Портландцемент и его разновидности: свойства, разновидности, состав, виды, характеристики, применение

свойства, разновидности, состав, виды, характеристики, применение

Цемент – один из основных материалов, применяемых во всех отраслях строительства. Используется в качестве гидравлического вяжущего в растворах и смесях, необходимых для строительства монолитных сооружений и сборных конструкций, проведения ремонтных работ и отделочных мероприятий. Портландцемент – наиболее популярный тип цемента, получаемый путем тонкого помола клинкера с добавкой двуводного гипса в количестве 1,5…3,5%, необходимого для изменения сроков схватывания вяжущего.

Особенности производства

Изготовление портландцемента происходит в три стадии:

• Приготовление сырьевой смеси. Минералогический состав сырьевой смеси для изготовления портландцемента – карбонатные горные породы (мел, известняк, глинозем, кремнезем) и мергелий, содержащие оксиды кальция, кремния, железа, алюминия, магния. Сырье измельчают и смешивают в оптимальных пропорциях.
• Производство клинкера. Его получают обжигом подготовленной сырьевой массы в высокотемпературных печах при +1300…+1400°C.
• Приготовление портландцемента для поставки потребителям. Клинкер измельчают и смешивают с гипсом. При необходимости в материал добавляют другие компоненты, позволяющие получить определенные свойства готового продукта.

 

В зависимости от состава сырьевой смеси, меняется истинная плотность портландцемента. Максимальный показатель у бездобавочного цемента – 3100 кг/м³, у шлакопортландцемента и пуццоланового вяжущего она ниже и составляет – 2700-2900 кг/м³.

Основные реакции при затворении цемента водой

После смешивания портландцемента и составов на его основе происходят следующие химические реакции:

• Первоначальное упрочнение материала. Осуществляется, благодаря взаимодействию с водой гипса и трехкальциевого алюмината. В результате такой реакции формируется кристаллическая структура эттрингита, моносульфата и алюмината кальция гидрата.
• Вторая реакция – медленная. Она протекает между водой и трехкальциевым силикатом. При этом образуется силикат кальция, имеющий аморфную структуру. Иначе он называется CSH-гель. В ходе этого этапа продолжается твердение смеси или раствора на основе портландцемента и развитие внутренних сил натяжения. Образующиеся цементные структуры обволакивают и прочно связывают между собой отдельные зерна мелкого и крупного заполнителей.
• В результате третьей стадии в структуре появляется силикагель SiO₂.

Разновидности портландцемента и области их применения

В соответствии с ГОСТом 31108-2016 портландцемент по составу, а следовательно, по физическим и техническим характеристикам разделяют на 5 основных видов. 

Бездобавочный

Обозначение – ЦЕМ I. В составе присутствуют только клинкер и гипс. Допустимое содержание минеральных добавок – до 5%. Основная особенность бездобавочного портландцемента – свойство быстро схватываться и набирать прочностные характеристики. Уже на следующий день после заливки бетон или цементно-песчаный раствор приобретают примерно 50% от марочной прочности. Бездобавочное вяжущее применяется при строительстве монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций. Не рекомендуется для использования в особых условиях, отличающихся от нормальных.

С активными минеральными добавками

Маркировка – ЦЕМ II. Портландцементный клинкер и активные минеральные добавки могут перемалываться совместно или по отдельности. Количество добавок – 6-35%. Чем выше их содержание в портландцементе, тем медленнее бетон или цементно-песчаный раствор набирают марочную прочность. В качестве таких добавок используют горные породы – диатомит, опоку, трепел, пемзу, вулканический пепел и другие.

Введение этих компонентов в состав портландцемента позволяет

снизить себестоимость, но при этом немного ухудшаются прочность и другие технические свойства конечного продукта. Есть еще один положительный момент использования активных минеральных добавок, основу которых составляет аморфный кремнезем. Этот компонент легко реагирует с гидроксидом кальция, который образуется при гидратации цемента. При этом происходит образование труднорастворимых гидроксидов кальция, не вымывающихся из цементного камня. Их присутствие значительно повышает водонепроницаемость конечного продукта.

Шлакопортландцемент

Обозначение – ЦЕМ III. Вяжущее, содержащее гранулированный шлак в количестве 6-35%, относится к нормально твердеющим. Его получают совместным помолом клинкера, шлака и гипса. В шлаках, как и в активных минеральных добавках, содержится амфорный кремнезем. Шлакопортландцемент стоит

дешевле обычного цемента примерно на 15%. Он медленнее набирает прочность, но через 2-3 месяца по этому показателю опережает портландцемент такой же марки. Минус шлакосодержащего вяжущего – низкая морозостойкость. Поэтому оно используется при строительстве массивных наземных, подземных и подводных конструкций, которые не подвергаются частым циклам замораживания-оттаивания.

Пуццолановый

Обозначается как ЦЕМ IV. Его получают совместным помолом клинкера, минеральной добавки и гипса. Возможно перемалывать их отдельно, а затем тщательно смешивать. Ограничение по содержанию трехкальциевого алюмината – не более 8%. Для него характерно

медленное твердение в первые сроки схватывания. Во влажных условиях бетон из пуццоланового цемента догоняет бетон из обычного портландцемента через 3-6 месяцев.

Благодаря медленному твердению, пуццолановые цементы выделяют меньшее количество тепла, поэтому они применяются при строительстве массивных конструкций, для которых важным моментом является отсутствие термических деформаций. ППЦ хорошо набирают прочность при повышенных температурах, поэтому они используются при изготовлении изделий, которые подвергаются тепловой и влажностной обработке в автоклавах. Бетоны на ППЦ имеют высокую водонепроницаемость и сульфатостойкость, но низкую морозостойкость. Поэтому они используются при строительстве подводных и подземных объектов или подводной и подземной частей наземных объектов, которые находятся в контакте с мягкими и сульфатсодержащими водами. Количество циклов замораживания-оттаивания для таких бетонных конструкций должно быть сведено к минимуму.

