Домой Применение бетона Портландцемент, марки и технические характеристики

Портландцемент, марки и технические характеристики

Разновидности портландцемента

На строительном рынке представлено свыше 10 разновидностей цемента, отличающихся между собой составом и техническими характеристиками. Рассмотрим основные из них:

  1. Сульфатостойкий портландцемент. Устойчивость к сульфатам в нем достигается благодаря уменьшению в составе клинкера алюминатов кальция. Существует два вида сульфатостойкой смеси: портландцемент с минеральными добавками и без них, состав с добавками отличается увеличенной морозоустойчивостью.
  2. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) — в состав входит множество модификаторов, обеспечивающих повышенную скорость набора материалом прочности на первом этапе отвердевания. Быстротвердеющий портландцемент, как правило, используется при промышленном производстве железобетонных конструкций — свай, плит перекрытий, блоков.
  3. Портландцемент тампонажный — состав предназначенный для изоляции нефтедобывающих и газовых скважин от грунтовых вод. Характерной особенностью данной марки является повышенная текучесть, которая не зависит от температуры и давления окружающей среды. Тампонажные смеси позволяют надежно зафиксировать обсадную трубу в скважине.
  4. Гидрофобный портландцемент. Гидратация данного состава отличается от водопоглощения остальных марок цемента — он не впитывает влагу на протяжении первых 5-ти минут после замешивания и отличается минимальным водопоглощением после отвердевания. Гидрофобный портландцемент применяется при строительстве зданий и сооружений на воде.
  5. Белый портландцемент. В состав смеси не входят придающие цвет оксиды (марганец, железо), из-за чего она отличается от других марок своим светлым оттенком. Используется белый портландцемент не только в строительстве, но и для отделочных работ. Распространено его применение и при создании скульптур. Также существуют цветные составы портландцемента, в которых присутствуют красящие пигменты, придающие раствору требуемый оттенок.Белый портландцемент
  6. Пуццолановый портландцемент. Одна из наиболее прочных марок, отличающаяся высокой устойчивостью к сульфатам и низкой гидрофобностью. Пуццолановый портландцемент широко применяется при производстве ЖБИ, конструкции из данного состава после обжига в автоклаве по прочности превосходят аналоги из других разновидностей цемента. Однако имеет пуццолановый портландцемент и недостатки, основным из которых является значительное уменьшение темпов отвердевания при снижении температуры окружающей среды, и полная остановка набора прочности на морозе.

Отдельно выделим расширяющийся портландцемент, характерной особенностью которого является способность увеличения объема при отвердевании. Применение таких составов востребовано в ремонтных работах, где они используются для заделки трещин, замоноличивания шахт, скважин и с целью гидроизоляции. Расширяющийся портландцемент схватывается по истечению 30 минут после заливки.

2.1 Теория твердения портландцемента

Твердение портландцемента можно разделить на три последовательных этапа. На первой стадии, после смешивания состава с водой, клинкерные минералы смываются с поверхности цементного зерна и растворяются в воде, что приводит к образованию насыщенного минералами раствора. Данный процесс называется гидратация.

Следующий этап — рост вязкости цементного теста, провоцирующий начало схватывания раствора. Далее происходит перекристализация клинкерных минералов, в результате которой мелкие частицы соединяются и формируют в сравнительно крупные новообразования. В результате кристаллизации происходит остаточное твердение цементного раствора и его переход в каменное состояние.

4177fac75684216e8e021dc9b789be27.jpg

Готовый к применению раствор

За первые 3-е суток после заливки раствора твердение портландцемента не превышает 30% от итоговой прочности. Спустя 2 недели твердость бетона доходит до 70%, и по истечению 4 недель (28 дней) — камень получает полную проектную прочность. Указанные данные верны при температуре окружающей среды 200, в условиях пониженной температуры процессы отвердевания раствора значительно замедляются.

Советы по использованию

Портландцемент является более сложным по своему составу, нежели обычный раствор.

Работая с такими материалами, следует прислушаться к советам и рекомендациям специалистов:

  • Чтобы раствор поскорее затвердел, необходимо подобрать подходящий минералогический состав цемента, а также применить специальные добавки. Нередко в таких случаях обращаются к электрическому прогреву или тепло-влажной обработке.
  • Для замедления затвердевания применяют нитраты натрия, калия и аммония. Э
  • Необходимо учитывать и сроки схватывания цементного теста. Начало данного процесса происходит не раньше, чем через 30-40 минут, а завершение – не позже, чем через 8 часов.
  • Если портландцемент планируется использовать для обустройства фундамента в условиях сложного грунта, то специалисты настоятельно рекомендуют выбрать сульфатостойкий раствор, который отличается высоким содержанием минеральных компонентов.
  • Для оформления полов идеально подходит цветной или белый портландцемент. С использованием такого раствора можно создавать красивые мозаичные, плиточные и брекчиевидные покрытия.

 

 

95893367f44cd41e88db04484a4e155b.jpg

 

  • Портландцемент не является редкостью. Его можно купить практически в любом строительном магазине. Его необходимо грамотно подготовить к работе. Для этого нужно взять 1,4-2,1 воды на каждые 10 кг цемента. Чтобы рассчитать точное количество требуемой жидкости, вам необходимо обращать внимание на степень густоты раствора.
  • Обращайте внимание на состав портландцемента. Если в нем присутствуют различные добавки для улучшения влагоустойчивых качеств, то морозостойкие характеристики уменьшатся. Если вы подбираете цемент для влажного климата, то обычный раствор вам не подойдет. Лучше приобрести шлакопортландцемент.
  • Цветным и белым клинкерным смесям необходимо обеспечить транспортировку и хранение в специальной таре.
  • Сегодня в магазинах продается очень много поддельных клинкерных составов. Специалисты настоятельно рекомендуют при покупке знакомиться с сертификатами качества товаров, в противном случае цемент может оказаться низкокачественным.

Процесс получения портландцемента можно посмотреть ниже.

Производство

Чтобы понимать, портландцемент – что это, стоит рассмотреть процесс его производства, который состоит из нескольких этапов:

  1. Добыча известняка зеленоватого или желтого цвета. Он залегает на глубине до 10 метров слоями, потому изымают его открытым способом в местах геологических разработок.
  2. Подготовка. Сначала сырье подвергают сушке и первичному помолу с применением некоторых добавок для получения рабочей смеси. Чтобы узнать, какой размер массовой доли примесей содержит вяжущее, достаточно посмотреть на маркировку: ПЦ400 Д20 имеет в своем объеме 20% улучшителей, а ПЦ500 Д0 не имеет их совсем. После первичного помола смесь подвергают обжигу в специальных мощных печах. Так получается цементный клинкер – основной компонент портландцемента.
  3. Финишная обработка. На этом просушивают и перемалывают в рабочую фракцию вместе с известняковым камнем и специальными добавками для каждого типа портландцемента. Далее, смеси фасуют в пакеты по 30, 40, 50 кг и отправляют на склады строительных площадок, магазинов.

Сфера применения

Как упоминалось выше, портландцемент представляет собой усовершенствованный тип вяжущего раствора. От непосредственного вида наполнителя напрямую зависят те или иные технические характеристики, присущие данному материалу. Так, быстросохнущий портландцемент с маркировкой 500 и 600 может похвастаться быстрым затвердеванием, поэтому его подмешивают в бетон для сооружения массивных и крупногабаритных сооружений, причем они могут быть и наземными, и подземными. Кроме того, к данному составы зачастую обращаются и в тех случаях, когда требуется максимально скорый набор прочности. Чаще всего данная необходимость возникает при заливке фундамента.

