Что это такое — цемент со шлаком, его применение, пропорции для бетона
Цемент со шлаком – строительный материал, применяемый во многих сферах для возведения наземных/подземных, подводных сооружений. Это вяжущий гидравлический компонент, производимый посредством измельчения цементного клинкера, шлака в гранулах (20-80%, но оптимально 50%) и гипса (максимум 5%).
На протяжении достаточно длительного времени в сфере строительства гранулированный шлак считали отходом, но потом начали применять шлаковые бетоны, оценив их долговечность и легкость. Материалы вторичного производства, так называемые отходы работы металлургической промышленности, с добавлением глины, гипса, смешанные с цементом, придают конструкции повышенную прочность.
Шлаковый цемент нашел широкое применение в сооружении железобетонных объектов, где установлены высокие показатели стойкости к воздействию агрессивных химических веществ. Эти бетонные смеси актуальны для монтажа монолитных построек. Так, в случае применения обычного цемента в больших конструкциях выделяется значительный объем тепла, который в процессе быстрого охлаждения может стать причиной появления деформаций и трещин. При использовании шлакобетона такой проблемы не возникает.
Самый распространенный цемент со шлаком – это созданный на соединении щелочного металла и гидросиликата Calcium, в тандеме с гидроилюмосиликатом и мелким металлургическим шлаком. Выполненные из данного материала конструкции дают минимальную пористость. Благодаря высокому качеству гидропоглощение минимально, а стойкость к низким температурам максимальная. Уже через сутки материал набирает около 30% прочности по нормативу.
Недостатки
Следует упомянуть, рассматривая цемент со шлаком, что это материал со сравнительно небольшим количеством минусов. Точнее, он один – при нарушении герметичности тары, в которой поставляется цемент, он теряет свою прочность уже через полтора месяца со дня производства.
Достоинства
Рассматривая цемент со шлаком, нужно тщательно изучить все нюансы и особенности. Несмотря на большое количество плюсов, основным достоинством шлакопортландцемента является более низкая себестоимость при прочих равных. Доменный гранулированный шлак, который появляется в качестве отходов выплавки черного металла, проявляет все те же свойства, что и обыкновенный цемент. При этом, предполагает и некоторые положительные свойства.
Технология производства
Цемент со шлаком пропорции для бетона может предполагать разные – все зависит от требуемых характеристик и параметров, условий эксплуатации итоговой конструкции. Обычно в составе шлакоцемента есть три компонента: клинкер, гипс и шлак. Но есть шлаковый бесклинкерный цемент, в котором объем шлака может достигать 90%. Такой материал стоит меньше, но сфера применения его достаточно ограничена.
Класс шлакоцемента определяется видом шлака – он бывает гранулированным, кислым, основным. На прочность влияет не столько физическая структура, сколько химическая формула. Гранулированные шлаки стоят меньше, но нужно помнить, что созданный на их основе раствор будет твердеть дольше обычного и в смесь шлак не стоит вводить в объеме более 50%.
Сферы применения портландцемента со шлаком
Цемент со шлаком применение нашел в самых разных сферах. Часто используют его в строительстве подводных железобетонных конструкций, на которые будет постоянно влиять водная среда. Также материал актуален для создании сухих смесей для производства панелей для стен, других конструкций. Этот тип цемента по характеристикам соответствует портландцементу марки М500.
Шлакобетон ценят за небольшой удельный вес, поэтому часто применяют на серьезных объектах. Таким образом удается существенно снизить нагрузку на конструктивные части и фундамент, сэкономить финансы и время при монтаже плит больших габаритов (за счет пониженной массы).
Когда готовится цемент со шлаком, пропорции для бетона, нужно учитывать одну особенность – несмотря на все положительные свойства материала, через 3-4 десятка лет качество монолита резко снижается. Об этом моменте нужно помнить и вовремя принимать меры по предупреждению деформации конструкций/зданий.
