ГОСТ Р 57293-2016/EN 197-1:2011. Национальный стандарт Российской Федерации. Цемент общестроительный. Технические условия

5.2. Основные компоненты

5.2.1 Портландцементный клинкер (K)

Портландцементный клинкер производят спеканием сырьевой смеси точно установленного состава (сырьевой муки, влажной сырьевой массы или сырьевого шлама). Сырьевая смесь содержит элементы, которые обычно задают как оксиды - CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, а также небольшое количество других веществ. Сырьевая мука, влажная сырьевая масса или шлам должны быть тщательно измельчены и перемешаны до полной гомогенизации.

Портландцементный клинкер - гидравлический вяжущий материал, основными фазами которого минимум на 2/3 являются силикаты кальция (3CaO·SiO₂ и 2CaO·SiO₂). Другими фазами клинкера являются фазы, содержащие алюминий, железо и другие соединения. Соотношение масс CaO/SiO₂ должно быть не менее 2,0. Массовая доля оксида магния MgO не должна превышать 5,0%.

Портландцементный клинкер, который применяют при производстве портландцемента (CEM I) с высокой сульфатостойкостью и пуццоланового цемента (CEM IV) с высокой сульфатостойкостью, должен дополнительно удовлетворять требованиям по содержанию в клинкере трехкальциевого алюмината C₃A. Содержание C₃A в клинкере определяют по следующему уравнению

C₃A = 2,65A - 1,69F, (1)

где A - массовая доля оксида алюминия (Al₂O₃) в клинкере в процентах, определенная по ЕН 196-2;

F - массовая доля оксида железа (Fe₂O₃) в клинкере в процентах, определенная по ЕН 196-2.

Примечание - Возможно при расчете получится отрицательное значение содержания C₃A в клинкере. В этом случае указывают значение 0%. Метод определения содержания C₃A в клинкере путем анализа пробы цемента в настоящее время разрабатывается в CEN/TC 51. До разработки этого метода содержание C₃A следует определять непосредственно в клинкере. В отдельных случаях допускается определение содержания C₃A по химическому составу цемента (CEM I). Минимальная частота контроля и применение других методов для прямого или косвенного определения C₃A должны быть указаны в правилах заводского контроля продукции (см. ЕН 197-2). Обычная частота контроля - два раза в месяц.

Портландцемент с высокой сульфатостойкостью и пуццолановый цемент с высокой сульфатостойкостью производят из клинкера, в котором содержание C₃A не должно превышать следующие значения:

- для CEM I ................... 0%, 3% или 5% соответственно (см. 6.2);

- для CEM IV/A и CEM IV/B ......................................... 9%.

5.2.2 Гранулированный доменный шлак (S)

Гранулированный доменный шлак получают быстрым охлаждением шлакового расплава соответствующего состава, который образуется при плавке железной руды в доменной печи. Он содержит стеклообразно затвердевший шлак минимум 2/3 по массе и при соответствующих условиях проявляет гидравлические свойства.

Гранулированный доменный шлак должен состоять из CaO, MgO и SiO₂ минимум на 2/3 по массовым долям. Остальное - оксид алюминия Al₂O₃ и небольшое количество других соединений. Массовое отношение (CaO + MgO)/SiO₂ должно быть выше 1,0.

5.2.3 Пуццоланы (P, Q)

5.2.3.1 Общие положения

Пуццолана является природным веществом с кремнеземистым или алюмосиликатным составом или комбинацией из них. Хотя зола-унос, микрокремнезем проявляют пуццоланические свойства, они описаны в других пунктах (см. 5.2.4 и 5.2.7).

Пуццоланы при затворении водой самостоятельно не твердеют, но тонкоизмельченные в воде или без нее реагируют при обычной температуре с растворенным в воде гидроксидом кальция Ca(OH)₂ с образованием силикатов и алюминатов кальция. Данные соединения подобны образующимся при твердении гидравлических веществ. Пуццоланы состоят в основном из реакционноспособных диоксида кремния SiO₂ и оксида алюминия Al₂O₃. Остаток составляют трехвалентное железо (Fe₂O₃) и другие оксиды. Массовая доля реакционноспособного оксида кальция CaO не влияет на процесс твердения. Массовая доля реакционноспособного диоксида кремния SiO₂ должна составлять не менее 25%.