Более распространенным по праву признан портландцемент с маркировкой 400. Он является универсальным в вопросах своего применения. Его используют при создании мощных монолитных и железобетонных деталей, к которым предъявляются повышенные требования прочности. Данный состав немного отстает от портландцемента марки 500, однако стоит дешевле.

 

 

28f9baf0b5ad1530e9e93f69cbbbf4b2.jpg

Сульфатостойкий вяжущий состав зачастую используется для подготовки смесей, участвующих в строительстве различных конструкций, находящихся под водой. Этот усовершенствованный портландцемент незаменим в подобных условиях, так как подводные строения особенно подвержены вредным воздействиям сульфатных вод.

Цемент с пластификатором и маркировкой 300-600 приумножает свойства пластичности раствора, а также увеличивает его прочностные характеристики. Используя такой портландцемент, можно сэкономить около 5-8% вяжущего, особенно если сравнивать его с простым цементом.

Особые разновидности портландцемента не так часто используются для строительных работ небольших масштабов. Это объясняется их высокой стоимостью. Да и не каждый потребитель хорошо знаком с подобными составами. Все-таки портландцемент, как правило, используется в строительстве крупных и важных объектов.

 

 

6ee7f865df5d00ddad0fd8ca7fce9743.jpg

 

6fcecd20703a186625d359b89eab4fbd.jpg

 

Марки цемента

Опираясь на требования нормативной документации, предъявляемые к цементному образцу, подвергающемуся испытаниям на сжатие и изгиб, можно выделить основные марки портландцемента:

  • М700 – особо прочный состав. Область применения ограничена изготовлением бетона с увеличенными прочностными характеристиками для возведения напряженных конструкций. Цена такого цемента высока, что делает его нерентабельным при ведении обычных строительных мероприятий;

Любой вид портландцемента марки 400 применяют для создания обычных и стандартных конструкций, не подвергающихся увеличенным нагрузкам

  • М600 – состав увеличенной прочности. Область применения – производство ответственных железобетонных изделий и конструкций;
  • М500 – цемент, обладающий достаточно хорошими прочностными показателями, что позволяет использовать его при реконструкции зданий и сооружений после аварий, возведении военно-технических объектов, укладке дорожного покрытия;
  • М400 – самая доступная и широко используемая марка. Объясняется это тем, что заложенные показатели морозоустойчивости, влагостойкости позволяют применять его при возведении объектов любого назначения.

Предприятия-изготовители выпускают портландцемент марок М200 и М300, но в довольно ограниченном количестве. Такое ограничение закономерно, поскольку спрос на эти марки невелик.

Цифровой индекс, указанный в маркировке портландцемента, обозначает величину давления, которую способен воспринять эталонный образец материала. Например, портландцемент, маркируемый М500, воспринимает давление, превышающее 500 кг/см².

Виды

В зависимости от вида используемых добавок портландцемент может иметь несколько разновидностей:

  • быстротвердеющий;
  • сульфатостойкий;
  • гидрофобный;
  • пластифицированный;
  • с умеренной экзотермией;
  • шлакопортландцемент;
  • кислотоупорный;
  • глиноземистый;
  • белый и цветной;
  • пуццолановый.

Каждый из видов наделяет бетонный камень определёнными свойствами, необходимыми для применения в определенном месте или области.

d22877c568524b7203f7945d23b7354f.jpg

Быстротвердеющий ПЦ содержит большое количество соединений кальция и способен интенсивно наращивать прочность при твердении.

Сульфатостойкий портландцемент имеет в своем составе добавки, повышающие стойкость бетона к воздействию химических агрессивных веществ.

Гидрофобный вид вяжущего содержит добавки, способствующие медленному испарению воды, что делает его применение целесообразным в засушливых местностях, где необходимо постепенное застывание камня без потери прочности.

Пластифицированный вид вяжущего, введенный в бетонную смесь, повышает ее пластичность и удобоукладываемость.

Портландцемент с умеренной экзотермией при гидратации выделяет сравнительно небольшое количество тепла.

Шлакопортландцемент имеет в своем составе доменный шлак, что значительно снижает его стоимость.

Кислотоупорный ПЦ имеет в составе чистый и кремнефтористый натрий, стойкие к агрессивным химическим средам;

Глиноземистый портландцемент содержит высокую концентрацию окиси алюминия, способствующую быстрому твердению.

Пуццолановый ПЦ обогащен минеральными добавками вулканического и осадочного происхождения (до 40% от общей массы). Они увеличивают водонепроницаемость и не образуют высолов на поверхности готового бетона.

Белый и цветной виды вяжущего содержат различные соединения металлов, способные окрашивать камень в определенные цвета.

df9bbfd964d4eae0633a58d148697f4a.jpg

Отличия от простого цемента

Портландцементом считается разновидность цемента, который чаще всего используется при заливке бетона. Последний, в свою очередь, используется в монолитном и железобетонном строительстве, при возведении объектов, к которым предъявляются повышенные прочностные характеристики.

Благодаря наличию клинкерных гранул и прочих добавок, портландцемент обладает большим запасом прочности, имеет более высокие показатели морозостойкости, устойчивости к воздействию агрессивных сред. Это делает портландцемент востребованным материалом при строительстве объектов нефтяной и газовой отраслей.

 

 

2c9931d4cdab3c47b67f4e55bc3cb062.jpg

 

ed67ebc8b376d3b7cd21036bec91d919.jpg

Он подходит для возведения фундамента на сложных неустойчивых грунтах, в таком случае рекомендуется применять сульфатостойкую смесь. Такой состав почти не дает усадки зданий, на его поверхности не образуются трещины.

Вопрос о различиях между цементом и портландцементом несколько некорректен, поскольку последний является разновидностью цемента. Иначе говоря, цемент – это общее название, портландцемент является его разновидностью с определенным набором прочности.

Различия логичнее проводить, опираясь на марочную прочность цементов. Так, например, портландцемент М 400 уступает в своей прочности цементу М 600. Сам по себе портландцемент мало отличим от цемента (по способу монтажа, технологии схватывания, особенностям использования), разница тех или иных отличительных характеристик обусловлена присутствием добавок.

c8fdcf0e70c0eaff27c9942f9d4c5322.jpg
портландцемент М 400

цемент М 600

Сравнение портландцемента и шлакопортландцемента

Портландцемент имеет зеленовато-серый цвет и является искусственно созданным материалом. Шлакопортландцемент — это его разновидность. Состав кроме клинкера и гипса включает в себя доменный шлак. Эти два материала имеют схожие сферы применения и отличаются по некоторым свойствам.

Отличия:

  • Более медленная скорость схватывания.
  • Высокий показатель прочности в будущем, которая заметна спустя два месяца.
  • Чувствительность к температурным перепадам. Процесс твердения замедляется при низкой температуре.
  • Меньшее значение объемного и удельного веса.
  • Более доступная ценовая политика.
  • Значительное ухудшение свойств в процессе длительного хранения.

Виды и характеристики

Существует несколько видов портландцемента.

