ГИДРАВЛИКАЛЫҚ БАЙЛАНЫСТЫРУШЫ ЗАТТАР


Гидравликалық әктас.

Гидравликалық әктас – құрамында 6—20% сазды қоспалар бар мергелды ізбестастарды 900—1100 °С температурада бір қалыпты күйдіру өнімі. Мергелды ізбестастарды күйдіргенде кальций карбонатының ыдырау нәтижесінде түзілетін СаО бір бөлігі қатты күйінде саз минералдарында болатын SiО2, Al2O3, Fe2O3 тотықтарымен қосылып, тек қана ауадағана емес, сонымен бірге суда қатаю қабілеті бар силикаттар 2СаО • SiО4, алюминаттар СаО • А12О3 және кальций ферриттерін 2СаО • Fe2O3 түзеді.

Гидравликалық әктас құрамында бос СаО кальций тотығы мол мөлшерде болғандықтан, ол да ауалы әктас сияқты су әсерімен сөндіріледі, бос СаО кальций тотығының мөлшері қаншалықты көп болса, соншалықты гидравликалық қатаюға қабілеті төмен болады. Құрылыстық гидравликалық әкті № 009 ситодан өткізгенде 10%-дан аспайтын қалдық қалатындай ұсақ ұнтақ түрінде шығарады,

Мергелды ізбестастардың құрамында сазды және топырақты қоспалардан басқа 2—5% көмірқышқыл магний және тағы басқа қоспалар болады. Гидравликалық әктас өндірісіне сазды және басқа қоспалар мөлшері біркелкі орналасқан мергелды ізбестастарды қолданғаны дұрыс, өйткені алынатын өнім сапасы соған тәуелді болады.

Гидравликалық әктастар үшін осы модуль 1,7—9 аралықта жатады.

Гидравликалық әктас екі түрлі болады: модулі 4,5 – 9 әлсіз гидравликалық және модулі 1,7—4,5 күшті гидравликалық. Егер күйдіру өнімінің гидравликалық модулі 1,7 –ден төмен болса , онда ол романтцемент (1,1—1,7) болады, ал егер 9–дан көп болса, онда ауалы әктас болады. Сумен әрекеттестірілген гидравликалық әктас  алдын ала ауада қатырылғаннан кейін суда қатаю процесі жалғасады, бұл кезде ауада қатаю физико-химиялық процесі гидравликалық қатаю процесімен бірге жүреді. Ылғал буланған кезде кальций тотығының гидраты біртіндеп кристалданады, ал көмірқышқыл газының әсерінен карбонизациялануға ұшырайды.

Романцемент.

Романцемент — құрамында  25% -дан кем емес сазды қоспасы бар таза және доломитті мергельтің аяғына дейін күйдірілмеген өте ұсақ үгітілген өнімі. Романцементтің қасиетін реттеу үшін 15% -ға дейін белсенді минералдық қоспалар мен 5% -ға шейін табиғи CuSO4 гипсты енгізеді.

Романцемент өндірісінің шикізаты — мергелдер — аралас сазды-карбонатты құрамды табиғи қоспа: 50 — 75 % карбонат (кальцит, сирек доломит), 25 — 50 % — ерімейтін қалдық  (SiO2 + R2O3). Ізбестас пен саздың күйдіру процесінде аяғына дейін күйдірілмеген кезде құрамында бос кальций тотығы жоқ болып шығатын қатынаста алынатын өнім ең қажетті мергелдер болып табылады. Олар құрамында кальций карбонатының мөлшері жоғары емес және гидравликалық модуль 1,1 – 1,2 тең мергелдер.

Романцемент өндірісі мергелды алу, оны қажетті өлшеміге дейін кесектерге ұсату, күйдіру мен кейін күйдірілген материалды үнтақтауға негізделген. Шикізатты күйдіру негізінде шахталы, ал кейбір кезде айналмалы пештерде 1000 – 1100 0С температурада жүргізіледі. Күйдірілген материалды үнтақтау шар тәрізді мельницаларда гипспен және белсенді минералды қоспамен бірге жүргізілгені дұрыс, өйткені осындай кезде біртекті өнім түзіледі.

Романцементтің байланысуы мен қатаюы гидравликалық ізбестас құрамында бар және негізінен романцементті құрайтын кальций силикаттары мен алюминаттарының гидратациясына негізделген. Романцементтің байланысы сумен әрекеттескеннен бастап 15 минуттан кейін басталып, 24 сағаттан аспай аяқталуы керек.

