Портландцемент

Портландцемент что это такое — где используют, пропорции

16.10.2017

Довольно часто люди, впервые столкнувшиеся со строительством, задаются вопросом портландцемент что это такое, и чем он отличается от обычного цемента. Давайте разберемся, что же это за материал, каким он бывает, а также для каких целей применяется.

Общее описание

Цемент портланд часто называют материалом общестроительного назначения, но на самом деле это не совсем так. Имеется несколько его разновидностей, которые отличаются по составу и характеристикам.

Это гидравлическое вяжущее вещество, в основе лежит силикат кальция, а также производные от него. Основной особенностью, является способность раствора к быстрому застыванию. Сейчас такая разновидность цемента наиболее популярна.

Особенности состава

Основой материала является клинкер, его измельчают. Перед приготовлением его обжигают. Также добавляют гипс, его в составе не слишком много, достаточно количества, которое обеспечивает количество оксида серы в пределах 1,5-3,5%. В некоторых случаях используются минеральные добавки. Это позволяет добиться определенных показателей.

В составе можно найти большое количество различных оксидов. Это позволяет сделать данный материал довольно пластичным в использовании. Он одновременно обладает высоким уровнем прочности после застывания, при этом быстро застывает, а также удобен в приготовлении раствора.

Тут стоит выделить сульфатостойкий портландцемент, который несколько отличается по составу, что позволяет ему быть более устойчивым к целому ряду воздействий. Помимо этого, в составе порядка 95-97% минералов. Больше всего тут следующих веществ:

• белит;
• алит;
• алюминат;
• алюмоферит.

Большое количество в составе белита и алита не только определяют внешний вид материала, но и являются основными источниками клинкера. Так как сочетание разных минералов в составе может быть разным, то портландцемент белый может различаться по плотности и удельному весу.

ГОСТ

Портландцемент может регламентироваться сразу несколькими нормативными документами. Частично они пересекаются, поэтому на упаковках можно увидеть упоминания одного или сразу двух ГОСТов.

• ГОСТ 10178-85.
• ГОСТ Р 31108-2003.

Тут же указано подразделение материала на несколько различных марок. Но, имеется небольшое отличие, в более свежем документе имеется цемент 900 марки, которого нет в ГОСТе 1985 года. Хотя этот нюанс больше интересен проектировщикам, а также инженерам, которые занимаются обоснованием строительства военных объектов.

Производство

Для производства обычно применяются карбонатные горные породы. Чаще всего, используют:

• Глинозем;
• Кремнезем;
• Известняк;
• Мел.

В некоторых случаях могут использовать мергели, но в этом случае контролируют содержание оксида серы и при необходимости добавляют в состав серу. К такому материалу относят мальцовский портландцемент. Именно он произведен по такой технологии. В состав портландцемента могут входить различные минерализованные добавки, такой материал часто производят на площадках ЮУГПК.

При производстве производят измельчение компонентов, с последующим их смешиванием. Далее полученное сырье обжигают в печах, при этом выдерживают температуру 1300-1400°C, этого вполне достаточно для достижения оптимального обжига.

После обжига получают клинкер, его измельчают, добавляют гипс. В итоге получается готовый продукт, если планируется получить цемент со шлаком, то добавляют шлак в нужной пропорции.

Разновидности

Часто в обиходе строители используют обозначение материала по производителю, например, мальцовский портландцемент. Причиной такого деления являются разные характеристики портландцементного сырья, из-за чего конечные показатели отличаются. Но, такое деление считается ошибочным.

Правильным будет подразделение по маркам. Они характеризуются максимальной прочностью, а также возможностями для использования.

• М400 – наименее прочный. Широко используется в строительстве. Портландцемент 400 применяют для изготовления железобетона, а также в различных конструкциях. Зачастую портландцемент с минеральными добавками имеет маркировку 400 д20. Это наиболее доступный по стоимости материал.
• М500, а также М550 применяют в дорожном строительстве. Может использоваться для изготовления асбестоцемента. Из пц М500 делают сборные конструкции.
• М600 – сборные конструкции, которые требуют использование железобетона с высоким уровнем прочности.
• М700 – для изготовления высокопрочного бетона.
• М900 – применяется только в военном строительстве для создания бункеров и других подобных конструкций.

