Современные тенденции специализации цементов

Юрий Васильевич Никифоров, к.т.н., главный редактор
Журнал "Цемент и его применение", Россия

Глобализация экономики ведущих государств, состоящих в различных союзах и объединениях, требует устранения препятствий для перемещения продукции и товаров между странами.

Разработка единых требований к качеству продукции и ее характеристикам способствует развитию торговых операций и рациональному размещению промышленности.

Стандарты разных стран предусматривают различную классификацию цементов по вещественному составу, прочности и типу твердения. В то же время в этих стандартах нормируются различные показатели, что затрудняет сопоставление качества продукции.

Создание и использование международных стандартов и национальных стандартов, гармонизированных с международными, является рациональным приемом интеграции в мировую экономику.

В Европе разработкой системы европейских стандартов занимается Европейский комитет по стандартизации (CEN, Брюссель, Бельгия). В этот комитет входят действительные члены CEN - национальные организации по стандартизации стран Европы. В работе Европейского комитета по стандартизации принимают участие также приглашенные представители национальных организаций, но без права голоса. Большинство государств Северной и Южной Америки, а также Азии используют национальные стандарты, основанные на требованиях американских стандартов.

Разработкой европейских стандартов занимаются технические комитеты CEN, в работе которых могут принимать участие представители стран, намеревающиеся их использовать при разработке национальных стандартов.

Национальные стандарты должны повторять текст евростандарта со всеми приложениями и содержать информацию, в которой оговариваются особенности национального стандарта с учетом особенностей страны и ситуации.

Эта информация дополняет и разъясняет условия применения европейского стандарта.

Этот раздел национального стандарта, основанного на европейском стандарте, может содержать некоторые отличия, и тому должны быть даны пояснения.

После принятия страной евростандарта соответствующие национальные стандарты в установленный период времени должны быть отменены.

Действующий стандарт на цемент 10178-85 "Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия", по общему мнению специалистов, нуждается в пересмотре. Развитие технологии цемента и требования рынка привели к необходимости разработки стандарта, гармонизированного с европейским стандартом EN 197-1.

Такая работа под руководством Госстроя России была выполнена. Новый ГОСТ 31108-2003 "Цементы общестроительные. Технические условия" введен в действие с 1 сентября 2003 г.

Основные отличия нового стандарта от ГОСТ 10178 сводятся к следующему:

- вместо марок введены классы прочности на сжатие;

- для цементов всех классов прочности (за исключением классов 22,5Н и 32,5Н) кроме требований к прочности в возрасте 28 суток дополнительно установлены нормативы по прочности в возрасте двух суток, а для цементов классов 22,5Н и 32,5Н - в возрасте семи суток;

- для всех классов прочности, кроме класса 22,5, введено разделение цементов по темпу твердения на нормальнотвердеющие и быстротвердеющие.

В новом стандарте цементы по вещественному составу подразделены на пять основных типов:

ЦЕМ I - портландцемент;

ЦЕМ II - портландцемент с минеральными добавками;

ЦЕМ III - шлакопортландцемент;

ЦЕМ IV - пуццолановый цемент;

ЦЕМ V- композиционный цемент.

Стандарт предусматривает испытание цемента по ГОСТ 30744-2001 "Цементы, методы испытаний с использованием полифракционного песка", гармонизированный с европейскими стандартами EN 196-1, EN 196-3, EN 196-6. Этот стандарт введен в действие с 1 марта 2002 г.

Основное отличие ГОСТ 30744 от ГОСТ 310.1-310.4 заключается в том, что при испытании по ГОСТ 30744 используется полифракционный песок при водоцементном отношении без исключения равным 0,5.

Эти два новые стандарта действуют параллельно с ГОСТ 10178-85 и 310.1-310.4.

Решение об использовании такого стандарта и методов испытания принимает само предприятие в зависимости от согласованных требований с заказчиком.

Для потребителей сухих строительных смесей цементы, отвечающие требованиям ГОСТ 31108, предпочтительнее, так как их прочностные характеристики оцениваются в 2-х суточном возрасте.

В новом стандарте не содержится требований по содержанию щелочей и тонкости помола (удельной поверхности цемента).

Приведены только нормативы по содержанию MgO (не более 5% и до 6% при положительных результатах автоклавных испытаний) и содержанию SO₃ не более 3,5-4,0% для разных классов цемента. Впервые введено ограничение по содержанию хлора-иона (не более 0,10%). Указано также, что суммарное содержание C₃S и C₂S в клинкере должно быть не менее 67%, отношение CaO к SiO₂ - не менее 2,0.

Тем не менее, характеристики тонкости помола цемента (зерновой состав) и содержание щелочей в клинкере имеют существенное значение при использовании сухих строительных смесей.

Отечественные цементы, производимые по открытому циклу помола, характеризуются удельной поверхностью 250-300 м²/кг. Практически для эффективного использования сухих строительных смесей удельная поверхность цементов должна быть не менее 300-350 м²/кг.

Для обеспечения ранней прочности цемента содержание частиц размером менее 2 мкм должна составлять более 10%.

Нестабильные свойства проявляют цементы, приготовленные из клинкера, содержащего повышенное количество щелочей.

В стандарте 10178-85 количество щелочей в клинкере также не ограничивается. Сказано только, что массовая доля этих оксидов в цементах, изготовляемых с использованием белитового (нефелинового) шлама в пересчете на Na₂O, не должна быть более 1,2%.

При выборе цемента для производства сухих строительных смесей следует обратить внимание на возможность наличия ложного схватывания цемента - свойства, при котором цементное тесто быстро теряет пластичность, разогревается. При дальнейшем интенсивном перемешивании без добавления дополнительного количества воды тесто вновь разжижается. Производство сухих строительных смесей с использованием такого цемента крайне затруднено или практически невозможно.

Причиной ложного схватывания может быть дегидратация гипса при помоле цемента вследствие высокой температуры в мельнице, а также присутствие в цементе карбонатов щелочей, и ряд других факторов.

Методика определения ложного схватывания основана на определении изменения консистенции цементного теста при повторных нагружениях конуса на видоизмененном приборе Вика.

В стандарте 10178-85 указывается, что цемент не должен проявлять признаков ложного схватывания.

Во вновь введенном ГОСТ 31108 такого указания нет.

Отмеченные выше характеристики и еще ряд других важны при производстве и применении сухих строительных смесей и могут содержаться в стандартах предприятия.

Однако, как уже известно, действующие и вновь принятые стандарты, хотя и переведены в ранг национальных стандартов, носят лишь рекомендательный характер.