Особенности производства, свойства и области применения белого цемента
По своему вещественному составу белый цемент не содержит каких-либо минеральных добавок, он состоит только из клинкера и гипса. Белый цемент имеет марку прочности 500 (его прочность при сжатии в возрасте 28 суток достаточно высока и составляет 55-60 МПа), а по степени белизны он относится к первому сорту (его коэффициент отражения света составляет 83-85%). Благодаря высокой белизне и возможности окрашивания бетона цветными пигментами белый цемент предоставляет безграничные возможности для яркой и долговечной отделки улиц, фасадов и помещений.
Отличительной особенностью белого цемента является его высокая теплота гидратации (тепловыделение) на начальных этапах твердения, поэтому он обладает быстрой кинетикой набора прочности. Это позволяет сократить продолжительность производственного цикла при производстве изделий заводского изготовления, а также оптимизировать расход цемента на 1 куб. м бетонной или растворной смеси.
Важными характеристиками белого цемента, к которым потребители предъявляют требования, являются водопотребность, время потери подвижности, сроки схватывания. Преимуществом белого цемента LafargeHolcim является повышенная эффективность его работы в сочетании с суперпластификаторами, которые входят в состав практически любой бетонной или растворной смеси. Пластифицирующие добавки позволяют снизить водоцементное отношение и получить бетоны и строительные растворы с плотной структурой, обладающие низкой проницаемостью. Кроме того, бетонные смеси и строительные растворы на белом цементе обладают лучшей подвижностью, чем бетонные смеси и растворы на общестроительном сером цементе.
Области применения белого цемента аналогичны общестроительному серому цементу – это:
- готовые бетонные смеси и растворы
- сборные железобетонные элементы
- мелкоштучные бетонные изделия
- строительные смеси
Однако применение белого цемента позволяет получить широкий спектр форм, цветов и фактур, создавая яркий визуальный эффект, и обеспечив при этом заданную прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, атмосферную и коррозионную стойкость конечных продуктов на его основе.
Для изготовления и укладки декоративной бетонной смеси на основе белого цемента необходимо строго контролировать стабильность качества и точность дозирования всех сырьевых компонентов, поддерживать чистоту технологического оборудования и автотранспорта для доставки свежеприготовленной бетонной смеси на объект строительства. Особого контроля требует подготовка опалубки, технология укладки готовой бетонной смеси и уход за твердеющим бетоном. Несмотря на то, что применение товарного бетона на основе белого цемента требует дополнительных затрат, он незаменим для достижения яркой архитектурной выразительности, что неоднократно подтверждено европейской и российской строительной практикой.
В отличие от товарного архитектурного бетона на основе белого цемента, элементы заводского изготовления все чаще пополняют продуктовый портфель заводов сборного железобетона. Белый цемент обеспечивает прекрасные реологические свойства свежеприготовленной бетонной смеси, что позволяет использовать фактурную оснастку для выразительного дизайна фасадных элементов. При этом быстрый набор прочности белого цемента способствует уменьшению времени выдерживания отформованных элементов для достижения заданной отпускной прочности и сокращению времени производственного цикла.
Мелкоштучные бетонные изделия заводского изготовления на основе белого цемента представлены в широком ассортименте – это плиты «терраццо» и искусственный камень для устройства полов, отделки фасадов и помещений, тротуарная плитка и стеновые блоки. При производстве мелкоштучных бетонных изделий применяется различное технологическое оборудование. Изготовление плит «терраццо» предусматривает вибровакуумирование с последующей шлифовкой и полировкой поверхности изделий, что в сочетании с окраской цементной матрицы в яркие цвета и возможностью подбора фракционного состава декоративных заполнителей позволяет имитировать натуральный гранит различной цветовой гаммы.
Отличительной особенностью искусственного камня является тонкая имитация цвета и фактуры различных горных пород, что достигается при помощи укладки литой мелкозерныстой бетонной смеси в текстурированные пластиковые формы. При производстве облицовочного кирпича и блока по технологии полусухого вибропрессования используют прием раскалывания изделий, что позволяет создать рельефную «рваную» поверхность. Основным преимуществом применения белого цемента для производства мелкоштучных бетонных изделий является его высокая прочность, что является надежной гарантией долговечности конечных продуктов. При этом высокий коэффициент отражения света белого цемента делает его идеальной основой для получения яркой и стабильной окраски изделий.
Производство сухих строительных смесей является одним из самых больших сегментов потребления белого цемента. Он широко применяется в производстве декоративных штукатурок для наружных и внутренних работ, шпатлевок для финишного выравнивания стен и потолков помещений с повышенной влажностью, плиточных клеев для укладки полупрозрачной плитки, белого мрамора, мозаики, а также затирок для швов и наливных полов.