Отличается повышенной устойчивостью к любым воздействиям.

Сульфатостойкий портландцемент

Обычно его выделяют в отдельную группу, давайте посмотрим, что такое он из себя представляет и чем отличается от других разновидностей. Сульфатостойкий портландцемент имеет в своем составе целый ряд веществ, которые делают его устойчивым к сульфатам, а также другим схожим веществам, эта его особенность ценится высоко.

Поэтому, именно сульфатостойкий портландцемент применяют для создания свай и фундаментов на болотистых и кислых почвах. Если смотреть по другим показателям, тут наиболее распространен портландцемент марки М500. Технические характеристики этой марки подходят для большей части требований современного строительства.

Применение

Для начала стоит уточнить, что бездобавочный портландцемент м400 может применяться повсеместно. При этом, в отличие от цемента, он позволяет ускорять строительство. Об этом говорят отзывы строителей. В зависимости от марки особенности использования отличаются.

Если для фундамента используется простой портландцемент с пуццоланой, то должна применяться жидкая резина для гидроизоляции. Это позволит избежать проблем в дальнейшем. Вообще пуццолановый портландцемент наиболее восприимчив к воздействиям.

Давайте рассмотрим, пример практического использования материала. Как стандарт мальцовский портландцемент возьмем белого цвета. Тут стоит заметить, что количество песка и наполнителя (щебня, шлака) зависит от конкретного рецепта бетона. Тут мы только упомянем, сколько воды требуется для портландцемента.

В отличие от других типов цементов, тут не требуется большого объема воды, в зависимости от необходимой густоты раствора на 10 кг портландцемента добавляют 1,4-2,5 литра воды. Этого вполне достаточно. При использовании портландцемента стоит помнить, что он затвердевает достаточно быстро, поэтому следует использовать его как можно быстрее. Так вы избежите неоправданных потерь раствора.

Лекция Портландцемент

Добавил: Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам. Вуз: Предмет: Файл:.docx Скачиваний: 51 Добавлен: 12.04.2015 Размер: 36.3 Кб ☆

Лекция: «Портландцемент»

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают высокоосновные силикаты Са (70-80%). Его получают совместным помолом клинкера с добавкой природного гипса (3-5%). Клинкер представляет собой зернистый камнеподобный материал, получаемый обжигом до спекания (при 1450 0С) тщательно подобранной сырьевой смеси. Добавка гипса вводится для регулирования сроков схватывания портландцемента.

Открытие портландцемента (1824-1825 гг.) связывают с именами Е.Г.Челиева и Д.Аспдина (Великобритания).

Сырьем для производства портландцемента служат:

— известняки с высоким содержанием СаСО3 (мел, плотный известняк и др.);

— глинистые породы состава Al2O3.nSiO2.mH2O (глины, глинистые сланцы);

— корректирующие добавки (пиритные огарки, трепел, опока, бокситы и др.).

Соотношение между карбонатными и глинистыми составляющими сырьевой смеси 3:1 (75% известняка и 25% глины).

Возможна замена глинистого и частично карбонатного компонента побочными продуктами промышленности — доменными или электротермофосфорными гранулированными шлаками, а также нефелиновым шламом, получающимся при производстве глинозема.

Химический состав клинкера выражают содержанием оксидов (% по массе):

СаО — 63-66 %, SiO2 — 21-24 %, Al2O3 — 4-8 %, Fe2O3 — 2-4 %.

В процессе обжига, доводимого до спекания смеси, главные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферрит кальция в виде минералов кристаллической структуры, а некоторая их часть входит в стекловидную фазу.

