Портландцемент что это такое: технические характеристики, марки

Цемент портланд (портландцемент) – что это такое, свойства, марки, разновидности, отличия

Цемент портланд – современный ремонтно-строительный материал общего назначения, который используется в самых разных сферах и работах. Разновидностей цемента существует огромное множество, все они отличаются по характеристикам и свойствам, обусловленным особенностями производства и входящими в состав компонентами.

Раствор портландцемента – это эластичная масса, в процессе высыхания превращающаяся в цементный камень. В современном строительстве без применения таких растворов невозможно создание монолитных зданий/конструкций, железобетонных изделий, качественных кладочных и отделочных смесей.

Особенности и изготовление

Портландцемент используют там, где нужно приготовить прочный и стойкий к различным воздействиям раствор. Это один из видов вяжущего, применяемый для замеса бетона.

Портландцемент – это сухой порошок, который необходимо затворять водой. Через некоторое время он схватывается, застывает и превращается в прочный и способный противодействовать немалым нагрузкам монолит. В зависимости от состава и их пропорций портландцемент бывает разных видов, демонстрируя соответствующие параметры.

В основе сухого порошка работает клинкер мелкого помола с добавлением гипса, призванного ускорить схватывание раствора. Марки и виды материала предполагают введение в состав различных добавок, примесей, присадок.

Чтобы получить состав, используют разные карбонатные породы горного происхождения (кремнезем, глинозем, мел, известняк) и мергелий (специальная смесь глины и карбонатных пород, представляющая собой переходную породу от известнякового типа к глинистому).

  • Тщательное измельчение сырья, создание смеси из разных компонентов, взятых в определенных пропорциях.
  • Обжиг сырья в специальных печах при очень высокой температуре (около +1400 градусов) – получение клинкера.
  • Тщательное измельчение клинкера, смешивание его с гипсом.
  • Добавление различных элементов для повышения эксплуатационных характеристик и свойств, установленных ГОСТом и подтверждаемых соответствующими сертификатами.
  • Сухой – смесь мелется и сушится одновременно, что существенно сокращает расходы производства и труда. Мельницы выдают готовый порошок.
  • Мокрый – сначала компоненты мелют, потом замачивают глину до повышения уровня влажности, равного 70%. Далее глину смешивают с известняком в мельнице.
  • Комбинированный – способы производства совмещены: сырье насыщают влагой до 14% и измельчают, сушат в мельницах.

Виды и марки портландцемента могут быть разными. Производство и параметры материала регламентируются нормативными документами:

  • ГОСТ Р 31108-2003
  • ГОСТ 10178-85

Свойства портландцемента по маркам указаны также тут. Но нужно учитывать, что более свежий документ указывает еще и марку 900, в ГОСТе 1985 года ее нет. Правда, этот нюанс интересен больше проектировщикам и инженерам, выполняющим обоснование возведения военных объектов, так как в других сферах материал не применяют.

Состав и свойства

Портландцемент производят из клинкера. Ввиду того, что в природе готовые гранулы практически невозможно найти, клинкерная крошка создается искусственно из смеси глинистых и карбоновых смесей. Готовым клинкер смешивается с гипсом (его доля не превышает 5%), чтобы сделать раствор подвижным.

Высокие эксплуатационные и технические характеристики определяются пропорцией и типом вводимых в состав портландцемента компонентов. Данный аспект регулируется ГОСТом 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент». На упаковке с порошком обязательно указывают особенности производства, соответствие ГОСТу.

Чтобы придать цементу те или иные свойства, в порошок добавляют разнообразные минеральные добавки (в объеме, равном максимум 20-25% общего веса). Их взаимодействие влияет на химический состав портландцемента, во многом определяет характеристики и параметры.

  • Алюминат – продлевает время схватывания, но демонстрирует низкую прочность, в связи с чем вводится в смесь в объеме, не превышающем 15%.
  • Алюмоферрит – обладает идентичными свойствами алюминату, но его в составе не должно быть больше 10-18%.
  • Белит – вяжет, продлевает время затвердевания, но в больших объемах понижает прочность (добавляют не более 37%).
  • Алит – чаще всего вводится в составы жидких марок для ускорения твердения (до 60%).

Основные свойства портландцемента определяются его составом. При выборе порошка для приготовления раствора необходимо сразу определиться со сферой применения и требуемыми (желаемыми) характеристиками, оптимальными параметрами.

  • Скорость схватывания – стандартным считается время в 40-45 минут. На данный показатель влияют тонкость помола, состав минеральных добавок, температура на объекте.
  • Водопотребность – нужный для затворения объем воды (обычно не больше 25% общей массы раствора). Для понижения нужного объема воды могут применяться пластификаторы, сульфитно-дрожжевая бражка.
  • Морозостойкость – определяется количеством циклов замораживания/оттаивания, которые способен перенести камень без потери качеств и деформаций. С целью повышения уровня морозостойкости часто в смесь вводят смыленный древесный пек или абиетат натрия, специальные присадки.
  • Водоотделение – отжим воды в замешанном растворе, который появляется из-за оседания тяжелых частиц цемента. Для понижения показателя используют минеральные добавки.
  • Тепловыделение – в процессе гидратации (затвердения). Если состав очень быстро отдает тепло, он может деформироваться. Чтобы этого избежать, используют активные минеральные добавки.
  • Стойкость к коррозии – определяется степенью пористости застывшего монолита (тонкостью помола смеси).

Характеристики

Портландцемент характеристики предполагает более высокие в сравнении с другими типами цемента. Но многое зависит от добавок. При выборе вяжущего обращают внимание на все основные показатели и цифры, важные при выполнении расчетов. Редко какая-то одна характеристика становится основополагающей и влияет на выбор цемента – как правило, для выполнения тех или иных работ важен комплекс параметров.

Современные производители все чаще предлагают составы универсального типа, по максимуму улучшая свойства материала. Но есть и специализированные порошки, актуальные для тех или иных задач: например, пуццолановый цемент демонстрирует наилучшие показатели стойкости ко влаге и коррозии, но не слишком прочный в первые дни после заливки. Также могут отличаться и другие разновидности портландцемента.

Технические

Именно на эти свойства обращают внимание в первую очередь. Они определяют эксплуатационные качества готового раствора. Во многом влияет на то, какие качества проявляет портландцемент, марка. Многие показатели указаны на упаковке.

  • Удельный вес – около 1100 кг/м3 (насыпной) и 1600 кг/м3 (уплотненный).
  • Потребление воды – максимум 25-28%, в противном случае бетон будет расслаиваться, покрываться трещинами в процессе застывания.
  • Тонкость помола – стандартное значение равно 40 микронам (проходит сквозь сито №008), что дает нужную прочность и скорость твердения.
  • Плотность – напрямую зависит от марки цемента и добавок в составе: плотность цемента в рыхлом виде составляет 1.1 т/м3, в уплотненном виде около 1.6 т/м3.
  • Скорость схватывания – от 45 минут до 12 часов.
  • Изменение объема в процессе застывания – когда цементное тело уменьшается на 0.5-1 мм/м на свежем воздухе и набухает до 0.5 мм/м в водной среде. Изменения должны быть равномерными по текстуре раствора.
Читайте также:
Рамки для картин своими руками из подручных материалов: оригинальные идеи

Физические

Применение портландцемента во многом обусловлено его физическими свойствами.

