Состав и применение пуццоланового цемента на основе вулканического пепла

Состав пуццоланового портландцемента

Пуццолановый цемент – современный строительный материал, обладающий уникальными свойствами. Позволяет возводить устойчивые сооружения в местах с повышенной влажностью, обеспечивая сохранность от коррозии и долгий срок службы.

1. Пуццолановый портландцемент — что это
2. Плюсы и минусы, где применяют
3. Состав, технические характеристики по ГОСТ
4. Пуццолана в цементе, что это за добавка
5. Влияние пуццолановых добавок на свойства бетона
6. Отличия пуццоланового портландцемента и простого цемента
7. Технология изготовления гидростойкого цемента
8. Мокрый и сухой способы производства

Пуццолановый портландцемент — что это

Главными составными частями материала являются специально обработанная глиняно-известковая смесь (цементный клинкер), измельченная гипсовая крошка и субстанции вулканического происхождения. Основное положительное свойство пуццоланового портландцемента – повышенная стойкость к воздействию влаги. В отличие от обычного цемента, использование материала в местах с наличием воды улучшает его характеристики и повышает прочность.

Плюсы и минусы, где применяют

Использование материала в качестве основы для бетона улучшает его водостойкость – эффект достигается за счет характеристик состава пуццоланового портландцемента.

Строения, возведенные с его применением, обладают повышенной гибкостью, легко поддаются обработке, менее подвержены деформации и разрушению.

К недостаткам рассматриваемого материала стоит отнести:

• увеличенную усадку;
• низкие показатели воздухо- и морозостойкости, скорости конечного отвердевания;
• повышенную потребность во влаге.

Стоит отметить, что достоинства материала перевешивают минусы, делая первостепенным при возведении сооружений с высокими требованиями по показателям стойкости. Использование гидростойкого портландцемента широко распространено при строительстве доков, тоннелей и подземных бункеров, плотин, мостовых опор, систем водоотведения и канализации, обустройстве речных портов. Характеристики материала обуславливают его применение при сооружении объектов, находящихся под постоянным воздействием грунтовых вод с повышенным содержанием минералов.

Интересный факт! Производство ряда разновидностей бетонов с помощью технологии пропаривания с применением пуццоланового портландцемента позволяет получить высокую устойчивость к коррозии, увеличить прочность конечного материала.

Состав, технические характеристики по ГОСТ

Главные параметры цемента с пуццоланой определяются Госстандартами. Они регулируют твердость материала, количественное соотношение ингредиентов в составе, ряд других характеристик. Это обусловлено необходимостью сохранения свойств на всем протяжении срока использования. При хранении нужно соблюдать меры предосторожности во избежание порчи материала, важно обеспечить комплексную защиту от примесей посторонних разновидностей цемента, воздействия воды и грязи.

Таблица 1. Главные параметры водостойкого портландцемента по ГОСТу.

Госстандарт устанавливает количественное соотношение состава гидростойкого цемента, используемое при выработке. Преобладающий компонент – портландцементный клинкер в количестве 4/5 от общей массы, добавки – примерно 1/5 от объема сырья, присадки – в пределах 5 %. Соотношение добавок определяется требуемой степенью активности материала.

До 3 % от совокупного объема составляет гипс, он выступает в качестве регулятора скорости отвердения произведенного состава. В материал для придания конкретных свойств добавляются глина, обожженный сланец, топливная зола, кремнезем, прочие вещества. Они позволяют увеличить влаго- и теплостойкость, имеют низкую себестоимость. Активные добавки позволяют уменьшить итоговую цену продукта до 15 %.

Обратите внимание! Портландцемент с добавлением оксида кальция быстрее затвердевает, но менее водостойкий.

Пуццолана в цементе, что это за добавка

Слово “пуццолана” образовано от итальянского pozzolana, применяется для обозначения мелкодисперсной смеси туфа, пемзы и вулканического пепла. Вещество в чистом состоянии не обладает вяжущими свойствами, проявляет подобную активность только в комплексных соединениях с известковыми растворами и бетонами.