Романцемент – баяу қатаятын, маркалы беріктігі салыстырмалы түрде төмен байланыстырушы зат. Белгілі маркалар 25, 50 және 100. Марканы үлгілерді қысқан кезде шекті беріктік мәні бойынша анықтайды.Романцементтің ұсақталу шамасы № 02 ситода 5%-дан кем, ал № 008 ситода 25%-дан кем қалдық қалумен сипатталады.

Романцементті сылайтын және қалайтын құрылыс ерітінділері, төмен маркалы бетондар үшін қолданылады; қабырға тастары мен ұсақ блоктар өндірісінде, әсіресе бумен термоөңдеуді қолданып пайдаланылуы мүмкін.

Портландцемент

Портландцемент қазіргі кездегі өндірістік, азаматтық, тұрмыстық, ауылшаруашылық, гидротехникалық және жол құрылысындағы негізгі материал болып табылады. Еліміздегі құрылыстың қарқынды өсуі цемент өндірісінің жылдамдығының өсуіне, 1953 ж. 15 млн. т-дан 1970 ж. 95 млн. т-ға шейін, себепші болды. Цемент сапасы үздіксіз жоғарылап келеді, атап айтқанда беріктілік көрсеткіштері өсіп келеді — портландцементтің орташа маркасы 500-ден асты.

Портландцемент құрамы

Портландцемент деп біріккенге дейін күйдірілетін, нәтижесінде клинкерде кальций силикаттарының басым мөлшері түзілетін әктас пен саздың шикізаттық қоспасын ұсақтау нәтижесінде алынатын, суда да, ауада да қатаятын гидравликалық байланыстырушы затты айтамыз. Біріккен, өлшемі 40 мм-ге дейін жететін шикізаттық қоспа клинкер деп аталады; цементтің маңызды қасиеттері клинкердің сапасына тәуелді: даму жылдамдығы мен беріктілігі, төзімділігі, түрлі эксплуатациялық шарттарға тұрақтылығы.

Цементтің бірігу мезгілдерін реттеу үшін ұсату кезінде клинкерге күкірт қышқылының ангидридіне SO3 санағанда цемент салмағының 1,5%-нан кем емес және 3,5%-дан аспайтын мөлшерде гипс қосады. Портланцементті қоспаларсыз немесе цемент салмағының 15%-на дейінгі мөлшерде белсенді минералды қоспалар қосып шығаруға болады.

Клинкер саасы оның химиялық және минералогиялық қасиеттеріне байланысты.

Портланцемент өндірісінде қолданылатын әктас негізінен екі тотықтан тұрады — СаО мен СО2, ал саз — құрамында негізінен SіO2, А12О3, Fe2O3 тотықтары бар түрлі минералдардан тұрады. Шикізат қоспаларын күйдіру процессі барысында СО2 жойылып, қалған тотықтар СаО, SiO2, А12О3 мен Fe2O3 клинкер минералдарын түзеді. Портландцемент клинкерының химиялық құрамы негізгі тотықтардың келесі пайыздық мөлшермен сипатталады.

Кальций тотығының жоғары мөлшері (қышқыл тотықтармен химиялық байланысы бар болған жағдайда) портландцементтің қатаю жылдамдығының жоғары екендігін, өте берік екендігін және суға төзімділігі біраз төмен екендігін көрсетеді. Кремноземның жоғары мөлшері цементтің бастапқы кезеңде қатаю уақытын баяулатады, мұндай цементтер жоғары суға төзімділігімен ерекшеленеді. Жоғары мөлшері цементтің бастапқы кезеңдерде жылдам қатаюына септігін тигізеді, алайда цемент төмен суға төзімділігімен, сульфатқа төзімділігімен және аязға төзімділігімен сипатталады. Темір тотығы клинкердің бірігу температурасын төмендетеді және цементтің сульфатты суларға төзімділігін жоғарылатады.

Негізгі тотықтардан басқа портландцемент клинкерінде басқа да тотықтар болуы мүмкін: магний тотығы MgO, сілтілік тотықтар К2О мен Na2O, олар цемент сапасын төмендетеді. Шамамен 1500 °С температурада күйдірілген магний тотығы сумен әрекеттескенде баяу сөндіріліп, қатайған ерітіндіде немесе бетонда жарықтардың пайда болуына әкеледі. Цемент құрамында дан жоғары мөлшерде сілтілік тотықтардың болуы мұндай цемент негізіндегі қатты бетонның бұзылуына әкеледі.