Минеральный состав клинкера:

— алит 3СаО∙SiO2 (С3S) — 45-60% — самый важный минерал, определяет быстроту твердения, прочность и другие свойства;

— белит 2СаО∙SiO2 (С2S) — 20-30% — медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительных сроках твердения;

— трехкальциевый алюминат 3СаО∙Al2O3 (С3А) — 4-12% — быстро гидратируется и твердеет, но конечная прочность его небольшая; является причиной сульфатной коррозии цементного камня;

— четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО∙Al2O3 ∙Fe2O3 (С4АF) — 10-20% по скорости твердения занимает промежуточное положение между С3S (алит) и С2S (белит).

— клинкерное стекло 5-15% — затвердевшая в виде стекла часть расплава, содержит СаО, Al2O3 , Fe2O3 , MgO, К2О, Na2O.

— свободные оксиды кальция и магния могут присутствовать в виде зерен (СаО своб) и в виде минерала периклаза (MgО своб); их содержание не должно превосходить 1% и 5% соответственно; в случае их повышенного содержания может проявляться неравномерное изменение объема цемента при твердении и появление трещин;

— щелочные оксиды Na2O и К2О – их содержание не должно превышать 0,6%, так как при большем содержании они могут явиться причиной коррозии цементного бетона.

Производство портландцемента — сложный технологический и энергоемкий процесс, состоящий из ряда операций, которые можно разделить на две основные стадии. Первая — производство клинкера, вторая — измельчение клинкера совместно с гипсом, а в ряде случаев и с активными минеральными добавками.

Производство клинкера складывается из следующих технологических операций:

— добыча и доставка сырьевых материалов, их подготовка;

— приготовление сырьевой смеси заданного состава путем помола и смешивания сырьевых компонентов в определенном количественном соотношении;

— обжиг до спекания;

— интенсивное охлаждение клинкера;

— складирование клинкера.

Производство портландцемента включает:

— подготовку минеральных добавок (дробление, сушку);

— дробление гипсового камня;

— помол клинкера с активными минеральными добавками и гипсом;

— складирование, упаковку и отправку цемента потребителю.

Производство клинкера может осуществляться сухим, мокрым и комбинированным способом.

Сухой способ заключается в приготовлении сырьевой муки в виде тонкоизмельченного сухого порошка (из сухих или предварительно высушенных материалов) с остаточной влажностью 1-2%.

При мокром способе сырьевые материалы измельчаются и смешиваются в присутствии воды, поэтому смесь получается в виде водной суспензии — шлама с влажностью 35-45%. Это наиболее энергоемкий способ.

Комбинированный способ заключается в том, что приготовленный шлам до поступления в печь обезвоживается на фильтрах до влажности 16-18%. Однако энергоемкость производства в целом остается высокой.

Обжиг сырьевой смеси осуществляется в основном во вращающихся печах, работающих по принципу противотока. Печь имеет небольшой наклон и вращается со скоростью 1-2 об/мин. При мокром способе производства длина печи достигает 185 м. Сырье подается в печь со стороны ее верхнего (холодного) конца и при вращении печи медленно двигается к нижнему (горячему) концу, со стороны которого вдувается топливо (природный газ, мазут, воздушно-угольная смесь), сгорающее в виде 20-30-метрового факела. Двигаясь навстречу горячим газам, образующимся при сгорании топлива, сырье проходит различные температурные зоны. В каждой зоне проходят различные физико-химические превращения, в результате которых и получается цементный клинкер. Полученный в печи раскаленный клинкер поступает в холодильник, где резко охлаждается холодным воздухом. Клинкер выдерживают на складе 1-2 недели.

Твердение портландцемента происходит благодаря сложным физико-химическим процессам взаимодействия клинкерных минералов и гипса с водой.