Это интересно! Пуццолана с древности применялась при строительстве акведуков, бань, пирсов и рвов для водоотведения, первые упоминания относятся к эпохе Древнего Рима и Византии. Главное месторождение вулканических пород в те времена располагалось в городе Поццуоли.

Влияние пуццолановых добавок на свойства бетона

Дополнительные присадки в портландцементе позволяют получить водостойкий материал для решения определенных строительных задач. Цемент с присутствием аморфного диоксида кремния, белой сажи и микрокремнезема имеет повышенное содержание гелеобразных фаз, гидросиликаты кальция позволяют повысить армированность структуры и снизить деформацию и усадку цементного камня при схватывании. Белая сажа и аморфный диоксид кремния показывают большую эффективность (увеличение порядка 1%) при добавлении в портландцемент по сравнению с микрокремнеземом, способствуют улучшению показателей водонепроницаемости, прочности и прочих параметров материала.

Отличия пуццоланового портландцемента и простого цемента

Главные различия рассматриваемого материала от обычного – меньший объемный и удельный вес. Пуццолановые присадки улучшают показатели рыхлости конечного продукта по отношению к прочим видам цемента, удельная плотность в 2,8 г/см3 позволяет получить большее итоговое количество готового раствора на выходе.

Гидростойкий цемент более светлого оттенка, чем обычный, смесь при его присутствии более вязкой консистенции, что увеличивает расход материала примерно на 10 %. Окончательное схватывание пуццоланового портландцемента занимает больше времени, в отличие от распространенных разновидностей. Процесс затвердевания пуццоланового портландцемента отличается уменьшенным тепловыделением, что важно при строительстве крупных объектов в летний период. Материал имеет повышенную стойкость к соединениям группы сульфатов.

Обратите внимание! Рассматриваемый тип цемента классифицируется по маркам, всего существует 5 видов материала, различающихся по параметрам прочности (200, 250, 300, 400, 500).

Технология изготовления гидростойкого цемента

Производство материала промышленным методом осуществляется мокрым или сухим способом, выбор определяется применяемым методом получения портландцементного клинкера. Основное сырье для выработки – известково-глиняная смесь в пропорции 3:1.

Мокрый и сухой способы производства

Первая технология основана на заливке глиняно-известковой смеси водой и выдержке в течение определенного времени. Состав перемешивается до максимально однородной консистенции, определяется количественное соотношение содержания элементов и корректировка параметров с целью задания конкретных свойств гидростойкого портландцемента, производится обжиг в доменной печи. Результат процесса – получение гранул диаметром от 5 до 20 миллиметров, впоследствии они соединяются с другими компонентами портландцемента после измельчения.

Сухой метод изготовления предполагает отправку составляющих в сушильный барабан на начальном этапе производства. После этого смесь подвергается дроблению на мелкие части, данную операцию можно осуществить до и после смешения компонентов.

При производстве водостойкого цемента допускается использование сушильно-помольных машин – это делает возможным одновременное проведение дробления и сушки ингредиентов. Часто данные устройства применяют на масштабных стройках – это обеспечивает изменение параметров смеси непосредственно на месте и получение необходимых свойств под определенные задачи при возведении гидростойких сооружений.

Строительно-технические свойства портландцемента и его применение

Описание и применение плит и панелей из фибробетона

Применение цементно-известкового раствора для штукатурки стен

Состав и применение пуццоланового цемента на основе вулканического пепла

Пуццолановый цемент был изобретен человеком еще во времена Древнего Рима. Эта строительная композиция обладала уникальным составом — она включала около трети извести и 2/3 вулканического пепла. Готовый цемент после разведения водой, заливки и застывания превращался в прочнейшее вещество, поэтому с успехом применялся для постройки домов, мостов и других сооружений. Сейчас весьма популярен пуццолановый портландцемент, правда, его технология претерпела значительные изменения.