  • Стойкость к коррозии – за счет добавок для уменьшения пористости и гидроактивных материалов, не позволяющих солям химически взаимодействовать.
  • Срок хранения – максимум 12 месяцев без нарушения заводской тары (бумажные мешки с 3-4 слоями), но нужно помнить, что через 3 месяца порошок теряет около 20% активности, через 12 – все 40%.
  • Прочность на сжатие – определяется маркой, может соответствовать одному из четырех показателей (22.5 и 32.5, 42.5 и 52.5), зависит от скорости схватывания смеси.

Механические

Механическая прочность портландцемента равна минимум 42.5 мПа через 28 суток после замеса. Определяют параметр обычно в условиях лаборатории, после чего выдают сертификат с указанием марки. Коэффициент марки (М500, М600) говорит о том, какое давление свободно выдерживает образец (измерения производятся в кг/м3). Прочность зависит от тонкости помола и присадок в составе.

Отличия от простого цемента

Портландцемент – это вид цемента, который считается наиболее подходящим и оправданным для заливки бетона. Бетон используют в монолитном/железобетонном строительстве, в процессе возведения разных объектов, предполагающих повышенные требования по прочности и способности противостоять нагрузкам.

Гранулы клинкера и другие добавки в составе портландцемента делают его более прочным, стойким к морозу, воздействию внешних негативных факторов и агрессивных сред. Нужно отметить, что такое описание подходит практически ко всем видам портландцемента, что делает его востребованным в процессе строительства объектов газовой, нефтяной промышленности.

Пытаясь определить, чем отличается цемент от портландцемента, нужно помнить, что они соотносятся как общий класс вяжущего и один из его видов. Портландцемент – более прочный тип цемента. И явные отличия можно определить, рассматривая конкретные марки и виды портландцемента по составу. Такие же аспекты, как технология схватывания, особенности замеса, способ монтажа, применение и т.д. схожи.

Портландцемент бывает чистым и с добавками. Вяжущее без добавок не включает в состав минеральных веществ, только гипс. Такой материал используют в монтаже подземных/наземных и подводных монолитных объектов, сборных бетонных/железобетонных конструкций, эксплуатируемых при отсутствии явно выраженной агрессивной среды.

Марки

Марка портландцемента базируется на показателе прочности опытного образца при исследовании его на сжатие и изгиб. Образец делают из цемента и песка в соотношении 1:3, размер тестового камня составляет 4х4х16 сантиметров. Ему дают застыть за 28 суток при высокой влажности, могут пропаривать, а потом проводят исследования.

Самыми популярными сегодня считаются марки от М400 до М600, но в Москве и регионах можно найти и иные виды материала.

  • М400 – самая востребованная смесь с актуальными показателями.
  • М500 – смесь с большим запасом прочности, применяется в ремонтно-дорожных работах, реконструкции, ремонте, строительстве военно-технических объектов и т.д.
  • М600 – прочность повышена, раствор актуален для создания ответственных ЖБИ, инженерных сооружений, конструкций.
  • М700 – максимальная прочность, смеси для напряженных конструкций. В индивидуальном строительстве не применяется из-за высокой цены и неактуальности высоких показателей.
  • М900 – цемент сверхпрочного типа, его выбирают исключительно для создания сложных военных объектов (бункеров, к примеру).

Что касается промежуточных марок (М550, к примеру), то они не очень сильно отличаются от ближайших (в данном случае это М500 и М600) и не предполагают уникальных свойств. Обычно такие марки близки по параметрам к меньшему коэффициенту (М500), но с повышенным запасом прочности.

В каких случаях не подходит

Портландцемент на рынке представлен в большом ассортименте, поэтому подходит практически для всех задач, объектов, зданий, конструкций. Самое важное при расчетах – точно определить предполагаемые нагрузки и ожидаемые свойства, а потом в соответствии с ними приобретать материал.

К примеру, если одновременно вводить присадки для стойкости ко влаге и морозу, первые ухудшат второе качество. То есть, цемент с добавками лучше не использовать в условиях существенно пониженной температуры окружающей среды. А вот пуццолановый цемент не стоит эксплуатировать при сильном морозе.

Применение материала определяется и его назначением. Для создания монолитных конструкций и объектов гражданского назначения (мосты, высоковольтные линии и т.д.) лучше брать цемент минимум М500, а вот для возведения частного дома нет смысла применять М600 или М700 – это будет пустая трата финансов.

Все виды портландцемента нельзя использовать в соленых водоемах, текучих водах, руслах рек проточного типа, водах с повышенным содержанием разных минералов. Так, даже сульфатостойкий цемент может эксплуатироваться лишь в умеренных статичных водах, а вот для плотин, дамб и других подобных сооружений выбирают специальные виды цемента.

Цемент портланд – качественный и прочный материал, позволяющий создавать бетонные растворы с различными характеристиками для реализации тех или иных задач. При условии верного выбора и использования в соответствии с технологией портландцемент обеспечит наилучший результат.

Что такое Портландцемент?

Невозможно представить производство строительных работ без вяжущих материалов, соединяющих в монолитную конструкцию блоки, плиты, кирпич. Самым распространенным и востребованным в данной категории материалов является портландцемент.

Смешиваясь с водой или растворами различных солей, цемент образует эластичную массу, которая в процессе высыхания преобразуется в цементный камень. Без применения растворов на основе портландцемента невозможно изготовление железобетонных конструкций, монолитных сооружений, высококачественных смесей для каменных кладок и отделочных мероприятий.

Портландцемент получают путем соединения мелкоизмельченного клинкера с небольшим объемом гипса, который ускоряет процесс схватывания смеси. При производстве, в зависимости от предъявляемых к смеси требований, добавляются различные добавки, повышающие устойчивость материала к воздействиям негативных факторов.

Читайте также:
Пенопласт или пеноплекс: на чем остановить свой выбор?

Один из наиболее распространенных видов вяжущего вещества для бетонных смесей — портландцемент

Для придания готовому изделию определенных свойств, портландцемент обогащают минеральными добавками – белитом, алитом, целитом, браунмиллеритом. В зависимости от используемых минеральных составляющих портландцемент делится на следующие виды:

  • Характеризующийся средней скоростью схватывания.
  • Быстротвердеющий состав.
  • Пластифицированный.
  • Устойчивый к влаге, гидрофобный.
  • С повышенной тепловой отдачей.
  • Особо стойкий по отношению к химическим реагентам.
  • Декоративный (цветной или белый), применяемый при отделочных работах.

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.

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).

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.

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.
Читайте также:
Ондулин или профнастил — что лучше для обустройства крыши дома? Сравнительный обзор

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.

