5. Процеси твердіння, схеми хімічних реакцій.

Тверднення шлакопортландцементу є складнішим процесом, ніж тверднення порт­ландцементу, оскільки в реакціях беруть участь обидва компоненти. Спочатку відбу­вається гідратація клінкеру. Розчин насичу­ється іонами Са²⁺, ОН^-, SO₄^2-, що створює умови для лужної і сульфатної активізації шлакового скла. Оскільки частина Са(ОН)₂ поглинається шлаком, концентрація його знижується, що сприяє переходу високоосновних сполук, що виникли під час гідра­тації клінкеру, в низькоосновні. У складі новоутворень рентгенографічно виявляють­ся гідросилікати СSН (В), низько - і високо-сульфатні гідросульфоалюмінати. При ви­трачанні всього гіпсу можуть виникнути також низькооcновні метастабільні гідроалюмінати С₂АН₈ і гідрогеленіт С₂АSН₈. Вміст Са(ОН), у новоутвореннях значно нижчий, ніж у портландцементі.

Переважання низькоосновних гідросилікатів у високодисперс­ному гелевидному стані, з одного боку, сприяє тому, що шлакопорт­ландцемент не виявляє тенденції до зниження міцності внаслідок внутрішніх напруг, що виникають під час тверднення, але, з іншого боку, це відображується на таких його технічних властивостях, як деформативність, стійкість проти поперемінного зволоження і вису­шування. Відносно низький вміст Са(ОН)₂ і перехід алюмінатів у низькоосновну форму С₂АН₈ сприяють підвищенню сульфатостійкості шлакопортландцементу.

Під час пропарювання склад новоутворень не змінюється. Якщо ж тверднення відбувається в автоклавах, то поряд з СSH (В) виникають і гідросилікати типу С₂SН (А), а також гідрогранати. Підчас тверднення протягом 28 діб шлакопортландцемент зв'язує близько 15 % води. Контракція шлакопортландцементу дещо менша, ніж портландцементу.

6. Властивості в’яжучого і області його призначення.

Щільність, шлакопортланд­цементу коливається в межах 2,8—3,0 г/см³,. зменшуючись у міру збільшення дози шлаку. Середня щільність у нещільному стані 900 - 1200, а в ущільненому — 1400—1700 кг/м³. Водопотреба шлакопортландцементу дещо менша, ніж портландцементу, а водовідокремлення – дещо більше. Із збільшенням питомої поверхні водовідокремлення зменшується. Швидкотверднучий шлакопортландцемент, по­дрібнений до питомої поверхні 4000 см²/г, характеризується більшою водоутримуючою здатністю, ніж звичайний портландцемент.

За строками тужавіння, до шлакопортландцементу ставляться такі самі вимоги, що й до портландцементу. Однак, як правило, шла­копортландцемент тужавіє дещо повільніше, ніж портландцемент. Введення гіпсу в шлакопортландцемент, сповільнюючи тужавіння клінкеру, значно прискорює тужавіння шлакопортландцементу, збу­джуючи гідравлічну активність шлаку.

За міцністю шлакопортландцемент поділяють на марки 300,40О і 500. Швидкотверднучий шлакопортландцемент через 3 доби пови­нен мати границю міцності на згин не менше 3,5_, а на стиск — не менше 20,0 МПа, через 28 діб границя міцності на стиск швидкотверднучого шлакопортландцементу повинна бути не нижчою за 40,0 МПа.

Звичайний шлакопортландцемент характеризується відносно по­вільним наростанням міцності в ранні строки тверднення. Однак в пізніші строки тверднення, коли в реакцію вступає основна маса шлаку, міцність його зростає, і навіть переважає міцність портланд­цементу тієї самої марки. Швидкотверднучий шлакопортландцемент за показниками міцності істотно не відрізняється від портландцемен­ту відповідних марок, а іноді вони навіть перевищують вимоги стан­дарту. Про це свідчать дані досліджень зразків швидкотверднучого шлакопортландцементу ряду заводів, проведені Південдіпроцементом (табл.2).

Порівняння міцності швидкотверднучих шлакопортландцементів, портландцементу марки 500 і швидкотверднучого портландцементу (дослідження у пластичних розчинах 1 : 3 при В/Ц = 0,4)

таблиця 2.