Описание материала

Пуццолан (Pozzolana) — это компонент на основе вулканического пепла, пемзы и горных пород, который служит добавкой к современным видам цемента. Особенно много запасов пуццолана в Италии, близ вулкана Везувий, и именно тут базируется основное место для его добычи. Сами по себе пуццолановые добавки в цемент особой твердости и цементирующих свойств не имеют, зато после соединения с известью и водой в ходе химической реакции образуют новые вещества с отличными прочностными характеристиками.

Красный пуццолан

Готовый пуццолановый цемент — это порошкообразный материал с вяжущей способностью на основе клинкера со специальными добавками. По современной технологии его впервые сделали в США в конце 20-го века как образец надежного и экологически чистого строительного сырья. Из-за высокой вододисперсности пуццолановый цемент также называют гидроцементом.

Технология производства

Компоненты для создания цемента (клинкер и гипс, известь, минеральные добавки) после добычи в карьере подвозят к месту обработки, после чего по отдельности измельчают в особых дробилках. Затем их смешивают в нужных пропорциях, загружают в воздушные шаровые мельницы и еще раз тщательно перемалывают. Далее состав отправляют в накопительные бункеры. По мере надобности его извлекают партиями, нагревают до +800…+1000 градусов, отправляют в технологическую вращающуюся печь для дальнейшего прогрева при +1450 градусах. Потом порошок охлаждают с помощью роторного охладителя, соединяют с гипсом и пуццоланом.

Шаровая мельница для производства цемента

Если требуется произведение материала в больших объемах, тонкий помол компонентов осуществляется совместно — они сразу смешиваются друг с другом. Также возможно приготовление пуццоланового портландцемента прямо на строительной площадке. Для этой цели применяется специальная сушильно-помольная установка. Данная технология снижает транспортную загруженность, дает возможность изменения состава в зависимости от потребности при помощи введения новых наполнителей. Тем не менее, она применяется исключительно при постройке крупных объектов.

Состав и виды цемента

Современный пуццолановый цемент на 60-85% состоит из портландцементного клинкера, а остальную часть составляют активные добавки и вспомогательные вещества, причем доля последних не превышает 0,5-5%. На качестве и конечных свойствах продукта сильно отражаются активные соединения. Кроме пуццолановых веществ, список самых популярных добавок таков:

• известь;
• доменный шлак;
• обожженный сланец;
• пемза;
• зола;
• диатомит;
• микрокремнезем и т. д.

Сырье для производства цемента

В зависимости от типа введенных добавок цемент может быть классическим пуццолановым, известково-зольным, известково-глинистым. Именно классический вид цемента отличается высокой плотностью (в 1,5 раза выше, чем у обычных материалов), стойкостью к действию влаги и водонепроницаемостью, поэтому он является самым востребованным.

Технические характеристики материала по ГОСТ

Пуццолановый портландцемент обладает рядом свойств и технических параметров, которые строго регламентируются и контролируются при его производстве:

• плотность — 2,7-2,9 г/куб. см;
• густота цементного раствора — 28-35%;
• объемный вес в рыхлом состоянии — 800-1000 кг/куб. м, в уплотненном состоянии — 120-1600 кг/куб. м;
• усадка при сушке — менее 0,15%;
• крупность (тонкость) структуры — 300 кв. м/кг;
• прочность на сжатие через 3 дня — 12 МПа, через 7 дней — 22 МПа, через 28 дней — до 33 МПа;
• начало схватывания — 30-45 минут;
• завершение схватывания — 12 часов;
• полное отверждение — 28 суток.

Прочность

Вследствие появления в составе цемента гидросиликата кальция, который образуется при соединении с водой, цемент обретает очень высокую прочность. Тем не менее, этот показатель нарастает с течением времени и достигает максимума через 28 суток. Ускорение твердения происходит при взаимодействии активного кремнезема и гидрата кальциевой окиси, а также при нахождении материала во влажной среде.