Атап айтылған тотықтар клинкерде бос күйінде болмай, кристалл құрылымды минералдар түріндегі кальций силикаттарын, алюминаттары мен алюмоферриттерін түзеді және бір бөлігі шыны тәрізді фаза қосылыстарының құрамына кіреді.

Алит пен белит мөлшерінің қосындысы әдетте 70—80%-ға тең, яғни портландцемент клинкерінде калций силикатының мөлшері басым болып келеді. Бірақ оның құрамында негізгі минералдардан бөлек біраз мөлшерде басқа да минералдар болады  — кальций алюминаттары мен алюмоферриттері 5СаО • АlО3, 8СаО • 3А12О3 • Fe2О3, сонымен қатар кальций ферриты 2СаО • Fe2О3. Клинкерде кристалдық фазалармен қатар кристалданбаған шыны түріндегі аморфты заттар (6—10%), біраз мөлшерде магний тотығы (5%-дан төмен)  да бар, кейде клинкердің толық күйдірілмеу салдарынан кальций тотығы (1%-ға шейін) да кездеседі.

Дұрыс есептеліп, мұқият дайындалған және күйдірілген шикізат қоспасынан тұратын клинкер құрамында бос кальций тотығы СаО болмау керек, себебі күйіп кеткен (шамамен 1500° С температурада)  әктас дәл магнезия сияқты көлемі ұлғайып, өте баяу сөнеді, бұл қатып қалған бетонның жарыла бастауына әкеледі.

Клинкердің минералогиялық құрамы — оның толық және сенімді сипаттамаларының бірі. Совет және шет ел ғалымдарының зерттеулері бойынша, портландцементтің барлық дерлік құрылыстық қасиеттері клинкердің минералогиялық құрамына байланысты.

Портландцемент өндірісі

Портланцемент өндірісінің шикізатының құрамында 75—78% СаСОз  мен 22—25% сазды заттар болуы қажет. Бұл кальций карбонатының жоғары мөлшері бар карбонатты жыныстар мен кремнозем, глинозем мен темір тотықтары бар сазды жыныстар. Ізбес тас пен бор (мел) кең қолданылады. Мергелдер бағалы шикізат болып келеді, себебі құрамы СаО, SiO2, R2O3 бойынша қыздырылған затқа шаққанда олар клинкерге жақын.

Көрсетілген талаптарға сай тау жыныстары табиғатта сирек кездеседі. Сондықтан ізбес тас және сазбен қатар шикізат қоспасына жетпей тұрған бір, тіпті екі тотықтың едәуір мөлшері бар түзетуші қоспаларды қолданылады. Осылайша жетпей тұрған SiO2 орнына жоғары кремноземды заттарды (опокалар, диатомиттер, трепелдер) қосады. Темір тотықтарының мөлшерін көбейту үшін колчедан огароктарын немесе рудаларын қосуға болады. Глиноземның А12О3 көп мөлшері қажет болса, жоғары глиноземды садарды қосуға болады.

Бұдан басқа, цемент өндірісі қосалқы өнімдерді кеңінен қолданыла бастады (әр түрлі өндіріс салаларының қалдықтары, мысалы домна шлактары, нефелин шламы және т.б.). Нефелин шламы глинозем өндірісінде қалдық ретінде алынады, оның құрамында 25—30% SiO2, 50—58% СаО, 2—5% А12О3, 3—5% Fe2O3 және 3—8% басқа да тотықтар болады. Егер осындай құрамды шикізатқа ізбес тастың 15—20% мөлшерін қосатын болса, онда портландцемент алуда қолданылатын шикізат құрамына ұқсас қоспа алынады.

Отын ретінде ұсақталған тас көмір (немесе антрацит), мазут және табиғи газ қолданылады. Қазіргі уақытта отандық цемент өндірістері тиімді болып саналатын газ тәріздес отында жұмыс жасайды.