Сухие смеси на основе белого цемента очень технологичны, легко наносятся и выравниваются, создавая при этом тонкие текстуры. Пластичность, связность и однородность смесей на основе белого цемента, позволяет выполнять отделочные работы любой сложности как внутри, так и снаружи помещений. А высокая прочность и стойкость затвердевшего раствора к попеременному замораживанию и оттаиванию гарантирует его долговечность даже в условиях интенсивных атмосферных воздействий.
Для производства белого цемента используют наиболее чистые разновидности карбонатного и глинистого сырья с минимальным количеством окрашивающих примесей. Известняк (СаСО3) должен содержать не более 0,15% оксида железа (Fe2O3) и до 0,03% оксида марганца (MnO). Глинистым компонентом служит белая глина (каолин). Для повышения силикатного модуля применяют белый кварцевый песок. Содержание Fe2O3 в глинистом и кремнеземистом компонентах суммарно не должно превышать 1%, а оксида титана (TiO2) – 0,8%.
На заводе LafargeHolcim в Коломне производство белого цемента осуществляется по мокрому способу, который предусматривает обжиг сырьевого шлама с влажностью около 40%. Сырьевые компоненты – известняк, каолин и кварцевый песок тонко измельчают в сырьевой мельнице с добавлением воды, на выходе из которой получают сырьевой шлам. В процессе приготовления сырьевого шлама необходимо полностью исключить его загрязнение присадками металлического железа, которые могут увеличить содержание Fe2О3 в шламе и отрицательно повлиять на коэффициент отражения света (белизну) цемента. По этой причине для внутренней оснастки сырьевых мельниц используют бронефутеровку и мелющие тела, изготовленные из износостойкой высоколегированной стали.
Сырьевой шлам заданного химического состава подают на обжиг во вращающуюся печь диаметром 3,6 м и длинной 127 м, на выходе из которой получают белый клинкер. В качестве топлива для обжига белого клинкера используют природный газ, который, в отличие от угля или жидкого топлива, не содержит загрязняющих примесей. Образование клинкерных минералов в тугоплавкой сырьевой смеси, содержащей минимальное количество Fe2О3, происходит при температуре около 1700°С, тогда как для обычного серого клинкера она составляет 1450°С. Поэтому для снижения температуры обжига белого клинкера в сырьевую смесь вводят минерализаторы – плавиковый шпат или кремнефтористый натрий. Это позволяет снизить расход газа на обжиг белого клинкера.
С целью повышения белизны клинкер обжигают в бескислородной газовой среде для восстановления Fe2O3, что понижает красящую способность соединений железа и способствует повышению коэффициента отражения света (белизны) клинкера. На выходе из вращающейся печи клинкер резко охлаждают водой до 300°С. За счет этого образуется мелкокристаллическая структура клинкерных минералов, обладающих более высоким коэффициентом отражения света и большей гидравлической активностью, т.е. способностью взаимодействовать с водой и набирать высокую прочность при твердении.
Измельчение белого клинкера осуществляют в шаровой мельнице с добавкой белого гипса, который служит регулятором сроков схватывания цементного теста. Цементная мельница работает в замкнутом цикле с сепаратором, который отделяет тонкомолотые частицы цемента, а грубую фракцию возвращает в обратно в мельницу на домол. Для уменьшения агрегации (слипания) частиц белого цемента и достижения высокой тонкости помола в мельницу вводят интенсификатор помола – поверхностно-активное вещество на основе триэтаноламина в количестве до 0,05%. Удельная поверхность белого цемента находится в пределах 4500-5000 см2/г, что значительно превышает тонкость помола рядового серого цемента, которая составляет около 3500 см2/г. Применение мельницы с сепаратором позволяет производить белый цемент с полидисперсным гранулометрическим составом, что обеспечивает наиболее полное протекание процессов гидратации цемента и быструю кинетику набора прочности цементного камня.
Контроль показателей качества при производстве белого цемента осуществляется на всех технологических переделах – от разработки карьера и контроля химического состава сырьевых компонентов до замола цемента в силос и его отгрузки конечному потребителю. Каждая произведенная партия белого цемента проходит обязательные приемо-сдаточные испытания в заводской лаборатории с выдачей документа о качестве. При этом соответствие показателей белого цемента требованиям ГОСТ 965-89 к цементу марки ПЦБ 1-500-Д0 ежегодно подтверждается в независимой аккредитованной лаборатории с выдачей обязательного сертификата соответствия.
