Что такое микроцемент, его виды и применение

Термин «микроцемент» сегодня у многих на слуху, но мало кто понимает, что же это такое. В основном его связывают с декоративными штукатурками, позволяющими достоверно выполнять модную ныне фактуру бетона, но на самом деле сфера применения отделкой не ограничена. В нашей публикации речь пойдёт о микроцементе, как сырьевом компоненте строительных смесей — расскажем подробно, что это за порошок и в чём его особенности.

Что такое микроцемент

Микроцементом называют гидравлически активные порошки (они же и называются цементами) с особо тонкой дисперсией помола всех составляющих. Если у обычного цемента 85% частиц имеет размер 80 мкм, то у микроцемента максимальный размер зерна составляет 16 мкм.

• Бетонные смеси, изготовленные на таком цементе, в которых измельчены и все остальные компоненты, называют микробетонами. Такие смеси, благодаря малой силе трения, легче перекачиваются, и могут применяться при бетонировании конструкций высотных зданий.
• В обычном строительстве подобные технологии не применяют — и не только потому, что это очень дорого. Чтобы цементный камень не лишался эффекта самозалечивания волосяных трещин, обеспечивающего долговечность эксплуатации, в нём должен присутствовать определённый процент более крупных клинкерных частиц.
• Чаще микроцемент используют в качестве активной минеральной добавки к обычному цементу. Такая добавка позволяет уменьшить водотвёрдое соотношение смеси, ускорить набор прочности в начальный период, и в целом повысить прочность бетона.
• В последние десятилетия во многих странах активно развивают технологии использования суспензий из микроцементов для укрепления рыхлых грунтов, а так же с целью восстановления утраченной прочности старых каменных, бутобетонных и железобетонных конструкций.

Обратите внимание: Инъекции микроцементной суспензии в толщу конструкции позволяют достичь такой прочности, какой она не обладала и в момент возведения.

Пропитка грунта осуществляется при низком давлении, дабы не допустить разрыва или размыва пласта, и даёт возможность получить грунтобетонный конгломерат на заданной глубине и необходимой формы. При этом прочностные характеристики монолита могут достаточно широко регулироваться — с достижением при необходимости прочности в 20,0 МПа, что зависит от поставленной цели.

Основные сферы применения микроцемента

Наиболее эффективными и целесообразными экономически областями применения микроцемента можно считать:

1. Противофильтрационную защиту подземных конструкций инъекционными завесами.
2. Обеспечение стабильности грунтов (в том числе водонасыщенных) при возведении подземных сооружений.
3. Устройство свайных фундаментов мелкого заложения, опирающихся для повышения несущей способности на широкие грунтобетонные пятки.
4. Укрепление существующих фундаментов с целью остановки просадки.

5. Заглубление или расширение подошвы существующего фундамента с целью увеличения высоты подвального помещения.
6. Восстановление несущей способности эксплуатируемых строительных конструкций.
7. Закрепление грунта вокруг туннелей и подземных сооружений.
8. Снижение проницаемости грунтов вокруг скважин нефти и газа.
9. Упрочнение пылеватых и обводнённых грунтов при строительстве подпорных стен, фундаментов, подземных сооружений и туннелей.

Из представленного списка видно, что основная сфера применения микроцементов — геотехническое строительство. Учитывая его масштабы (сотни тысяч кубометров укрепляемого грунта в год) и расход цементной суспензии на 1м3 грунтобетона (не менее 300 л), расход микроцемента получается очень существенным.

По сравнению с этим, количество микроцемента, затрачиваемого на восстановление ослабленных несущих конструкций сооружений очень мало — хотя значимость этой области применения была и остаётся высокой. Пусть восстановление и требует высоких затрат, но всё же это обходится дешевле, чем снести здание или сооружение и построить новое.

Использование микроцемента в качестве активной минеральной добавки при изготовлении высокомарочного бетона, является пусть не очень масштабной, но тоже очень важной сферой применения. В частности, его применяют при изготовлении самоуплотняющихся смесей — в том числе предназначенных для заливки полов.