Портландцемент өндірісінің технологиялық процесі келесі негізгі операциялардан тұрады: ізбес тас пен сазды тауып, шикізат материалдары мен толықтырушы қоспаларды дайындау, олардан берілген құрамды, біртекті қоспа дайындау, қоспаны күйдіру, гипспен бірге, кейде қоспалармен бірге клинкерды ұсақ ұнтақ қылып үгіту. Шикізат қоспасын дайындау тәсіліне байланысты портландцемент өндірудің екі жолы бар: дымқыл және құрғақ. Дымқыл жолда шикізат материалдарын судың қатысында ұсатып, араластырады да, сұйық шлам түріндегі қоспаны айналмалы пештерде күйдіреді; құрғақ әдісте материалдарды құрғақ күйінде ұсатып, араластырып, күйдіреді. Осы негізгі әдістермен қатар біріктірілген тәсілді кең қолдана бастаған: шикізат қоспасын дымқыл әдіспен дайындап, шламды сусыздандырады, одан гранулалар дайындап, құрғақ әдіс бойынша күйдіреді.

Әр тәсілдің өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Сулы ортада материалдарды ұсақтау жеңілірек және қоспа жылдамырақ біртекті болады, бірақ күйдіруге жұмсалатын отын құрғақ әдіспен салыстырғанда 1,5—2 есе көп шығындалады. Алынатын клинкер сапасының төмен болуына байланысты құрғақ әдістің қолданысы шектелген болатын. Алайда құрғақ қоспаларды ұсақтау және гомогендеу техникасының дамуына байланысты портландцемент сапасы жоғарылап, соңғы онжылдықта бұл әдіс дами түсуде. Біріктірілген әдісте дымқыл әдіспен салыстырғанда отын шығыны 20—30%-ға төмендейді, бірақ электр қуатының шығыны жоғарылап, өндіріс еңбекті көп қажет етеді. КСРОда цементтің 85%-ы дымқыл әдіспен өндірілген, ал АҚШ-та — 60%-ға шейін, Англия мен Францияда бұл әдіс басымырақ. Жапония, Германия, Италия мен Швецияда құрғақ әдіс басымырақ.

Портландцементтің дымқыл әдіспен өндірісі келесі технологиялық сызба бойынша (38) жүзеге асады. Карьерден зауытқа жеткізілетін кесек шикізат материалдарын алдын ала ұсақтайды (ірілігі 5 мм-ден аспайтындай етіп). Қатты жыныстарды уатқыштарда уатады; ал жұмсағырақтарын (саз, бор) саз шайқағышта сумен араластырып ұсатады. Шайқағыш — диаметрі 5—10 және биіктігі 2,5—3,5 м, шойын тақталармен футирленген домалақ темір бетон сұйыққойма. Шайқағышта тік осьтің айналасында крестовина айналып тұрады, оған шынжыр көмегімен саз бөлшектерін ұсақтайтын болат ашалар ілінген. Саз шайқағыштан алынған ылғалдылығы шлам торлы тесіктен шығарылып, түтікті диірменге салынады, онда ұсақталған ізбес тас үздіксіз жіберіліп тұрады.

Түтікті диірмен — бұл ұзындығы 15 және диаметрі 3,2 м-ге дейін болатын, қуыс шетмойында (цапфа) айналатын, сол арқылы  диірмен бір жағынана толтырылып, бір жағынан босатылатын болат цилиндр. Диірмен іш жағынан үш камераға өтетін тесіктері бар бөгеттерге бөлінген: бірінші және екіншіде болат немесе шойын шарлары орналасқан, ал үшіншіде — шағын цилиндрлер. Қуыс шетмойын арқылы шлам түтікті диірменнің бірінші камерасына келіп түседі. Диірмен айналғанда центрге татқыш күштің және үйкеліс күшінің әсерінен шарлар қабырғаға жабысып, біраз биіктікке дейін көтеріліп, төмен құлайды да, материал дәндерін жарады және үгітеді. Түтікті диірмендер үздіксіз жұмыс жасайтын қондырғылар болып келеді. Қаймақ тәрізді масса түрінде (шлам) ұнтақталған материал насос арқылы цилиндр формасындағы темір бетон немесе болат сұйыққойма болып келетін  түзеткіш шлам-бассейндерге жіберіледі. Онда шламның химиялық құрамы біржола түзетіліп, пештің қауіпсіз жұмыс жасауы үшін біраз қор жасалады. Бассейнде шлам тұрып қалмас үшін оны әрбір уақыт сайын сығылған ауа ағынымен немесе маханикалық піскектермен араластырып отырады. Бассейндерден шлам бактарға түседі, содан соң бір қалыпты түрде айналмалы пешке күйдіру үшін жіберіледі.