2(3СаО·SiO2) + 6H2O = 3СаО·2SiO2·3H2O + 3Са(ОН)2

гидросиликат Са гидроксид Са

2(2СаО·SiO2) + 4H2O = 3СаО·2SiO2·3H2O + Са(ОН)2

3СаО·Al2O3+ 6H2O = 3СаО·Al2O3·6H2O

гидроалюминат Са

В присутствии 3-5% гипса образуется практически нерастворимое соединение — гидросульфоалюминат кальция (эттрингит), который предотвращает быструю гидратацию С3А за счет образования защитного слоя на его поверхности и замедляет схватывание.

Кроме того, роль добавки гипса состоит в улучшение свойств цементного камня (прочности, морозостойкости) за счет уплотнения структуры, связанного с увеличением объема эттрингита в еще не затвердевшей системе.

3СаО·Al2O3 + 3(СаSO4·2H2O) + 26 H2O = 3СаО·Al2O3 ·3СаSO4·32H2O

гидросульфоалюминат кальция (эттрингит)

4СаО·Al2O3·Fe2O3 + mH2O = 3СаО·Al2O3·6H2O + СаО·Fe2O3·nH2O

гидроалюминат Са гидроферрит Са

Структура цементного камня может быть представлена как микроскопическая неоднородная дисперсная система — “микробетон” (по В.Н. Юнгу).

Цементный камень включает:

— продукты гидратации цемента

• гель гидросиликатов (до 75% объема) и другие новообразования;

• кристаллы Са(ОН)2 и эттрингита;

— непрореагировавшие зерна клинкера — клинкерный фонд;

— поры:

• поры геля (менее 0,1 мкм),

• капиллярные поры (от 0,1 до 10 мкм) между агрегатами частиц геля,

• воздушные поры (от 50 мкм до 2 мм).

Свойства портландцемента

1. Тонкость помола цемента определяет быстроту твердения и прочность цементного камня. Она должна быть такой, чтобы через сито № 008 проходило не менее 85% массы пробы (Удельная поверхность 1 г цемента 2500-3000 см2/г.

Sуд = 2500-3000 см2/г.).

1. Истинная плотность = 3,05-3,15 г/см3.

2. Насыпная плотность в среднем составляет 1300 кг/м3.

3. Водопотребность (НГц.т. = 21-28%) портландцемента характеризуется количеством воды (% от массы цемента), необходимым для получения цементного теста нормальной густоты и составляет 21…28%.4.

1. Сроки схватывания цементов определяют с помощью прибора Вика (табл.1). Для информации в таблице приведены сроки схватывания и основного алюминатного цемента – глиноземистого.

Таблица 1

Сроки схватывания цементов

Цемент	Сроки схватывания
	начало, мин., не ранее	конец, ч., не позднее
Портландцемент
Глиноземистый цемент

1. Равномерность изменения объема. К неравномерному изменению объема приводят местные деформации, вызываемые расширением СаО своб и MgО своб при их гидратации.

2. Марка портландцемента определяется испытанием стандартных образцов размером 4х4х16 см, изготовленных из цементно-песчаного раствора 1:3 (по массе) через 28 суток твердения (первые сутки — в формах во влажном воздухе, затем без форм в воде). Марки портландцемента представлены в табл.2.

Тепловыделение зависит от минерального состава клинкера и тонкости помола. Данные тепловыделения клинкерных минералов приведены в табл.3.

Таблица 2

Требования к прочности образцов

Марка портландцемента	Предел прочности, МПа (кгс/см2), не менее
	при сжатии	при изгибе
	39,2 (400)	5,4 (55)
	49,0(500)	5,9(60)
	53,9 (550)	6,1(62)
	58,8(600)	6,4(65)

Таблица 3

Тепловыделение клинкерных минералов

Минерал	Выделение теплоты, Дж/г, минералами при сроке твердения
	3 сут	28 сут	3 мес
С3S
С2S
С3А.
С4АF

В целях гармонизации российских стандартов с европейскими нормами ГОСТ 31108-2003 и ГОСТ 30515-97 предусматривают разделение цементов по классам прочности. Эти стандарты действуют параллельно со старыми стандартами ГОСТ 10178 и ГОСТ 310, ориентированными на деление цементов на марки по прочности. Соотношение марок и классов портландцементов приведено в табл. 4. Цементы всех классов делятся по скорости твердения на подклассы: нормальнотвердеющие (индекс Н) и быстротвердеющие (индекс Б).