Заключение

Представленная в статье информация о распространенном в строительной отрасли портландцементе знакомит с особенностями производства, свойствами, маркировкой и технологическими особенностями изготовления. Застройщики подтверждают, что это прочный материал, обеспечивающий высокий ресурс эксплуатации конструкций и сооружений.

Повышенные рабочие характеристики обеспечивают широкую сферу применения популярного материала.

Что такое портландцемент, его характеристики и производство

Портландцемент – это разновидность цемента, который представляет собой гидравлическое вяжущее вещество. Он состоит в большей степени из силиката кальция (белита и алита). Этот компонент достигает около 70-80% от общего состава. Этот вид цемента наиболее популярен во всем мире. Свое название он получил от острова, находящегося на территории Великобритании, поскольку каменные породы с Портланда имеют идентичный цвет.

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%).

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.

Как уже говорилось, портландцемент является одной из разновидностей цемента. В свою очередь он имеет достаточно большое количество подвидов , которые отличаются сферой применения, ценовой политикой и своими свойствами.

Особенности производства

Для того чтобы изготовить портландцемент необходимы такие карбонатные горные породы, как мел, известняк, кремнезем и глинозем. Не исключено использование мергелей (смеси глинистых и карбонатных пород).

Сам процесс заключается в измельчении сырья, тщательного его перемешивании в особых пропорциях и обжиг в печах. Температура 1300-1400оС обеспечивает обжиг и оплавление сырья. Продукт, получаемый на данном этапе производства, называется клинкером. Для получения готовой продукции, цементный клинкер хорошо измельчается и в него добавляется гипс.

Готовая продукция обязательно должна проходить проверку качества и иметь сертификат соответствия установленного образца.

Чтобы в конечном итоге получить портландцемент, существует четыре способа его производства:

  1. сухой;
  2. полусухой;
  3. смешанный;
  4. мокрый.

Наиболее востребованными являются два способа: мокрый и сухой. В конечном итоге сырье, произведенное таким образом, будет отличаться по физическим свойствам и характером его дальнейшей переработки.

Получение портландцемента на заводе:

Чем отличается портландцемент от цемента

Портландцемент – определяется как один из видов цемента. В большинстве случаев его используют при производстве бетона. А он, в свою очередь, необходим в строительстве конструкций монолитного и сборного типа из железобетона, высоковольтных линий, в покрытии дорог и аэродромов.

Отличия от обычного цемента состоят во внешнем виде, свойствах и характеристиках. Так портландцемент за счет добавок может иметь более высокую степень морозоустойчивости и прочности. У остальных разновидностей цемента эти показатели немного ниже.

Читайте также:
Поделки из ракушек своими руками

Разница в оценочных характеристиках материала представлена в таблице:

Материал Цена Практичность Внешний вид Простота изготовления Трудоемкость Экологичность
Портландцемент «4» «5» «5» «4» «5» «5»
Цемент «5» «4» «5» «5» «5» «5»

Области применения

Бездобавочный портландцемент общестроительного назначения является неотъемлемым материалом в любой строительной области. И его крупнейшими потребителями считается нефтяная и газовая промышленность. Материалы, которые из него изготавливаются, успешно заменяют дерево, камень, известь и прочие природные компоненты, имеющие ограниченное количество.

Как разводить портландцемент

Данный вид цемента продается в любых строительных магазинах. Процесс приготовления раствора достаточно прост, чтобы самостоятельно его выполнить. Для этого потребуется от 1,4 до 2,1 литра воды на каждые 10 кг цементной смеси. Более точный объем воды рассчитывается в зависимости от необходимой густоты раствора.

Преимущества и недостатки

Главными преимуществами материала является его высокая прочность, устойчивость к низким температурным показателям и водонепроницаемость. Для малоэтажного строительства чаще всего применяется его марка М400 с минеральными добавками, а без добавок ее сферой использования являются железобетонные конструкции и монолитные строения.

Портландцемент имеет высокую скорость схватывания и устойчивости к воде. Этот показатель определяется тонкостью помола цементного клинкера и минеральным составом. Высококачественный цемент имеет низкий показатель водопотребности при создании раствора. Также этот фактор обеспечивает отсутствие осадочной деформации и образования мелких трещин.

Если в состав портландцемента входят дополнительные добавки для улучшения водостойкости и коррозии, то при этом у него уменьшается морозоустойчивость. Для влажного климата обычный портландцемент не подходит, возможно использование шлакопортландцемента.

Видео расскажет о том, как правильно выбрать качественный портландцемент для строительных работ:

Портландцемент что это такое — где используют, пропорции

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
  • Особенности состава
  • ГОСТ
  • Производство
  • Разновидности
  • Сульфатостойкий портландцемент
  • Применение

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.

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.

Читайте также:
Натяжные потолки для спальни

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.

Строительно-технические свойства портландцемента и его применение

Для выполнения строительных работ требуется качественный материал. Портландцемент — это та основа, без которой строительство будет считаться сомнительным, особенно, где необходимо придерживаться требований к прочности выстроенного сооружения.

  1. Портландцемент: что это такое — определение и история получения
  2. Область применения портландцементов
  3. Чем портландцемент отличается от обычного цемента
  4. Особенности состава
  5. Как разводить портландцемент
  6. Разновидности портландцемента, какие бывают основные марки
  7. Быстротвердеющий (БТЦ)
  8. Сульфатостойкий
  9. Тампонажный
  10. Технические характеристики и физические свойства

Портландцемент: что это такое — определение и история получения

Портландцемент по определению — это гидравлическое вяжущее вещество, непосредственно представляет собой цемент, отличающийся составом и количеством используемых материалов для его производства от привычного цемента.

Портландцемент впервые был создан в 1824 году англичанином Джозефом Аспдином, и в этом же году, 21 октября, он запатентовал свое творение. Название обозначенный строительный материал получил согласно наименованию острова Портланд, который находится в Англии. Основной горной породой непосредственно для получения портландцемента является известняк (мел, ракушечник, мраморная крошка).

Технология создания состоит из нескольких основных этапов, при этом используемые материалы должны составлять строго утвержденное процентное число. Производится портландский цемент вследствие измельчения клинкера и гипсового камня в порошкообразное состояние. Готовый материал после фасуется.

Чтобы добыть клинкер, необходимо соответствующие компоненты нагреть. Для этого используется специальная печь цилиндрической формы, которая должна находиться под небольшим уклоном. Температура нагрева достигает 1480 градусов, а время обжигания составляет от 2 до 4 часов.

При такой температуре применяемые минералы не плавятся, а преобразуются в целостную структуру (агрегируют). В конце процесса получается готовый продукт (клинкер), определяющий его прочность

Область применения портландцементов

Применение портландцементов возможно в различных видах строительных работ в соответствии с маркировочными значениями:

  • В жилищном, сельскохозяйственном и промышленном строительстве для производства непосредственно фундаментов, плит перекрытия, балок и железобетона.
  • Для создания строительных, бетонных растворов, штукатурных и кладочных работ.
  • Дополнительно применяется обозначенный вид цемента для выполнения аварийных, ремонтных и восстановительных работ. В особенности, где требуется повышенная прочность бетона из-за высокого уровня влажности и наличия низких температур.