  • Быстросохнущий. Такой состав дополняется минералами и компонентами шлаков, поэтому полностью твердеет в течение первых трех дней. Благодаря этой особенности ощутимо уменьшается время выдержки монолита в опалубке. Стоит отметить и то, что в процессе высыхания быстросохнущего портландцемента он повышает свои прочностные характеристики. Маркировка быстросохнущих смесей – М400, М500.
  • Нормально твердеющий. В составе такого портландцемента отсутствуют какие-либо добавки, влияющие на срок твердения раствора. Кроме того, ему не нужен тонкий помол. Такой состав должен обладать характеристиками, соответствующими ГОСТу 31108-2003.
  • Пластифицированный. В составе этого портландцемента имеются особые добавочные компоненты, называемые пластификаторами. Они обеспечивают цементу высокую подвижность, повышенные прочностные качества, устойчивость к разным температурным режимам и минимальное влагопоглощение.

 

 

06178398e172c69eade20f38b743f5de.jpg

 

4552d85380fc10b12478972dfaa70242.jpg

 

f1d262acdc10d04ed7f252b041fc9133.jpg

  • Гидрофобный. Подобный портландцемент получается путем введения таких компонентов, как асидол, мылонафт и прочих гидрофобных добавок. Главной особенностью гидрофобного портландцемента является незначительное увеличение время схватывания, а также способность не впитывать влагу в свою структуру.

Вода из таких растворов испаряется очень медленно, поэтому их чаще всего применяют в засушливых местностях, где камень должен застывать постепенно, чтобы не утратить прочность.

 

 

be22ecf697a4def6f137bd4ba4784432.jpg

 

289e9b4d428970a6cab84bc766b3943b.jpg

  • Сульфатостойкий. Сульфатостойкий тип портландцемента используется для получения качественного бетона, не боящегося низких температур и морозов. Данный материал можно применять в строительстве зданий и сооружений, которые испытывают на себе воздействие сульфатных вод. Подобный цемент предупреждает образование на коррозии на конструкциях. Марки сульфатостойкого портландцемента – 300, 400, 500.
  • Кислотоупорный. В содержании этого портландцемента присутствует кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Эти компоненты не боятся контакта с агрессивными химическими веществами.
  • Глиноземистый. Глиноземистый клинкерный цемент отличается составом, в котором присутствует окись алюминия в высокой концентрации. Благодаря этому компоненту данный состав имеет минимальные сроки схватывания и высыхания.

 

 

d6e28a53540f0ae2c1c06517565dae8d.jpg

 

9da57fbb4546fb9cf6dc60a0f3ca13c4.jpg

 

a579db5cec9a20435181eabb9d4b7a16.jpg

  • Пуццолановый. Пуццолановый цемент богат минеральными добавками (вулканического и осадочного происхождения). Эти составляющие занимают примерно 40% от всего состава. Минеральные добавки в пуццолановом портландцементе обеспечивают более высокие показатели водонепроницаемости. Однако они не способствуют образованию высолов на поверхности уже засохшего раствора.
  • Белый. Подобные растворы производят из чистой извести и белой глины. Чтобы добиться большего отбеливающего эффекта, клинкер проходит процесс дополнительного охлаждения водой. Белый портландцемент чаще всего применяется в отделочных и архитектурных работах, как и цветной. Также он может выступать основанием для цветного раствора портландцемента. Маркировка данного состава – М400, М500.

 

 

fc52725cc97e3a363e7e6d0097a7a6a6.jpg

 

363f940812c53ec51b5117406ebba611.jpg

 

30701ab1991f200799cc2eafd628552b.jpg

  • Шлакопортландцемент. Такую разновидность портландцемента применяют для изготовления жаростойкого бетона. Такой материал отличается низким коэффициентом морозоустойчивости, поэтому его так часто используют при возведении не только наземных, но и подземных и подводных сооружений.

Характерной чертой шлакопортландцемента является то, что в нем присутствует высокое содержание мельчайших частичек металла из-за добавления доменных шлаков.

 

 

fa927471cd4c6ac597c8fb523dfbc215.jpg

 

8710aa972a67ec4a15e310616cb95429.jpg

  • Тампонажный. Особый тампонажный портландцемент чаще всего используется при цементировании газовых и нефтяных скважин. Состав этого цемента минералогический. Он разбавляется шлаком кварцевым песком или известняком.

Существует несколько разновидностей этого цемента:

  1. песчанистый;
  2. утяжеленный;
  3. низкогироскопичный;
  4. солестойкий.

 

 

0be64f3964c35cd5b6dd276b1e807388.jpg

 

cb298b6bbc791cc4827a696dc638cc6b.jpg

  • Шлакощелочной. Такой портландцемент имеет добавки из щелочки, а также молотого шлака. Встречаются составы, в которых присутствуют глинистые составляющие. Схватывается шлакощелочной цемент точно так же, как и обычный портландцемент с песчанистой основой, однако отличается повышенной устойчивостью к негативным внешним факторам и низким температурам. Также подобный раствор обладает низким уровнем влагопоглощения.

Как можно заметить, технические и физические свойства разных видов портландцемента сильно отличаются друг от друга. Благодаря такому широкому выбору можно подобрать раствор и для строительных, и для отделочных работ в любых условиях.

 

 

Что это такое

Прежде чем рассматривать характеристики и особенности такого материала, как портландцемент, стоит разобраться, что же он собой представляет.

Портландцемент – это одна из разновидностей цемента, представляющая собой особое гидравлическое и вяжущее вещество. В большей мере он состоит из силикатного кальция. Данный компонент занимает примерно 70-80% процентов такого цементного состава.

Такой тип цементного раствора пользуется популярностью во всем мире. Он заполучил свое название от острова, который находится на берегу Великобритании, так как породы камня с Портланда обладают точно такой же расцветкой.

 

 

ccce224340d76c863031a699d51988a8.jpg

 

В каких случаях не подходит

Благодаря многообразию составов портландцемента он подходит практически для любого типа строений

Главное – верно определить наиболее важное свойство цемента и подобрать соответствующую добавку. Некоторые из них при совместном использовании нивелируют свойства друг друга

Так происходит, например, при одновременном добавлении компонентов для улучшения влагостойкости и морозоустойчивости. Первые (повышающие влагостойкость) ощутимо снижают морозостойкость состава.

Иначе говоря, портландцементы с добавками не подходят для условий, в которых происходит значительное снижение температуры эксплуатации. В данном случае должны применяться портландцементы без добавок. Для влажных климатов не подходит стандартная смесь портландцементов, лучше выбрать шлакопортландцемент.

b98e60f77955a07c787f0e8364912eec.jpgec59a6f7b37d407ed0a158d81a421b94.jpg

Немаловажно учитывать и назначение материала. Так, для возведения монолитных объектов и конструкций гражданского назначения (например, мостов, высоковольтных линий) не подходит портландцемент М400. Для решения указанных задач допустимо применять смесь с марочной прочностью не менее М 500.

Ни один из видов портландцемента не подходит для использования в текучих водах, соленых водоемах, проточных руслах рек, водах с высоким содержанием минералов.

Даже сульфатостойкая разновидность портландцемента, обладающая повышенными показателями влагопрочности, применяется только в статичных умеренных водах. В остальных случаях (например, для организации плотин, дамб и прочих инженерных сооружений) применяют особые виды цемента.

Приставка «портланд» обозначает присутствие в смеси большого количества силикатов кальция, поэтому она не рекомендована для блоков и конструкций специального назначения. Пуццолановый цемент не подходит для эксплуатации в условиях значительного снижения температуры.

2b3e9357a56922261433c11d71ddf23c.jpg

О том, как происходит получение портландцемента смотрите в следующем видео.

Характеристики

В состав портландцемента входит измельченный клинкер, гипс и, при необходимости, минеральные добавки. Эти компоненты обеспечивают ему быстрый процесс затвердевания в воде и на воздухе. Клинкер получается в специальных печах, где все составляющие компоненты проходят процесс обжига и плавления.