Таблица 4.

Соотношение марок и классов портландцемента

Марка портландцемента (ГОСТ 10178-85, ГОСТ22236-85)	Класс прочности (ГОСТ 31108- 2003)
	22,5Н
	32,5Н
400Б	32,5Б
	42,5Н
500Б	42,5Б
	52,5Н
	52,5Б

Класс и марка выражаются в разных единицах измерения – в МПа и кгс/см2 соответственно. Различия в численных значениях класса и марки при выражении их в одинаковых единицах измерения обусловлены только разными условиями испытания цемента.

Применение. Портландцемент — основной материал современной строительной индустрии, применяется для строительных растворов, бетонных и железобетонных изделий и конструкций, для специальных видов цемента, а также при изготовлении ряда других строительных материалов.

Специальные виды портландцемента получают:

— регулированием химико-минерального состава и структуры цементного клинкера;

— изменением вещественного (компонентного) состава цемента (введением добавок);

— регулированием тонкости помола и зернового состава цемента.

Ряд специальных видов портландцемента представлен в табл.6.6.

Глиноземистый цемент

Портландцемент является самым главным силикатным цементом, а глиноземистый цемент – самый главный алюминатный цемент. Свое название он получил от технического названия оксида алюминия Al2O3 — «глинозем». Это быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, состоящее преимущественно из моноалюмината кальция CaO·Al2O3.

Производство глиноземистого цемента началось во Франции в 1912 году под названием «цемент Фондю», и в Европе он до сих пор носит это название.

Сырьем для получения клинкера глиноземистого цемента служат чистые известняки и бокситы – горная порода, состоящая в основном из Al2O3·nH2O. Производство глиноземистого цемента более энергоемко, чем портландцемента, а учитывая еще и дефицитность сырья (бокситы), стоимость его гораздо выше, чем портландцемента.

В России разработан способ производства глиноземистого цемента путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с добавкой известняка и железного лома. При этом доменная печь выдает чугун и шлак, представляющий собой клинкер глиноземистого цемента.

Однокальциевый алюминат CaO·Al2O3 определяет быстрое твердение и другие основные свойства глиноземистого цемента. В сравнительно небольших количествах в клинкере также содержатся другие алюминаты кальция, алюмосиликат кальция-геленит и белит.

Свойства: очень быстрое твердение; марки его в возрасте 3 суток – 400, 500, 600. Портландцемент приобретает такую прочность только через 28 суток нормального твердения. Однако глиноземистый цемент имеет высокую прочность только в том случае, если он твердеет при умеренных температурах не более 250С. Поэтому его нельзя применять при бетонировании массивных конструкций из-за разогрева бетона, а также подвергать тепловлажностной обработке.

При столь быстром твердении глиноземистый цемент имеет нормальные сроки схватывания (начало схватывания не ранее 30 мин., конец – не позднее 12 часов от момента затворения). По сравнению с портландцементом он более стоек к коррозии выщелачивания (ввиду отсутствия в продуктах гидратации Ca(OH)2) и к сульфатной коррозии. Однако затвердевший глиноземистый цемент разрушается в растворах кислот и щелочей. Усадка глиноземистого цемента при твердении на воздухе ниже, чем у портландцемента, в 3-5 раз, пористость также ниже.

С учетом специфических свойств и высокой стоимости глиноземистого цемента его целесообразно использовать при аварийных и срочных работах, при зимнем бетонировании, для получения расширяющихся цементов, а также для получения жаростойких бетонов и растворов.