Водопотребность

Цемент характеризуется повышенной водопотребностью, что замедляет сроки его окончательного застывания. В зависимости от используемых компонентов потребность в количестве введенной воды может меняться (например, при добавлении туфа и трасса нужно меньше влаги).

Применение пуццоланового цемента

Материал обладает влагостойкостью, поэтому незаменим при постройке конструкций, постоянно контактирующих с водой, в том числе — расположенных под водой. Длительное соприкосновение с влагой только увеличит прочность строения. Таким образом, самая популярная сфера применения пуццоланового цемента — строительство канализаций, водопроводов, гидротехнических сооружений, подземных емкостей, монолитных фундаментов, стоящих на заболоченных почвах, плотин.

Кроме того, материал подходит для создания напряженных и постнапряженных бетонных конструкций. Его можно добавлять в кладочные и штукатурные растворы, применяемые снаружи помещений для придания дополнительной прочности и влагостойкости. Также материал используют для постройки некоторых декоративных и художественных объектов. Нежелательно применять состав при эксплуатации строений в условиях, где они будут подвергаться регулярному оттаиванию и замораживанию, пересыханию и увлажнению.

Достоинства и недостатки

Пуццолановый портландцемент имеет массу преимуществ по сравнению с классическими видами цементов:

• экологически чистый состав, использование натурального переработанного сырья для производства;
• пригодность для изготовления бетона, а также для нанесения и армирования швов, для приготовления штукатурки благодаря тонкости помола;
• невысокая стоимость пуццолана, что положительно влияет на конечную цену цемента;
• устойчивость к действию пресных и минерализованных (сульфатных) вод;
• минимальная усадка, низкий риск появления трещин, полостей и ячеек;
• значительный уровень адгезии со строительными материалами;
• прочность, износостойкость, долгий срок службы;
• легкость обработки;
• небольшой расход смеси.

Среди недостатков пуццоланового портландцемента следует назвать сниженный уровень начального упрочнения, что влияет на сроки снятия опалубки. Для разведения материала потребуется больше воды.

При длительном хранении цемента свойства несколько ухудшаются, так как снижается активность содержащихся в нем компонентов. Если застывание происходит без должного объема влаги, период кристаллизации состава увеличится, а результатом станет крошение и деформация бетона.

Производители материала

Пуццолановый цемент выпускает небольшое количество компаний, поскольку для его производства требуется специальное оборудование и доступ к особым компонентам. Самые известные фирмы-изготовители таковы:

• «Кавказцемент»;
• «Новоросцемент»;
• «Белорусский цементный завод»;
• «Красносельскстройматериалы»;
• «Верхнебаканский цементный завод».

Стоимость стандартного мешка цемента (40 кг) — 500-600 рублей. Покупка материала за рубежом будет экономически невыгодной, так как приведет к сильному удорожанию цены. Пуццолановый цемент — качественный, прочный и надежный материал, уникальные свойства которого сполна проявляются только при строгом соблюдении технологии, поэтому перед покупкой важно ознакомиться с правилами работы и нюансами его использования.

Пуццолановый портландцемент: особенности и где применяют

Необходимость строительства прочных зданий в самых сложных условиях эксплуатации побуждает изобретать стройматериалы с особенными свойствами. Пуццолановый портландцемент — материал, который при высокой влажности не только не подвергается коррозии, но и наоборот — улучшает свои параметры.

Что такое пуццолановый портландцемент

Основные компоненты материала: прошедшая предварительную обработку смесь глины и известняка — цементный клинкер; рыхлые вулканические породы и мелко перемолотый гипс. Для создания однородного состава все компоненты предварительно должны быть тщательно измельчены.

Пуццолановый портландцемент совмещает ряд уникальных качеств. Важная особенность — высокие эксплуатационные свойства во влажной среде. При заливке этого цемента в конструкциях, предполагающих присутствие воды, прочность материала возрастает. Такие качества делают материал незаменимым в строительной отрасли.