Когда процесс обжига завершен и клинкер полностью остыл, производят его тщательное измельчение. И далее добавляется гипс в определенном количестве, чтобы оксид серы в готовом продукте содержался в определенных пределах (1,5-3,5%).

Портландцемент может встречаться с добавками и без них. Дополнительные компоненты способны придать конечному продукту улучшенные свойства и характеристики. Согласно стандарту ГОСТам 10178 85 и  31108 2003, портландцемент подразделяется на 5 марок: 400, 500, 550, 600, 700.

Они отличаются по сфере применения:

  1. М400 — изготовление железобетона, для конструкций любого типа.
  2. М500 и М550 — сборные конструкции из железобетона; изделия из асбестоцемента; дорожная сфера строительства.
  3. М600 — изготовление железобетона для сборных конструкций, когда требуется сырье высоких марок.
  4. М700 — для строительства напряженных конструкций; изготовление высокопрочного бетона.

На примере портландцемента марки М400 можно выделить основные свойства и характеристики,присущие данному строительному материалу:

  • Состав клинкера насчитывает следующие химические составляющие: CaO, FeO, AlO, МgО, ТiO и SiO. Он также имеет сложный минеральный состав: алит, белит, алюмоферрит и алюминат. Суммарное содержание минеральных компонентов достигает 95-97%.
  • Удельный вес данного цемента – это относительная величина, поскольку материал имеет сыпучую структуру. Между его частичками расположено пространство воздуха. В данном случае на удельный вес будет влиять несколько факторов: транспортировка, условия хранения, марка цемента и т. д. Средний показатель веса может колебаться от 1200 до 1300 кг/куб. м.
  • Плотность отличается в зависимости от марки стройматериала и имеющихся в нем добавок (2,9-3,2 т/куб. м). В рыхлом состоянии он имеет плотность 1-1,1 т/куб. м, а в уплотненном – 1,5-1,7 т/куб. м.
  • Скорость и сроки схватывания фиксируется на специальном приборе с температурными показателями 18-22оС. Обычно этот процесс приходит в действие спустя два часа и заканчивается на 4-6 час. На данный показатель может влиять ряд факторов: степень помола, наличие минералов, требуемая густота раствора и прочее. Полное затвердевание происходит на 25-27 день.
  • Средняя цена на портландцемент будет зависеть от завода и страны-производителя, объема упаковки и марки продукции. Для портландцемента М400 цена может варьироваться от 150 до 250 рублей.

2c5815bfd44d453b60b01a011049da90.jpgКак уже говорилось, портландцемент является одной из разновидностей цемента. В свою очередь он имеет , которые отличаются сферой применения, ценовой политикой и своими свойствами.

Особенности состава

f66208f927db2b079330cb850e578859.jpg

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.

Определение портландцемента

Портландцемент – широко применяемый тип цемента, употребляется в качестве связующей основы для получения раствора.

Был изобретен в 1824 году в Англии каменщиком Джозефом Аспдином и получил свое название по сходству и внешнему виду с известняком Портленда, острова в графстве Дорсет (Англия).

495e0bf3cb45c6ed2bdc96a792a4b3d8.jpg

Портландцемент получают путем измельчения клинкера с добавлением мела в необходимом количестве для упорядочения процесса гидратации. Проведя микроскопический анализ на куске цемента можно обнаружить присутствие четырех основных компонентов, а именно L алита (трехкальциевого силиката), белита (дикальция силикат), целита (трехкальциевого алюмината) и браунмиллерита (алюминат феррита).

Производство портландцемента происходит в три стадии:

  1. Приготовление сырой смеси из сырья.
  2. Производства клинкера.
  3. Подготовка цемента.

В качестве сырья для производства Портланд материалов применяют минералы содержащие оксиды:

  • Кальция СаО (44%)
  • Кремния SiO 2 (14,5%)
  • Алюминия Al2O3 (3,5%)
  • Железа Fe2O3 (2%)
  • Магния MgO (1,6%)

Добыча происходит в шахтах, под землей или открытым небом в непосредственной близости от завода, которые, как правило, уже имеют требуемую композицию, а в некоторых случаях необходимо добавить глину, известняк, железную руду, бокситы или остатки литейных материалов.

Смесь нагревают в специальной цилиндрической печи, расположенной горизонтально с небольшим наклоном и медленно вращающейся. Температура поднимается вдоль цилиндра примерно до 1480°С.

Градус нагрева определяется таким образом, что минералы агрегируют, но не плавятся. В нижней секции карбонат кальция (известняк) распадается на оксид кальция и двуокись углерода (CO2).

В высокотемпературной зоне оксид кальция вступает в реакцию с силикатами, образуя силикат кальция (CaSiO3 и Ca2Si2O5), небольшое количество трехкальциевого алюмината (Ca3Al2O6) и алюминат феррита (C4AF, результат реакции 4CaO + Al2O3 + Fe2O3).

Полученный материал называют клинкер. Клинкер может храниться в течение многих лет, прежде чем поступит в производство при условии – избегать контакта с водой.

Теоретическая энергия необходимая для производства клинкера составляет около 1700 джоуль на грамм, величина дисперсии намного выше и может достигать до 3000 джоулей на грамм. Это предполагает большую потребность в энергии и значительное высвобождение двуокиси углерода в атмосферу – парниковых газов.

Количество углекислого газа в атмосфере в среднем равно 1,05 кг CO2 на 1 кг портландцементного клинкера.

Для улучшения характеристики готового продукта в клинкер добавляют около 2% гипса или сульфата кальция и смесь тонко измельчают. Полученный порошок фасуется и готов к использованию.

e589a7b2be32a0f18c9118bf0115ce3e.jpg

Цементный состав:

  • 64% оксид кальция.
  • 21% оксид кремния.
  • 6,5% оксид алюминия.
  • 4,5% оксид железа.
  • 1,5% оксид магния.
  • 1,6% сульфат.
  • 1% других материалов, в том числе воды.

Портландцемент смешивают с водой, полученная смесь затвердевает в течение нескольких часов. Первоначальное упрочнение обусловлено реакцией между водой, гипсом и трехкальциевым алюминатом формируя кристаллическую структуру алюмината кальция гидрата (CAH), эттрингита (AFT) и моносульфата (AFM).

Последующее затвердение и развитие внутренних сил натяжения получено из медленной реакции воды с трех кальциевым силикатом с образованием силиката кальция аморфной структуры под названием гидрат (CSH гель). В обоих случаях, структуры обволакивают и связывают присутствующие отдельные гранулы материала.

Завершающая реакция производит силикагель (SiO2). Все три реакции вырабатывают тепло.

Путем добавления к цементу конкретных материалов (известняк и известь) получают пластический бетон быстрой установки и высокой технологичности. Строительный раствор с использованием смеси портландцемента и извести известен как известковый раствор. Этот материал используется для покрытия наружных поверхностей зданий (гипс). Обычный бетон фактически не поддается размазыванию.

Как выбрать и купить

При покупке стоит понимать, портландцемент – что это? В первую очередь вяжущее для создания бетонной смеси. Как и обычный цемент, он продается в фасовочных мешках, бумажных пакетах по 50 кг, иногда по 30, 40.

При выборе обращайте внимание на обозначения на пакете. Обязательно должен быть указан вид (портландцемент, шлакопортландцемент и т

д.), соответствие ГОСТ или ТУ, количество минеральных добавок. Также нужно обратить внимание на дату изготовления: чем свежее сырье, тем лучше его качества.