Расширяющиеся цементы

Расширяющиеся цементы относятся к числу смешанных, иногда многокомпонентных цементов. Известно много видов расширяющихся, водонепроницаемых и напрягающих цементов. Основа расширения чаще всего – образование гидросульфоалюмината кальция 3CaO·Al2O3·3CaSO4·3H2O, соединения связывающего химически большое количество воды и за счет этого увеличивающего объем всей твердеющей массы. Расширяющиеся цементы состоят из глиноземистого цемента или портландцемента и компонентов, обеспечивающих образование гидросульфоалюмината кальция в количестве, достаточном для получения требуемого эффекта расширения.

Разновидности: водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) – быстросхватывающееся и быстротвердеющее вяжущее, получаемое тщательным смешиванием глиноземистого цемента (70%), гипса (20%) и молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент получают совместным измельчением высокоглиноземистого клинкера (70%) и природного гипса (30%). Этот цемент обладает свойством расширения при твердении воде; при твердении на воздухе он является безусадочным.

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) получают совместным помолом портландцементного клинкера (60-65%), высокоглиноземистого доменного шлака или глиноземистого клинкера, гипса и активной минеральной добавки.

Напрягающий цемент состоит из портландцемента (65-75%), глиноземистого цемента (13-20%) и гипса. При затворении водой он сначала твердеет и набирает прочность, затем расширяется как твердое тело и напрягает железобетон. Самонапряженный железобетон применяется в напорных трубах, в монолитных и сборных резервуарах для воды, в спортивных и подземных сооружениях.

Перспективная область применения бетонов и растворов на расширяющихся и безусадочных цементах – бесшовные тонкослойные стяжки или лицевые покрытия полов большой площади, получаемых из сухих смесей.

К разновидностям портландцемента относятся также безусадочный (ПЦ-400-БУС СТБ 942-93). Цемент используют для гидроизоляционных работ, изготовления водонепроницаемых бетонов и растворов.

Тампонажные портландцементы применяют для цементирования холодных (до 22°С) и горячих (до 75°С) нефтяных и газовых скважин.

Шлакопортландцемент

Шлакопортландцемент — вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса или путем тщательного смешения тех же, но раздельно измельченных компонентов.

Шлакопортландцемент твердеет несколько медленнее, чем портландцемент, в особенности при пониженных положительных температурах. Это объясняется значительным содержанием шлака. Однако при тончайшем помоле, в особенности двухступенчатом, и содержании шлака около 30–35% скорость твердения шлакопортландцемента такая же.

Шлакопортландцемент отличается от портландцемента, приготовленного из такого же клинкера и имеющего ту же тонкость помола, несколько меньшей прочностью.

Согласно ГОСТ 970–61 в зависимости от прочности на сжатие выпускают шлакопортландцемент четырех марок: 300, 400, 500 и 600.

Шлакопортландцемент характеризуется пониженным или умеренным тепловыделением при твердении, а также меньшими объемными деформациями в растворе и бетоне — усадкой (на воздухе) и набуханием в воде. Шлакопортландцемент предназначен в основном для бетонных и железобетонных наземных, а также подземных и подводных конструкций, подвергающихся воздействию пресных, а также минерализованных вод с учетом норм агрессивности воды — среды.

9

Соседние файлы в предмете

• # 12.04.2015562.18 Кб40Лекции-9.doc
• # 12.04.201531.18 Mб174Лекции.doc
• # 12.04.201516.69 Mб13лекция 1 -2 по праву.docx
• # 07.05.20151.67 Mб12Лекция 3 ФЧЖ.doc
• # 12.04.20151.29 Mб3Лекция 4.pdf
• # 12.04.201536.3 Кб51Лекция Портландцемент.docx
• # 12.04.2015436.22 Кб31лекция.doc
• # 12.04.201529.53 Кб20Лес лекция.docx
• # 12.04.2015230.05 Кб10линейное программирование.docx
• # 15.03.20162.59 Mб10Линукс.docx
• # 12.04.2015946.42 Кб12Магия.pdf