Таблица пропорций компонентов портландцементов различных типов

Тип	Наименование		Вещественный состав, % по массе
			Основные компоненты								Вспом. комп.
			Портланд- цемент клинкер	Гранулир. шлаки	Микро- кремнез.	Пуццо лана	Глиеж	Зола-уноса	Обож. сланец	Извест- няк
			Кл.	Ш	Мк	П	Г	З	С	И
ЦЕМ I	Портланд- цемент	ЦЕМ I	95-100	—	—	—	—	—	—	—	0-5
ЦЕМ II	Портланд- цемент с мин. добав.
	Шлак	ЦЕМ II/А-Ш	80-94	6-20	—	—	—	—	—	—	0-5
		ЦЕМ II/В-Ш	65-79	21-35	—	—	—	—	—	—	0-5
	Микро- кремнезем	ЦЕМ II/Мк	90-94	—	6-10	—	—	—	—	—	0-5
	Пуццо- лана	ЦЕМ II/А-П	80-94	—	—	6-20	—	—	—	—	0-5
		ЦЕМ II/В-П	65-79	—	—	21-35	—	—	—	—	0-5
	Глиеж	ЦЕМ II/А-Г	80-94	—	—	—	6-20	—	—	—	0-5
		ЦЕМ II/В-Г	65-79	—	—	—	21-35	—	—	—	0-5
	Зола-уноса	ЦЕМ II/А-З	80-94	—	—	—	—	6-20	—	—	0-5
		ЦЕМ II/В-З	65-79	—	—	—	—	21-35	—	—	0-5
	Обож. сланец	ЦЕМ II/А-Сп	80-94	—	—	—	—	—	6-20	—	0-5
		ЦЕМ II/В-Сп	65-79	—	—	—	—	—	21-5	—	0-5
	Извест- няк	ЦЕМ II/А-И	80-94	—	—	—	—	—	—	6-20	0-5
		ЦЕМ II/В-И	65-79	—	—	—	—	—	—	21-35	0-5
ЦЕМ III	Шлако- портланд- цемент	ЦЕМ III/А	35-64	36-65	—	—	—	—	—	—	0-5
		ЦЕМ III/В	20-34	66-80	—	—	—	—	—	—	0-5
		ЦЕМ III/С	5-19	81-95	—	—	—	—	—	—	0-5
ЦЕМ IV	Пуццо- лановый цемент	ЦЕМ IV/А	65-89	—	11-35				—	—	0-5
		ЦЕМ IV/В	45-64	—	36-55				—	—	0-5
ЦЕМ V	Компози- ционный цемент	ЦЕМ V/А	40-64	18-30	—	18-30			—	—	0-5
		ЦЕМ V/В	20-38	31-49	—	31-49			—	—	0-5

Соответствие классов прочности и марок портландцемента по ГОСТам 31108-2016 и 10178-85

Маркировку и свойства цемента в настоящее время регламентируют два действующих ГОСТа, что приводит к некоторой путанице:

• ГОСТ 31108-2016 – совсем новый, и он приведен в соответствие с европейскими стандартами. Согласно этому нормативу в маркировке применяется буквосочетание ЦЕМ с буквенно-цифровыми обозначениями, которые мы показали в таблице, расположенной выше. Прочность по этому ГОСТу обозначается классами.
• ГОСТ 10178-85. В соответствии с этим стандартом значение прочности обозначается маркой.

Таблица соответствия марок и классов прочности портландцемента

Класс прочности по ГОСТу 31108-2016	Марка прочности по ГОСТу 10178-85	Выдерживаемое давление
		МПа	кгс/м3
В 22,5	М300	22,5	300
В 32,5	М400	32,5	400
В42,5	М500	42,5	500
В 52,5	М600	52,5	600

виды, марки, технические характеристики, технология производства

Дата: 23 января 2019

Просмотров: 4664

Коментариев: 0

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.

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

Виды

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.

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.

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

Разновидности портландцемента — Студопедия

Наряду с обыкновенным портландцементом выпускают большое количество его разновидностей: быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, белый и цветной. Эти цементы более дорогие и рекомендуются только в тех случаях, когда их специальные свойства могут быть использованы с максимальной эффективностью.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается быстрым ростом прочности в первые дни твердения. Выпускают БТЦ двух марок: 400 и 500, которые в трехсуточном возрасте должны иметь предел прочности при сжатии соответственно не ниже 25 и 28 МПа.В составе БТЦ преобладают активные минералы: трехкальциевый силикат C3S — 50…55 % и трехкальциевый алюминат С3А— 5… 10 %. Тонкость помола у БТЦ выше, чем у обычного портландцемента (удельная поверхность до 5000 см2/г), поэтому при хранении он, впитывая пары воды из воздуха, комкуется и быстро теряет активность. БТЦ применяют для бетонов сборных конструкций с повышенной отпускной прочностью и монолитных конструкций. Коррозионная стойкость у БТЦ пониженная.

Пластифицированный портландцементполучают, добавляя к клинкеру при помоле гидрофильные поверхностно-активные вещества (например, сульфитно-спиртовую барду ССБ) в количестве 0,15…0,25 %. Такой цемент повышает пластичность бетонных и растворных смесей по сравнению с обычным портландцементом при одинаковом расходе воды. Это позволяет уменьшить расход портландцемента, повысить прочность и морозостойкость бетонов и растворов.

Гидрофобный портландцемент получают, добавляя к клинкеру при помоле гидрофобные поверхностно-активные вещества ПАВ (0,05…0,5 % от массы цемента), образующие на зернах цемента водоотталкивающие пленки. В качестве таких добавок используют главным образом отходы переработки нефти (мылонафт, асидол).Гидрофобный портландцемент благодаря наличию защитных пленок при хранении и транспортировании даже во влажных условиях не намокает, не комкуется и почти не теряет своей активности. При перемешивании гидрофобного цемента с водой и заполнителями ПАВ сдирается с цементных зерен 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.

Применяется гидрофобный цемент в тех случаях, когда трудно обеспечить необходимые условия хранения обычного цемента.

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют из клинкера с пониженным содержанием трехкальциевого силиката C3S (не более 50 %) и трехкальциевого алюмината С3А (не более 5%). При таком составе цемента уменьшается возможность образования в цементном камне гидросульфоалюмината кальция («цементной бациллы») и тем самым повышается стойкость бетона к сульфатной коррозии. Кроме того, сульфатостойкий цемент характеризуется пониженным тепловыделением при твердении. Сульфатостойкий цемент выпускают марок 300, 400, 500.

Белый портландцемент получают из белых каолиновых глин и чистых известняков или мела с минимальным содержанием окислов железа, марганца и хрома. В таком цементе практически нет алюмоферрита кальция С4АF, имеющего серо-зеленый цвет. На основе белого цемента и щелочестойких пигментов (сурика, ультрамарина и др.) получают цветные цементы. Марки таких цементов 300, 400 и 500. Применяют белый и цветные цементы для отделочных работ.

Цветной портландцемент (ЦПЦ) — твердеющее на воздухе и в воде вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения белого или цветного клинкера (не менее 80%), минеральных (не более 15%) и органических красителей, гипса и активной минеральной добавки (не более 6%). Органические пигменты вводят в количестве не более 0,5% от массы цемента. Выпускают ЦПЦ марок 300, 400, 500 желтого, розового, красного, коричневого, зеленого, голубого и черного цвета.

шлакопортландцемент (шлаковый цемент). Производство шлакопротландцемента заключается в соединении металлургических шлаков с вяжущими воздушными или гидравлическими веществами. Разновидности:магнезиальный цемент, известково-шлаковый цемент, сульфатошлаковый цемент и другие вяжущие шлаковые вещества.

виды, свойства и применение в строительстве

Загрузка…

Портландцемент – стройматериал, о котором многие знают или слышали. А известно ли вам почему он носит такое название, знаете ли его качества, состав, где он используется? Интересно? Тогда вперед!