На стоимость цемента специального может влиять как производитель, так и торговый посредник. Одна и та же технология изготовления не подразумевает большой разницы в цене. Поэтому выбирайте материал того завода, которому доверяете, какой имеет лучшую репутацию.

Сколько стоит портландцемент? Цена на самый популярный П 400 за мешок 50 кг стартует от 200 руб., ПЦ500 (50 кг) – от 230 руб. Казалось бы, разница небольшая, но для создания конструкций требуется большое количество смеси, основу которой составляет вяжущее. В результате ошибка в выборе может обойтись в немалую копеечку.

Состав

Как и к любому строительному материалу, высокие требования выдвигают к компонентам, из которых производят портландцемент. ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент» регламентирует состав и качество ингредиентов для данного типа вяжущего:

  • Цементный клинкер с массовой долей не более 5%.
  • Гипс, соответствующий ГОСТ 4013-82. Допускается наличие соединений фосфора, бора и фтора в количестве, не противоречащем нормативной документации.
  • Минеральные добавки определенного свойства, необходимые для создания смесей нужного вида.

Все составляющие совместно перемалываются до однородного состояния. 2c6500429e9e27ff6c9c730a84aa0d56.jpg

Для разных видов портландцемента могут быть использованы различные составляющие, к которым также предъявляют определенные технические требования, прописанные в ГОСТе.

На заводах, где ведется производство, все компоненты проходят необходимые испытания на соответствие, четко соблюдаются пропорции создания сухих и рабочих смесей.

Выпускаемый портландцемент ГОСТ и его обозначение содержит на упаковке и в сопроводительной документации. Если такового нет, то продукт изготовлен по ТУ, его свойства могут отличаться от общепринятых.

Используемое основное сырье

При изготовлении портландцемента используют известковые и глинистые породы в определенной пропорции, обеспечивающей требуемый химический состав для обжига.

Все виды портландцемента (ПЦ) изготавливают из разного сырья, общим компонентом для всех является только цементный клинкер

Из известковых пород наиболее часто применяют:

  • Известняк, не содержащий включений кремния. Плотная порода с мелкокристаллической структурой.
  • Мергель – переходная от известняковых к глинистым порода. Включает в свой состав мелкие частицы солей кальция с примесью полевого шпата, доломита и пр.
  • Мел – податливая, легко измельчаемая осадочная порода.
  • Ракушечный известняк.

К глинистой составляющей относятся:

  • Глинистые сланцы. Благодаря своей слоистой структуре легко раскалываются, что значительно облегчает обработку.
  • Лесс. Рыхлая мелкозернистая порода, содержащая большое количество карбоната кальция.
  • Глина. Представляет собой смесь основного глинистого вещества – гидроалюмосиликата с соединениями железа, магния и других элементов.
  • Суглинки. Отличаются от глины увеличенным содержанием песка.

Для экономии природных сырьевых ресурсов и удешевления производства цемента все чаще используются отходы металлургической промышленности (шлам, зола).

Портладцементы с поверхностно-активными веществами пав.

ПАВ
– это вещества понижающие поверхностное
натяжение на границе раздела фаз и
состоящие в основном из длительных
углеводородных молекул и полярных
круг. ( Рассмотрим на примере олеиновой
кислоты С17Н33СООН. Если
нарисуем схематично эту молекулу, то
она будет представлена в следующем виде

e478248862357bdbd8eb80eaad830581.png

не смачивается водой,

смачивается
водой, гидрофобное состояния

гидрофильное состояние
С17Н33

В
зависимости от того, гидрофобными или
гидрофильными концами ориентируется
ПАВ на цементе, он придаёт ему либо
гидрофильное, либо гидрофобное состояние.

ac81f5e3c4437cbab5b6b06e07dad7d7.png

Гидрофобное
свойство

5d027f73a747e995a7ecca9fc90abbd7.png

Гидрофильное
свойство

1 Пластифицированный портландцемент.

Его
получают совместным помолом ПЦ клинкера
с гипсом и пластифицирующей добавкой.

В
качестве пластифицирующей добавки
применяют ЛСТ
– лигносульфанат технический.

Эта
добавка адсорбируется на цементных
зёрнах гидрофильными концами наружу и
притягивает к себе молекулы Н2О
образуя вокруг твёрдых частиц адсорбционно
водные прослойки, которые снижают силы
трения между частицами, повышая
пластичность цементного теста.

Введение
от 0,15 до 0,25% этой добавки позволяют
уменьшить расход воды на 10-15% при
сохранении заданной подвижности,
повысить прочность и морозостойкость
бетонов и растворов.

Применение.

Применяется
в основном в дорожном строительстве и
аэродромном.

3.2
Гидрофобный портландцемент
.

Он
представляет собой продукт совместного
помола портландцементного клинкера с
гипсом и гидрофобной добавкой.

В
качестве гидрофобной добавки применяют
олеиновую кислоту, мылонафт и асидол
(продукт переработки нефти).

Они
ориентируются на цементе гидрофобными
концами наружу и отталкивают воду,
замедляя протекание реакции гидратации.
Эти добавки необходимы при длительной
транспортировки и хранении цемента.

При
перемешивании гидрофобного цемента с
водой и заполнителями ПАВ сдирается с
цементных зерён и переходит в состав
бетона или раствора. Поэтому бетонные
и растворные смеси на гидрофобном
цементе отличаются повышенной
пластичностью, а после затвердевания
– повышенной морозостойкостью и
водонепроницаемостью.

  1. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ
    С УМЕРЕННОЙ ЭКЗОТЕРМИЕЙ
    .

Его
изготавливают регулированием минерального
состава таким образом, чтобы минералов,
выделяющих большое количество тепла
было меньше алита

C3S
<50% и целита C3A
< 8%

Этот
портландцемент используют для массивных
гидротехнических сооружений. Кроме
того, он обладает несколько повышенной
сульфатостойкостью за счёт ограничения
C3A.

  1. ТАМПОНАЖНЫЕ
    ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ
    .

Их
применяют для тампонирования
(цементирования) нефтяных и газовых
скважин для изоляции их от грунтовых
вод, поскольку тампонажные растворы
содержат много воды (40 – 60%), то тампонажные
портландцементы для ускорения твердения
содержат в большом количестве C3S.

  1. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ
    ДОРОЖНЫЙ
    .

Получают
совместным помолом ПЦ клинкера, в котором
повышенное содержание С3S,
но ограниченное С3А
– до 8%, а также гипса – до 3,5% по SО3.
Пластифицирующих добавок при помоле
добавляют не более 0,3%. Присутствие
гранулированного доменного шлака
допускается до 15% массы цемента.
Выпускается этот цемент двух марок: 400
и 500. Начало схватывания не ранее 2 ч
после затворения водой. Это позволяет
перевозить пластичную бетонную смесь
к месту её укладки.

Дорожный
ПЦ предназначен для устройства бетонных
покрытий автомагистралей, придавая им
повышенную морозостойкость, деформативность,
прочность при изгибе и ударной нагрузке,
а также низкие показатели истираемости
и усадки.

Технология производства

Споры по поводу, какой метод производства цементного состава лучше, не утихают долгие годы. Существует мнение, что, используя неоднородное по составу сырье повышенной влажности, предпочтительно воспользоваться мокрым способом. Параллельно с этим отстаивается позиция о применении сухого метода, как более экономически целесообразного, если предварительно подготовить должным образом шихту.