Технические характеристики по ГОСТ

Государственные стандарты устанавливают требования к составу, прочности, скорости отвердевания пуццоланового портландцемента. Соответствие всех характеристик, указанным в ГОСТе параметрам, обязательно соблюдать при производстве и дальнейшей реализации готовой продукции.

Технические характеристики пуццоланового портландцемента

Объемный вес, уплотненный материал

от 1200 до 1600 кг/м3

Объемный вес, рыхлый материал

от 800 до 1000 кг/м3

Прочность сжатия (в зависимости от марки)

от 42,5 до 62,5МПа

Тонкость помола (сито №008)

Достижение максимальной прочности

Срок хранения на сухом складе

Необходимо, чтобы цемент сохранял эксплуатационные характеристики в течение всего срока хранения. Для этого в местах хранения материала следует принимать соответствующие защитные меры. Основные требования: обезопасить цемент от загрязнений и влаги, а также от смешивания с другими марками.

Состав пуццоланового цемента

Согласно технологии производства, закрепленной в ГОСТ, состав цемента должен быть следующим:

• портландцементный клинкер — до 80%;
• добавки — в зависимости от степени активности, — от 20 до 35%;
• дополнительные присадки — до 5%.

Одним из важных элементов является гипс. Он регулирует скорость схватывания конечного состава. Его доля должна быть не более, чем 3,5% от общей массы.

В качестве активных добавок применяются вещества вулканического происхождения, обожженный сланец, кремнезем, топливная зола, глина, доменный шлак, известь, пемза. Процентное содержание добавки зависит от степени активности конкретного вещества. Составляющие естественного происхождения влияют на технические свойства конечной смеси. Они повышают такие характеристики, как теплостойкость и сопротивление влаге. Их применение оправдано невысокой стоимостью. При добавлении таких компонентов происходит уменьшение цены конечного продукта на 10-15%.

Оксид кальция обеспечивает повышение скорости отверждения портландцемента, но снижает водостойкость.

Процесс производства цемента

При промышленном производстве применяются два способа: сухой и мокрый. Методы определяются технологией получения портландцементного клинкера. Сырьем для его изготовления служат глина и известь в соотношении 1:3.

При мокром способе производства измельченную смесь извести с глиной заливают водой и отстаивают. Получившийся состав перемешивают до достижения наибольшей возможной однородности. Следующая стадия — определение и корректировка содержания компонентов. Затем состав поступает в печь. После обжига портландцементный клинкер получают в виде крупных гранул от 5 до 20 мм в диаметре. На следующем этапе гранулы измельчают и перемешивают с другими составляющими.

При сухом способе изготовления все компоненты в первую очередь направляют в сушильный барабан. Далее следует технологическая операция — дробление в мельнице. Здесь помол можно производить как до смешения — каждый компонент отдельно; так и после — вместе.

Допустимо применять сушильно-помольные агрегаты. В них процессы сушки и измельчения происходят одновременно. Подобное оборудование часто используют на крупных стройках для совместного измельчения клинкера и добавок. Это позволяет менять характеристики цемента непосредственно рядом с местом использования, а значит создавать материалы со свойствами подобранными под конкретные строительные задачи.

Достоинства и недостатки

Бетоны на основе пуццоланового портландцемента обладают увеличенной водонепроницаемостью. Это обусловлено особенностями структуры и состава материала: набуханием гелеобразных компонентов, гидратацией минералов, связыванием гидравлической составляющей в водном растворе Ca(OH)2.

Готовые конструкции из данного вида цемента отличаются высокой пластичностью. В результате повышается устойчивость к образованию трещин и проявляется высокая степень обрабатываемости.

За счет пуццолановых добавок материал обладает большей рыхлостью, по сравнению с другими видами цемента. Его плотность составляет около 2,8 г/см3, поэтому при одинаковой массе в сухом состоянии, пуццолановый портландцемент отличается повышенным выходом готового бетона или раствора.