Портландцемент – один из немногих стройматериалов, которое имеет такое благородное имя. Знаете, как оно появилось, и почему цемент называют портланд? Минеральную смесь, которую изобрел и запатентовал Джозеф Аспдин в начале 19 века, назвали портландский цемент. К слову сказать, свое изобретение господин Аспдин сделал на кухне. Он нагрел смесь измельченной извести с глиной в печи, а затем растер комки в порошок. После смешивания с водой состав приобрел твердость натурального камня. По цвету, полученный бетон, был похож на те самые камни с карьера острова Портланд. Именно поэтому цемент обрел такое красивое имя и сокращенно стал называться портландцемент.

Особенности и изготовление

— Доктор, мой ребенок наелся песка, и я дала ему немного воды. Что мне теперь делать?
— Следите, чтобы он не подходил к цементу!

Примерно так выглядит создание песчано-цементной смеси. Интересно, а кто-то пробовал так делать? Любопытно, это работает внутри человека? Кажется, ничего не получится, мы внутри очень кислотные. Хотя… Нет, только пожалуйста не пробуйте повторить. Это всего лишь анекдот.

Так вот, портландцемент – это вяжущее вещество, которое связывает воедино все, что попадает в его объятия. Его имя должно вызывать прямые ассоциации с прочными монолитными конструкциями. Дальше, между делом, расскажу, как работает внутренняя химия при сотворении рукотворного камня.

 Загрузка …  Загрузка …

Что касается состава строительного порошка. В него входят натуральные неорганические вещества, запеченные при высоких температурах:

• глина;
• известняк;
• мел;
• кремнезем;
• глинозем.

Минеральные зерна, которые состоят из перечисленных веществ, называют клинкером. Их перемалывают вместе с гипсом, получая гидравлический цемент.

Клинкер на 97 % состоит из минералов. В него входят оксиды кальция, железа, алюминия, титана, кремния.

Чтобы что-то продать, нужно сначала что-то купить. А чтобы что-то сделать, нужно сначала что-то добыть. Так и здесь. Главным этапом производства портландцемента является добыча правильных ископаемых. Известняк с характерным желто-зеленым цветом добывают открытым способом. Самые нижние его слои расположены на глубине 10 м. Добытый материал перевозят к месту производства. После первичного дробления приступают к его обработке.

Теперь самое интересное. Записывайте (вдруг пригодится). Процесс изготовления портландцемента такой:

1. Сначала минералы перемалывают в порошок.
2. Затем полученную смесь тщательно пропекают при температуре 1400 градусов Цельсия. Домашняя печка, как у Аспдина уже не поможет. Нужен специальный вращающийся тепловой агрегат с барабаном. После обжига получаются минеральные гранулы.
3. Полученный клинкер снова измельчают. Порошок перемешивают в нужной пропорции с гипсом, вносят добавки.

С первого взгляда процесс не такой сложный. Но пытливый ум человека не ищет легких путей. Было изобретено 3 варианта обжига горных минералов. Каждый создан с целью получить бетон с определенными свойствами.

• Мокрый тип обработки. Перемалывание минералов происходит в воде. Затем влажную смесь отправляют в печь. На выходе получаются минеральные шарики (клинкер) которые снова перемалывают и смешивают с гипсом.
• Сухой способ производства. Минеральные составляющие измельчаются и обжигаются в сухом виде. Этот тип производства считается более экономичным, потому что тратится меньше электричества. При мокром варианте в печах расходуется много электроэнергии на испарение воды.
• Смешанный (комбинированный) вариант. Используют мокрый и сухой способ. Сырье немного увлажняют, запекают, а затем смешивают компоненты уже в сухом виде.

Таким способом получают знакомый нашему глазу порошковый состав. Но часто портландцемент обогащают полезными добавками, чтобы улучшить его качества. По их наличию портландцемент делят на марки. Изготовленный продукт проходит контроль качества и получает сертификат.

Особенностью портландцемента является то, что его компоненты в правильных пропорциях позволяют составу быстро схватываться практически при любых условиях, даже под водой.

Состав и свойства

Внешне «портланд» цемент выглядит как порошок серого цвета с зеленоватым оттенком. Мы уже говорили, из чего он состоит. А вот из чего состоит главный компонент клинкер, как он влияет на конечные свойства бетона, обсудим сейчас.

На фотографии вы видите зерна клинкера.

Итак, после обжига минералов в разном соотношении получают:

• Белит. Не очень прочный материал, медленно твердеет. Его добавляют в бетон, чтобы уменьшить скорость схватывания. Но при этом бетон теряет свою марочную прочность.
• Алит. Если его количество будет составлять около 37%, получится прочный, быстроотвердевающий состав высокой марки.
• Алюминат. Быстро схватывается. Его добавляют не больше чем 15%, потому что коэффициент его прочности не очень велик.
• Алюмоферрит. Достаточно прочен, быстро схватывается. Добавляют в рабочую смесь в размере 15 %.

Чтобы производителю контролировать качество продукции, а покупателю не сомневаться в заявленных характеристиках, написан ГОСТ 10178-85. Его название «Портландцемент и шлакопортландцемент технические условия». Зная это, ищите надпись о соответствии ГОСТу на упаковке.

Название ГОСТа прописывают в конце буквенно-цифровой аббревиатуры, характеризующей цемент. Например «Портландцемент ЦЕМ I 32,5Н ГОСТ 31108-2003»

Исходя из состава, цемент может быть наделен такими свойствами:

• Время, за которое происходит схватывание раствора. Гостовское время для качественной смеси составляет примерно 40 минут. На время затвердевания влияет также качество помола компонентов.
• Прочность, которая предписана Гостом (это 250-300 мг/кг) тоже зависит от тонкости помола.
• Количество воды, необходимое для получения бетона нужной прочности. Вода – главный компонент, который запускает все химические и физические процессы. Жидкость делает раствор пластичным и подвижным. Ее нормативное количество должно быть около 25% от массы всей смеси. Чтобы по неопытности не перелить воды, для удобства укладки рекомендуется добавлять в растворы пластификаторы.
• Водоотделение или объем жидкости, который выделяется при оседании цементных частиц. Чтобы снизить показатель выделения воды, вносят минеральные добавки.
• Морозоустойчивость. Эта характеристика показывает, сколько циклов изменений температуры может выдержать бетон без потери своих качеств. Для улучшения стойкости к морозам существуют специальные добавки. Одни исключают проникновение влаги в поры. Другие присадки наоборот делают бетон пористым. Тогда вода при замерзании расширяется не толщу бетона, а в каналы пор.
• Устойчивость к коррозии. Коррозия бетона – это разрушение его структуры. Поверхность становится хрупкой из-за воздействия агрессивных сред. Такое же влияние оказывают атмосферные явления. Для повышения коррозионной устойчивости важна тонкость помола компонентов, а также контроль порообразования при укладке.
• Тепловыделение. Это показатель повышения температуры при схватывании раствора. Не рекомендуется использовать материал, слишком интенсивно выделяющий тепло. При высокой температуре окружающей среды (выше 25 градусов) такой раствор схватывается в разы быстрее, но наполовину теряет свои качества. Для оптимизации этого процесса вносят специальные присадки.