Клинкерную смесь обжигают при высоких температурах (до 1500°С), получая на выходе гранулы, которые потом измельчаются

Попытаемся разобраться в основных различиях существующих способов изготовления клинкера, из которого получают портландцемент. Известны три варианта получения смеси для обжига:

  • Мокрый. Изначально проводят измельчение компонентов до нужной величины (известняк – размер частиц 8-10 мм, глина – куски до 10 см). Глину отмачивают до приобретения 70% влажности и отправляют в мельницы с известняком, где происходит смешивание.
  • Сухой. Технология позволяет при уменьшенных затратах изготавливать портландцемент по сокращенному методу. Это обусловлено совмещением технологических стадий, обеспечивающих возможность одновременного выполнения сушки ингредиентов и их помола в специальных мельницах, в которые поступают горячие газы. Полученный шихтовый материал характеризуется порошкообразным составом.
  • Полусухой (комбинированный). В данном методе совмещаются элементы сухой и мокрой технологии изготовления, которые используют производители цементных смесей. Допускается уменьшать влажность шихтового материала, произведенного мокрым методом, и получать шихтовой состав, влажность которого не превышает 18%. Согласно второму способу, готовится сухая смесь, которая насыщается водой до 14-процентной влажности, подвергается гранулированию и обжигается.

Свойства состава

Портландцемент обладает комплексом положительных характеристик, обеспечивающих его широкое применение в жилищном строительстве, при возведении промышленных конструкций. Главными характеристиками являются:

  • удельный вес, зависящий от степени уплотнения состава. Для насыпных смесей составляет 1100 кг/м3, для уплотненных достигает величины 1600 кг/м3;
  • гранулометрический состав, характеризующий тонкость цементной фракции и качество помола. Параметры влияют на эксплуатационные характеристики, интенсивность твердения раствора. Усредненный размер частиц цемента составляет порядка 40 микрон, что обеспечивает необходимую прочность и время твердения;

  • потребление воды, влияющее на способность массива впитывать определенный объем жидкости. Недостаток влаги снижает прочность, а излишек – вызывает расслоение цементной массы. Согласно проверенной рецептуре, для замеса вводится 25-28 процентов воды от общего объема смеси;
  • продолжительность схватывания, регламентированная стандартом, составляющая до 45 минут после смешивания с водой. Продолжительность окончательного твердения зависит от температурного режима и замедляется в зимний период;
  • высокие прочностные характеристики, позволяющие воспринимать сжимающие нагрузки, что отражается в обозначении портландцемента.

Свойства

Как уже сказано, бетон приобретает определенные качества, когда в него добавляют тот или иной портландцемент. Характеристики каждого из них по-своему уникальны, но существуют общие для всех параметры:

  • Абсолютная плотность в пределах 3050-3150 кг/м3, насыпная для разных видов ПЦ будет отличаться.
  • Тонкость помола портландцемента должна быть определена по ситу №008 проходимостью порошка не менее 85%.
  • Удельный размер поверхности после отсева 2500-3000 см2/г.
  • Сроки схватывания: начало – 45 минут, конец – 12 часов. Определяют по шкале Вита.

Прочность измеряют испытанием образцов с габаритами 4х4х16 см, сделанных из цементно-песчаного раствора в соотношении 1:3 при отношении воды к цементу 0,4, через 28 суток твердения. Готовые призмы подвергают изгибу и сжатию, определяя их значение и соответствие показателям марки. a40c9cc933f41b7cf1c58dab2628c3e0.jpg

Чем отличаются эти вида цемента

Портландцемент наиболее распространенный тип цемента общедоступного пользования, используется в качестве основного ингредиента – бетона, строительного раствора, штукатурки, затирки. Был создан на основе других видов гидравлической извести в Англии в середине 19 века. Происходит из известняка.

Порошок получают путем нагрева материалов в печи, чтобы сформировать то, что называется клинкером, при добавлении небольшого количества других добавок.

Плюсы и минусы:

  • Портландцемент может вызвать химические ожоги, раздражение, при длительном контакте – рак легких. Содержит некоторые вредные компоненты, такие как кристаллический диоксид кремния и шестивалентный хром.
  • Экологические проблемы связаны с высоким потреблением энергии, необходимым для шахты, производства и транспортировки цемента, загрязнением воздуха диоксидом и твердыми частицами.
  • Низкая стоимость и широкая доступность известняка, сланцев и других природных материалов, используемых в портландцементе, делают его одним из самых низко затратных материалов, широко применяемых по всему миру. Бетон изготавливается из портландцемента и известен как универсальный строительный материал.

Ремонт и строительство

Марки

Марка определяется как прочность образца при испытании его на изгиб и сжатие. Для изготовления образца применяются портландцемент и песок, взятые в пропорции 1: 3. Из данного раствора изготавливается образец размером 4х4х16 см, который застывает в течение 28 суток, твердение происходит в условиях повышенной влажности. Для ускорения застывания разрешается прибегать к технике пропаривания образца.

Наиболее распространенными сегодня являются марки портландцемента М 400, 500, 600:

  • М 400 – наиболее востребованная марка цемента. Заложенные в ней технические характеристики (прочности, морозостойкости) подходят для возведения большинства объектов.
  • М 500 – цемент, обладающий несколько большим запасом прочности, что позволяет применять его в работах по реконструкции или восстановлению объектов после аварии, использовать для ремонтно-дорожных работ, строительства объектов военно-технического назначения, сооружений из асбестоцемента.

 

 

a11011104e986b59475043034bc7d9d8.jpg

  • М 600. Состав имеет повышенную прочность, что делает возможным его применение при возведении ответственных железобетонных конструкций, инженерных сооружений.
  • М 700 – портландцемент максимальной прочности, применяемый для бетонной смеси для возведения напряженных конструкций. Использование его при обычном строительстве (например, в частном домовладении) нерационально из-за высокой стоимости.
  • М 900 – сверхпрочный цемент, используемый только для военных объектов, например, для создания бункеров.

 

 

Существуют также «промежуточные» марки цемента, например М 550 (по своим техническим характеристикам близки к М500, но отличаются чуть большей прочностью).

Состав и свойства

Как уже говорилось, портландцемент состоит из клинкера. В природе готовые гранулы встречаются достаточно редко, поэтому клинкерную крошку получают искусственным методом путем смешивания и обжига карбоновых и глинистых смесей.

Готовый клинкер смешивают с гипсом, содержание которого в составе не превышает 5%. Его вводят для того, чтобы обеспечить подвижность раствора в течение 45 минут, что необходимо при формовке изделий или выполнении некоторых видов работ.

Состав и процентное содержание компонентов смеси регулирует ГОСТ 10178 85 «Портландцемент и шлакопортландцемент». Именно соблюдение гостребований при производстве гарантирует высокие технические и эксплуатационные характеристики продукта.

На его упаковке обязательно должно быть указание на производство по ГОСТу. При отсутствии последнего имеется ввиду, что портландцемент изготовлен в соответствии с ТУ (технические условия), а это значит, что его свойства отличаются от принятых.

 

 

694765ec53c756bc445a290b98237791.jpg

 

ad40accef814104b058b212cb5478142.jpg

Для придания портландцементу определенных технических характеристик, в состав вводят минеральные добавки, содержание которых не превышает 20-25%.

Наиболее востребованными являются следующие:

  • Алюминат увеличивает сроки схватывания цемента, но имеет невысокие показатели прочности (возможное содержание в портландцементе – не более 15%).
  • Алюмоферрит имеет те же свойства, что и предыдущая добавка, однако его содержание в готовом продукте уменьшается до 10-18%.
  • Белит оказывает вяжущее действие, способствует увеличению времени затвердевания, однако чрезмерное содержание способно негативным образом сказываться на прочностных характеристиках состава (допустимое содержание – не более 15-37%).
  • Алит широко используется (процентное соотношение может достигать 60%) в составах высоких марок, поскольку обеспечивает быстрое их отвердение.