Портландцемент и цемент: отличия между материалами

Александр, Санкт-Петербург задаёт вопрос: Объясните, пожалуйста, в чём отличия портландцемента от цемента? В обиходной речи все говорят цемент, строители употребляют слово портландцемент. Правильно ли, что между названиями портландцемент и цемент отличия несущественные, что это по сути одно и то же? Эксперт отвечает:

Не совсем верно, между портландцементом и цементом отличия есть. Они состоят в их разнящемся сырье и разном химическом составе готовой смеси. Цемент — это группа строительных отвердевающих смесей. В дословном переводе с латыни этот термин обозначает «битый камень». Слово пришло к нам от строителей Древнего Рима, которые использовали толченые камни и кирпичи для замешивания кладочного раствора. Другими компонентами была гашеная известь и пуццолановая пыль (вулканический пепел). Примером современных видов твердеющих смесей может быть глиноземистый цемент. Его получают из обожженной породы, содержащей глинозем (оксид алюминия) и окись кальция.

Портландцемент — это вид цемента с определенным химическим составом, запатентованным в 1824 году инженером-строителем из английского города Портланд. Получают портланд путем совместного помола клинкера (сырья), сульфата кальция и добавок. Как заготавливают клинкер?

Для получения клинкера смешивают несколько сырьевых компонентов: известняк, мел, глину, сланец. Химический состав первичного сырья для портландцемента регламентируется следующими окислами: окись кальция 60% и более, окись кремния до 25%, окись алюминия до 8% и оксид железа 1-3%. Смесь обжигают до спекания или оплавления. Химический состав сырья определяет свойства будущего цемента. При сильном нагреве сырьевые оксиды вступают в реакцию и образуют химические вещества, называемые клинкерными минералами. При этом остаточное содержание сырьевых оксидов в клинкере жестко ограничивается. Состав готового клинкера содержит алюминаты и силикаты кальция. В результате получают гранулы округлой или неправильной скругленной формы.

Популярность портландцемента объясняется его высокими эксплуатационными характеристиками после затвердевания. Выпускаются несколько видов портландцемента, которые в обиходе называют просто цементами. ШПЦ — портландцемент с добавкой шлаков. ПЦЦ — с добавлением пуццолана. КЦ — композиционный, с двумя и более добавками (кроме известняка). ССПЦ — сульфатостойкий, содержащий добавки, обеспечивающие коррозионную стойкость в железобетонных конструкциях. БТЦ — быстротвердеющая портландсмесь для скоростного строительства. Тампонажные портланды — для быстрого закрытия нефтяных и газовых скважин от грунтовых вод.

Портландцемент: особенности материала и его свойства 19 марта 2017

Среди читающих этот текст, вряд ли найдется кто-то, кто не слышал слова «цемент». Мы уверены, что большинство из вас даже с ним работали. Однако многие ли смогут ответить на вопрос: «Что такое портландцемент?» Давайте разберемся.

Особенности

Если совсем коротко, то портландцемент (ПЦ) – это вяжущее вещество. Именно благодаря этому веществу засыхающий раствор становиться монолитным камнем: твердым, прочным и сохраняющим свою форму.

Часто, рядом с термином «вяжущее вещество» можно встретить слово «гидравлическое». Оно означает, что свои вяжущие свойства портландцемент проявляет после контакта с водой.

Делается ПЦ из цементного клинкера (мелкого помола определенных минеральных пород), смешанного с некоторыми минеральными добавками. В зависимости от используемого сырья можно получить портландцемент различных видов.

Чем отличается цемент от портландцемента? Конкретным составом, а точнее — перечнем и количеством минеральных добавок. Чтобы вы особо не ломали над этим голову, заметим, что портландцемент является наиболее популярным вариантом. Настолько, что некоторые даже не считают нужным уточнять, что он именно «портланд».

Кстати, эта приставка идет от названия острова в Англии, где добывается особый природный камень, на который похож застывший раствор ПЦ.

Если всерьез сравнивать портландцемент и цемент, отличия между ними будут носить характер отдельных свойств. Например, некоторые добавки могут сделать ПЦ более стойким к морозам или более быстро набирающим прочность.