Процесс гидратации (химическое взаимодействие минеральных частиц с водой) сопровождается выделением тепла. Быстрое возрастание температуры происходит в начале процесса и достигает максимума к окончанию схватывания состава.

Характеристики

Главное, чего все ожидают от портландцемента – это его прочность. Это качество делает его способным противостоять различным физическим, химическим воздействиям. Такой материал долгое время сохраняет форму и внешний вид постройки.

Портландцемент никогда не используют самостоятельно. Его применяют, чтобы связать песок, щебень. Именно в таком сочетании получается прочный бетон или стойкие отделочные материалы.

Технические

На крупный производствах портландцемент и бетон, полученный из него, подвергают разным испытаниям. Его морозят, топят в воде, кладут под пресс, дробят, обрабатывают химией. Всему этому качественный бетон должен гордо противостоять. В этом ему помогает состав нужного помола, разные добавки, правильный замес.

Вот каким должен быть портландцемент, участвующий в изготовлении правильного бетона:

• Во-первых, он должен быть нужной плотности. На это влияет тонкость помола и минеральный состав. Одна цементная частичка диаметром 40 микрон должна проходить через сито № 0,008.
• Во-вторых, портландцемент, как советский ГТОшник должен укладываться в определенное время схватывания. Увеличение времени или наоборот быстрое схватывание может привести к нарушению процесса строительства. Обычно твердение раствора начинается через 40-45 минут.
• Равномерное изменение объема. Важно, чтобы готовая смесь равномерно набухала, а потом оседала во всей своей массе. Такой тест в лаборатории проводят на цементных лепешках.
• Водоцементное соотношение или количество впитываемой воды. Тоже важная характеристика. Излишек или недостаток влаги пагубно влияет на прочность бетона.
• Для строительных расчетов нужно знать удельный вес материалов. Свежий портландцемент обладает удельной плотностью, меньшей, чем уже слежавшийся. Поэтому разбег по плотности мож

Виды портландцемента

В строительстве любого объекта главным вяжущим веществом является портландцемент. Это гидравлическое вяжущее вещество из портландцемнтного клинкера, гипса и прочих добавок. По своему составу (с добавками, без добавок) принято различать следующие виды портландцемента:

• шлакопортландцемент;
• быстротвердеющий;
• сульфатостойкий;
• с умеренной экзотермией;
• гидрофорбный;
• пластифицированный;
• белый портландцемент.

Данное вяжущее вещество является обладателем таких положительных качеств, как огнестойкость, морозостойкость и жаростойкость. Помимо этого он отличается высокой твердостью после затвердевания. В силу того, что портландцемент не всегда удовлетворяет отдельным специальным требованиям, предъявляемым к бетонам и строительным растворам при различных условиях их применения, промышленность начала выпуск различных видов портландцемента, имеющих свое предназначение.

Шлакопортланцемент — это бесклинкерный цемент, изготавливаемый при совместном помоле гранулированных доменных шлаков с добавлением активизаторов (строительный гипс, известь, ангидрит и т. д.).

Быстротвердеющий портландцемент — это цемент тонкого помола, содержащий в большом количестве трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат. Этот вид портландцемента способен интенсивно наращивать прочность в первый период твердения.

Сульфатостойкий портландцемент — это цемент, изготовленный из клинкера содержащего 5% трехкальциевого алюмината и 50% трехкальциевого силиката.

Портландцемент с умеренной экзотермией — это вид портландцемента, изготавливаемый из клинкера содержащего 50% трехкальциевого силиката и 8% трехкальциевого алюмината.

Гидрофобный портландцемент — это цемент, изготавливаемый из клинкера 0,1 — 0,2% мылонафта, асидола, окисленного петролатума с добавлением синтетических жирных кислот.

Пластифицированный портландцемент — это цемент, получаемый при введении клинкера около 0,25% сульфитно-спиртовой барды от веса цемента.

Белый портландцемент — это вид портландцемента, изготавливаемый из клинкера с малым содержанием железа (серый цвет цемента, как правило, обусловливается присутствием соединений железа в сырье).

Для полного ознакомления с марками, видами и производством портландцемента воспользуйтесь и другими разделами сайта.

марки, состав, свойства и применение цемента 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.


• 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.

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.

Портландцемент и его разновидности — КиберПедия

1.7.1. Портландцемент (ПЦ) есть гидравлическое вяжущее вещество – продукт тон­кого измельчения клинкера, получаемого обжигом до спекания сырьевой смеси, состоящей чаще всего из известняка (75…78 %), содержащего CaCO₃, и глины (25…22 %), назначение которой – обеспечить при разложении нужное количество в шихте кислотных окислов: SiO₂, Al₂O₃ и Fe₂O₃. Эти окислы должны связать всю свободную известь CaO, образующуюся при разложении CaCO₃, в труднорастворимые соединения: ЗСаО·SiO₂; 2СаО·SiO₂; ЗСаО·Al₂O₃; 4СаО·Al₂O₃·Fe₂O₃.

Приготовление сырьевой смеси выполняется мокрым (с добавлением воды при смешении и измельчении сырьевых компонентов) или сухим способом, с получением либо жидкогопродукта (шлама), либо сухой сырьевой муки.

Химический состав сырья и получаемого из него клинкера включает окислы, указанные ниже.

Окислы	СаО	SiO2	Al2O3	Fe2O3	МgO	SO3	Проч.
Содержание, %	63÷66	21÷24	4÷8	2÷4	0,5÷5	0,3÷1	0,7÷1,8

Необходимыми окислами являются: окись каль­ция (СаО), кремнезем (SiO₂), глинозем (Al₂O₃) и окись железа (Fe₂O₃). Остальные окислы нежелательны. Их содержание ограничивается пределами: МgO≤5 %; SO₃=1,5…3,5 %; (Nа₂O+К₂О)≤0,6 %. Превышение указанных пределов может привести к увеличению объема цементного камня при твердении. Это происходит также, если часть CaO остается несвязанной.

Обжиг проводят исключительно во вращающихся печах, которые позволяют обжигать как жидкую смесь (шлам), так и сырьевую муку. При обжиге происходит диссоциация углекислого кальция (СаСО₃=СаО+СО₂) и разложение минералов глины на кислот­ные окислы SiO₂, Al₂O₃ и Fe₂O₃, вступающие во взаимодействие с основным окислом СаО. Этот процесс завершается в зоне наиболее высокого нагрева (1450 °С), где происходит спекание материала, т. е. превращение его из порошкообразного в камнеподобное состояние, в результате застывания расплава, который образуется в небольшом количестве (20…30 %). Материал, выходящий из печи, представляет собой окатанные гранулы, называемые клинкером. Клинкер охлаждают до 50…150 °С и подвергают помолу в шаровых мельницах, однако, не сразу, а через 3…4 дня, что повышает качество цемента.