Использовать цемент портланд можно для строительных работ, в которых особое место занимает долговечность, прочность, влаго- и морозостойкость.

Чем портландцемент отличается от обычного цемента

Портландцемент — это улучшенная разновидность цемента за счет добавления в него соответствующих компонентов. Основным отличием считается наличие в составе химических продуктов, имеющих более короткий срок хранения в сухом виде. В обычный цемент добавляются только пластификаторы и соответствующие минеральные добавки:

  • кремнеземистые отходы;
  • пемза;
  • вулканические туфы.

В портландцементе же присутствуют различные силикаты и алюминаты. Для создания клинкера используются:

  • Cao;
  • SiO2;
  • Al2O3;
  • Fe2O3;
  • MgO;
  • SO3.

Главными особенностями строительного материала в данном случае считаются:

  • Долговечность, так как портландцемент имеет повышенную стойкость к износу.
  • Возможность противостоять низким температурам, что актуально, если работы будут выполняться в регионах, где постоянно минусовые показатели ртутного столбика.
  • Достаточно низкая цена, поскольку используемый сырьевой материал является доступным и не требует больших расходов на его добычу.

Портландцемент еще отличается от обычного тем, что первый быстрее можно довести до эксплуатационного состояния.

Особенности состава

Из чего же делают портландцемент? Основной состав строительного материала — это алит и белит, известковый камень. Дополнительно для производства портландцемента добавляются специальные минералы в соответствующей пропорции. Основные из них:

  • кальций – 44%
  • кремний – 14,5%;
  • алюминий – 3,5%
  • железо –2%;
  • магний –1,6%.

Могут добавляться и такие компоненты, как глина, железная руда, и даже остатки литейных материалов. При этом их количество в общем должно составлять не более 1%.

Отвечая на вопрос, какой процент известняка непосредственно используется при производстве портландцемента, то он составляет 75-78%.

Как разводить портландцемент

Портландцемент — это простой в использовании строительный материал, поэтому, чтобы сделать раствор, требуется смешать сухой состав с водой. Пропорции обозначенных компонентов могут разниться в зависимости от требуемой густоты раствора на выходе. Поэтому примерное количество воды может составлять от 1,4 до 2,1 (десятилитровых ведер) на 10 килограмм портландцемента. Более подробно можно посмотреть пропорции в таблице.

(ведро 10 л.)

Читайте также:
Обои желтого цвета в интерьере: виды, дизайн, сочетания, выбор штор и стиля

(ведро 10 л.)

(ведро 10 л.)

Количество воды для создания раствора нужной консистенции еще зависит непосредственно от влажности песка и щебня. Приблизительно расчет должен выполняться по таким показателям:

  • для цементно-песчаного раствора – 1 часть цемента на 0,6 литра воды;
  • для бетона В25 (М350) –1:0,4;
  • для бетона В15 (М200) – 1:0,6;
  • для бетона В7,5 (М100) – 1:0,7.

[info-box type=»warning»]Обязательно требуется соблюдать обозначенные пропорции, чтобы в последующем не возникли проблемы с качеством выполненных работ.[/info-box]

Разновидности портландцемента, какие бывают основные марки

Портландцемент — это достаточно прочный строительный материал с наличием нескольких разновидностей. Основными из них считаются нижеперечисленные.

Быстротвердеющий (БТЦ)

Добавление этого вида портландцемента в бетонные смеси позволяет им застывать в течение 3-х суток. Ведь обычный портландцемент набирает свою прочность спустя 28 дней. Чтобы повысить крепость строительного материала, к основному составу клинкера производится добавление 10% пепла или пемзы и 15% гранулированного шлака.

Сульфатостойкий

Чтобы создать этот вид цемента, в клинкер домешивается трепел и диатомит, а, чтобы смесь имела большую пластичность, кладут глину, которая имеет низкое содержание глинозема. При этом, в клинкере должны отсутствовать активные добавки, поскольку они способствуют усилению процесса выделения тепла непосредственно при затвердевании раствора.

Тампонажный

Используется этот вид строительного материала для тампонирования нефтяных и газовых скважин. Портландцемент изготавливают непосредственно из материалов, утвержденных согласно ГОСТу, поэтому производство должно соответствовать установленным требованиям технологического процесса. В учет берется норма текучести, прочности и время застывания.

Дополнительно нужно обозначить и такие разновидности высококачественного стройматериала:

  • нормальнотвердеющий;
  • пластифицированный;
  • гидрофобный;
  • дорожный;
  • с умеренной экзотермией;
  • с поверхностноактивными органическими добавками.

Существует еще белый и цветной портландцемент. Основное отличие заключается в добавлении в них специальных пигментов и красящих оксидов.

Маркировка на упаковках свидетельствует о том, где можно применять усовершенствованный стройматериал. На сегодня в продаже встречаются такие марки портландцемента:

  • ПЦ500Д20;
  • ПЦ400Д0;
  • ПЦ500Д0;
  • ПЦ400Д20.

Значения 400 и 500 подразумевают под собой выдержку нагрузки определенного количества килограмм на квадратный метр (кг/м3). При этом буква «Д» показывает, какой процент примесей использовался в клинкере.

Технические характеристики и физические свойства

В качестве технических характеристик и основных свойств портландцемента, определяющих его востребованность, выделяют:

  • Тонкость помола приблизительно 40 микрон. Соответствие стандарту определяется способностью цементного порошка просыпаться сквозь сито №008.
  • Удельный вес продукта составляет 1600 кг/м3 – для уплотненных смесей и 1100 кг/м3 – для насыпных.
  • Водопотребность указанного строительного материала достаточно мала, поэтому для приготовления раствора используют не более 25-28% воды относительно массы применяемого цемента. Если жидкости добавить больше, то бетон при затвердевании будет расслаиваться. При использовании меньшего количества воды, непосредственно на готовом изделии станут образовываться трещины.
  • Схватывается раствор в основном за 40-45 минут, но в зависимости от условий окружающей среды, процесс затвердения может отличаться. Например, если используется раствор зимой, то время схватывания происходит в пределах 10-12 часов.
  • При застывании раствора на улице, он может уменьшиться в объеме до 0,5-1 мм/м, а при смешивании сухого цемента с водой, он способен увеличиваться до 0,5 мм/м.

Плотность готового продукта зависит от присутствующих в цементе добавок. К примеру, если смесь находится непосредственно в рыхлом состоянии, то ее плотность составляет 1,1 т/м3, в уплотненном – до 1,5-1,7 т/м3.