 

 

8cf741ef668e46940730e47bba03ade9.jpeg

 

a64edfecf57aea7afe70ef6072e94345.jpg

 

db399be612398963d477fe1381ccec74.jpg

Свойства портландцемента определяются его составом. Основными критериями, по которым производится оценка качества продукта, являются следующие:

  • Период схватывания. Схватывание смеси при соблюдении технических требований ее разведения должно происходить спустя 40-45 минут. Минералогический состав, тонкость помола и температура, при которой ведутся работы – именно эти факторы в первую очередь влияют на скорость схватывания изделия.
  • Водопотребность. Под данным термином понимается количество воды, требуемое для получения густого, подходящего для работы цементного теста. Обычно влага не должна превышать 25% от состава смеси. С целью снижения требуемого количества воды применяется сульфитно-дрожжевая бражка или пластификаторы.
  • Водоотделение. Данный термин обозначает отжим воды в готовом растворе, возникновение которого обусловлено оседанием более тяжелых цементных частиц. Снизить этот показатель позволяют минеральные добавки.

 

 

15ee10ce7c4ede081cf2d9b9af46d324.jpg

 

61dbdbfa36ff51b6c3e0f7e2dcb7a4d0.jpg

  • Морозостойкость – способность продукта переносить определенное количество циклов заморозки и разморозки без потери своих эксплуатационных характеристик.

Для повышения морозостойкости в состав добавляют абиетат натрия или смыленный древесный пек.

  • Коррозийная стойкость. Данная характеристика связана с тонкостью помола смеси и степенью пористости готового бетона.
  • Тепловыделение. Имеется в виду способность бетона выделять тепло в процессе затвердения. Стремительно отдающий тепло состав оптимизируют путем добавления в него активных минеральных компонентов.

 

 

899c082f4b9d6fe1c908e58419d152d1.jpg

 

Бетон на сульфатостойком портландцементе

Бетон является популярным стройматериалом. Однако подземная часть дома и его фундамент из бетона подвержены негативному влиянию влаги и грунтовых вод. Вода состоит из высокого количества сульфатов и различных солей, которые наносят вред структуре материала.

Поэтому для увеличения срока службы и надежности строения рекомендуется остановить свой выбор на таком цементе.  Чтобы приготовить раствор лучше брать пластифицированный и гидрофобный цемент. Все добавки должны быть проверены, чтобы не отражаться негативно на бетоне.

Обязательное условие: в процессе кипячения образца в воде, его объем должен изменяться в равной степени. Процесс схватывания начинается минимум через 45 минут, а завершение — до 10 ч.

По цене он выше остальных, однако имеет превосходство в своих характеристиках.



Понравилась статья?
Поделитесь с друзьями в социальных сетях:
И подписывайтесь на обновления сайта в Контакте,
Одноклассниках,
Facebook,
Google Plus или
.

Минеральные составляющие клинкера

Для получения основного компонента портландцемента – клинкера, проводится обжиг сырьевой смеси (известняк + глина). В результате этой операции образуются минеральные соединения, процентное содержание которых не должно превышать допустимые значения.

В большинстве случаев клинкер получают из искусственных смесей, потому что в природе сырье, содержащее примерно 75% карбоната кальция и 25% глины, встречается довольно редко

К основным минералам, определяющим свойства получаемого клинкера относятся:

  • быстро твердеющий алит. Этот компонент отвечает за скорость твердения состава и нарастание эксплуатационной прочности. Его количество регламентировано в пределах 45-60 процентов;
  • медленно твердеющий белит. Его присутствие позволяет цементным составам достигать высоких прочностных показателей при длительном твердении. Чтобы белит не потерял вяжущих свойств, клинкер максимально быстро охлаждают. Количество минерала выдерживается в рамках 20-35 процентов, что позволяет достичь оптимальных сроков твердения;
  • быстро гидратирующий трехкальциевый алюминат, ускоряет процесс гидратации, но параллельно с этим снижает прочностные характеристики и увеличивает возможность появления коррозии. Поэтому содержание ограничено 4-10 процентами;
  • образующийся на определенной фазе обжига алюмоферрит, значительно не влияет на процессы твердения и тепловыделения. Его содержание в клинкере находится в пределе 10-18 процентов.

Поскольку портланд цемент получают из разного по химическому и минералогическому составу сырья, то на выходе получают цемент, отличающийся свойствами. Используя испытанные технологии производства, придерживаясь разработанных рекомендаций по процентному содержанию минеральных включений, предприятия-изготовители получат на выходе качественный продукт, отвечающий требуемым параметрам.

Процесс производства

Портландцемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция (3СаО∙SiO2 и 2СаО∙SiO2 70-80 %).

Самые распространённые методы производства портландцемента — так называемые «сухой» и «мокрый». Всё зависит от того, каким способом смешивается сырьевая смесь — в виде водных растворов или в виде сухих смесей.

При измельчении клинкера вводят добавки: 1,5…3,5 % гипса СaSO4∙2H2O (в перерасчёте на ангидрид серной кислоты SO3) для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок — для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Сырьём для производства портландцемента служат смеси, состоящие из 75…78 % известняка (мела, ракушечника, известнякового туфа, мрамора) и 22…25 % глин (глинистых сланцев, суглинков) либо известняковые мергели, использование которых упрощает технологию. Для получения требуемого химического состава сырья используют корректирующие добавки: пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы.

При мокром способе производства уменьшается расход электроэнергии на измельчение сырьевых материалов, облегчается транспортирование и перемешивание сырьевой смеси, выше гомогенность шлама и качество цемента, однако расход топлива на обжиг и сушку на 30-40 % больше чем при сухом способе.

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1470 °C в течение 2—4 часов в длинных вращающихся печах (3,6×127 м, 4×150 м и 4,5×170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Вращающуюся печь мокрого способа условно можно поделить на зоны:

  • сушки (температура материала 100…200 °C — здесь происходит частичное испарение воды);
  • подогрева (200…650 °C — выгорают органические примеси и начинаются процессы дегидратации и разложения глинистого компонента). Например, разложение каолинита происходит по следующей формуле: Al2O3∙2SiO2∙2H2O → Al2O3∙2SiO2 + 2H2O; далее при температурах 600…1000 °C происходит распад алюмосиликатов на оксиды и метапродукты.
  • декарбонизации (900…1200 °C). В этой зоне происходит декарбонизация известнякового компонента: СаСО3 → СаО + СО2, одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды. В результате взаимодействия основных (СаО, MgO) и кислотных оксидов (Al2O3, SiO2) в этой же зоне начинаются процессы твердофазового синтеза новых соединений (СаО∙ Al2O3 — сокращённая запись СА, который при более высоких температурах реагирует с СаО и в конце жидкофазового синтеза образуется С3А), протекающих ступенчато;
  • экзотермических реакций (1200…1350 °C). В этой зоне завершается процесс твёрдофазового спекания материалов, здесь полностью завершается процесс образования таких минералов как С3А, С4АF (F — Fe2O3) и C2S (S — SiO2) — 3 из 4-х основных минералов клинкера;
  • спекания (1300→1470→1300 °C). В этой зоне происходит частичное плавление материала, в расплав переходят клинкерные минералы кроме C2S, который взаимодействуя с оставшимся в расплаве СаО образует минерал АЛИТ (С3S);
  • охлаждения (1300…1000 °C). Здесь температура медленно понижается. Часть жидкой фазы кристаллизуется с выделением кристаллов клинкерных минералов, а часть застывает в виде стекла.