Выбор сырья и особенности хранения
Производство шлакоцемента регулируют ГОСТы 10178-85 и 31108-2003: первый определяет марку прочности, второй – класс. При выборе материала ориентироваться лучше всего на лабораторный анализ.
Прочность шлакоцемента гарантируется очень мелким помолом, который в ответе за быстрое твердение и высокую прочность. Именно тонкость помола влияет на активность. Если нужно получить высококачественное вяжущее (для фундамента, к примеру) лучше применять сепараторный либо двухступенчатый помол.
В смесь для приготовления шлакобетона добавляют далеко не любое сырье. Основное требование к шлаку – отсутствие в его составе оксидов химических соединений, способных плохо повлиять на свойства материала. Обязательное требование: шлак должен быть чистым, без любого рода примесей (земли, глины, золы и т.д.). Как правило, в цемент идут шлаки металлургической/топливной промышленности.
Большое значение для чистоты и прочности шлака имеет правильное хранение: шлак перемещают минимум 3 раза в местах хранения, избавляясь от примесей серы и известей. Материал пригоден для производства, пока в нем сохранена кристаллическая структура и отсутствуют признаки распада, появляющиеся под воздействием находящихся в атмосфере газов и влаги в процессе перехода одних соединений в другие. Эти соединения имеют большой объем, ввиду чего при переходе разрушаются и растрескиваются куски шлака.
Класс шлакобетона зависит от величины зерен шлака – они могут варьироваться в диапазоне 5-40 миллиметров. Для получения смеси песок берут фракции максимум 5 миллиметров. Шлаковый песок повышает многие показатели бетона, в том числе прочность и плотность. Из шлакового щебня производят легкий бетон, с прекрасными показателями теплоизоляции, но низкий прочностью.
Технические характеристики
Все свойства и параметры шлакобетона определяются ГОСТ 10178-85 и зависят от используемых в производстве компонентов (их качества и объема).
Шлакопортландцемент бывает быстротвердеющим и с нормальными параметрами твердения. Для активизации процесса в материал добавляют присадки – это специальные ускорители вулканического или минерального происхождения (это могут быть пемза, пепел). Произведенный из шлака бетон готовят в таком соотношении: 4-5 частей шлака, по 2 части песка и цемента.
Конструкции/здания достигают прочности уже в течение 7-14 дней. В прохладных условиях материал твердеет медленно, поэтому для ускорения процесса используются обработка теплом, добавка специальных присадок.
Портландцемент и шлакопортландцемент – отличия
Отличия обыкновенного портландцемента и материала на базе шлака определяют сферу использования смесей. Свойства и параметры достаточно сильно разнятся, поэтому до начала работ нужно все тщательно изучать.
Классификация портландцемента со шлаком
Портландцемент со шлаком делится на разные классы, каждому из которых присущи определенные технические характеристики и параметры, отраженные в нормативных документах. Ниже представлены таблицы со всеми значимыми данными, без которых невозможно выполнить расчеты и начать работы.
Класс 300 по ГОСТ 10178-85
Класс 400
Класс 500
Приготовление бетона со шлаком
В составе шлакоцемента основными компонентами являются сам шлак, клинкер и гипс в разных пропорциях. Оптимальное соотношение указано в документах и сертификатах, процесс приготовления смеси идентичен работе с обычным цементом.
Состав смесей для приготовления шлакобетона
Чтобы получить шлакобетон средней марки, достаточно взять 4-5 частей фракционной смеси шлака, по 2 части песка и цемента. Удешевить раствор можно посредством смешивания цемента и извести в пропорции 3:1.
Как приготовить
За несколько часов до предполагаемого замеса раствора желательно увлажнить шлак водой для повышения длительности службы бетона. Потом все компоненты смешивают в нужных пропорциях, аккуратно перемешивают до однородности. Готовую массу используют в течение часа-полтора.