Айналмалы пеш болаттан жасалған, ішкі жағынан отқа төзімді материалмен қапталған ұзын цилиндр болып келеді. Пеш ұзындығы 185, диаметрі 5 м. Пеш барабаны 3—4° иіліммен орналасқан және өз осінің бойымен 0,5—1,4 айн/мин жылдамдықпен айналады. Шлам пештің жоғарғы жағынан жүктеліп төменгі жағына жылжиды. Газ, мазут немесе тас көмір шаңы түріндегі отын пештің төменгі қарама-қарсы жағында ауамен байланысады да, жанады, солайша пештің ішінде температура шамамен 1500° С болады.Түтінді газдар пештің жоғарғы жағынан шығып отырады.

Барабанның бойымен жүріп шлам қарсы келе жатқан ыстық газдармен жанасып, онда фихика-химиялық процестер басталады. Алдымен механикалық байланысқан су буланып, масса кеуіп, түйірлер пайда болады. Содан соң органикалық заттар жанып, дегидратация басталады — химиялық байланысқан гидратты сулар жойылады. 800—900° С температурада кальций карбонаты келесі реакция бойынша ыдырайды

 

СаСОз = СаО + СО2.

 

Түзілген көмірқышқыл газы жану өнімдерімен бірге жойылады, ал СаО шамамен 1000° С температурада саз тотықтарымен химиялық реакцияға түсіп, екікальцийлы силикат, үшкальцийлы алюминат пен төрткальцийлы алюмоферрит түзеді. 1300° С температурада үшкальцийлы алюминат пен төрткальцийлы алюмоферрит балқып, сұйықтық түзеді, оның ішінде ерітінді қаныққанға дейін біраз  СаО мен 2CaO-SiO2 ериді; еріген күйінде олар өзара әрекеттесіп, үшкальцийлы силикат ЗСаО · SiO2 — портланцементтің маңызды минералын түзеді.

Пайда болған кызған клинкер тоңазытқышқа түсіп, қарсы келген суық ауаның әсерінен лезде суиды. Айналмалы пештердің тоңазытқыштарынан шыққан шамамен 100° С және одан да жоғары температурадағы клинкер қоймаға түсіп, ақырғы рет суытылып 15—20 тәул бойы тынады. Тыну барысында егер клинкерде бос күйінде  СаО болса, ол ауа ылғалымен сөнеді. Бұл қатты клинкердің кішіреюіне әкеледі, осының салдарынан оны үгіту кезінде энергия шығыны төмендеп, үгіту уақыты да азаяды. Дұрыс, анықтап ұйымдастырылған технологиялық процестері бар жоғары механикалық зауыттарда клинкер сапасы жоғары болатыны соншалық, оларды тындыру қажет болмайды.

Күйдіруден кейінгі технологиялық операция ұсату. Клинкерді түтікті көпкамералы диірмендерде гипс пен белсенді минералды қоспалармен бірге ұсатады. Диірмендерден дайын портландцемент (температурасы 100°С және одан да жоғары болатын) пневматикалық көлікпен силостарға суытуға жіберіледі. 7—14 тәуліктен кейін цементті салмағы 50 кг қөпқабатты қағаз дорбаларға буады немесе арнайы дайындалған автомобильді, темір жол немесе су көліктеріне тиеп, тұтынушыға жібереді.

Портланцемент өндірісінің құрғақ әдісін егер шикізат ретінде мергелдер немесе қатты ізбес тас пен біраз ылғалдылығы бар саздар алынған жағдайда қолданылады. Үгітілген құрғақ шикізат қоспасын күйдірмес бұрын өлшемі 20-40 мм түйіршіктер түрінде түйіріп айналмалы немесе шахталы пештерде күйдіріп алады. Шахта пештерінде күйдірген жағдайда үгіту құрылғыларында дайындалатын ұсақ көмір түйіршіктерге престеледі.

Біріктірілген әдісте дымқыл әдіспен дайындалған шикізат материалдары мен шамамен 40% ылғалдылығы бар шлам фильтрлерде 16—18% ылғал қалғанша сусызданады. Алынған «кебіндіден» түйіршіктер дайындап, оларды құрғақ әдіс бойынша күйдіреді.

 

Портландцемент түрлері.

Пластифицирленген портландцемент

Пластифицирленген портландцементтің жай портландементтен айырмашылығы оның құрамында беттік активті пластифицирлеуші қоспалар болады, соның әсерінен бетон қоспасының қозғалмалылығы мен салу ыңғайлылығын артып, қатқан бетондар аязға төзімділік қасиетке ие болады. Пластифицирлеуші қоспалар ретінде сульфитті-спиртті төп қолданылады, оны цементті үгіту кезінде, сондай-ақ бетонды дайындап жатқанда бетон қоспасының ішіне салуға болады.