Недостатки пуццоланового портландцемента:

• пониженная морозостойкость;
• невысокая воздухостойкость;
• большая усадка;
• замедленное отвердевание и упрочнение;
• увеличенная потребность в воде.

Многочисленные плюсы материала компенсируют его негативные качества. Он незаменим при высоких требованиях к прочности строительных сооружений.

Пуццолановый цемент и его особености

Пуццолановый цемент – это одна из самых древних разновидностей строительного материала. История возникновения цемента этого типа уходит во времена Древнего Рима и Древней Греции. Именно тогда древние строители, добавляя в известь, измельченную вулканическую породу «пуццолану», научились изготавливать вяжущее отличающееся высокой прочностью и влагостойкостью.

• Технология получения
• Где применяют пуццолановый цемент
• Производители пуццоланового цемента

Технология получения

Современный пуццолановый цемент объединяет в себе группу цементов специального назначения, в составе которых содержится не менее 35% активных присадок. В частности, в состав единицы массы цемента пуццоланового (ГОСТ 31108-2003), входят следующие компоненты:

• Портландцементный клинкер: 65-80%.
• Активные добавки (пуццолана, зола уноса, обожженный сланец, микрокремнезем): 20-35%.
• Вспомогательные присадки: 0-5%.

Самый востребованный и распространенный вид пуццоланового цемента – это пуццолановый портландцемент, который изготавливают на цементных заводах полного цикла. Основные «потребительские» свойства пуццоланового цемента:

• Пуццолановый цемент светлее, чем обычный портландцемент общего применения.
• Бетон на основе связующего этого вида выделяет меньше тепла при схватывании и твердении. Актуально при возведении массивных сооружений в теплое время года.
• Повышенная сульфатостойкость и повышенная водонепроницаемость.
• Низкая себестоимость производства относительно портландцемента общего применения.
• Высокая стойкость к образованию трещин.

Физико-механические свойства бетона на основе самого востребованного пуццоланового цемента ЦЕМ II / А-П 42,5Н, регламентированные требованиями ГОСТ 31108-2003:

• Прочность на сжатие в «возрасте» 28 суток: 42,5-62,0 МПа (425-620 кгс/см2).
• Прочность на изгиб: 6,8 МПа (68 кгс/см2).
• Схватывание: начало не ранее 1 часа после затворения, окончание через 4,5 часа после затворения.

Технологическая схема производства пуццоланового цемента стандартная. Суть процесса заключается в отдельном изготовлении клинкера портландцемента и отдельном производстве (сушке) комплекса минеральных присадок.

Далее клинкер и присадки подвергаются совместному помолу в многокамерных шаровых грохотах. Раздельный помол клинкера и добавок с последующим смешиванием, используются редко, когда требуется большой расход цемента. В основном непосредственно на строительных площадках при возведении масштабных объектов – крупных гидротехнических сооружений.

Где применяют пуццолановый цемент

Высокая сульфатостойкость и высокая водостойкость являются определяющими факторами области применения цемента этого вида:

• Строительство подводных и подземных элементов гидротехнических сооружений работающих в условиях отмывания морской и пресной воды: судоремонтные доки, защитные молы, плотины, шлюзы и набережные.
• Инженерные сети: канализационные и водопроводные сооружения.
• Строительство тоннелей, стволов шахт, подземных емкостей.
• Возведение оросительных и осушительных конструкций на солончаковых и заболоченных грунтах.
• Строительство монолитных или сборных фундаментов жилых и промышленных зданий в условиях воздействия грунтовых вод содержащих высокий уровень вредных примесей.
• Производство ЖБИ использующее технологию пропаривания.