Теперь вы сможете ответить на вопрос: «Портландцемент – что это такое?» Настало время коснуться производства. Его можно разбить на следующие этапы:

1. Добыча сырья. Таковым является известняк, залегающий на глубине около 10 метров. Из-за этого, получение сырья не связано с большими расходами.
2. Подготовка. Известняк направляется на первичный помол, где к нему добавляют некоторые материалы для создания рабочей смеси. Доля таких добавок отражается на маркировке числовым индексом после буквы «Д». Например, в цементе с маркировкой Д10 – 10% объема занимают различные модификаторы.
3. Обжиг. В результате термической обработки рабочей смеси, получается клинкер – основной компонент рассматриваемого материала.
4. Измельчение. На этом этапе клинкер перемалывают буквально в труху, параллельно добавляя различные модификаторы.
5. Фасовка. Полученный состав упаковывают в мешки, и портландцемент – готов.

Существует несколько типов ПЦ. Наиболее известная классификация основывается на показателе прочности. Данный показатель определяется осевым сжатием образцов раствора после выдержки в течение 28 суток.

Разновидности портландцемента по прочности обозначаются его маркой. Наиболее распространенные марки таковы: 400, 500, 550, 600.

Для большинства работ достаточно ПЦ400. Более высокие марки являются более прочными и более дорогими. Их используют только на специфических объектах с повышенными требованиями.

Есть и другая классификация, которая основывается на применяемых добавках. Состав портландцемента может быть разным. Единственное, общее у любого типа – цементный клинкер.

Итак, самые распространенные варианты ПЦ в зависимости от добавок:

• Быстротвердеющий. Отличается высоким содержанием кальция и, как ни странно, высокой скоростью набора прочности при затвердевании.
• Сульфатостойкий. Характеризуется наличием добавок, усиливающих устойчивость к агрессивным химикатам.
• Кислотоупорный. Дополнен кварцевым песком и кремнефтористым натрием. В результате обретает повышенную устойчивость к кислотам.
• Гидрофобный. Лучше удерживает воду, а потому сохнет медленнее и равномернее. Использование такого состава актуально в засушливых регионах или при проведении работ в очень жаркую погоду (при отсутствии возможности увлажнять уложенный раствор).
• Шлакопртландцемент. Имеет в составе доменный шлак, что приводит к некоторому ухудшению его свойств и существенному снижению цены.
• Пластифицированный. Характеризуется повышенной пластичностью, что облегчает укладку раствора.
• Глиноземистый. Содержит оксид алюминия, который обеспечивает быстрое твердение.

Кроме того, выделяют белый и цветной ПЦ, отличающиеся добавками подкрашивающих компонентов.

Свойства

Главное свойство состоит в том, что ПЦ, будучи смешанным с водой, обретает пластичность. В этом состоянии ему можно придать любую форму. После высыхания, данная форма сохранится. Причем, надолго (если не была нарушена технология приготовления раствора).

Некоторые свойства портландцемента мы рассмотрели, когда разбирались с его видами. Плотность и тонкость помола у различных типов ПЦ примерно сопоставимы. Существенно отличаются показатели прочности, что отражено в маркировке.

Сроки схватывания портландцемента таковы:

• Начало – 45 минут;
• Конец – 12 часов.

В остальном ПЦ может обладать различной вязкостью, стойкостью к агрессивным веществам, скоростью набора прочности и так далее.

Применение портландцемента заключается в использовании его для приготовления бетонного раствора (наряду с песком или щебнем). О том, где применяется бетонный раствор, мы долго рассуждать не будем, так как перечень получится очень большим.

Для спокойствия совести отметим лишь:

• Возведение монолитных бетонных стен при жилом и промышленном строительстве;
• Заливка полов;
• Обустройство каналов под трубы;
• Изготовление огромного набора различных железобетонных изделий и так далее.

Представить современный мир без бетона – сложно, а потому и портландцемент является крайне важным для многих сфер человеческой деятельности.