Помол клинкера производится в основном в шаровых мельницах. При помоле добавляют до 5 % природного гипса для удлинения сроков схватывания. Без добавки гипса портландцемент схватывается практически мгновенно. Допускается введение при помоле до 20 % по массе активных минеральных добавок. Содержание добавки указывается обозначением Д0, Д5 и Д20 после обозначения марки цемента, например, ПЦ 400-Д20

Минералогический состав клинкера портландцемента представлен четырьмя индивидуальными веществами (минералами), условно названными­: алит, белит, алюминат и целит. По химическому составу они близки, соответственно, к трехкальциевому силикату; двухкальциевому силикату; трехкальциевому алюминату; четырехкальциевому алюмоферриту и для простоты отождествляются с ними (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Минералы состав портландцементного клинкера

 

Минерал портландцементного клинкера	Соединение, отождествляемое с минералом	Сокращенное обозначение	Содержание в нормальном клинкере, %	Продукты гидратации	Теплота в кДж, выделяемая 1 % минерала в 1 кг цемента к возрасту, сут.
Алит	ЗСаО·SiO2	C3S	37,5÷60	Са(ОН)2+C2SН2	4,58	4,95
Белит	2СаО·SiO2	C2S	37,5÷15	C2SН2	0,97	0,97
Алюминат	ЗСаО·Al2O3	С3А	7÷15	С3АН6	8,66	10,29
Целит	4СаО·Al2O3·Fe2O3	С4АF	18÷10	С3АН6+CFН	–1,73	1,39

Вопрос 6.

1.7.2. Портландцемент быстротвердеющий (ПЦ-Б)[1] является алито-алюминатным цементом, с повышенным содержанием C₃S и C₃A (в сумме 60…65 %) и более тонким по сравнению с ПЦ помолом клинкера (S_уд=3500…4500 см²/г).

Скорость твердения ПЦ-Б возрастает со скоростью охлаждения клинкера. При быстром охлаждении от температуры 1250…1300 °С отдельные фазы клинкера остаются в аморфной форме, сохраняя высокую активность. При помоле ПЦ-Б добавляют активные минераль­ные добавки (не более 20 % от веса цемента), которые обеспечивают равномерный рост прочности (без сбросов прочности). В отличие от ПЦ прочность ПЦ-Б нормируется в возрасте 3 и 28 суток. В возрасте 3 суток ПЦ-Б должен иметь не менее половины (обычно 60…70 %) марочной (28-суточной) прочности. Стандарт предусматривает две марки ПЦ-Б: 400 и 500. ПЦ-Б предназначается для изготовления сборных железобетон­ных конструкций и изделий на заводах и полиго­нах, а также для скоростного строительства.

1.7.3. Сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ) изготовляют на основе клинкера нормированного состава, содержащего: C₃S – не более 50 %; С₃А – не более 5 % и суммы С₃А + С₄AF – не более 22 %. Минеральные добавки не допускается, т. к. они снижают морозостойкость бетона. Для этого цемента характерны пониженное тепловыде­ление и замедленное твердение в начальные сроки, что объясняется пониженным содержанием активных минералов. Сульфатостойкий портландцемент выпускается только одной марки 400. Он предназначен для изготовления бетона наружных зон сооружений, работающих в усло­виях сульфатной агрессии воды и одновременно подверженных система­тическому попеременному увлажнению и высыханию или заморажива­нию и оттаиванию.

1.7.4. Портландцемент пластифицированный (ПЦ-ПЛ) изготовляют путем вве­дения при помоле клинкера пластифицирующей поверхностно-активной добавки в количестве 0,15…0,30 % от массы цемента. В качестве таких добавок часто применяют технические лигносульфонаты (ЛСТ, ЛСТМ и др.). Добавка облегчает помол клинкера и придает растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект позволяет либо сократить расход цемента (при В/Ц=const), либо повысить прочность, морозостой­кость и водонепроницаемость бетона, уменьшив В/Ц.

1.7.5. Порт­ландцемент гидрофобный (ПЦ-ГФ) получают при добавлении к цементу в процессе помола клинкера и гипса гидрофобизующих до­бавок (асидола, мылонафта, олеиновой кислоты, кубовых остат­ков синтетических жирных кислот и пр.) в количестве 0,06…0,30 % от массы цемента. Гидрофобизующие добавки образуют на зернах цемента тончайшие адсорбцион­ные слои, обладающие водоотталкивающими свойствами и понижающие способность цемента смачиваться водой. Поэтому гидрофобные цементы не снижают активности в течение 1…2 лет хранения на воздухе, в то время как обычные цементы уже через 1…3 месяца теряют до 30 % и более начальной прочности. В начале процесса твердения вода проникает к зерну цемента путем диффузии через адсорбционные пленки, при этом несколько замедляется рост прочности. По мере гидратации и увеличения в объеме новообразований гидрофобные слои разрываются и твердение протекает нормально. Благодаря воздухововлекающей способности этих добавок пористость бетона возрастает на 3…5 % по объему, что несколько понижает прочность, но из-за снижения доли открытых пор уменьшается водопоглощение, повышается водонепроницаемость и морозостойкость бетона. Гидрофобизующие добавки интенсифицируют процесс помола цемента и предотвращают слипание частиц цемента и налипание их на мелющие тела.

Вопрос 7

9 типов портландцемента и их применение

Тип портландцемента, используемого в бетонной конструкции, определяет время, необходимое для его затвердевания, а также его окончательную прочность. Узнайте обо всех таких типах в этой статье HomeQuicks, в которой также рассказывается об их различных применениях.

Знаете ли вы?
Типы I и II являются наиболее распространенными типами портландцемента в США. Вместе они составляют более 92% от общего производства цемента.

Портландцемент, вопреки распространенному мнению, не является маркой цемента, а является наиболее распространенным типом, который используется в качестве ингредиента в бетоне и растворах во всем мире. У цемента есть несколько применений, и, поскольку каждое использование уникально, для него нужен другой тип цемента. Американское общество испытаний и материалов (ASTM) классифицирует портландцемент на различные типы в зависимости от доли химикатов в каждом из них. Наиболее распространенными химическими составляющими, используемыми для классификации портландцемента, являются C ₃ A (трехкальциевый алюминат), C ₃ S (трехкальциевый силикат), C ₄ AF (тетракальцийалюмоферрит) и понятие, называемое теплотой гидратации. ».

Хотите написать для нас? Что ж, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию. Свяжитесь с нами, и мы поговорим …

Давайте работать вместе!