Сульфитті-спиртті төптің және оның туындыларының белсенді бөлігі — лигносульфонды қышқылдар мен олардың тұздары сульфолигнаттар. Бұл қоспалар цемент дәндерінің бетінде адсорбциялық қабыршық түзеді, бұл қабыршықтар гидрофильді бола тұра цемент дәндерінің бетінде су молекулаларының көп мөлшерін ұстап тұрады; олардың бір бөлігі бетпен молекулалық күш арқылы байланысқан, ал қалған бөлігі адсорбциялық қабатта сульфолигнат молекулаларының арасында ораналасқан. Түзілген адсорбциялы-гидратты су қабаттары дәндердің гидродинмикалық қапталып бір-біріне жабыспауын қамтамасыз етеді, арасындағы үйкелісті азайтады, соның арқасында цемент қамырының иілгіштігі жоғарылайды.Олар цемент-су қоспаларының тұрақтылығын жоғарылатып, саладрынан цемент дәндерінің тұну процесі баяулап, судың бөлінуі азаяды.

Пластифицирлеуші қоспалар бетон беріктілігін жоғарылатады, себебі бетон қоспасының су қажеттілігін төмендетіп, қозғалмалылығын сақтап қалады, ал нәтижесінде бетон тығыздығы өсіп, сәйкесінше беріктілік артады. Бетонның берілген беріктілігін сақтап қалғанда пластифицирлеуші қоспа цемент шығынын төмендетуге көмектеседі. Сульфитті-спиртті төптің оңтайлы мөлшері пластифицирленген цемент беріктігі кәдімгі портландцементтің беріктігінен төмен болмайтын мөлшер болып саналады.

Пластифицирлеуші қосымшаларды қосқаннан цементтің жаңа түрлері пайда болмайды, олар тек бастапқы цементке қосымша қасиеттер (жоғары иілгіштік) береді. Сондықтан пластифицирленген цементтер жай цементтермен қатар қолданыла алады және қалауға ыңғайлы бетон қоспалары мен аязға төзімді бетондар алуға мүмкіндік береді. Оларды әсіресе жол, аэродром мен гидротехникалық құрылыста кеңінен пайдаланады.

Гидрофобты портландцемент

Гидрофобты портландцемент жай портландцементтен құрамында беттік активті гидрофобтаушы қоспа — мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, олеин қышқылы, немесе тотыққан петролатум — қоспаның құрғақ затына есептегенде цемент салмағының 0,06-43,3 % мөлшері болуымен ерекшеленеді. Гидрофобтаушы қоспалар цемент дәндерінде жіңішке (мономолекулалы) қабыршық түзеді де, цементтің суға малыну қабілетін төмендетеді: ылғал ортада бола тұра цемент өзінің белсенділігін сақтайды және түйірленіп кесектенбейді. Бетон қоспасын араластыру процесі барысында адсорбционды қабыршақтар цемент дәндерінің бетінен сыпырылып, цементтің қатаю процесінің қалыпты өтуіне кедергі келтірмейді.

Бетондарды дайындау барысында гидрофобтаушы қоспалар бетон қоспасына көп мөлшерде ұсақ ауа көпіршіктерін сіңіреді —1 м3 қоспаға 30—50 л-ге шейін (көлем бойынша 3—5%). Сіңірілген ауа қоспаның қозғалғыштығы мен салу ыңғайлылығын жақсартады, ал қатқан бетонда ұсақ тұйықталған бос жерлердің болуы оның аязға төзімділік қасиетін жақсартады. Гидрофобты цемент жай цементтке қарағанда жоғары суға төзімділік пен жоғары су өткізбейтін қасиетке ие болуымен де ерекшеленеді.

Гидрофобты портландцементтің кемшіліктеріне цемент дәндеріндегі гидрофобты қабыршақтар оның сумен әрекеттесуіне кедергі келтіретіндіктен бастапқы кезеңде беріктігінің баяу өсуін жатқызуға болады. Бірақ маркалы 28-тәуліктік гидрофобты портландцементтің беріктігі кәдімгі портландцементтікімен бірдей болады.