Производители пуццоланового цемента

На производстве пуццоланового портландцемента вследствие ограниченности и «специальности» его применения специализируется ограниченный круг отечественных и зарубежных цементных заводов в числе которых:

• Компания ОАО «Новоросцемент».
• Завод ЗАО “КАВКАЗЦЕМЕНТ”
• ОАО «ВЕРХНЕБАКАНСКИЙ ЦЕМЕНТНЫЙ ЗАВОД».
• ОАО «КРАСНОСЕЛЬСКСТРОЙМАТЕРИАЛЫ» (Республика Беларусь).
• ОАО «БЕЛОРУССКИЙ ЦЕМЕНТНЫЙ ЗАВОД» (Республика Беларусь).

В завышении повествования следует отметить, что пуццолановый цемент следует использовать в усилиях повышенной влажности среды. Имеется ввиду обеспечение повышенной влажности, в которой раствор цемента набирает свою марочную прочность. В противном случае технические характеристики конструкций изготовленных на основе связующего этого вида не будут отвечать требованиям ГОСТа и прочим основном потребительским качествам.

Пуццолан

Пуццолан, или пуццолана – природная добавка к бетону и раствору, применяемая с глубокой древности. Названием пуццолановые добавки обязаны итальянской местности Пуццуоли (Путеола) расположенной рядом с Неаполем и Везувием (конечно, добывать их люди начали после последнего гибельного извержения). С пуццоланой римляне построили свой Колизей, римские бани, акведуки и виадуки, а также легендарный водопровод, которые мы можем видеть и сегодня, а старый римский бетон – изучать и ломать голову над его нераскрытыми тайнами. С виду природная пуццолана – пыль, в ее составе мелкодисперсный вулканический туф, пемза и пепел. Но чтобы понять, в силу каких чудес природы пуццолановые песок и пепел, изверженные вулканом, способны придавать уникальные качества бетону и штукатурке, придется вспомнить химию и физику, а для начала – пуццолановые цементы.

Пуццолановый портландцемент

Пуццолановый портландцемент относится к группе сульфатостойких цементов. Технология сульфатостойких цементов отличается от обычной: во-первых, при помоле в портландцементный клинкер вводят активную минеральную добавку в намного большем количестве, чем в обычный ПЦ. Процент этой добавки определяется в зависимости от ее вида (это могут быть трассовые вещества и минеральные гидравлические вяжущие). На упаковке цемента всегда есть сведения о добавке и ее проценте: например, ДО 20 – этот цемент «почти» бездобавочный. Трепел, опока, диатомит добавляются в цементы в малых количествах, поскольку этим добавкам свойственна не только высокая гидравлическая активность, но и повышенная потребность в воде затворения, в результате чего готовая бетонная смесь будет иметь густоту выше нормы, что делает укладку сложной и может привести к снижению качества бетонирования. А вот у трасса, туфа, пемзы и у всех остальных пуццоланов нет этих «побочных» эффектов, поэтому процент этих добавок в цемент может быть намного выше – до 40%. На упаковке цемента все это написано.

Пуццолановый портландцемент можно отличить даже визуально – порошок отличается светлым цветом, светлее чем обыкновенный цемент. Плотность пуццоланового ПЦ меньше – всего 2,8-2,9 т/м3. (Имеется в виду истинная плотность, без учета воздушных пор; для сравнения: истинная плотность портландцемента бездобавочного М500 равна 3,2 т/м3). Поэтому при одной и той же рецептуре смеси и количеству введенного в замес цемента бетон и раствор на пуццолановом ПЦ будет более плотным, выход смеси также будет больше – но и плотность получится слишком высокой, что препятствует эффективной укладке смеси.

К пуццолановым цементам требуется особый подход: их добавляют в растворы количественно больше по сравнению с обычными (расход цемента увеличивают на 5-10%), и/или вводят пластификатор для повышения удобоукладываемости смеси. Теперь о приятном: хотя первые трое-шесть суток твердения бетоны на пуццолановом ПЦ «отстают» от классических, не имеющих в своем составе гидравлической добавки, зато после полугода набора прочности в воде изделия приобретают прочность цементного камня, а их поверхность уже через 28 суток нормального твердения приобретает уникальные качества: не происходит выщелачивания в пресной воде, не наблюдается разрушений даже в жесткой минерализованной, агрессивной, сульфатной и морской воде. Таким образом, применение пуццоланового ПЦ и бетонов на его основе оптимально для конструкций, от которых требуется повышенная химико-физическая стойкость и возможен набор марочной прочности в воде и влажных средах. Одна из перспектив для пуццолановых цементов связана с развитием технологии экобетона.