Шлаковый цемент – прочная и высокоэффективная смесь, которая часто используется в выполнении разнообразных ремонтно-строительных работ. Пропорции входящих в состав материалов можно менять для получения нужных свойств и характеристик.
Бетон на шлаке
здравствуйте! залил фундамент, в качестве заполнителя использовали доменный шлак.марка бетона М200скажите пожалуйста чем это грозит? какие могут быть последствия?
dll-stroy написал :
марка бетона М200
если заполнитель шлак, то это уже не бетон, а шлакобетон. Ну или шлакоблок с прочностью М200. Грозит тем, что воду будет сосать. И если будет промерзать мокрый, то будет постепенно разрушаться.
dll-stroy написал :
чем это грозит? какие могут быть последствия?
Может долго не простоять, вода будет разрушать фундамент, ИМХО.
Вроде для фундамента это плохо, лили стены из шлакобетона, а вот фундаменты всегда делали из бетона (гравия).
а как же быть?
что посоветуете?
сделать хорошую гидроизоляцию!
*Экологически чистые доменные шлаки применяются в различных отраслях и является полноценным заменителем щебня гранитного и природного камня:
Посмотрите у кого из такого же шлака что залито, если не рассыпается после зимы, то гидроизолировать и дальше строить!
Необходимо подчеркнуть, что бетоны с заполнителем из доменных гранулированных шлаков отличаются рядом преимуществ перед традиционными бетонами. Как было установлено в работах доменный шлак в составе портландцементного бетона выполняет функцию активного заполнителя, т.е. его поверхностный слой реагирует с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидролизе алита. При этом образуется дополнительное количество гидросиликатов кальция, которые создают чрезвычайно прочную связь заполнителя с цементной матрицей, полностью исчезают капиллярные каналы, которые в результате усадки цементного камня образуются между ним и поверхностью заполнителя. Это приводит к значительному повышению коррозионной стойкости бетона с активным заполнителем по сравнению с традиционными составами в большинстве агрессивных сред, в том числе даже против такого грозного вида химической агрессии, как кислотная. Кроме того, благодаря специфической структуре и отсутствию микрозазоров на границе раздела вяжущего и заполнителя, такие бетоны обладают отличительными физико-механическими характеристиками. Именно этим обусловлено широкое применение бетонов на шлаковом заполнителе в США, Японии и других странах.
В России шлаковый заполнитель используется сравнительно редко, поэтому имеются огромные резервы расширения производства бетонов на шлаковом заполнителе, что позволит приостановить рост шлаковых отвалов в районах расположения металлургических заводов России
Фундамент из шлака – специфика и выбор материала, устройство подземной части
Использование шлака при устройстве фундамента обусловлено экономией материальных средств. Но необходимо помнить, что подобная конструкция, в силу своих особенностей, может не оправдать надежд. В итоге, затраты на восстановление дома значительно превысят сумму, необходимую на возведение качественного фундамента. Специалисты не рекомендуют применять шлак при строительстве подземной части жилых строений. К подобному способу допускается прибегать в крайнем случае или при сооружении малозначимых объектов, таких как сараи, гаражи, летние кухни и другие хозяйственные постройки. Хотя не следует игнорировать тот факт, что многие владельцы домов, возведенных на шлаке в период всеобщего дефицита лет 20-25 назад, утверждают, что с проблемами за эти годы они не сталкивались.
Специфика материала
Предугадать, какая прочность будет у фундамента из шлака, довольно сложно, так как пропорции компонентов, находящихся в отходах металлургических предприятий, никто в точности не определяет. В одной привезенной партии сыпучего материала может присутствовать неоднородность, связанная с неравным количеством остатков металлической и цементной крошки, либо других вкраплений. Данный факт влияет на то, что в одинаковых условиях эксплуатации, и даже под одним домом, возведенный фундамент может вести себя совершенно по-разному.
