Получают совместным помолом клинкера портландцемента с гранулированным
доменным шлаком. Доменный шлак получается, как известно, в процессе получения чугунов. В состав сырьевого «пирога» в этом процессе входят: руда, состоящая из окислов железа и пустой породы, кокс и флюсы для понижения температуры плавления руды. Пустая порода представляет из себя не что иное, как глину и песчаные примеси. В качестве флюсов используются известняки, доломиты и т. п ,.
При температуре в среднем около 1 300 °С железо отделяется от пустой породы, которая в смеси с флюсами переходит в расплав шлака, удаляется из печи и охлаждается различными способами.
По химическому составу доменные шлаки приближаются к портландцементному клинкеру и содержат в основном: СаО - 42-51 %; А12О3 - 9-20 %; SiO2 - 27-37%. Кроме перечисленных соединений, в шлаке могут быть примеси сернокислого кальция (CaS ) - до 8 %, оксида магния (MgO) - до 18 %, закиси железа и закиси марганца, которые не оказывают вредного влияния на качество шлака, а некоторые из них даже повышают его гидравличность. При содержании оксида кальция свыше 51 % шлаки являются непригодными, они становятся труднорасплавляемыми и тягучими, что затрудняет охлаждение при грануляции.
Оксид алюминия считается самой ценной составной частью шлаков, поскольку основные шлаки при максимальном содержании глинозема являются пригодными даже при минимуме СаО (42 %). Кремнекислота (SiО2) понижает гидравлические свойства шлаков, но с этим приходится мириться, т. к. при быстром охлаждении расплавов шлак легче превращается в стекловидную массу, а это, в свою очередь, приводит к повышению его гидравличности. Общее содержание указанных оксидов 90-95 %.
Для оценки качества шлаков как минеральной составляющей пользуются двумя модулями: модулем основности Мо = % (СаО + MgO) / % (SiО2 + ?12О3 + Fe2О3) и модулем активности Ma = %Al2О3/%SiО2 .
Чем выше значения этих модулей, тем активнее в гидравлическом отношении шлаки, тем быстрее они твердеют в измельченном состоянии. Если модуль активности шлаков больше 1, то шлаки называются «основными », а если меньше - «кислыми». Наибольшее применение в цементной промышленности получили «основные».
В расплаве шлаков указанные оксиды образуют соединения, которые при охлаждении кристаллизуются в минералы C2S - ? и ? (белит), 2СаО·Аl2О3·SiO2 (геленит) и др. Основным носителем гидравлических свойств шлаков является белит. Однако при медленном охлаждении расплава шлака, например в отвалах, образуется сильно закристаллизованный C2S, что ухудшает его химическую активность. Поэтому расплавы шлаков стремятся быстро охлаждать грануляцией их. Существует три вида грануляции:
мокрый способ (водная грануляция); сухой (воздушная); полусухой (комбинированная).
При грануляции кристаллизация минералов получается незначительной и в основном соединения минералов находятся в стеклообразной фазе, что увеличивает их химическую активность. И, несмотря на все указанные особенности шлаков, даже при самых благоприятных условиях, шлаки требуют введения в состав вяжущих активизирующих добавок в виде извести, гипса, портландцемента.
Количество шлака в шлакопортландцементе может колебаться в пределах от 15 до 80 %.
Свойства в сравнении с портландцементом и пуццолановым:
1. Обладает меньшей прочностью, которая зависит от тонкости помола и содержания клинкера в цементе. Имеется в виду прочность на сжатие. Прочность же на изгиб и растяжение повышенная. Выпускается марок 300, 400 и 500.
2. Медленнее твердеет в первые сроки, но зато к году достигает прочности в 2,5 раза большей, нежели у пуццоланового цемента.
3. Меньшая усадка при твердении. На растворе 1 : 3 усадочные деформации составляют от 0,42 до 0,76 мм на метр длины, в то время как у пуццоланового цемента они составляют более 1,15 мм.
4. Тепловыделение значительно ниже, и это препятствует применению цемента в условиях зимнего бетонирования, но зато целесообразно применять такой цемент при изготовлении массивных конструкций.
5. Морозостойкость несколько ниже.
6. Повышенная стойкость по сравнению с портландцементом по отношению к действию минерализованных вод (морской).
7. Хорошо поддается теплообработке.
8. Не корродирует арматуру и более универсальный, чем пуццолановый.