Способы получения микроцемента

Существует несколько видов микроцемента, отличающихся между собой размером зёрен и удельной поверхностью. Самый крупный помол — 16 мкр, в среднем обладает удельной поверхностью 1200 м2/кг. При помоле 12 мкр удельная поверхность возрастает до 1500 м2/кг, а при 6 мкр — до 1900 м2/кг.

Существует три основных способа производства микроцементов:

1. Путём домола высокомарочного исходного цемента (класс не ниже 52,5).
2. Использование уловителей мелких частиц, попадающих в процессе производства обычного цемента в газоотводные трубы.
3. Воздушной сепарацией исходного цемента в специальных установках, с помощью которых происходит отделение мелких фракций от более крупных.

Ещё лет 10 назад в России не было налажено массовое производство микроцементов, выпускали только отдельные партии по технологии домола. Однако этим способом трудно получить порошок с частицами требуемой фракции, а для инъецирования грунтов и бетонов это очень важно. Содержащиеся в суспензии более крупные частицы при попадании в структуру камня будут закупоривать поры и капилляры, не давая проникать туда влаге, и тем самым затрудняя инъекцию.

Такие же трудности возникают и с микроцементом, отфильтрованным уловителями на газоотводных трубах. Наиболее высокое качество и стабильность характеристик у продукта можно получить только по технологии воздушной сепарации. Используемое здесь оборудование позволяет отделить от цемента частицы с наиболее тонкой дисперсией, разделив их на фракции. А чтобы получить конечный продукт с заданными свойствами, эти фракции смешивают в том количестве, которое и обеспечит нормированный состав.

Одной из наиболее популярных технологий получения сепарационного микроцемента является технология Mikrodur, разработанная немецкой компанией AG Dyckerhoff. Эта компания в своё время представила более десятка марок микроцементов с различной тонкостью помола, позволяющих выбрать нужный вариант для любой цели, и наиболее эффективно решать задачи геотехнического строительства.

Примечание: Сегодня эту технологию используют во всём мире, и в том числе делают аналоги Микродур в России. Например, ГК ЭКОЦЕМ производит микроцементы трёх модификаций:

• М900 для нужд гражданского и промышленного строительства.
• Тампонажный микроцемент для нефтегазового сектора.
• Белый микроцемент для производства архитектурного бетона и декоративных штукатурок.

Назначение у этих цементов разное, соответственно и характеристики не могут быть одинаковыми.

Характеристики цементов с особо тонкой дисперсией

Микроцементы, изготовленные по технологии Микродур, являются самыми мелкими, поэтому к ним применяют аббревиатуру ОТДВ (вещества с особо тонкой дисперсией). Именно на их примере мы и рассмотрим характеристики микроцементов, как таковых.

• Микроцемент — это гидравлическое вещество, отличающееся особо тонким или незначительно изменяющимся гранулометрическим составом, и обладающее стабильной химико-минеральной структурой. При этом состоит он из вполне обычного цементного сырья: клинкера, доменного шлака, минеральных добавок и регуляторов твердения, и, будучи затворённым водой в определённом соотношении В/Ц, затвердевает вследствие протекания реакции гидратации.
• В зависимости от максимальной крупности частиц, составляющих 95% всей массы, цемент «Микродур» делят на три основных категории:
  • X — с диаметром менее 6 микрон;
  • U — с диаметром до 9,5 микрон;
  • F — с диаметром до 16 микрон.
• Такое разнообразие минерального состава даёт возможность обеспечить укрепляемым грунтам и конструкциям не только прочность, но и высокое сопротивление к фильтрации, устойчивость к агрессивным воздействиям, способность затвердевать при отрицательных температурах.
• Применение тонкомолотых цементов в качестве добавок к бетонам, даёт возможность регулировать сроки их схватывания и набора прочности. Точно подобранный минералогический состав ОТДВ, из которого приготавливают инъекционную суспензию, замедляет рост объёма затворённых водой частиц, обеспечивая составу сохранение начальных свойств минимум в течение часа.