Имея более высокий процент C ₃ A, цемент быстро схватывается и выделяет большое количество теплоты гидратации. C ₃ S придает цементу первоначальную прочность и заставляет его быстро затвердеть. С другой стороны, C ₄ AF имеет мало общего с прочностью, но придает серый цвет обычному портландцементу.«Теплота гидратации» — это термин, используемый для описания тепла, выделяемого при реакции цемента с водой во время образования бетона. Поняв эти термины, давайте теперь рассмотрим различные типы портландцемента.

Тип I
Также называемый обычным портландцементом (OPC), тип I представляет собой цемент общего назначения, который подходит для большинства применений, за исключением тех, которые требуют особых свойств других типов. Он обладает достаточной прочностью и низкой теплотой гидратации. Цемент типа I не подходит для применений, где бетон может подвергаться химическому воздействию или чрезмерной температуре во время отверждения.Его можно использовать в таких областях, как сборные железобетонные изделия, армированные здания, полы, мосты, резервуары, резервуары, водопропускные трубы, канализационные трубы, тротуары, тротуары, трубы и т. Д.

Тип II
Тип II имеет то же применение, что и Тип I, наряду с умеренной устойчивостью к сульфатам. Он генерирует только умеренное тепло гидратации и с меньшей скоростью. Он идеален для применений, где бетон вступает в контакт с почвой или грунтовыми водами, имеющими некоторое количество сульфат-ионов, но не слишком высокое.Его низкая концентрация C ₃ A, которая составляет менее 8%, придает устойчивость к сульфатной атаке. Это обычное явление в тех частях западной части США и Канады, которые имеют такие богатые сульфатами условия. Он идеально подходит для тяжелых конструкций, таких как опоры, опоры и подпорные стены.

Тип III
Цемент типа III химически почти идентичен цементу типа I, но имеет меньшее время отверждения, что означает, что он затвердевает быстрее. Он также имеет более мелкую шлифовку и содержит большее количество C ₃ S, которые способствуют быстрому схватыванию бетона.Этот тип дает силу быстрее, чем тип I, обычно менее чем за неделю, хотя его конечная 28-дневная сила может быть такой же, если не меньше. Он идеально подходит для приложений, требующих быстрой настройки, чтобы конструкции могли быстрее вводиться в эксплуатацию, а также для случаев, когда опалубку необходимо снимать и использовать повторно. Он также идеально подходит для холодных зон, где быстрое затвердевание бетона предотвращает повреждение из-за мороза.

Тип IV
Портландцемент этого типа разработан для уменьшения тепловыделения во время гидратации.Это достигается за счет снижения процентного содержания C ₃ A в цементе. Однако этот тип имеет более низкую конечную и начальную прочность по сравнению с типом I. Он подходит для строительства массивных конструкций с низким отношением поверхности к объему, таких как гравитационные плотины, где большая теплота гидратации может привести к опасным последствиям. трещины. Этот тип цемента обычно не производится или не продается, а в основном поставляется для оптовых заказов.

Тип V
Он почти аналогичен типу II, за исключением того, что он даже более устойчив к воздействию сульфат-ионов.Это достигается снижением процентного содержания C ₃ A до 5%. Таким образом, он подходит для заглубленных бетонных конструкций, где почва или грунтовые воды богаты сульфат-ионами. Однако он набирает силу медленными темпами по сравнению с типом I (OPC). Как и тип II, он чаще встречается на западе США и в Канаде. Он используется для облицовки каналов, подпорных стенок и водопропускных труб, которые могут подвергаться воздействию сульфатов.

Тип Ia, IIa, IIIa
Эти типы почти идентичны основным типам I, II и III, соответственно, за исключением того, что они содержат небольшое количество воздухововлекающих добавок, которые смешиваются с цементом во время его производства.Эти смеси образуют маленькие пузырьки воздуха внутри бетонного блока, когда он застывает, что идеально подходит для низких температур, когда циклы замораживания-оттаивания могут привести к образованию трещин в бетоне. Меньшее водоцементное соотношение также увеличивает удобоукладываемость цемента.

Белый портландцемент
Он похож на портландцемент типа I, за исключением того, что он белого цвета. Это достигается за счет снижения процентного содержания железа (C ₄ AF) и оксида магния, которые придают серый цвет обычному портландцементу.Поскольку он требует дополнительной осторожности при выборе ингредиентов и для получения белого цвета, этот тип сложен и дорог в производстве. Он идеально подходит для таких применений, как сборные ненесущие стены, облицовочные панели, штукатурка, терраццо, цементная краска, белый / цветной бетон и строительный раствор.
Хотя это наиболее распространенные типы портландцемента, также используются некоторые гибриды, такие как I / II или II / V. Эти гибриды удовлетворяют требованиям обоих типов и могут использоваться для приложений любого из них.

,

Обычный портландцемент — состав, свойства, типы и использование

Обычный портландцемент — один из наиболее широко используемых типов цемента. Обсуждаются типы, свойства, состав, производство, использование и преимущества обычного портландцемента.

В 1824 году Джозеф Аспдин дал название портландцементу, так как он имеет сходство по цвету и качеству с портландским камнем, который представляет собой бело-серый известняк на острове Портленд, Дорсет.

Составные части обычного портландцемента

Основное сырье, используемое при производстве обыкновенного портландцемента:

1. Глинистые или силикаты глинозема в виде глин и сланцев.
2. Известняк или карбонат кальция в виде известняка, мела и мергеля, представляющий собой смесь глины и карбоната кальция.

Ингредиенты смешивают в соотношении примерно две части известковых материалов к одной части глинистых материалов, а затем измельчают и измельчают в шаровых мельницах в сухом состоянии или смешивают во влажном состоянии.

Сухой порошок или влажная суспензия затем обжигается во вращающейся печи при температуре от 1400 ° C до 1500 ° C. Клинкер, полученный из печи, сначала охлаждается, а затем передается в шаровые мельницы, где добавляется гипс, и он измельчить до необходимой степени измельчения в соответствии с классом продукта.

Основные химические составляющие портландцемента следующие:

Известь (CaO)	от 60 до 67%
Кремнезем (SiO2)	от 17 до 25%
Глинозем (Al2O3)	от 3 до 8%
Оксид железа (Fe2O3)	от 0,5 до 6%
Магнезия (MgO)	от 0,1 до 4%
Триоксид серы (SO3)	от 1 до 3%
Сода и / или калий (Na2O + K2O)	0.От 5 до 1,3%

Вышеуказанные компоненты, образующие сырье, подвергаются химическим реакциям во время горения и плавления и объединяются с образованием следующих соединений, называемых BOGUE COMPOUNDS .

Соединение	Сокращенное обозначение
Силикат трикальция (3CaO.SiO2)	C3S
Силикат дикальция (2CaO.SiO2)	C2S
Алюминат трикальция (3CaO.Al2O3)	C3A
Тетракальций алюмоферрит (4CaO.Al2O3.Fe2O3)	C4AF

Пропорции вышеуказанных четырех составов различаются в разных портландцементах. Силикат трикальция и силикаты дикальция вносят наибольший вклад в конечную прочность. Первоначальное схватывание портландцемента происходит за счет трехкальциевого алюмината. Силикат трикальция быстро гидратируется и способствует более ранней прочности.

