Более чем 100-летний опыт производства шлакосодержащих цементов показал их бесспорную эффективность с позиций ресурсо- и энергосбережения не только для предприятий-изготовителей, но и для потребителей цементов.

Положительные свойства шлакопортландцемента известны: повышенная водо- и сульфатостойкость, жаростойкость, пониженная экзотермия, интенсивный рост прочности при повышенной температуре. Однако несмотря на накопленный опыт, отношение строителей к применению портландцементов с повышенным содержанием шлака (21–35 %) и шлакопортландцементов в бетоне – далеко не однозначное.

Наибольшее опасение вызывает возможное снижение прочности в раннем возрасте, замедленный темп роста прочности при нормальных и пониженных температурах.

Регулирование химико-минералогического состава клинкера, применение помола цемента в замкнутом цикле позволяет выйти на оптимальный уровень качества цемента. Однако при увеличении содержания шлака в цементе ранняя прочность бетона может существенно снижаться.

На рис. 1 представлены полученные нами данные об активности цемента при различном содержании в нем доменного шлака. Для исследований была использована смесь бездобавочного портландцемента Здолбуновского завода с доменным гранулированным шлаком Днепродзержинского комбината, который домалывали в лабораторной мельнице на протяжении 45 мин. При этом тонкость помола соответствовала остатку на сите 008 7…10 %.

Как видим, “разбавление” клинкера шлаком приводит к наиболее интенсивному снижению активности цемента в возрасте 2 и 7 сут., и это снижение почти пропорционально содержанию шлака в смеси. К возрасту 60 сут. активность цементов начинает сближаться.

Для бетона нормального твердения на цементах с повышенным содержанием доменного шлака часто возникает необходимость в дополнительных мероприятиях по повышению их ранней прочности. Наиболее распространенными способами такого повышения являются:

1. переход на цемент с меньшим содержанием минеральных добавок;
2. повышение марочной и – одновременно – ранней прочности бетона при повышении Ц/В путем
- увеличения расхода цемента;
- снижения водопотребности бетонной смеси при применении пластификаторов;
3. повышение ранней прочности (без существенного изменения марочной) при введении добавок-ускорителей.

Возможно также сочетание указанных способов.

Выбор определенного способа для конкретного производителя бетона целесообразно выполнять с учетом его технологической эффективности в конкретных условиях, определяемых классом бетона, его назначением, подвижностью бетонной смеси, особенностями заполнителей, возможностью применения химических добавок. Однако окончательное решение следует принимать главным образом с учетом себестоимости бетонной смеси.

Переход на цемент с меньшим содержанием минеральных добавок и увеличение его расхода – наиболее простые способы повышения ранней прочности бетона. Однако их эффективность прямо связана с ценами на цемент и их соотношением для различных типов. Увеличение абсолютного расхода цемента не только увеличивает стоимость бетона, но и повышает его усадку, тепловыделение. В таблице 1 приведены усредненные данные, которые показывают соотношение роста ранней прочности бетона и стоимости цемента в бетоне. Результаты получены для цементов Днепродзержинского и Криворожского заводов, входящих в состав ОАО “Кривой Рог Цемент”, где накоплен большой опыт производства цементов с повышенным содержанием шлака. Принятое соотношение цен на цемент также соответствует продукции указанных производителей.

Таблица 1.

Экономическая эффективность увеличения ранней прочности бетона при увеличении его расхода и переходе на другой тип цемента

Как видно из таблицы 1, переход на цемент с более низким содержанием шлака может быть экономически оправдан при небольшой разнице в цене цементов, существенно отличающихся по содержанию шлака. При увеличении цены бездобавочного цемента экономическая эффективность такого приема резко падает.

Одновременное повышение марочной и ранней прочности бетона путем уменьшения водосодержания бетонной смеси более целесообразно не только по экономическим, но и по технологическим соображением. Уменьшение расхода воды при введении пластифицирующих добавок при прочих равных условиях снижает капиллярную пористость бетона, тем самым повышая его непроницаемость, морозостойкость. В таблице 2 и на рис. 2 приведена прочность бетонных смесей одинаковой подвижности с равным расходом цемента без добавки и с добавкой суперпластификатора С-3 в количестве 0,7 % от массы цемента. Применение добавки при постоянном расходе цемента и одинаковой подвижности бетонной смеси позволило увеличить марочную прочность примерно на один класс, а прочность в возрасте 2 сут. выросла на 27–51 %.