Пуццоланы должны быть соответствующим образом подготовлены, т.е. после добычи гомогенизированы, высушены или обожжены и измельчены в зависимости от первоначального состояния при поставке.

5.2.3.2 Природные пуццоланы (P)

Природные пуццоланы - вещества вулканического или осадочного происхождения соответствующего химико-минералогического состава, которые должны соответствовать 5.2.3.1.

5.2.3.3 Природные обожженные пуццоланы (Q)

Природные обожженные пуццоланы - твердые термически активированные вещества вулканического происхождения, глины, сланцы или осадочные породы, которые должны соответствовать 5.2.3.1.

5.2.4 Зола-унос (V, W)

5.2.4.1 Общие положения

Зола-унос образуется при сжигании тонкомолотого угля и получается путем электростатического или механического улавливания частиц из дымовых газов топочных устройств.

Примечание 1 - Определение золы-уноса - по ЕН 450-1.

Зола, образующаяся при других процессах, не должна применяться в цементе, соответствующем настоящему стандарту.

Зола-унос по своей природе может быть кислой или основной. Первая проявляет пуццоланические свойства, вторая может дополнительно проявлять гидравлические свойства. Потеря при прокаливании золы-уноса, определенная по ЕН 196-2 при прокаливании в течение 1 ч, выраженная массовой долей в процентах, должна быть в одном из следующих диапазонов:

a) от 0% до 5,0% по массе;

b) от 2,0% до 7,0% по массе;

c) от 4,0% до 9,0% по массе.

Верхнюю границу диапазона потери при прокаливании для золы-уноса, которая используется в качестве основного компонента, следует указывать на упаковке и/или в товаросопроводительной документации.

Примечание 2 - Данные требования к потере при прокаливании служат для ограничения остатка несгоревшего углерода в золе, поэтому требуется доказать, что содержание несгоревшего углерода лежит внутри вышеуказанных диапазонов. Доказывать следует прямым измерением остатка несгоревшего угля. Содержание несгоревшего углерода следует определять по ИСО 10694.

5.2.4.2 Кислая зола-унос (V)

Кислая зола-унос - тонкозернистая пыль, состоящая в основном из округлых частиц с пуццоланическими свойствами. Она обычно состоит из реакционноспособных оксидов кремния SiO₂ и алюминия Al₂O₃. Кислая зола-унос содержит также оксид железа III (Fe₂O₃) и другие соединения.

Массовая доля реакционноспособного оксида кальция CaO в кислой золе должна быть менее 10%, массовая доля свободной извести, определяемая описанным в стандарте ЕН 451-1 методом, не должна превышать 1,0%. Золу-унос с массовой долей CaO_св выше 1,0 и ниже 2,5% также допускается использовать, если увеличение объема (равномерность изменения объема) при испытании по ЕН 196-3 смеси из золы, богатой кремнекислотой, в количестве 30% и цемента CEM I в количестве 70% соответствует требованиям настоящего стандарта.

Массовая доля реакционноспособного диоксида кремния SiO₂ должна быть не менее 25%.

5.2.4.3 Основная зола-унос (W)

Основная зола - тонкозернистая пыль с гидравлическими и/или пуццолановыми свойствами. Она обычно состоит из реакционноспособного оксида кальция CaO, реакционноспособного диоксида кремния SiO₂ и оксида алюминия Al₂O₃. Остаток содержит железо III (Fe₂O₃) и другие соединения. Массовое содержание реакционноспособного оксида кальция (CaO) должно быть не менее 10%. Основная зола-унос, содержащая от 10% до 15% реакционноспособного оксида кальция (CaO), должна содержать не менее 25% реакционноспособного диоксида кремния (SiO₂).