(Гидрофобты портландцементті жай портланцементтің орнына оны ұзақ уақыт сақтау керек болғанда және ұзақ жолға тасымалдау қажет болған кезде қолдануға кеңес беріледі). Осы цементтің қолданыу мақсаттары пластифицирленген портландцементпен бірдей.

Тез қатаятын портландцемент

Тез қатаятын портландцементтің (ТҚЦ) қатаюдың бастапқы кезеңінде беріктілігі жай портландцементпен салыстырғанда тезірек артады. Ол үшін цементті ұсағырақ ұсатылып, оның минералогиялық құрамын реттеу қажет. Тез қатаятын портландцементті ұсатқанда клинкердің минералогиялық құрамы (С3А мөлшеріне) мен ұсату шамасына байланысты белсенді минералдарды 1,5 және 3,5%-дан аспайтындай мөлшерде қосуға болады.

Тез қатаятын цементті меншікті беті 3500-4000 см2/г болғанша үгітеді (жай портландцементте 2800-3000 см2/г). Созымды цемент ерітіндісінен 1 : 3 қатынасында дайындалған үлгілер тәулік бойы қатайған соң иілуге төзімділігі кем дегенде 40 кГ/см2, ал сығуға төзімділігі кем дегенде 250 кГ/см2 болуы керек. Қалған қасиеттер бойынша ТҚЦ қасиеттері жай портландцементтен ерекшеленбейді. Тез қатаятын портландцементтерді төзімділігі, беріктігі жоғары, кәдімгі және алдын ала темір бетон бұйымдары мен құрлымдарын дайындау мақсатында, сонымен қатар монолитті бетоннан құрылыстар немесе ғимараттар тұрғызуда қолданған дұрыс.

Тез қатаятын цементтің бір түрі — өте тез қатаятын цемент (ӨТҚЦ), бастапқы кезеңде қатаю жылдамдығының жоғары болуымен қатар белсенділігі де жоғары (600 кГ/см2 және одан да жоғары). Бір тәулік ұсталған созымды ерітіндіден алынған үлгінің сығуға төзімділігі 250 кГ/см2 шамасынан төмен емес және үш тәулік ұсталған үлгінікі 350 кГ/см2-ден кем емес.

ӨТҚЦ мен ТҚЦ алу жолдары бірдей — ұсату шамасы жоғары, минералогиялық құрамы оптималды. Бұдан басқа, гипстың көп мөлшерін қосады, осылайша бастапқыда цемент тасы тығызырақ болады және беріктігі тез өседі.

Сульфатқа төзімді портландцемент

Сульфатқа төзімді портландцементті минералданған және тұщы суда пайдалануға болатын бетондар алу үшін қолданылады. Оны нормаланған минерал құрамды клинкерден жасайды. Бұндай цемент құрамында келесі заттардың мөлшері көрсетілген пайыздан (%) аспау керек: C3S— 50%, С3А — 5%, C3A + C4AF — 22%. Инертті және белсенді минералды қоспалар қосуға рұқсат етілмейді. Клинкерде C3S  мөлшерінің шамалы және С3А мөлшерінің аз болуына байланысты сульфатқа төзімді цемент белитті болып келеді және бастапқы кезеңдерде баяу қатады, жылу бөлгіштігі төмен. Цементті 300 және 400 маркаларында шығарады, қалған талаптар дәл портландцементтікіндей.

Сульфатқа төзімді пуццоланды портландцементті құрамында 8%-дан аспайтын С3А бар клинкер мен белсенді минералды қоспаларды бірге үгіту жолымен алады. Олардың мөлшері цемент салмағынан: жанартау текті қоспалар немесе глиеж 25%-дан төмен емес және 40%-дан жоғары емес; тұнба текті қоспалар 20%-дан төмен емес және 30%-дан жоғары емес7

Цемент 200, 300 және 400 маркаларына бөлінеді, аязға төзімділігі төмен, сондықтан су асты және жер асты құрылыстарында, сульфатты әсер көп болатын жағдайларда жұмыс жасайтын құрылымдарда қолданылады.

Бірқалыпты экзотермиялы портландцемент

Бірқалыпты экзотермиялы портландцементтің жай портландцементтен айырмашылығы оны құрамында жоғары экзотермиялы минералдары C3S пен С3А аз және сәйкесінше төмен экзотермиялы минералдары C2S көп клинкерден алады. Бұл цементте C3S мөлшері 50%-дан ал С3А 8%-дан аспау керек. Белсенді минералды қоспаларды қосылмайды. Цементті екі маркада ғана шығарады — 300 және 400.