Кроме того, в нормативах нет описания алгоритма расчета шлакового фундамента, а также четкой технологии его укладки. Мастера руководствуются собственным опытом или подсказками приятелей. Но это далеко не всегда приводит к положительным результатам.
Шлак от воздействия с водой способен разрушаться, поэтому его не следует использовать на участке застройки с высоким уровнем подземных вод. По той же причине фундамент, возведенный на сухом грунте, требует усиленной гидроизоляции, но уже для защиты от дождевых и талых вод. Кроме того, следует заранее позаботиться и о дренажной системе, отводящей влагу от подземной конструкции во избежание образования застойных процессов.
Несущая способность фундамента из шлака имеет недостаточный показатель, требующийся для удержания капитальных домов, хотя известно немало случаев его удачного возведения под дачными и относительно легкими жилыми строениями.
Использовать шлак при устройстве фундаментов категорически не допускается в сейсмически активных регионах. Не стоит даже сомневаться в том, что подземная конструкция не выдержит толчкообразных подвижек грунта и разрушится. Для территорий, входящих в зону риска из-за возможных землетрясений, предусматриваются специфические конструктивные схемы строительства.
Какой шлак выбрать
Для устройства фундаментов подходят единичные виды шлаков. Их свойства определяются в зависимости от нескольких составляющих, основными из которых являются:
Шлаки образуются в процессе выплавки черных или цветных металлов, в результате сжигания топлива на теплоэлектроцентралях, при производстве удобрений, в частности фосфорных, и т.д. От специфики производства, на котором был получен материал, складывается его химический состав и пропорции составляющих. Фундаменты закладывают из тяжелого отвального шлака, сформированного на металлургических или сталелитейных заводах.
Производственные отходы, образующиеся на ТЭЦ или предприятиях химической промышленности, использовать не допускается.
О примерном составе шлака можно судить по его цвету. Например, серый оттенок показывает наличие цемента, зеленоватый или черный получается в процессе плавки цветных металлов, а голубоватый указывает на факт присутствия марганцевых вкраплений. Внешняя оценка шлака производится, также, по размеру зерен и количеству крупных кусков. Структура материала должна быть рассыпчатой, а фракция – составлять менее 5мм. При поливке водой, мелкие частички содействуют лучшей трамбовке шлака, что уменьшает пористость будущей конструкции фундаментной глыбы.
Шлак с примесью цемента, подвергшийся повторной обработке, теряет возможность схватывания и застывания в связи с максимальной потерей вяжущего компонента. По этой причине, монолита из него никогда не получится. В идеале, в шлаке должно находиться около трети цементной пыли, что важно для правильного затвердения утрамбованной массы.
При устройстве фундаментов рекомендуется использовать горячий шлак, точнее теплый, но еще дымящийся. Именно из такого материала получаются конструкции, обладающие хорошей несущей способностью. «Свежий» шлак обладает рассыпчатой структурой без присутствия комков, что является лучшим решением.
При необходимости хранения шлака на открытом воздухе необходимо помнить о том, что под влиянием дождя или высокой влажности материал начинает затвердевать. Верхняя корка может оказаться довольно прочной, и для ее раздробления потребуется приложить немалую силу, чтобы освободить часть пригодного для использования материала. Поэтому привезенный и ссыпанный до поры до времени шлак следует до начала рабочего процесса оградить от воздействия влаги.
Устройство шлакового фундамента
Исходя из вышесказанного, можно отметить, что:
Все эти факторы следует учитывать при возведении шлакового фундамента. Но прежде всего, необходимо выполнить подготовительные работы, заключающиеся в очистке участка от посторонних предметов, снятии плодородного слоя и перемещении его в иное место, выполнении разметки, а также выкапывании траншеи. Для опалубки потребуется запастись цельными досками и гвоздями, а для выведения коммуникаций – обрезками труб.