Узнать данный вид цемента можно по внешнему виду — это зеленовато-серый порошок. Как и все цементы, если к нему добавить воду, он при высыхании принимает камнеобразное состояние и не имеет существенных отличий по своему составу и физико-химическим свойствам от обычного цемента.

ПДК в воздухе (согласно ГОСТ 12.1.005-88): 6 мг/м3

Существуют следующие виды портландцемента:

  • быстротвердеющий;
  • нормальнотвердеющий;
  • пластифицированный;
  • ;
  • сульфатостойкий;
  • дорожный;
  • белый и цветной;
  • с умеренной экзотермией;
  • с поверхностноактивными органическими добавками.

Плюсы и минусы

Портландцемент обладает сильными и слабыми сторонами.

Для начала стоит рассмотреть, какие преимущества имеет данный материал:

  • Следует отметить прекрасные прочностные характеристики портландцемента. Именно поэтому его чаще всего используют в изготовлении монолитных железобетонных конструкций и других подобных объектов.
  • Портландцемент является морозостойким. Ему не страшны низкие температуры. В подобных условиях материал не подвергается деформации и не покрывается трещинами.
  • Этот материал является водонепроницаемым. Он не страдает от контакта с сыростью и влагой.
  • Портландцемент можно использовать даже при строительстве фундамента в условиях сложных грунтов. Для таких условий используется сульфатостойкий раствор.
  • Существует несколько разновидностей портландцемента – каждый покупатель может подобрать для себя оптимальный вариант. Можно приобрести быстротвердеющий или среднетвердеющий состав.
  • Если вы приобрели действительно качественный портландцемент, то можно не беспокоиться о его последующей усадке и деформации. После монтажа на нем не образовываются трещины и другие подобные повреждения.

 

 

755c33886ac017190db7f92b7d5e0079.jpg

 

b5d24eb7f05a9ecd3108ce4c5d9bf4b6.jpg

Недостатков у портландцемента не так много. Как правило, они связаны с низкокачественными растворами, которых сегодня в магазинах находится очень много.

Среди них можно выделить следующие:

  • Во время своего полного затвердевания низкокачественный материал подвержен деформациям. Это необходимо учитывать при работе. Также следует предусмотреть все усадочные швы.
  • Данный раствор нельзя назвать экологически чистым, так как в его составе, кроме натуральных, находится множество химических компонентов.
  • Работать с портландцементом следует осторожно, так как при контакте с ним можно заработать химический ожог и раздражение. По словам специалистов, в условиях долгого контактирования с этим материалом возможно заработать рак легких.

К сожалению, сегодня многие покупатели сталкиваются с некачественными растворами портландцемента. Этот продукт должен соответствовать ГОСТу 10178-75. В противном случае смесь может оказаться не такой прочной и надежной.

 

 

69a39e6674b31f5cfaf08bd03416d746.jpg

 

Характеристики

Портландцемент имеет более высокие прочностные характеристики по сравнению с другими видами цемента, что обусловлено особенностями состава. Те или иные добавки могут вступать в реакции, изменяя технические свойства материала. Последние же связаны с его механической стойкостью и возможностями эксплуатации.

Нельзя говорить о том, что одна из технических характеристик является более приоритетной. Так, например, прочный, но слишком медленно застывающий портландцемент может увеличить сроки строительства. А морозостойкий, но подверженный коррозии состав может применяться лишь для решения узкого круга задач.

 

 

f13675929db5b0fbab6cdeebea54fb3d.jpg

 

9c544a53e94afaacfbec42f6b1886eeb.jpg

Сегодня производители стремятся создавать универсальные составы, в которых одинаково сильно проявляются наиболее важные для цемента свойства.

В то же время существуют специализированные составы, имеющие особое назначение. Таковым можно считать пуццолановый портландцемент, имеющий максимальные показатели коррозийной стойкости и влагопрочности, но достаточно низкие показатели прочности на начальных этапах работы (в первые дни схватывания).

 

 

d227c4bfba908b51a7b5ad52b445f282.jpeg

 

bd716b11f9682d58d410ccd5ec3ffb86.jpg

 

4f8a82800b2a8de71cc909a55be5da0d.jpeg

Технические

Среди технических характеристик следует выделить:

  • Удельный вес продукта – 1100 кг/м³ для насыпных смесей, 1600 кг/м³ для уплотненных.
  • Тонкость помола в среднем составляет 40 микрон (определяется способностью смеси проходить через сито № 008), что обеспечивает необходимую прочность цемента и время его отвердения, а также влияет на его эксплуатационные качества.
  • Потребление воды, оптимальное содержание жидкости в составе не должно превышать 25-28%, поскольку этот показатель влияет на прочность состава (при излишках происходит расслаивание бетонного теста, при недостатке на готовом изделии появляются трещины).

 

 

e43c7465215b8d0cc1f400cc39c60c3a.jpg

 

a0a4ca1ed03ee791218db98a680ba68e.jpg

  • Плотность зависит от марки и наличия определенных добавок в составе. В рыхлом состоянии смесь имеет плотность 1,1 т/м³, в уплотненном – 1,5-1,7 т/м³.
  • Продолжительность схватывания после смешивания с водой не превышает 40-45 минут, дальнейшее отвердение зависит от особенностей состава и условий среды (в зимнее время процесс замедляется), но не превышает 10-12 часов (измеряется с помощью прибора Вика).
  • Изменение объема при застывании означает уменьшение цементного тела в объеме на 0,5-1 мм/м на открытом воздухе и его набухание до 0,5 мм/м в воде. Важным моментом является равномерность изменений по всему объему раствора.

 

 

4da334a2f3f2c83a28dd6bc15e2fc122.jpg

 

7544eb6262a61080839af621fb428057.jpg

Физические

  • Антикоррозийная устойчивость достигается благодаря введению в состав гидроактивных материалов, препятствующих химической активности солей, а также добавлению примесей, уменьшающих пористость бетона.
  • Длительность хранения составляет не более 12 месяцев при условии сохранения заводской упаковки (3-4-х слойные, герметично закрытые бумажные мешки), поскольку уже через 3 месяца хранения теряется до 20% активности состава, через год – до 40%. Вернуть такому цементу былые качества можно только путем вторичного перемалывания.
  • Прочность на сжатие. В соответствии с данной характеристикой выделяют 4 класса прочности – 22,5; 42,5; 42,5; 52,5. Этот показатель напрямую связан со скоростью схватывания раствора.

 

 

d67dd770bcbb0fe32c349d50cb2811b7.jpg

Механические

Показатели механической прочности портландцемента составляют не менее 42,5 мПа на 28 сутки после заливки. Определение проводится в лабораторных условиях на примере образца. В соответствии с полученными результатами цемент маркируется (например, М 500). Коэффициент при этом указывает на то, какое давление способен выдержать образец (измеряется в кг/см³).

Чем выше данный коэффициент, тем больше прочностные показатели состава. Прочностные характеристики зависят от степени помола (чем она мельче, тем большей активностью обладает раствор), наличия присадок и добавок.

Показатели прочности, в свою очередь, влияют на степень схватывания раствора (определяется с помощью иглы Вика).

 

 

654259c98a8a3f97f39a9df5ce0773a3.jpg

 

Оставьте ответ

Введите свой комментарий
Введите имя