нарощується до 50 % заявленої марочної міцності (залежно від вмісту доменного гранульованого шлаку в цементі).
Менший ризик появи тріщин за зведення масивних конструкцій
Наявність доменного гранульованого шлаку в цементі сприяє зниженню температури гідратації, що зменшує різницю температур під час зведення масивних конструкцій, тож зменшується ризик виникнення тріщин.
Менший ризик появи висолів
Цемент з активними мінеральними добавками містить меншу кількість розчинних речовин, що в процесі гідратації (взаємодія цементу з водою) переміщуються на поверхню виробу з бетону, утворюючи висоли.
Зручніше вкладання бетону
Бетон на основі цементу з вмістом доменного гранульованого шлаку тужавіє повільніше через уповільнення процесу тужавлення шлакових цементів і нижчу температуру гідратації. Саме тому в спеку рекомендовано користуватися цементом зі шлаком. Цемент без добавок за високих температур швидко втрачає рухливість
Висока стійкість до впливу агресивних середовищ
Доменний гранульований шлак підвищує стійкість цементного каменю до впливу агресивних середовищ: сульфатостійкість, кислотостійкість, стійкість до лужних агресій, морської води, карбонізації тощо. Усе це завдяки зменшенню в цементному камені вмісту Са(ОН)₂ і продуктів гідратації алюмінатної фази портландцементного клінкеру.
Піклування про екологію
Виробництво клінкеру передбачає розробку кар'єрів із корисними копалинами та їх подальший випал, що призводить до викидів СО₂. Виробництво 1 тонни клінкеру супроводжується викидом 1 тонни СО₂. Коли частини клінкеру в цементі замінюються активними мінеральними добавками, це сприяєте зменшенню викидів СО₂ та розв'язанню таких екологічних проблем, як глобальне потепління та виснаження природних ресурсів.
Як мінеральні добавки впливають на властивості бетону
| Властивість | Вплив мінеральних добавок | Практичне значення |
| Довговічність | сприяють формуванню щільнішої структури цементного каменю | підвищення водонепроникності та морозостійкості |
| Набір міцності | шлакові цементи продовжують набирати міцність у пізні строки | забезпечення необхідних характеристик конструкції в довгостроковій перспективі |
| Тепловиділення | доменний гранульований шлак сприяє зниженню температури гідратації | менший ризик температурних тріщин у масивних конструкціях |
| Висоли | зменшується кількість розчинних речовин, здатних виходити на поверхню | менший ризик появи висолів |
| Робота у спекотну погоду | бетон повільніше втрачає рухливість | зручніше укладання бетону |
| Агресивне середовище | підвищується стійкість цементного каменю до агресивних впливів | застосування в умовах впливу сульфатів, морської води та інших агресивних середовищ |
| Екологічність | частина клінкеру замінюється мінеральними компонентами | зменшення використання клінкеру та пов’язаних із його виробництвом викидів CO₂ |
Поширені запитання про цемент з мінеральними добавками
| Наявність мінеральних добавок сама по собі не означає нижчу міцність цементу. Властивості цементу визначаються його складом, класом міцності та відповідністю нормативним вимогам. |