Вид цементу і завод-виготовлювач	Границя міцності, МПа
	на стиск, через		на згин, через
	3 доби	28 діб	3 доби	28 діб
Портландцемент Краматорського заводу	18	40,1	3,25	5,81
Швидкотверднучий портландцемент Краматорського заводу	22	44,3	3,75	6,70
Швидкотверднучий шлакопортландцемент заводів
Харківського	15,8—23,2	41,2—47,1	3,3-4,3	6,5—7,6
Київського	15,3	52,8	3,3	7,5
Криворізького	17,8-31,0	44,0-50,5	3,0-4,8	6,7-7,0

Для шлакопортландцементу характерний високий темп наростан­ня міцності при обробці гарячою парою, причому на відміну від порт­ландцементу міцність пропарених зразків у віці 28 діб перевищує міцність зразків природного тверднення в 1,5—2 рази. При зниже­них температурах (2—7 °С) звичайний шлакопортландцемент твердне значно повільніше, ніж портландцемент. Швидкотверднучий шлако­портландцемент за цих умов рівноцінний портландцементу марки 400.

Оскільки швидкотверднучий шлакопортландцемент має високу питому поверхню, зберігати його більше ніж два тижні не рекомен­дується, тому що його активність, особливо в ранні строки тверднен­ня, знижується дуже сильно. Введення шлаку в портландцементний клінкер із підвищеним вміс­том вільного СаО усуває нерівномірність зміни об'єму. Шлакопорт­ландцемент менш чутливий і до підвищених доз гіпсу. Усадочні деформації шлакопортландцементу приблизно такі самі, як і звичайного портландцементу, і залежать в основному від міне­ралогічного складу клінкеру. Швидкотверднучий шлакопортланд­цемент характеризується високими усадочними деформаціями (0,6— 0,7 мм/м через 3 місяці) і тому не повинен застосовуватись там, де ставляться вимоги до усадки. Тепловиділення звичайного шлакопортландцементу значно менше, а швидкотверднучого шлакопортландцементу — таке саме, як і порт­ландцементу. Шлакопортландцемент під час тверднення виділяє мало Са(ОН)₂ і тому характеризується підвищеною жаростійкістю. Він може витримувати тривале нагрівання при 600—800 °С.

За морозостійкістю шлакопортландцемент поступається перед портландцементу. Він звичайно витримує до 100 циклів поперемінного заморожування і розморожування, тому його не слід застосову­вати у зоні перемінного зволоження. Швидкотверднучий шлако­портландцемент за морозостійкістю не поступається перед портланд­цементом. Особливістю шлакопортландцементу є те, що пропарені вироби на його основі мають вищу морозостійкість, ніж не пропарені. Шлакопортландцемент відрізняється підвищеною, стійкістю проти багатьох агресивних середовищ, зокрема проти м'яких і сульфатних вод. У цьому його перевага над портландцементом. Передбачено випуск сульфатостійкого шлако-портландцементу на основі клінкеру із вмістом не більше ніж 8 % С₃А і гранульованого доменного або електротермофосфорного шлаку із вмістом А1₂0₃ не більше ніж 8 %. Марки сульфатостійкого шлакопортландцементу — 300 і 400. Підвищена стійкість шлакопортландцементу у м'яких водах пояснюється утворенням під час його тверднення переважно низькоосновних сполук. Підчищена сульфатостійкість також пов'язана із зниженням кіль­кості Ca(OН)₂, що зменшує можливість утворення еттрингіту, який викликає шкідливі деформації. Дослідження показали підвищену стійкість шлакопортландцементу в розчинах сульфату і хлориду маг­нію. Шлакопортландцемент також значно стійкіший проти лужної корозії, тобто проти корозії, що викликається взаємодією лугів це­менту із активним заповнювачем. Кількість лугів у цементі в цьому випадку може досягти 2 %.

У кислих і вуглекислих водах стійкість шлакопортландцементу така сама, як і портландцементу.

Застосування шлакопортландцементу.

Шлакопортландцемент можна використовувати для бетонних і залізобетонних конструкцій, надземних, підводних і підземних спо­руд. Особливо ефективне його застосування у гідротехнічному бу­дівництві (морському і річковому). Так, на шлакопортландцементі побудовані такі величезні ГЕС, як Дніпровська, Каховська та інші. Внаслідок зниженого тепловиділення і підвищеної жаростійкості йому віддають перевагу порівняно з портландцементом при виготов­ленні масивних споруд, а також конструкцій гарячих цехів.

Не рекомендується застосовувати шлакопортландцемент у зоні змінного рівня води, а також у будівництві при низьких температу­рах без штучного обігрівання.

В усіх галузях застосування шлакопортландцемент економічні­ший за пуцолановий портландцемент і портландцемент таких самих марок.