Введение силиката дикальция происходит через 7 дней и может продолжаться до 1 года.Алюминат трикальция быстро гидратируется, выделяет много тепла и вносит лишь небольшой вклад в прочность в течение первых 24 часов. Алюмоферрит тетракальция сравнительно неактивен.

Все четыре соединения выделяют тепло при смешивании с водой, алюминат выделяет максимальное тепло, а дикальцийсиликат — минимум. Из-за этого трикальцийалюминат отвечает за большинство нежелательных свойств бетона.

Цемент

с меньшим содержанием C3A будет иметь более высокий предел прочности, меньшее тепловыделение и меньшее растрескивание.В таблице ниже приведены состав и процентное содержание найденных смесей для портландцемента с нормальным и быстрым твердением, а также низкотермического цемента.

Состав и состав портландцемента:

Портлендский цемент	Нормальный	Быстрое отверждение	Низкое нагревание
(а) Состав: Процент
Лайм	63.1	64,5	60
Кремнезем	20,6	20,7	22,5
Глинозем	6,3	5,2	5,2
Оксид железа	3,6	2,9	4,6
(б) Соединение: процентное содержание
C3S	40	50	25
C2S	30	21	35
C3A	11	9	6
C3A	12	9	14

Свойства обычного портландцемента

Таблица 2: Свойства цемента OPC

Недвижимость	Значения
Удельный вес	3.12
Нормальная консистенция	29%
Время начальной настройки	65 мин
Время окончательного схватывания	275 мин
Проба	330 кг / м 2
Прочность	2,5 мм
Насыпная плотность	830-1650 кг / м 3

Производство цемента OPC

В основном есть 5 этапов производства цемента OPC,

1.Дробление и измельчение сырья

На первом этапе производства цемента сырье измельчается и измельчается до мелких частиц подходящего размера. Различают 3 способа производства цемента

.

• Сухой процесс
• Мокрый процесс
• Полумокрый процесс

Процесс дробления и измельчения зависит от типа производственного процесса. Для сухого процесса сырье перед измельчением сушат.

Рис. 1: Технологическая схема производства цемента OPC.

2. Смешивание или смешивание

На этом этапе измельченное сырье (известняк) смешивается или смешивается с глиной в желаемой пропорции (известняк: 75%, глина: 25%) и хорошо перемешивается с помощью сжатого воздуха до получения однородной смеси. В сухом процессе эти смеси хранятся в силосах; резервуары для жидкого навоза используются в мокром процессе. Полученный материал известен как суспензия, содержащая 35-40% воды.

3. Отопление

Это основной важный этап в производстве цемента OPC, продукт, полученный в результате смешивания, подается в печь с помощью конвейерных лент.

Сначала смесь предварительно нагревают до 550 ° C, при этом вся влага испаряется и глина разбивается на кремнезем, оксид алюминия, оксид железа.

В следующей зоне температура повышается до 1500 градусов Цельсия, где оксиды образуют соответствующие силикат, алюминаты и феррит.

На заключительном этапе продукт охлаждается до 200 ° C, при этом конечный продукт, полученный в печи, известен как цементный клинкер, который имеет форму зеленовато-черных или серых шариков.

4. Шлифовка

На этом этапе цементный клинкер и необходимое количество гипса смешиваются и измельчаются до очень мелких частиц, которые хранятся в силосах, а затем упаковываются в мешки для цемента и распределяются.

Срок годности цемента OPC обычно составляет 3 месяца.

Типы обычного портландцемента

Дифференциация цемента OPC основана на различных кодексах разных стран.

1. AS согласно ASTM 150 (американские стандарты)

• Тип I Портландцемент известен как обычный или универсальный цемент.Обычно предполагается, если не указан другой тип.
• Тип II обеспечивает умеренную сульфатостойкость и выделяет меньше тепла во время гидратации.
• Тип III имеет относительно высокую раннюю прочность. Этот цемент аналогичен типу I, но имеет более мелкий помол.
• Тип IV Портландцемент обычно известен своей низкой теплотой гидратации.
• Тип V используется там, где важна сульфатостойкость. Этот цемент имеет очень низкий (C ₃ A) состав, что объясняет его высокую сульфатостойкость.

2. Согласно норме EN 197 (европейская норма)

• CEM I Состоит из портландцемента и до 5% второстепенных дополнительных компонентов.
• CEM II Портландцемент и до 35% других отдельных компонентов
• CEM III Портландцемент и выше процентное содержание доменного шлака
• CEM IV Портландцемент и до 55% пуццолановых компонентов
• CEM V Портландцемент, доменный шлак или летучая зола и пуццолана

3.Согласно CSA A3000-08 (канадские стандарты)

• ГУ, ГУЛ > Цемент общего назначения
• MS > Цемент со средней сульфатостойкостью
• MH, MHL > Умеренно термостойкий цемент
• HE, HEL > Высокопрочный цемент
• LH, LHL > Низкотемпературный цемент
• HS > Высокая сульфатостойкость; обычно развивает силу медленнее, чем другие типы.

Использует обычного портландцемента

1. Используется для общих строительных целей, где не требуются особые свойства, такие как железобетонные здания, мосты, тротуары и где почвенные условия нормальные.
2. Используется для большинства бетонных кладок

Преимущества обычного портландцемента

1. Обладает высокой устойчивостью к растрескиванию и усадке, но имеет меньшую стойкость к химическим воздействиям.
2. Время первоначальной настройки OPC быстрее, чем у PPC, поэтому его рекомендуется использовать в проектах, в которых реквизиты должны быть удалены раньше.
3. Период отверждения OPC меньше, чем у PPC, и стоимость отверждения снижается. Следовательно, рекомендуется там, где стоимость отверждения непомерно высока.Недостатки

Недостатки обычного портландцемента

1. Не может использоваться для массового бетонирования, так как имеет высокую теплоту гидратации по сравнению с КПП.
2. Прочность бетона, изготовленного с использованием OPC, меньше, чем у бетона, изготовленного с использованием PPC.
3. Он производит сравнительно менее связный бетон, чем PPC, поэтому перекачка бетона становится немного труднее.
4. OPC имеет более низкую тонкость, следовательно, имеет более высокую проницаемость и, как следствие, более низкую долговечность.
5. OPC дороже PPC.

,

Портландцемент — Типы, производство и функции ингредиентов

Портландцемент

Что такое цемент ????

Материал с адгезионными и когезионными свойствами или любой материал, который связывает или объединяет — по сути, как клей

Портландцемент

Назначение цемента:

для связывания песка и крупного заполнителя вместе
для заполнения пустот между песком и крупными частицами заполнителя
для образования компактной массы

Типы цемента

В строительстве обычно используются 2 типа цемента:
a) Гидравлический цемент
b) Негидравлический цемент

Гидравлический цемент

Гидравлический цемент затвердевает под действием вода.Например, портландцемент
Другими словами, это означает, что гидравлический цемент:
«Любые цементы, которые превращаются в твердый продукт в присутствии воды (а также воздуха), что приводит к образованию материала, который не распадается в воде».