Физические свойства портландцемента отображают его главные преимущества. Основными из них считаются:

  • Устойчивость к антикоррозийным процессам, так как в материал добавляются вещества, которые препятствуют химактивности солей. Дополнительно в состав портландцементов включаются примеси, снижающие пористость бетона.
  • Период хранения цемента в заводской упаковке при соблюдении правил составляет 1 год. Обусловлено это тем, что, спустя 3 месяца после изготовления портландцемента даже при хранении его в упаковке теряется активный состав до 20%. Через 12 месяцев потери могут составлять уже 40%.
  • Прочность сжатия обозначает насколько быстро может схватываться цементный раствор. Есть 3 класса прочности: 22,5; 42,5; 52,5.

Главные свойства портландцемента свидетельствуют об улучшенной структуре материала, поэтому его допускается применять даже в холодных климатических зонах.

Рассмотрев, что такое портландцемент и его особенности, главное – помнить, что требуется соблюдать соответствующие правила создания раствора при строительстве.

Характеристики керамзитобетонных блоков — каких размеров

Портландцемент (ПЦ)

Портландцемент (ПЦ) – наиболее распространенная разновидность строительных цементов, производство которых регламентирует ГОСТ 31108-2016. Это гидравлическое вяжущее, изготавливаемое из карбонатных пород (известняка, мела, кремнезема, глинозема), твердеет при затворении водой. Оно широко используется для изготовления цементно-песчаных растворов, бетонов, сухих строительных смесей различного назначения, применяемых в гражданском, промышленном, военном строительстве. Ассортимент различных видов и марок портландцемента позволяет выбрать подходящее вяжущее для индивидуального домостроения, массового многоэтажного строительства, сооружения объектов промышленного и инженерного назначения.

Состав портландцемента

Портландцемент получают спеканием сырьевой смеси, в состав которой входят глина (22-25 %) и известняк (75-78 %). Добыча известняка, залегающего на глубинах до 0,7-10 м, ведется открытым способом. Для изготовления портландцемента используется слой известняка желтовато-зеленоватого цвета.

Спеченная при высоких температурах гранулированная сырьевая смесь называется «клинкер». Именно его состав и характеристики определяют важные свойства цемента: прочность цементного камня и скорость ее нарастания, долговечность и стойкость к сложным эксплуатационным условиям отвердевших растворов и смесей, изготовленных на базе портландцемента.

Особенности производства портландцемента

Известняк от места добычи доставляют к месту производства портландцемента. Сырье сушат и осуществляют его первичный помол с введением специальных добавок. Полученную смесь обжигают. Образованный клинкер повторно перемалывают с введением активных добавок. Поскольку разные виды сырьевых смесей имеют индивидуальный состав, влажность и другие характеристики, каждое производство организуется по собственной технологии. Наиболее распространенные варианты:

    • Сухой способ. Сырье во время или после первичного измельчения сушится. На обжиг материал поступает в сухом виде. Это наиболее экономичный вариант, не требующий затрат энергии на удаление лишней воды из шихты.
Читайте также:
Плесень в ванной: как удалить, вывести и убрать навсегда

  • Мокрый. Используется при производстве портландцемента из сырья, в состав которого входят мел, глина, железосодержащие добавки. Сырье измельчается в воде. Суспензия после удаления лишней воды обжигается в печи. В результате обжига получают небольшие шарики, из которых после тонкого помола образуется цемент.
  • Комбинированный. Эта технология совмещает две предыдущие. Сырьевую смесь (шлам) готовят мокрым способом, после чего ее отправляют на фильтры. В результате фильтрования смесь осушается до 16-18 %. После фильтров сырье поступает на обжиг. Есть и другой вариант комбинированного способа. Шлам готовят сухим способом, добавляют в него воду, гранулируют. После обжига получают клинкер в виде гранул 10-15 мм.

Технические характеристики портландцемента

Оценка качества портландцемента осуществляется по следующим характеристикам:

  • Плотность. Эта величина определяется минералогическим составом материала. В рыхлом состоянии она находится в пределах 0,9-1,3 т/м3, в уплотненном – 1,5-2 т/м3.
  • Период схватывания. Эта техническая характеристика является важным свойством портландцемента. Она зависит от минералогического состава сырья, тонкости помола, водоцементного соотношения, температуры окружающей среды. Схватывание должно начаться не ранее чем через 45 минут, а закончиться – не позже, чем через 12 часов после затворения портландцемента. По нормативам портландцемент, предназначенный для создания бетонных покрытий дорог, может схватываться только через 2 часа после его затворения.
  • Тонкость помола. Эта величина, равная суммарной поверхности зерен в единице массы цемента, существенно влияет на технические характеристики материала, в частности, на скорость его твердения. У обычного портландцемента тонкость помола равна 2500-3000 см2/г, быстротвердеющего – 4000-6000 см2/г.
  • Равномерность изменения объема во время твердения цементной лепешки. Это одна из главных технических характеристик портландцемента. Неравномерное схватывание характерно для вяжущего, в составе которого присутствует слишком большое количество свободной извести или оксида магния. Равномерность изменения объема измеряется на четырех лепешках, которые изготавливаются из цементного теста нормальной густоты. Испытания проводят способом кипячения. Цемент считается прошедшим испытания, если на лицевой стороне всех лепешек отсутствуют: сетка мелких трещин или крупные радиальные трещины, доходящие до края.
  • Водоцементное соотношение (водопотребность). Этот термин означает количество воды, необходимое для изготовления продукта требуемой пластичности. Для портландцемента водоцементное соотношение составляет примерно 25 %. При необходимости его снижения в состав сырьевой смеси вводят пластификаторы.
  • Водоотделение. Этот процесс происходит при твердении строительного раствора или смеси из-за опускания частиц вяжущего и заполнителей под действием силы тяжести. Вода может выступать на поверхности бетонного элемента, между слоями укладываемой смеси или раствора, вокруг частиц заполнителя или арматурных стержней. Наличие таких тонких водных пленок внутри бетонного элемента значительно снижает его прочность и долговечность.
  • Морозостойкость. Это свойство характеризует способность отвердевшего цементно-песчаного слоя или бетонной конструкции, изготовленных на базе портландцемента, выдерживать циклы замерзания/оттаивания без потери рабочих характеристик.
  • Коррозионная стойкость. Ее обычно разделяют на химическую и физическую коррозионную стойкость. Химическая коррозионная стойкость зависит от минералогического состава, а именно, от способности компонентов выдерживать воздействие химически агрессивных сред. Физическую коррозионную стойкость улучшают снижением пористости бетона, уменьшением радиуса пор и их обработкой гидрорфобизирующими составами.
  • Тепловыделение. Это свойство характеризует величину тепла, выделяемого в процессе гидратации цемента. Портландцемент, слишком активно выделяющий большое количество тепла, нельзя использовать при строительстве массивных сооружений из-за большой разницы в температурах на поверхности и внутри бетонного элемента. Для регулирования тепловыделения цемента применяют специальные активные добавки.

Разновидности портландцемента

Все виды портландцемента делятся на бездобавочные и добавочные.