Вот как выглядит перечень характеристик микроцементного камня:

Декоративный микроцемент

Одно из таких замечательных свойств микроцемента, как высокая адгезионная прочность, не могла остаться незамеченной производителями отделочных материалов. А если учесть ещё и такие качества как водостойкость, устойчивость к истиранию и другим механическим воздействиям, то сам бог велел из такого сырья делать не только штукатурки для фасадов и мокрых помещений, но и наливные полы, покрытия лестниц и пандусов.

Все вышеназванные качества делают микроцементные покрытия идеальной альтернативой керамической плитке, обеспечивающей хоть и не такое же эстетическое разнообразие, но аналогичную долговечность. Однако у микроцементного пола или штукатурки есть огромное преимущество перед керамической облицовкой — это отсутствие швов, которые пропускали бы воду.

Никакая водостойкая затирка не обеспечивает герметичности плиточному покрытию, поэтому в ванных комнатах и под керамикой приходится предусматривать гидроизоляцию. Что же касается микроцементного покрытия, то оно полностью герметизирует поверхности и, сцепляясь с основанием на молекулярном уровне, раз и навсегда обеспечивает ему гидрофобные свойства. Главное — произвести качественное выравнивание, а в помещениях с высокой влажностью ещё и армирование стыков стен и потолка.

Виды микроцементных составов для отделки

Невозможно столь разные функции получить с применением одного и того же материала. Производители отделочного микроцемента предлагают несколько разных типов смесей, свойства которых как раз и регулируются гранулометрическим составом цементного порошка:

• Microcement base. Штукатурка имеет наиболее крупную фракцию помола вяжущего и размер зерна наполнителя (0,5-0,6 мм), и предназначен для нанесения стартового слоя. Хотя, если нужно получить покрытие с грубой фактурой, может использоваться и в качестве накрывочного слоя.

• Составы для финишной отделки стен, образующие гладкое покрытие с эффектом присущих бетону разводов. Максимальная крупность частиц 0,125 мм.
• M Смеси для покрытия полов и лестниц, не имеют частиц крупностью больше 0,3 мм.
• Отделочные материалы для наружных работ и мокрых помещений, обладают повышенными водоотталкивающими свойствами.
• Aquaciment (база и финиш). Составы предназначены для отделки поверхностей бетонных бассейнов. Несмотря на гладкость, обладают эффектом противоскольжения.

Самовыравнивающиеся бетоны с добавлением микроцемента — заключение

Развитие технологий бетона всегда преследовало две цели: 1) получить долговечный и прочный массив; 2) сократить до минимума трудовые и энергетические затраты при изготовлении смесей и бетонировании. Задачи противоречивые, так как сделать прочный бетон без вибрирования было невозможно, а оно как раз и сопряжено с интенсивными затратами. Если же подвижность смесей пытались увеличить за счёт увеличения в смеси доли воды, терялась прочность.

С появлением в 1970-х годах пластификаторов, за счёт которых улучшалась подвижность смесей, две эти задачи удалось решить, а смеси, изготовленные с их применением, стали называть самоуплотняющимися. Со временем для достижения этой цели стал использоваться и другой способ, предусматривающий введение в состав бетона мелкодисперсных и ультрадисперсных компонентов — тонкомолотого вяжущего (микроцемента) и минеральных добавок типа диоксида кремния.

Их присутствие в смеси обеспечивало наиболее равномерное распределение частиц с разными фракциями, с сохранением нужного объема цементного теста. Каждая крупная частица контактирует с более мелкими соседними, а в итоге практически отсутствуют пустоты, которые надо было бы ликвидировать уплотнением. Таким способом достигается наилучшее соотношение объёма заполнителей с объёмом цементного теста — отсюда и столь высокие показатели пластичности смеси, приобретение ею способности к самовыравниванию.