Из истории пуццолановых добавок

Известковые растворы способны твердеть, поглощая диоксид углерода из воздуха, а без доступа воздуха твердение прекращается. В части прочности известковые штукатурки без добавок малостабильны, но добавка природного трасса резко меняет их химию и физику. Об этом знали еще в глубокой древности: ученые подтверждают невероятный исторический возраст первых известковых штукатурок — порядка 7,5 тысяч лет.

В измельченном вулканическом туфе содержится свободная кремниевая кислота и ряд минералов, а вода связана химически и физически. Добавка кремнеземистых веществ в бетон придает ему сульфатостойкость, но главное — позволяет строить и на земле, и под землей, и в воде. После добавки активного кремнезема известь способна твердеть без доступа воздуха, и даже под водой. Причем при контакте с водой содержащие трасс растворы твердеют и достигают марочной прочности еще быстрее чем на воздухе.

Трасс и пуццолана в древности

О том, что трасс, пемза, вулканический туф, в мелкоразмолотом виде добавленный к цементной строительной смеси, не только изменяет ее реологию, но и значительно повышает физическую прочность и стойкость в агрессивных средах, знали еще древние римляне. Древние водопроводы и мостовые акведуки были построены из бетона с трассовыми добавками, что дало конструкциям прочность в воздухе и в воде. Добавка трасса к известковому раствору включает сложную цепь химических процессов, в частности: известковый раствор с трассом способен затвердевать не только под действием воздуха, но и полностью погруженным в речную или морскую воду. О вредном воздействии сульфатов и солей на бетон (и о том, как быстро на бетонных конструкциях появляются высолы) — отдельная долгая тема.

Опыт римского бетона датируется первым веком до н.э. Тысячи лет развития технологии отделяют нас от Древней Греции, Финикии, Рима, но гидротехнические сооружения глубочайшей древности не только сохранились (фрагментами), но даже способны работать. А в древних «Справочниках Строителей» есть рекомендации о приготовлении вяжущего из извести, кирпичной муки и трасса. Древние славяне тоже знали об этом, и добавляли молотую обожженную глину в известь, чтобы добавить водостойкости известковым штукатуркам.

В 16 веке римские технологии уже стали повсеместными, а в Европе пуццолану стали звать трассом. Добавляли трасс с той же целью — чтобы бетонные строения стали прочнее и не боялись воды, а название «трасс» историки относят к цементным полам террацо, пришедшим из Италии и также имеющим в корне латинское «терра» – земля.

Современное применение трасса

Трасс в наше время добывают во многих странах: в Германии – берега Рейна и поныне славятся залежами трасса, вулканическая зона добычи известна с глубокой древности и до сих пор не исчерпана. Залежи трасса на Рейне очень мощные, порядка нескольких десятков метров и при этом поверхностные, и разрабатываются открытым способом.

Трасс может храниться сколько угодно, но при добавке в бетонную смесь, где присутствует цемент, вода и гидравлическая известь, начинается реакция, одним из процессов которой является связывание извести и рост плотных молекулярных оболочек на ее частицах. Еще один нюанс: набор прочности трассосодержащего бетона отличается от обычного – график плавнее и медленнее, а это значит, что опасные для массива внутренние напряжения не появятся. Химия трассосодержащих растворов очень сложна и ее нюансы не так уж важны для частного строителя. А вот в современных бетонах мастера разбираются, и покупают цемент с нужным составом: поскольку от фундамента (особенно при высоком УГВ), от эко-парковки или садовой дорожки требуется повышенная стойкость к воде, то практично применить трассосодержащий цементный продукт.