Бездобавочные ПЦ в качестве добавок содержат только гипс. Такие цементы используются для строительства надземных, подземных, подводных конструкций, изготовления железобетонных изделий, не контактирующих при эксплуатации с агрессивными средами. Активные минеральные добавки изменяют технические характеристики портландцемента в нужном направлении. С их помощью повышают водонепроницаемость, коррозионную стойкость и другие полезные свойства готовых продуктов, изготовленных на базе цемента.

В зависимости от присутствующих в составе добавок различают следующие разновидности портландцемента:

    • Быстротвердеющий (БПЦ). Для этого цемента характерен быстрый набор прочности в первые дни после заливки смеси или раствора. В его составе преобладают трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат. Он имеет очень высокую тонкость помола, поэтому быстро впитывает влагу из воздуха. При неправильном хранении такой цемент очень быстро теряет товарные характеристики. Быстротвердеющие портландцементы используются при производстве ЖБИ с высокой отпускной прочностью. Коррозионная стойкость быстротвердеющих цементов пониженная.
    • Пластифицированный. Получают введением поверхностно-активных добавок. Применение этой разновидности портландцементов позволяет снизить водоцементное соотношение, повысить прочность и морозостойкость получаемых растворов и бетонов после твердения.
    • Гидрофобный. При производстве гидрофобного портландцемента в состав клинкера добавляют гидрофобные ПАВ, которые образуют на зернах цемента водоотталкивающие пленки. Обычно в качества ПАВ востребованы продукты нефтепереработки. При хранении даже во влажных условиях такой цемент не портится, не слеживается и не комкуется. Строительные смеси и растворы на базе гидрофобного цемента отличаются хорошей пластичностью, а после твердения – водонепроницаемостью и морозостойкостью.
    • Сульфатостойкий. Цемент изготавливают из клинкера, который имеет в составе пониженное содержание трехкальциевых силиката и алюмината. Такой портландцемент повышает стойкость бетона к коррозии при эксплуатации строительной конструкции в контакте с сульфатсодержащими средами.
    • Белый. Цемент получают с использованием белых коалиновых глин, мела, чистых известняков. На основе белого ПЦ изготавливают цветные цементы путем добавления красящих пигментов.

  • Шлакопортландцемент. Изготавливают совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и доменного гранулированного шлака.
  • Пуццолановый. Получают смешиванием портландцементного клинкера, активной миндобавки, гипса. Активные минеральные добавки, входящие в состав этого цемента, – вулканические туфы, пемзы, пеплы, трепел, золы тепловых электростанций. Это вяжущее активно используется при строительстве гидротехнических сооружений, подземных объектов.

Классы и марки прочности портландцементов

В соответствии с ГОСТом 31108-2016 основная характеристика портландцемента – прочность – определяется классом. Ранее это свойство характеризовала марка. Наиболее популярные портландцементы:

  • В 32,5 (М400). Вид цемента, востребованный практически во всех областях частного и массового строительства, для изготовления ЖБИ, устройства дорожек, площадок, отмосток.
  • В42,5 (М500). Портландцемент, имеющий прекрасные прочностные характеристики, применяется в ремонтно-строительных работах на объектах ответственного назначения, при восстановлении строительных конструкций после аварий, проведении дорожно-ремонтных работ.
  • В52,5 (М600). Портландцемент, используемый при строительстве особо ответственных объектов.
Читайте также:
Смесители для ванной — разнообразие моделей и советы по выбору

В каких случаях портландцемент не применяется?

При выборе вида цемента учитывают условия, в которых будет эксплуатироваться объект. Портландцементы с активными добавками, пуццолановые цементы не применяют в регионах с низкими температурами. Все виды портландцементов не используются:

  • в соленых водах;
  • в руслах рек проточного типа;
  • в водоемах, имеющих в составе большое количество различных минералов.

Сульфатостойкий цемент подходит для применения только в статичных водах невысокой агрессивности. Для плотин, дамб, конструкций, эксплуатируемых в проточных водах, используют специальные виды цемента.

Технические характеристики портландцемента

Технические характеристики портландцемента можно подразделить на две группы:1) минеральный и вещественный составы, тонкость помола определяющие строительно-технические свойства; 2) нормальная густота, сроки схватывания, марка по прочности и другие технические свойства.

Состав статьи:

Важнейшие технические характеристики портландцемента:

◊ Минеральный состав портландцемента;

◊ Вещественный состав портландцемента;

◊ Тонкость помола портландцемента;

◊ Плотность и водопотребность;

◊ Сроки схватывания и равномерность изменения объема;

◊ Активность и марка портландцемента.

Минеральный состав выражает содержание в клинкере (в % по массе) главных минералов. Применяются расчетный и прямые экспериментальные методы определения минерального состава клинкера. Минеральный состав рассчитывают на основании данных химического анализа, который определяет содержание окислов (в % по массе).

Прямые экспериментальные методы определения минерального состава клинкера включают: оптическую и электронную микроскопию, рентгеновский фазовый анализ, микрозондирование (лазерный и ионный микрозонды) и др.

Вещественный состав цемента выражает содержание в цементе (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса, минеральных добавок, пластифицирующих и гидрофобизующих добавок; он приводится в паспорте на цемент.

Допускается введение в цемент при его помоле пластифицирующих или гидрофобизующих поверхностно-активных добавок в количестве не более 0,3% от массы цемента (по согласованию с потребителем).

Тонкость помола цемента оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой № 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.

Наряду с ситовым анализом для оценки дисперсности цемента проводят определение удельной поверхности с помощью специального прибора — поверхностемера. Даже обычный портландцемент М 400 измельчается довольно тонко: остаток на сите с сеткой № 008 не превышает 15%, т. е. 85% зерен цемента имеет размер менее 80 мкм, при этом его удельная поверхность составляет обычно 2500 — 3000 см²/г.

С увеличением тонкости помола прочность цемента возрастает.Средний размер зерен портландцемента, выпускаемого отечественными заводами, составляет примерно 40 мкм. Толщина гидратации зерен через 6…12 мес твердения обычно не превышает 10…15 мкм( смотри таблицу-1).Таким образом, при обычном помоле портландцемента 30…40% клинкерной части его не участвует в твердении и формировании структуры камня.

Таблица-1.Глубина гидратации клинкерных минералов

С увеличением тонкости помола цемента увеличивается степень гидратации цемента, возрастает содержание клеящих веществ -гидратов минералов -и повышается прочность цементного камня.Заводские цементы должны иметь тонкость помола, характеризуемую остатком на сите № 008( размер ячейки в свету 0,08 мм) не более 15%. Но обычно она равна 8…12%.

Тонкость помола цемента характеризуется также величиной удельной поверхности (м²/кг), суммарной поверхностью зерен (м²) в 1 кг цемента. Удельная поверхность заводских цементов составляет 250…300 м²/кг. В ряде случаев с целью повышения активности заводского цемента и для получения быстротвердеющего цемента тонкость помола повышают.