Негидравлический цемент

Любой цемент, не требующий воды для преобразования его в твердый продукт.
2 обычных негидравлических цемента:
a) Известь, полученная из известняка / мела
b) Гипс

Портландцемент

Химический состав портландцемента:
a) Силикат трикальция (50%)

b ) Силикат дикальция (25%)

c) Алюминат трикальция (10%)

d) Тетракальций алюмоферрит (10%)

e) Гипс (5%)

Функция: Силикат трикальция

• Быстро и в значительной степени затвердевает для начального схватывания и ранней прочности
• Увеличение процентного содержания этой смеси приведет к тому, что ранняя прочность портландцемента будет выше.
• Чем больше процент этого соединения, тем выше тепло гидратации и быстрее увеличивается сила.

Функция: Силикат дикальция

• Медленно затвердевает
• Влияние на повышение прочности проявляется в возрасте старше одной недели.
• Отвечает за долгосрочную прочность

Функция: трикальцийалюминат

• Способствует повышению прочности в первые несколько дней, так как это первое соединение, которое гидратируется.
• Оказывается более высокая теплота гидратации и способствует более быстрому набору силы.
• Но это приводит к плохой сульфатостойкости и увеличивает объемную усадку при сушке.
• Цементы с низким содержанием алюмината трикальция обычно выделяют меньше тепла, развивают более высокую прочность и проявляют большую устойчивость к сульфатным атакам.
• Обладает сильным тепловыделением и вступает в реакцию с почвами и водой, содержащими от умеренных до высоких концентраций сульфатов, поэтому это наименее желательно.

Назначение: Тетракальций-алюмоферрит

• Помогает в производстве портландцемента за счет снижения температуры клинкера.
• Также действует как наполнитель.
• Придает очень небольшую прочность бетону, хотя он очень быстро гидратируется.
• Также отвечает за серый цвет обычного портландцемента

Производство портландцемента

Три основных компонента сырья, используемого при производстве портландцемента:
a) Известь
b) Кремнезем
c) Глинозем
Известь получают из известняка или мела.
Кремнезем и глинозем из глины, сланца или боксита.

Производственный процесс состоит из двух основных аспектов:

Первый
Для производства мелкодисперсной смеси сырьевых материалов — мела, известняка и глины. / сланец

Второй

Для нагрева этой смеси для получения химического состава
Существует 2 основных процесса, которые можно использовать при производстве портландцемента:
i) мокрый процесс
ii) сухой процесс

мокрый процесс

• Сырье гомогенизируется путем измельчения, измельчения и смешивания, так что примерно 80% сырья проходит стадию No.200 сито.
• Смесь превратится в суспензию путем добавления 30-40% воды.
• Затем его нагревают примерно до 2750ºF (1510ºC) в горизонтальных вращающихся печах (длина 76–153 м и диаметр 3,6–4,8 м.
• Для сжигания используются природный газ, бензин или уголь. Высокая потребность в топливе может сделать его неэкономичным по сравнению для сухого процесса

Сухой процесс

• Сырье гомогенизируется путем дробления, измельчения и смешивания, так что примерно 80% сырья проходит через200 сито.
• Смесь подается в печь и сжигается в сухом состоянии.
• Этот процесс обеспечивает значительную экономию в расходе топлива и использовании воды, но процесс более пыльный по сравнению с мокрым процессом, который более эффективен, чем измельчение.

Сухие процессы и мокрые процессы

• В печи вода удаляется из сырья, а известняк разлагается на известь и диоксид углерода.

известняк ——> известь + диоксид углерода

• В зоне обжига часть печи, кремнезем и глинозем из глины подвергаются твердофазной химической реакции с известью с образованием алюмината кальция.

кремнезем и глинозем + известь ——> алюминат кальция

• Вращение и форма печи позволяют смеси стекать вниз по печи, подвергая ее постепенно возрастающей температуре.
• По мере прохождения материала через более горячие области в печи образуются силикаты кальция.
• Эти продукты черного или зеленовато-черного цвета имеют форму небольших гранул, называемых цементным клинкером.
• Цементный клинкер твердый, неправильной формы и частицы в форме шара диаметром около 18 мм.
• Цементный клинкер охлаждается примерно до 150ºF (51ºC) и хранится в бункерах для клинкера.
• При необходимости клинкер смешивают с 2-5% гипса, чтобы замедлить время схватывания цемента при его смешивании с водой.
• Затем его измельчают до мелкого порошка, а затем цемент хранят в бункерах для хранения или силосах для цемента или в мешках.
• Цементные мешки следует хранить на поддонах в сухом месте.

.

Технические характеристики портландцемента [Типы портландцемента]

Портландцемент — невероятно распространенный материал. Это также основной ингредиент бетона, который образуется, когда портландцемент образует пасту с водой, которая затвердевает после связывания с песком и камнем.

Впервые обнаруженный Джозефом Аспдином в Лидсе, Англия, в начале девятнадцатого века, портландцемент получают путем нагревания извести, железа, кремнезема и глинозема до экстремальных температур (от 2500 до 2800 градусов по Фаренгейту) во вращающейся печи.Каменные остатки или клинкер измельчаются в мелкий порошок, также известный как цемент.

Производимый цемент различается по распределению этих материалов по химическому составу, а также по отделочным продуктам. Различные типы портландцемента определены в стандарте ASTM C150-20: Стандартные технические условия на портландцемент, в котором их различают по назначению.

Стандартные типы портландцемента:

• Тип I — для общего назначения
• Тип IA — такой же, как Тип I, но когда требуется воздухововлечение
• Тип II — для умеренной сульфатостойкости
• Тип IIA — то же как Тип II, но когда желательно вовлечение воздуха
• Тип II (MH) — очень похоже на Тип II, но когда требуется умеренная теплота гидратации
• Тип II (MH) A — то же самое, что Тип II (MH), но когда требуется воздухововлечение
• Тип III — для высокой начальной прочности
• Тип IIIA — то же, что и тип III, но когда требуется вовлечение воздуха
• Тип IV — для низкой теплоты гидратации
• Тип V — для высокой сульфатостойкости

Для поддержания уровня согласованности между заводами по производству цемента стандарты являются ключевыми.Кроме того, такие документы, как ASTM C150-20, содержат информацию, полезную для других, использующих портландцемент, поскольку каждый тип выполняет свою функцию. В то время как тип I используется для общего строительства, включая здания, мосты и тротуары, каждый другой тип подходит для специального назначения.

Помимо определения типов портландцемента, ASTM C150-20 детализирует ингредиенты, химический состав, физические свойства, а также методы отбора проб и испытаний.

.