Құрамы мен беріктігіне байланысты цемент сульфатқа төзімді цементпен бірдей және тұщы немесе әлсіз минералданған суда жұмыс жасайтын және жүйелі қатыру мен жібіту, ылғалдандыру мен құрғатуға ұшырайтын гидротехникалық немесе басқа да ғимараттар, құрылыстардың сырт қабырғаларына арналған бетон және темір бетон құрылымдарын жасауда қолданылады.

Жол портландцементі

Автокөлік жолдарын бетонды қаптамамен қаптауға арналған портладцемент бірқатар өзіне тән қасиеттерге ие болу керек: жоғары беріктік, тозуға шыдамдылық, аязға төзімділік, деформативті қабілет және агрессивті орта әсеріне төзімділік. Көрсетілген талаптарға сай келетіні құрамында алит пен алюмоферритті фаза жоғары болып келетін портландцемент, ал клинкердегі С3А мөлшері 10%-дан аспау қажет. Клинкерді ұсатқанда гидравликалық қоспа ретінде 15%-дан аспайтын түйіршіктелген домна шлакын қосуға болады; басқа минералды қоспалар аязға төзімділікті төмендететіндіктен қолданылмайды.

Жол бетоны үшін маркасы 300-ден кем болмайтын созымды ерітінділерде сыналған портланцемент қолданылады. Жол бетонының аязға төзімділігін арттыру үшін ауа тартқыш қоспалар қосқан пайдалы.

Ақ және түсті портландцементтер

Ақ портландцементті құрамында түс беретін тотықтардың (темір, марганец, хром) мөлшері өте аз болатын шикізат материалдарынан алады. Шикізат материалдары ретінде «таза»  ізбес тастар немесе мәрмәрлар мен ақ каолин сазын, ал отын ретінде клинкерді күлмен ластамайтын газ немесе мазутты қолданылады. Цемент ұнтақталуы ұсағырақ: № 008 ситодағы қалдық 10%-дан аспау керек.

Ақ цементтің әрлеуші материал ретінде сапасын анықтайтын негізгі қасиеті — ақтық дәрежесі, осы көрсеткіштрге сәйкес цемент үш сортға бөлінеді — БЦ-1, БЦ-2 және БЦ-3. Беріктігіне байланысты үш түрлі маркалы цемент шығарылады — 250, 300 және 400 (қатаң консистенциялы ерітінділеріндегі сынақ). Бірігу уақыты 30 минуттан тез басталмауы керек. Оны тек жабық ыдыста тасымалдап, сақтайды. Шикізатқа және технологиялық процеске ерекше талаптар қойылуына байланысты ақ портландцементтің жай цементпен салыстырғанда бағасы қымбатырақ болып келеді.

Түсті портландцементтерді ақ цемент клинкерін жарық және сілтіге төзімді охра, темір жоса, ультрамарин, хром тотығы, күйе сияқты минералды бояғыштармен бірге үгіту жолымен алады.

П. И. Боженов түсті цементтер алу үшін шикізат қоспасын дайындау процесінде кейбір металдардың тотықтарын қосуды ұсынған (0,05—1%). Хром (сарғыш-жасыл түс), марганец (көгілдір және барқыт-қара), кобальт (қоңыр)тотықтары жақсы түс береді. Сонымен қатар түсті цементтерді дайындау барысында пигменттермен араластыра отырып сирек түсті боялған  клинкерлер алынады. Клинкердің минералогиялық құрамы да түрлі түстің болуына әсер етеді.

Ақ және түсті цементтерді қаптау жұмыстарында, өңдегіш плиткалар өндірісінде, баспалдақ басқыштарын, терезе алды плиталар, жасанды мәрмәр және т.б. жасау үшін қолданылады.

Берілген лекцияны меңгерген соң білуге міндетті негізгі ұғымдар

Гидравликалық әктас, романцемент, портландцемент, клинкер, нефелинді шлам, уүйдіру мен ұсатудың технологиялық операциялары, пластифицирленген портландцемент, гидрофобты портландцемент, тез қатаятын портландцемент.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары

1. Гидравликалық әктас құрамында белгілі мөлшерде қандай заттар болады?

2. Портландцемент түрлері?

3. Гидрофобты портландцементтің кемшіліктері?

4. Сульфитті-спиртті барда мен оның туындыларының белсенді бөліктері не?

5. Пластифицирлеу?