Условно считают, что прирост удельной поверхности цемента на каждые 100 м²/кг повышает его активность на 20…25%. Увеличение удельной поверхности цемента более 300…350 м²/кг связано со значительным снижением производительности мельниц. Кроме того такие цементы увеличивают водопотребность, растет тепловыделение, возрастают усадочные деформации.

Плотность портландцемента (без минеральных добавок) составляет 3,05 — 3,15. Его объемная масса зависит от уплотнения и у рыхлого цемента составляет 1100 кг/м3, у сильно уплотненного — до 1600 кг/м³, в среднем — 1300 кг/м³.

Водопотребность цемента определяется количеством воды (в % от массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Нормальной густотой цементного теста считают такую его подвижность, при которой цилиндр — пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5 — 7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Водопотребность портландцемента в пределах от 22 до 28%. При введении активных минеральных добавок осадочного происхождения (диатемита, трепела, опоки) водопотребность цемента повышается и может достигнуть 32 — 37 %.

Сроки схватывания и равномерность изменения объема цемента определяют в тесте нормальной густоты. Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. Началом схватывания считают время, прошедшее от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1 — 2 мм. Конец схватывания — время от начала затворения до того момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 1 — 2 мм.

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания — не позднее 10 ч от начала затворения. Для получения нормальных сроков схватывания при помоле клинкера на цементном заводе вводят добавку двуводного гипса в количестве до 3,5% (считая на SO3).

Замедление схватывания объясняется отложением на зернах цемента тонких пленок гидросульфоалюмината кальция, образовавшегося при взаимодействии введенного сульфата кальция с трехкальциевым алюминатом. Эти пленки замедляют диффузию воды к цементным зернам, и скорость их гидратации уменьшается.

Читайте также:
Пенопласт или пеноплекс: на чем остановить свой выбор?

Замедлителями схватывания служат также фосфаты, нитраты калия, натрия и аммония, сахар. Сахар образует с гидроокисью кальция легко растворимый сахарат кальция, наличие которого увеличивает концентрацию ионов кальция. Поэтому процесс гидролиза трехкальциевого силиката подавляется, а схватывание происходит медленнее. При большой добавке сахара бетон не твердеет.

Ускорителями схватывания портландцемента являются карбонаты щелочных металлов и хлориды. Они образуют при взаимодействии с гидроокисью кальция, выделяющейся при гидролизе трехкальциевого силиката, труднорастворимые соединения.

Так действует, например, карбонат натрия Са(ОН)2 + Na2C03 = СаС03 + 2NaOH

В результате химической реакции образуется малорастворимый карбонат кальция, гидроокись кальция выводится из сферы реакции и процесс гидролиза трехкальциевого силиката ускоряется.

Влияние хлористого кальция на сроки схватывания портландцемента зависит от дозировки. При введении в бетонную смесь в обычной дозировке 1 — 2% от массы цемента хлористый кальций мало влияет на сроки схватывания, но существенно повышает начальную прочность бетона, т. е. действует как ускоритель твердения. При использовании в качестве противоморозной добавки хлористый кальций может вводиться в больших количествах, тогда он ускоряет схватывание, и бетонную смесь рекомендуется затворять на холоде, чтобы избежать преждевременного загустевания.

Один из методов ускорения процессов схватывания и твердения заключается во введении добавок, являющихся центрами кристаллизации, например, в виде заранее приготовленного измельченного гидратированного цемента.

Равномерность изменения объема. Причиной неравномерного изменения объема цементного камня являются местные деформации, вызываемые расширением свободной СаО и периклаза MgO вследствие их гидратации. По стандарту изготовленные из теста нормальной густоты образцы — лепешки через 24 ч предварительного твердения выдерживают в течение 3 ч в кипящей воде. Лепешки не должны деформироваться, не допускаются радиальные трещины.

Марка портландцемента

Активность и марка портландцемента.

Согласно ГОСТ 10178-85, прочность портландцемента характеризуют пределами прочности при сжатии и изгибе. Активность и марку цемента устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов балочек (образцов-призм) размером 40 х 40 х 160 мм, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси( смотри примечание* ) состава 1 :3 (по массе) и В/Ц=0,4, через 28 сут твердения (первые сутки образцы твердеют в формах во влажном воздухе при температуре (20 ± 2)°С, а затем 27 сут — в воде комнатной температуры). Образцы-призмы сначала испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки призм — на сжатие.

*Примечание :(Все стандартные испытания цементов для определения их марки по прочности должны производиться только на песке, соответствующем ГОСТ 6139 — 78. Песок нормальный для испытания цементов — это природный кварцевый песок Привольского месторождения с зернами округлой формы размером 0,5 — 0,9 мм; содержание в нем двуокиси кремния — не менее 98%, примесей глинистых, илистых и пылевидных частиц — не более 1 %.)

Активностью называют предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 сут. В зависимости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцемента подразделяют на марки М400, М500, М550 и М600. Требования к отдельным маркам цементов по прочности при сжатии и изгибе приведены в табл. 2.

Таблица 2. Требования к маркам портландцемента и его разновидностей (ГОСТ 10178 — 76)

У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и начальная, 3-суточная. Цемент, которому присвоен государственный Знак качества, должен обладать стабильными показателями прочности при сжатии коэффициент вариации прочности для цемента М 300 и М 400 — не более 5%, М 500, М 550 и М 600 — не более 3%.

При отнесении портландцемента к той или другой марке предел прочности образцов при изгибе и сжатии в возрасте 28 суток должен быть не ниже значений , приведенных в таблицу 3.

Таблица 3. Гарантированная марка цементов по пределу прочности.

Прочность портландцемента нарастает неравномерно: на третий день она достигает примерно 40…50% марки цемента, а на седьмой — 60…70%. В последующий период рост прочности цемента еще более замедляется, и на 28-день цемент набирает марочную прочность. Однако при благоприятных условиях твердение портландцемента может продолжатся месяцы или даже годы, в 2…3 раза превысив марочную (28-суточную) прочность.

Можно считать, что в среднем прирост прочности портландцемента подчиняется логарифмическому закону (график-1). Теоретический предел прочности цементного камня при сжатии очень велик, составляет более 240…340 МПа.Практически при формировании бетонов прессованием была получена прочность 280 МПа и более.

График-1. График прочности цемента

Прочность цементного камня и скорость его твердения зависят от минералогического состава клинкера, тонкости помола цемента, содержания воды, влажности, температуры среды и продолжительности хранения.

Влияние минералогического состава на прочность портландцемента.

Процесс нарастания прочности клинкерных минералов портландцемента различен. Наиболее быстро набирает в прочности трехкальциевый силикат: за 7 сут твердения он набирает около 70% от 28-суточной прочности( график-2), дальнейшее нарастание прочности у C3S значительно замедляется ( таблица 4).

Таблица 4. Степень гидратации клинкерных минералов во времени от полной гидратации,%

Другая картина твердения двухкальциевого силиката. В начальный период твердения ( до 28-суточного возраста) C2S набирает всего до 15 % прочности C3S,но и в последующий период твердения двухкальциевый силикат начинает повышать свою прочность и в какой-то период достигает и даже может превысить прочность C3S.