Глубину закладки фундаментной ленты принимают в зависимости от показателя промерзания грунта. А траншею выкапывают с учетом устройства щебеночной подушки толщиной 30см. Для обеспечения лучшей устойчивости подземной конструкции, ее укладывают с обязательным уплотнением дна выемки и послойной трамбовкой щебня.
Снизить риск разрушения фундамента из-за подвижек грунта поможет его заглубление минимум на 1,2м. Высота траншеи, в этом случае, составит не менее 1,5м.
Опалубочный короб сбивается из расчета того, что ширина шлакового фундамента должна составить не менее 60см. При этом следует учитывать необходимость возвышения щитов над уровнем земли минимум на 25см. Для упрочнения конструкции, на короб устанавливаются внутренние и наружные распорки, а в местах выхода коммуникаций – монтируются куски труб.
Важным моментом является правильное определение положения металлических кожухов в деревянном коробе относительно канализационных и водопроводных выпусков. Несоблюдение данного условия приведет впоследствии к необходимости пробивки фундаментной ленты, что для шлакового монолита не допустимо.
В нижней части фундамента рекомендуется уложить вязаную арматурную сетку. Она позволит основанию стать единым целым и поможет равномернее распределить нагрузки. Для ее изготовления используют арматурные стержни с переменным сечением, обработанные противокоррозионным составом во избежание появления процессов ржавления металла. В теле шлакового фундамента каркас не устанавливается с целью улучшения трамбовки сыпучего материала.
Формирование ленты
Наиболее ответственным этапом при возведении фундамента является правильная засыпка шлака в траншею и тщательная трамбовка уложенных слоев.
Пропитывание шлака водой гарантирует лучшее качество трамбовки, способствующей уплотнению пористой структуры материала. В результате происходит довольно прочное сцепление частиц. Некоторые мастера предлагают в случае малого содержания цемента в шлаке подсыпать вяжущий компонент непосредственно в траншею, вперемешку с отходами металлургического производства. Другие советуют вместо воды использовать цементное молочко. Наверняка оба способа имеют право на существование.
После укладки и утрамбовки каждого слоя делают перерыв около часа для того, чтобы начался процесс схватывания цемента. Затем приступают к засыпке следующего пласта.
Не дожидаясь схватывания последнего слоя шлака, на него укладывают арматурную сетку с заглублением нижних стержней в засыпанный фундамент. После этого конструкцию оставляют примерно на 12-16 часов. На последнем этапе выполняют верхний бетонный пояс толщиной не менее 20-30см. Для этого бетонную смесь заливают в опалубку до проектной отметки с обязательной утрамбовкой.
Устройство защиты
По окончании процесса отверждения подземной конструкции приступают к ее гидроизоляции. Следует понимать, что от качества защиты будет зависеть долговечность и надежность шлакового фундамента. Он обладает пористой структурой и быстро насыщается влагой, поэтому к изоляционным работам необходимо подойти ответственно.
Для аккуратного снятия опалубки и получения свободного доступа к поверхности конструкции, требуется освободить территорию по ее периметру. Это делается в том случае, когда откосы слишком близко располагаются к фундаменту. Если места достаточно, можно данный подготовительный этап пропустить.
Гидроизоляцию рекомендуется выполнять из двух слоев:
Без дополнительной защиты штукатурка не сможет гарантировать полную водонепроницаемость, так как обладает способностью к растрескиванию.
Кроме вертикальной защиты следует предусматривать два горизонтальных слоя гидроизоляции. Первый из них выполняется до засыпки шлака, а второй укладывается между верхним бетонным поясом и стеной. Для их устройства в обоих случаях используются рулонные материалы, надежность укладки которых обеспечивает битумная мастика. Необходимо помнить, что стыковка вертикальной и горизонтальной гидроизоляции должна быть герметичной.
После возведения фундаментной части не следует сразу же нагружать ее наземной надстройкой. Оптимальный срок «отдыха» конструкции составляет не менее полугода.