Достаточно измельченная основная зола, содержащая более 15% реакционноспособного оксида кальция CaO, при испытаниях по ЕН 196-1 должна достигать прочности в возрасте 28 сут не менее 10 МПа. Перед этим испытанием золу необходимо смолоть. Тонкость помола, определяемая по остатку золы на сите 40 мкм с помощью мокрого просева, должна быть в диапазоне 10% - 30%. Раствор для изготовления призм готовят только из основной золы, без цемента. Растворные призмы расформовывают через 48 ч после изготовления и после расформовки хранят до испытаний при относительной влажности не менее 90%.

Расширение при испытании по ЕН 196-3 смеси, состоящей из 30% основной золы, смолотой, как указано выше, и 70% цемента CEM I, отвечающего требованиям настоящего стандарта, не должно быть более 10 мм.

Примечание - Если содержание SO₃ в основной золе-уносе превышает количество, предельно допустимое в цементе, это должно быть учтено при изготовлении цемента соответствующим снижением содержания сульфатсодержащего компонента.

5.2.5 Обожженный сланец (T)

Обожженный сланец, особенно обожженный нефтяной сланец получают обжигом в специальной печи при температуре примерно 800 °C. С учетом состава исходных природных материалов и процесса приготовления обожженный сланец содержит клинкерные фазы, преимущественно двухкальциевый силикат и монокальциевый алюмосиликат, небольшое количество свободной извести и сульфата кальция, а также несколько большее количество оксидов с пуццоланическими свойствами, особенно оксида кремния SiO₂. В связи с этим обожженный сланец в тонкомолотом состоянии проявляет выраженные гидравлические свойства, как портландцемент и в то же время пуццоланические свойства.

Хорошо смолотый обожженный сланец при испытаниях по ЕН 196-1 в возрасте 28 сут должен достигать прочности на сжатие минимум 25,0 МПа. Раствор для испытаний следует готовить только с тонкомолотым обожженным сланцем без цемента. Растворные призмы после изготовления расформовывают через 48 ч и хранят до испытаний при относительной влажности не менее 90%.

Расширение при испытании по ЕН 196-3 смеси, состоящей из 30% обожженного сланца, смолотого, как указано выше, и 70% цемента CEM I, отвечающего требованиям настоящего стандарта, не должно быть более 10 мм.

Примечание - Если содержание SO₃ в обожженном сланце превосходит допустимое содержание в цементе, изготовитель должен это учитывать и уменьшать долю сульфата кальция в цементе соответственно.

5.2.6 Известняк (L, LL)

Известняк должен удовлетворять следующим требованиям:

a) содержание карбоната кальция (CaCO₃), рассчитанное по содержанию оксида кальция (CaO), должно быть не менее 75% по массе;

b) содержание глины, определенное по методу метиленового голубого ЕН 933-9, не должно превышать 1,20 г/100 г. Для испытаний известняк должен быть размолот до удельной поверхности около 5000 см³/г, определяемой по ЕН 196-6;

c) общее содержание органического углерода (TOC) по массе при испытаниях по EN 13639 не должно превышать:

1) 0,20% - для LL;

2) 0,50% - для L.

5.2.7 Микрокремнезем (D)

Микрокремнезем образуется при восстановлении высокочистого кварца углем в электродуговых печах при производстве силикатных и железосиликатных легирующих материалов и состоит из очень тонких округлых частиц с массовой долей аморфного диоксида кремния не менее 85%. Содержание кремния, определенное по ИСО 9286, должно составлять максимум 0,4% по массе.

Микрокремнезем должен удовлетворять следующим требованиям:

a) потери при прокаливании, определенные по ЕН 196-2 при прокаливании в течение 1 ч, не должны превышать 4,0% по массе;

b) удельная поверхность (BET) необработанного кремнезема при испытаниях по ИСО 9277 должна составлять не менее 15,0 м²/г.

При совместном помоле с клинкером и сульфатом кальция микрокремнезем может быть использован в исходном виде либо уплотнен или спрессован в брикеты (с водой), или уплотнен другим подобным методом.