График-2. Нарастание прочности минералов клинкера портландцемента

Это явление объясняется тем, что трехкальциевый силикат гидратирует быстрее, чем двухкальциевый.К 28-суточному возрасту гидратации C3S почти заканчивается, а гидратация C2S к этому времени начинает развиваться. Поэтому при необходимости получить бетон высокой прочности в короткие сроки применяют цемент с большим содержанием трехкальциевого силиката -так называемый алитовый цемент. И наоборот, если требуется высокая прочность в более позднее время ( например, в гидротехнических сооружениях), то можно применять белитовый цемент.

Читайте также:
Обои желтого цвета в интерьере: виды, дизайн, сочетания, выбор штор и стиля

Трехкальциевый алюминат сам по себе имеет низкую прочность, однако значительно ускоряет твердение цемента в начальний период.Этим свойством C3A пользуются, получая быстротвердеющий портландцемент.По минералогическому составу от отличается высоким содержанием C3A, и C3S (около 60…70% , в том числе до 10%C3A).

Выделение тепла при твердении.

Гидратация цемента сопровождается выделением тепла. В тонких бетонных конструкциях тепло гидратации быстро рассеивается и не вызывает существенного разогрева бетона. Однако тепловыделение внутренней части массивной конструкции может повысить его температуру на 40°С и более по отношению к температуре бетонной смеси при укладке.

Снаружи массив остывает быстрее, чем внутри, возникают температурные напряжения, которые нередко являются причиной появления трещин в бетоне. Чтобы избежать растрескивания, стремятся использовать низкотермичные цементы, снижают расход цемента в бетоне, а в случае необходимости применяют искусственное охлаждение массива.

Не всегда тепловыделение играет отрицательную роль. Например, при бетонировании конструкций в холодное время года по способу термоса выделяющееся тепло способствует поддержанию положительной температуры бетона, оно также полезно при изготовлении сборных железобетонных изделий методом горячего формования.

Термохимические свойства портландцемента зависят от минерального состава клинкера и тонкости помола. Данные о тепловыделении клинкерных минералов приведены в табл. 5 (по данным С. Д. Окорокова и др.).

Таблица 5. Теплота гидратации клинкерных минералов, Дж/г

Из табл. 5 видно, что трехкальциевый алюминат и алит отличаются быстрым и высоким тепловыделением, наоборот, белит малотермичен и выделяет тепло очень медленно. Следовательно, снизить экзотермию портландцемента можно, уменьшая содержание СзА и C3S и соответственно повышая количество C2S и C4AF.

Увеличение тонкости помола портландцемента усиливает тепловыделение, особенно в начале твердения (в первые 1 — 7 сут). Поэтому для бетонирования массивных конструкций применяют портландцемент с ограниченным содержанием алита (40 — 50%) и трехкальциевого алюмината (до 7%) и умеренной тонкостью помола (средняя удельная поверхность 2500 — 3000 см²/г).

Интенсивность роста прочности и тепловыделения портландцемента зависят от одних и тех же факторов — все мероприятия, ускоряющие гидратацию цемента, вызывают увеличение тепловыделения и возрастание прочности. Это позволяет использовать для приближенной оценки тепловыделения эмпирические формулы, связывающие тепловыделение и прочностную характеристику цемента, например, в следующем виде:

где Q7-тепловыделение цемента за первые 7 сут,Дж/г; ℜ-коэффициент; R7-7-суточная активность цемента .

Влияние влажности и температуры среды.

Твердение цементного камня и повышение его прочности могут продолжаться только при наличии в нем воды, так как твердение есть в первую очередь процесс гидратации. Большое влияние на рост прочности цементного камня оказывают влажность и температура среды.Скорость химических ре-
акций между клинкерными минералами и водой увеличивается с повышением температуры, а также значительно возрастает скорость уплотнения продуктов гидратации цемента.

Твердение цементного камня на практике может происходить в широком диапазоне температур: нормальное твердение — при температуре 15…20°С, пропаривание — 80…90°С, автоклавная обработка — до 170…200°С, давление пара — до 0,8…1,2 МПа и твердение — при отрицательной температуре. Наиболее быстрый рост прочности цементного камня происходит при пропаривании под давлением в автоклавах, при этом бетон через 4…6 ч приобретает марочную прочность.

В условиях пропаривания при нормальном давлении твердение бетона происходит примерно в 2 раза медленнее, чем в автоклавах. Бетоны, подвергнутые тепловлажностной обработке при температуре до 100°С, в большинстве случаев приобретают только 70% проектной прочности и лишь иногда достигают 100%. Дальнейший рост их прочности, как правило, не наблюдается.

Твердение портландцементного камня при отрицательных температурах не происходит, так как вода превращается в лед. Однако за счет добавки СаСl2, NaCl или их смеси бетон все же набирает прочность. Добавление к цементу электролитов СаСl2, NaCl в количестве 5% и более от массы цемента повышает концентрацию растворенных веществ в воде и понижает температуру ее замерзания.

Кроме того, хлористые соли являются ускорителями твердения цемента. Однако применение этих солей в количестве более 2% в железобетонных конструкциях не рекомендуетсяиз-завозможной коррозии арматуры. В последнее время в качестве противоморозной добавки используют нитрит натрия NaNO2.

Продолжительность хранения

Длительное хранение цемента даже в самых благоприятных условиях влечет за собой некоторую потерю его активности. После 3 мес хранения потеря активности цемента может достигать 20%, а через год — 40%. Цементы более тонкого помола теряют больший процент активности, так как влага воздуха, соприкасаясь с цементом, вызывает преждевременную гидратацию цемента.

Восстанавливать активность лежалого цемента можно вторичным помолом. Наиболее эффективен вибродомол цемента, в процессе которого повышается тонкость помола цемента, а также происходит обдирка гидратных и инертных оболочек с цементных зерен. Наиболее целесообразным методом предотвращения потери активности цемента является гидрофобизация.

Правила приемки цементов установлены ГОСТ 22236 — 76. Цемент отгружают и принимают партиями. Размер партии устанавливают в пределах от 300 до 4000 т в зависимости от годовой мощности цементного завода. Завод производит паспортизацию цемента и назначает его марку на основании данных текущего контроля производства.

В паспорте указывается: полное название цемента, его гарантированная марка, вид и количество добавки, нормальная густота цементного теста, средняя активность цемента при пропаривании. Для проверки качества отгружаемой продукции поставщик производит физические и механические испытания цемента, определяя его прочность в возрасте 3 и 28 сут.

По требованию потребителя поставщик сообщает потребителю результаты физико-механических и химических испытаний цемента в 10-дневный срок после их окончания.Цемент отгружают навалом или в бумажных пятислойных или шестислойных клапанных мешках; массу мешка указывают на упаковке.При транспортировании и хранении цемент должен защищаться от воздействия влаги и загрязнения. Цементы хранят раздельно по видам и маркам, смешивание разных цементов не допускается.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: