Состав портландцемента: состав, свойства, применение в строительстве

Портландцемент. Состав. Свойства. Применение. — Студопедия

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и гипса, а иногда и специальных добавок. Гипс добавляют для регулирования скорости схватывания и некоторых других свойств.

В практике строительства портландцемент является основным вяжущим материалом для производства бетона, железобетона и строительных растворов, на нем также изготовляют асбестоцементные, теплоизоляционные и другие материалы.

Клинкер — полуфабрикат, получаемый в виде гранул прн обжиге тонкоизмельченной смесн известняка с глиной.

Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной сырьевой смеси, состоящей из известняка, глины и других материалов (доменных шлаков, мергелей, нефелинового шлама), при этом обеспечивается преобладание в клинкере силикатов, алюминатов и алюмофер- ритов кальция.

Плотность портландцемента 3050—3150 кг/м3. Его насыпная плотность зависит от уплотнения и в среднем составляет 1300 кг/м3.

Тонкость помола — один из факторов, определяющих скорость схватывания и прочность цементного камня.

Водопотребность портландцемента характеризуется количеством воды (в % по массе цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, т.е. заданной стандартной пластичности. Нормальную густоту цементного теста измеряют (ГОСТ 310.3—76) погружением пестика, укрепленного на штанге прибора Вика. Она колеблется в пределах 21—28% и зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола. Чем меньше нормальная густота цементного теста, тем лучше качество цемента.

Сроки схватывания и равномерность изменения объема портландцемента определяют на тесте нормальной густоты. На сроки схватывания портландцемента влияют его минералогический состав, тонкость помола, температура окружающей среды и другие факторы.

Прочность портландцемента — важная физико-меха-ническая характеристика, от которой в основном зависит прочность бетонов и растворов в различных условиях твердения.

Активностью называют предел прочности при осевом сжатии половинок призм, испытанных в возрасте 28 сут стандартного твердения. В зависимости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцемент подразделяют на марки 400, 500, 550 и 600. Портландцемент марки 400 рекомендуется для монолитных бетонных и железобетонных деталей, портландцемент марок 500, 550 и 600 — для высокопрочных сборных обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Портландцемент не следует применять для конструкций и сооружений, подвергающихся воздействию морской, минерализованной, а также пресной проточной или работающих под напором воды. В этих случаях используют специальные цементы (цементы с добавками, сульфатостойкие и др.)

30. Портландцемент. Состав. Свойства. Применение.

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Его получают тонким измельчением обожженной до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в клинкере силикатов кальция. Спекшаяся сырьевая смесь в виде зерен размером до 40 мм называется клинкером; от качества его зависят важнейшие свойства цемента: прочность и скорость ее нарастания, долговечность, стойкость в различных эксплуатационных условиях.

Сырье, пригодное для получения портландцемента должно иметь 75-78% карбоната кальция и 22-25% глины. Такое природное сырье встречается крайне редко, поэтому заводы производящие цемент отлично работают на искусственных смесях из карбонатных пород и глины.

Получение портландцемента хорошего качества зависит от содержания главнейших оксидов в клинкере, процент которых должен быть в пределах: CaO – 60-68%. SiO₂ – 19-25%, оксида алюминия 4-8%, оксида железа 2-6%.

Основные свойства портландцемента и методы их определения нормируются ГОСТами. К ним относятся: плотность и объемная масса, тонкость помола цементного порошка, способность схватываться и приобретать прочность в определенные сроки, равномерность изменения объема при схватывании и твердении, нормальная густота цементного теста.
Кроме того, портландцемент может характеризоваться такими свойствами, как выделение тепла при схватывании и твердении, изменение объема при твердении (усадка на воздухе, набухание в воде) и др.
Плотность портландцемента зависит от минералогического состава и колеблется в пределах 3,0-3,2 т/м³. Объемная масса его в рыхлом состянии 0,9-1,3 т/м³

, в уплотненном – 1,5-2,0 т/м³.
Тонкость помола портландцемента существенно влияет на его свойства, она обуславливает суммарную поверхность зерен цемента в единице массы. Чем тоньше помол, тем полнее использован цемент в образовании цементного клея. Тонкость помола определяют просевом высушенной навески цемента 50 г через сито №008. В соответствии с требованиями необходимо, чтобы через сито №008 проходило не менее 85% от веса пробы; при этом важно, чтобы его гранулометрический состав был неоднородный, что улучшает условия твердения. Удельная поверхность для обычного портландцемента колеблется в пределах 2500-3000 см²/г, а для быстротвердеющих – 4000 см²/г, иногда – до 6000 см²/г.

Схватывание и твердение цемента
Скорость схватывания является существенной технологической характеристикой цемента. Скорость схватывания цемента зависит от минералогического состава, тонкости помола, количества воды для затворения, температуры и др.
Для портландцемента начало схватывания должно наступить не ранее 45 мин., а конец – не позднее 12 ч от начала затворения. Обычно же начало схватывания у портландцемента наступает через 2-3 ч, а конец – через 5-8 ч. Как быстрое, так и очень медленное схватывание затрудневает и усложняет организацию производства строительных работ. На сроки схватывания цементного теста большое влияние оказывает температура. Чем выше температура окружающего воздуха и материалов, тем быстрее наступает начало и конец схватывания, и наоборот.

Нормальная густота – условное количество воды, которое необходимо для достижения заданной пластичности. Обычно для портландцемента нормальная густота составляет 20-25%.
Нормальная густота цементного теста определяется при помощи прибора Вика.
Начало и конец схватывания теста нормальной густоты определяют на приборе Вика, но вместо пестика вставляют иглу с подвижным стержнем, которую опускают в тесто через каждые 5 мин до начала схватывания, а затем – через 15 мин до конца схватывания.
За начало схватывания принимают время в часах и минутах, прошедшие от времени затворения до момента, когда игла не дойдет до дна на 1-2 мм. За конец схватывания принимают время от начала, затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более, чем не 1 мм. Для определения начала « конца схватывания я нормальной густоты теста можно использовать автоматический прибор АПСС-6 для шести образцов одновременно.
Портландцемент, применяемый для бетонных покрытий автомобиль-ных дорог, должен иметь начало схватывания не ранее 2 ч с момента его затворения.
Равномерность изменения объема цемента при твердении является одним из главных его свойств. Основной причиной неравномерности изменения объема портландцемента является присутствие свободной, или несоединившейся извести или окиси магния выше известного предела.
Равномерность изменения объема определяется на четырех лепешках, изготовленных из теста нормальной густоты массой до 75 г каждая. Лепешки после 24 ч хранения их в шкафу с повышенной влажностью подвергают кипячению в воде в течение 4 ч. После охлаждения две лепешки подвергают дополнительному испытанию в автоклаве при давлении пара до 2 МПа в течение 3 ч. Цемент считается выдержавшим испытание, если на лицевой стороне всех четырех лепешек не обнаружится радиальных доходящих до краев трещин или сетки мелких трещин, которые видны невооруженным глазом, а также каких-либо искривлений и увеличения объема лепешки.
Плотность цемента определяют в объемомере.

Изделия и конструкции, изготовленные с использованием портландцемента, широко используют в надземных, подземных и подводных условиях

. Его применяют для изготовления монолитного и сборного бетона и железобетона в жилищном, промышленном, гидротехническом, до-рожлом строительстве и т. д. На нем изготовляют тяжелые и легкие бетоны, ячеистые бетоны, строительные растворы высоких марок, теплоизоляционные материалы и т. д. Портландцемент не следует применять для конструкций, подвергающихся воздействию морской, минерализованной и даже пресной воды проточной или под сильным напором. В этих случаях рекомендуется использовать цементы специальных видов (сульфатостойкие, цементы с добавками).

31. Технология получения портландцемента.

Портландцемент

Портландцемент

Портландцемент и его разновидности являются основным вяжущим материалом в современном строительстве. Портландцемент представляет собой порошкообразное гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, состоящее главным образом из силикатов кальция. Получают портландцемент тонким измельчением клинкера с гипсом (3 … 7 %), допускается введение в смесь активных минеральных добавок (10 … 15 %). Клинкер — продукт обжига (до полного спекания) искусственной сырьевой смеси, состоящей приблизительно из 75 % карбоната кальция (обычно известняка) и 25 % глины. Основные свойства портландцемента обусловливаются составом клинкера.

Химический состав портландцемента. Портландцемент характеризуется довольно постоянным химическим составом. Содержание основных составляющих окислов в нем колеблется в сравнительно небольших пределах, %: СаО (64 … 67), SiО2 (19 … 24), Аl2О3 (4 … 7), Fе2О3 (2 … 6), MgO (не более 5), SО3 (не менее 1,5 и не более З,5).

Минералогический состав портландцемента. В процессе обжига сырьевой смеси перечисленные окислы вступают в химическое взаимодействие:

Минералогический состав портландцемента

Сырье для получения портландцемента. В качестве сырья иногда используют природные горные породы — мергели. В них содержатся необходимые для производства портландцементов количества каронатных (75 … 78 %) и глинистых пород (25 … 22 %). В большинстве случаев необходимое сочетание пород получается искусственным путем. В этом случае в качестве карбонатных пород используются известняки, мел, известковые ракушечники; в качестве глинистых — глины, глинистые сланцы, лёссы, доменные шлаки; кроме того, в состав сырьевой смеси вводятся различные корректирующие добавки, например гипс.

Гипс необходим для регулирования сроков схватывания. С увеличением количества гипса увеличиваются (замедляются) сроки схватывания. Однако максимальное количество вводимого гипса регламентируется химическим составом портландцемента.

Производство портландцемента. Производство портландцемента состоит из следующих процессов: добычи сырья и доставки его на завод; подготовки сырья и смеси; обжига смеси — получения клинкера; измельчения клинкера с добавками — получения цемента.

По характеру подготовки сырья и приготовления смеси различают мокрый и сухой способы изготовления цемента. При мокром способе сырье дробят и размалывают без дополнительной подсушки. Весьма часто помол осуществляют с добавлением воды, глину размешивают в специальных емкостях — болтушках. Смесь готовят тщательным перемешиванием жидких молотых смесей в шламбассейнах. В этом случае подготовленная смесь — цементный шлам — содержит до 40 % и более воды.

При сухом способе тонкое измельчение исходного сырья — помол — осуществляют в сухом состоянии. Тщательное смешивание производят в специальных смесителях. В строительстве наиболее распространен мокрый способ, при котором удается достичь хорошей гомогенности сырьевой смеси, что в конечном итоге обусловливает получение цемента с более высокими и стабильными качествами. В связи с созданием оборудования, обеспечивающего хорошую гомогенизацию в смеси тонкомолотых порошков, сухой способ как более экономичный (не требующий теплоты на испарение воды) и, следовательно, перспективный находит все большее применение. В РФ действует несколько крупных цементных комбинатов, работающих по сухому способу.

Обжиг смеси производится во вращающихся печах, представляющих собой металлические цилиндры, обложенные внутри огнеупорной футеровкой. Печь укладывают на специальные катки с небольшим уклоном к поверхности земли, за счет чего по мере вращения сырьевая смесь продвигается по печи от приподнятого конца к опущенному. Длина печи достигает 180 м, а иногда доходит до 250 м, диаметр — до 6 м. По мере продвижения смесь подсушивается, скатывается в шарики и под действием высокой температуры (1450 … 1500 °С) спекается в гранулы размером 5 … 20 мм и более. Затем гранулы охлаждаются сначала в печи, в зоне охлаждения, впоследствии — в специальных устройствах — холодильниках.

Существует и достаточно прогрессивный способ обжига клинкера. В печи силикатный расплав заменен расплавом на основе хлористого кальция. Существенно снижается температура обжига (1100 … 1150 °С), в 3 .. .4 раза облегчается помол, но в цементе появляется минерал — алинит, содержащий алюмохлоридсиликат кальция. Этот цемент быстрее твердеет в начальные сроки.

Остывший клинкер подвергают размолу чаще всего в шаровых мельницах, представляющих собой металлические цилиндры диаметром до 3,5 и длиной до 15 … 20 м, которые выложены изнутри бронированными плитами. Мельницы имеют 2 … 3 камеры, отделенные друг от друга металлическими перегородками с отверстиями для прохождения размалываемого материала.

Размол клинкера и постепенное продвижение размалываемого материала обеспечиваются при вращении за счет наклона мельницы. По выходе из шаровой мельницы портландцемент подают на склад в силосы, где он остывает и выдерживается некоторое время, достаточное для стабилизации. Необходимость выдержки обусловливается тем, что при помоле, особенно если осуществляется помол еще не совсем остывшего клинкера (максимальная температура клинкера, подаваемого в шаровую мельницу, не должна превышать 50 °С), происходит дегидратация вводимого гипса, получаемый при этом цемент будет обладать нестандартными сроками схватывания (ложное
схватывание).

Свойства портландцемента. К основным техническим свойствам портландцемента относятся: истинная плотность, средняя плотность, тонкость помола, сроки схватывания, нормальная густота (водопотребность цемента), равномерность изменения объема цементного теста, прочность затвердевшего цементного раствора. Истинная плотность цемента находится в пределах 3000 … 3200 кг/м3, плотность в рыхлом состоянии — 900 … 1300 кг/м3, в уплотненном (слежавшемся) — 1200 … 1300 кг/м3.

Тонкость помола характеризуется остатком на сите № 08 или удельной поверхностью, проверяемой на специальном приборе ПСХ. Согласно ГОСТ через сито № 08 должно проходить не менее 85 % массы пробы, удельная поверхность при этом (поверхность зерен цемента общей массой 1 г) должна быть 2500 … 3000 см2/г.

Нормальная густота цементного теста (количество воды в % от массы цемента) определяется погружением пестика, укрепляемого на штанге прибора Вика, и колеблется в пределах 21 … 28 %. Она зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола. Изучение процесса твердения цемента показало, что в зависимости от вида цемента, сроков и условий твердения он присоединяет воды 15 … 25 % от своей массы. При использовании цемента в растворах и бетонах расходуемое количество воды значительно больше (40 … 70 %), оно, в частности, зависит и от нормальной густоты цементного теста. Излишки воды со временем испаряются, оставляя поры, что ухудшает качество цементного камня, а следовательно, раствора и бетона.

Сроки схватывания проверяют прибором Вика на цементном тесте нормальной густоты. Согласно требованиям ГОСТ начало схватывания должно быть не ранее 45 мин; конец — не позднее 10 ч (нормально — 2 … 3 ч), однако по согласованию с потребителями эти сроки могут существенно отличаться. О равномерности изменения объема цементного теста в процессе твердения судят по характеру трещин на образцах-лепешках, изготовленных по методике, изложенной в ГОСТ.

Если в цементе в результате нарушений технологического процесса при изготовлении окажется много свободных осадков кальция и магния, то процесс их гашения при затворении цемента водой будет протекать замедленно (температура обжига клинкера значительно выше температуры обжига при получении извести-кипелки, процесс гашения которой протекает довольно быстро). Это явление может привести к разрушению уже затвердевшего цементного камня. Для предотвращения подобных явлений при оценке качества цемента и проводят испытание на равномерность изменения объема.

Одним из основных свойств цемента является прочность, которая определяется в положенные сроки испытанием образцов (балочек) размером 40 х 40 х 160 мм первоначально на изгиб, а затем половинок — на сжатие. Балочки готовят из раствора состава 1:3 (1 ч. по массе цемента, 3 ч.- нормального вольского песка) при водоцементном отношении (отношении количества воды к количеству цемента), равном 0,4. Водоцементное отношение в свою очередь проверяется, а при необходимости корректируется по расплаву конуса на встряхивающем столике. Расплыв усеченного конуса из растворной смеси, изготовленного в форме высотой 60 мм и основаниями верхним с внутренним диаметром 70 мм и нижним — 100 мм, после 30 встряхиваний должен быть в пределах 106 … 115 мм. При отсутствии встряхивающего столика испытания проводят на стандартной лабораторной виброплощадке. В этом случае после 20 секунд вибрирования расплыв должен быть (170 ± 5) мм.

Твердение цемента. Твердение портландцемента — сложный физико-химический процесс. При затворении цемента водой основные минералы, растворяясь, гидратируются по уравнениям:

Образующиеся новообразования отличаются от первоначальных меньшей растворимостью и, выпадая в осадок, выкристаллизовываются, что приводит к потере пластичности (схватыванию) и последующему твердению. Добавка гипса в самом начале процесса при растворении взаимодействует с трехкальциевым алюминатом, образуя гидросульфоалюминаты, которые, обволакивая цементные зерна, замедляют процесс растворения и гидратации. Однако в последующем эти оболочки разрушаются (чем меньше гипса, тем замедление короче по времени) и процесс твердения ускоряется. Но сами выкристаллизовывающиеся новообразования начинают препятствовать гидратации, поэтому значительная часть зерен цемента может гидратироваться при наличии водной среды весьма продолжительный срок, измеряемый даже годами.

Цемент твердеет тем быстрее, чем больше в нем алита (алитовые цементы) и трехкальциевого алюмината. С течением времени процесс твердения резко замедляется. Цементы, содержащие много белита (белитовые цементы), в раннем возрасте твердеют медленно; нарастание прочности продолжается длительно и равномерно. Процессы твердения и особенно схватывания сопровождаются выделением теплоты, которая тем интенсивнее, чем быстрее протекает процесс схватывания. Поэтому в массивных конструкциях, как правило, применяют белитовые цементы. Использование в таких конструкциях алитовых цементов может привести к интенсивности тепловыделению, разогреву до высокой температуры (70 … 80 °С), появлению трещин и даже потере воды, что в итоге приведет к утрате цементным камнем своих качеств. В то же время применение алитовых цементов позволяет быстрее получить минимальную прочность, а интенсивное тепловыделение обеспечивает в некоторых случаях необходимую для твердения температуру в зимних условиях.

При твердении цемента на воздухе происходит небольшая усадка, а в воде — набухание.

ПО КСМ :: Портландцемент. Минералогический состав.

Для приготовления бетона в строительных конструкциях наиболее широко используют неорганические вяжущие вещества. Эти вещества при смешивании с водой под влиянием внутренних физико-химических процессов способны схватываться (переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное) и твердеть (постепенно увеличивать свою прочность). Наиболее широкое применение в производстве бетона получил портландцемент. Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде или на воздухе. Он представляет собой порошок серого цвета, получаемый тонким помолом клинкера с добавкой гипса. Клинкер – обожженная до спекания смесь, в которой преобладают силикаты кальция. Для получения цемента высокого качества необходимо, чтобы его химический состав, а, следовательно, и состав сырьевой смеси были устойчивы. При помоле к цементному клинкеру можно добавлять до 20 % гранулированных доменных шлаков или активных минеральных добавок.

В результате обжига при 1450С образуются следующие основные клинкерные минералы:

• Алит, трех кальциевый силикат – состава 3CaO*SiO2 или C3S . Основной минерал, оказывающий влияние на качество цемента. Алит обладает свойствами быстротвердеющего гидравлического вещества высокой прочности. Цементы высоких марок и быстротвердеющие цементы изготавливают с повышенным содержанием трехкальциевого силиката. Содержание в цементе – 37-60%.
• Белит, двух кальциевый силикат – состава 2СаО*SiO2 или C2S. Медленнотвердеющее гидравлическое вяжущее средней прочности. Цементы с повышенным содержанием белита медленно твердеют, однако прочность их нарастает в течение длительного времени и в возрасте нескольких лет, может оказаться достаточно высокой. Содержание в цементе – 15-37%.
• Трех кальциевый алюминат – состава 3СаО*Al2O 3 или С3А. Минерал-плавень, главная задача которого понижение температуры спекания сырьевой смеси. Твердеет быстро, но имеет низкую прочность. Содержание в цементе – 5-15%.
• Четырех кальциевый алюмоферрит – состава 4CaO*Al2O3*Fe2O3 или С4AF. Минерал-плавень. Твердеет быстрее силикатов, но медленнее алюмината. Содержание в цементе – 10-18%.

2. Прочность. Активность. Марка.

Основным свойством, характеризующим качество любого цемента, является его прочность (марка). Марка цемента определяется испытанием стандартных образцов — палочек размером 4*4*16 см, приготовленных из раствора цемента и стандартного вольского песка, с последующим твердением в течение 28 суток во влажных условиях. Испытания проводятся на изгиб и сжатие. Прочность контрольных образцов на сжатие, выраженная в кгс/см2, является маркой цемента. В строительстве применяют цементы марок 400, 500, 600. Действительную прочность цемента называют его активностью. Т.е. если контрольные образцы показали прочность при сжатии 44МПа, то активность этого цемента будет 44 МПа (? 440 кгс/см2), а марка – 400. При проектировании состава бетона лучше использовать активность цемента, так как это обеспечивает более точные результаты и экономию цемента. Помимо прочности к цементам предъявляются и другие требования, важными из которых являются нормальная густота и сроки схватывания.

3. Физико-механические свойства цемента.

Нормальной густотой называют то содержание воды (в %), которое необходимо добавить к цементу, чтобы получить определенную консистенцию цементного теста. Обычно эта величина равна, 22-27% и увеличивается при введении в цемент при помоле тонкомолотых добавок, обладающих большой водопотребностью (трепел, опока и др.). Нормальная густота в известной мере определяет, реологические свойства цементного теста и тем самым влияет на подвижность бетонной смеси. Чем меньше нормальная густота цемента, тем меньше водопотребность бетонной смеси, необходимая для достижения определенной подвижности (жесткости) смеси. Сокращение расхода воды, в свою очередь, приводит к уменьшению расхода цемента (при заданном В/Ц). В бетонах желательно применять цементы с пониженной нормальной густотой.

Сроки схватывания цемента, определяемые на специальном приборе по глубине проникания иглы в цементное тесто, характеризуют начало и конец процесса превращения материала в твердое тело. По стандарту требуется, чтобы начало схватывания при температуре 20С наступало не ранее, чем через 45 мин, а конец завершался не позднее 10 ч. с момента затворения цемента водой. На практике начало схватывания наступает через 1-2 ч, а конец – через 5-8 ч. Эти сроки обеспечивают производство бетонных работ, т.к. дают возможность транспортировать и укладывать бетонные смеси и растворы до их схватывания. Сроки схватывания можно регулировать путем добавления в бетонную смесь при ее приготовлении различных химических добавок.

Портландцемент имеет, как правило, тонкий помол: через сито N008 (около 4900 отверстий на 1кв.см. с размером ячеек в свету 0.08*0.08 мм) должно проходить не менее 85 % общей массы цемента. Средний размер частиц цемента составляет 15-20 мкм.

Истинная плотность портландцемента без добавки составляет 3,05-3,15 г/см3. Плотность портландцемента при расчете состава бетона условно принимают в уплотненном состоянии 1,3 кг/м3.

Схватывание и твердение цемента – экзотермические процессы. Практически 1 кг цемента М400 выделяет в бетоне за 7 суток с момента затворения цемента водой не менее 210 кДж. Для цемента М500 эта цифра составляет порядка 250 кДж. Тепловыделение зависит от минералогического состава цементного клинкера, типа введенных добавок и тонкости помола. Из клинкерных минералов наибольшим тепловыделением обладают трех кальциевый алюминат и трех кальциевый силикат. Основное тепло выделяется в течение первых 3-7 суток твердения цемента.

Перевозят и хранят цемент так, чтобы предохранить его от увлажнения, распыления и других потерь. Обычный цемент при нормальных условиях хранения через 3 мес. теряет 20% прочности, через 6 мес. – 30%, через год –40%. При использовании в производстве лежалого цемента время перемешивания бетонной смеси увеличивают в 2-4 раза, вводят добавки- ускорители твердения или применяют активацию цемента.

4. Виды цемента.

Основу большинства цементов составляет портландцементный клинкер. Нормируя его минералогический состав и вводя минеральные или органические добавки, получают различные цементы, несколько отличающиеся по свойствам и применяемые в разных областях строительства.

• Без добавочным портландцементом (ПЦ) называют цемент, не содержащий в своем составе минеральных добавок, кроме гипса.

Обозначение по ГОСТ 10178-85 — ПЦ-500-Д0, где

ПЦ – портландцемент.

500 – марка цемента.

Д0 – добавок 0% (без добавочный).

• Портландцемент с минеральными добавками. Содержит в своем составе до 20% гранулированного доменного шлака, до 10% природных активных минеральных добавок (трепела, опоки и др.), до 15% прочих активных минеральных добавок.

Обозначения по ГОСТ 10178-85 — ПЦ-500-Д5 или ПЦ-400-Д20, где Д5(Д20) – максимальное содержание добавок в цементе.

• Шлакопортландцемент. Содержит в своем составе от 20 до 80% гранулированного доменного шлака. Отличается от ПЦ более медленным схватыванием (начало 4-6 ч, конец 10-12 ч) и твердением в первые 7-10 суток. При тепло-влажностной обработке (ТВО) твердение шлакопортландцемента ускоряется в большей степени, чем у обычного ПЦ, что обусловливает его высокую эффективность в производстве сборного железобетона.

Обозначение по ГОСТ 10178-85 — ШПЦ -400

• Быстротвердеющий портландцемент. Разновидность ПЦ с добавками. Через 3 суток твердения прочность на сжатие этого цемента не менее 25 МПа, марки 400, 500. Требования к минералогическому составу: С3S>50%, (C3S+C3A)>60%. Тонкость помола (удельная поверхность не менее 3500 см2/г).

• Сульфатостойкие портландцемент и шлакопортланцемент выпускают, нормируя минералогический состав, в котором ограничивается содержание менее стойких к сульфатной агрессии минералов. Этот цемент содержит до 50% С3S, 5% C3A, 10..22% (C3A+C4AF). Для получения сульфатостойкого портландцемента с добавкой при помоле к цементу добавляют до 20% гранулированного доменного шлака. Добавка связывает выделяющийся при гидратации С3А гидрат окиси кальция, что способствует повышению сульфатостойкости цемента, в этом случае содержание С3А ограничивают 8%. Сульфатостойкие цементы предназначены для бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях переменного уровня воды, а также сооружений, которые подвергаются агрессивному воздействию сульфатных вод при одновременном многократном замерзании и оттаивании или многократном увлажнении и высыхании.

Завод-изготовитель гарантирует соответствие цемента требованиям ГОСТа в момент получения цемента, но не более чем через месяц после отгрузки. В паспорте помимо вида и марки цемента

и названия завода-изготовителя указывается нормальная густота цементного теста и средняя активность цемента при пропаривании по режиму 2+3+6+4 ч, при температуре изотермического прогрева 85°С и испытании через сутки с момента изготовления.

Специальные виды цемента.

• Белый портландцемент получают помолом маложелезистого отбеленного клинкера, приготовленного по специальной технологии, предотвращающей его загрязнение, с необходимым количеством гипса и небольшой добавкой диатомита. По степени белизны белый цемент подразделяют на три сорта: высший, БЦ-1, БЦ-2. Коэффициенты яркости соответственно 80, 76, 72 %. За 100% принят коэффициент яркости сернокислого бария.

• Цветные портландцементы получают совместным помолом белого клинкера, гипса и пигмента. Содержание минерального синтетического или природного пигмента не должно превышать 15%,а органического пигмента – 0,3% от массы цемента. Белый и цветные цементы предназначены для получения цветных бетонов, архитектурных деталей, облицовочных плит, проведения отделочных работ.

• Напрягающий цемент получают совместным помолом портландцементного клинкера и напрягающего компонента, который включает в себя глиноземистый шлак или другие алюмосодержащие вещества, гипс и известь. Он обладает способностью значительно расширяться в объеме(до 4%) после достижения цементным камнем сравнительно большой прочности 15-20 МПа, что позволяет применять этот цемент для изготовления самонапряженного железобетона, в котором арматура получает предварительное напряжение вследствие расширения бетона. Напрягающий цемент и бетоны на его основе обладают высокими прочностью, водо и газонепроницаемостью.

Его целесообразно применять для изготовления самонапряженных железобетонных труб, покрытий дорог и аэродромов, тоннелей и других подобных конструкций. При этом следует учитывать

быстрое схватывание такого цемента (начало 2 мин, конец – 6 мин), а также необходимость применения специальных режимов твердения, обеспечивающих расширение цемента лишь после достижения бетоном прочности, необходимой для заанкеривания арматуры.

• Расширяющиеся или безусадочные цементы применяют для приготовления водонепроницаемых бетонов. Особенностью этих цементов является наличие составляющих, увеличивающихся в объеме в результате физико-химических процессов, происходящих при твердении цемента.

• Кислотоупорный цемент применяют для изготовления кислотостойких или жаростойких бетонов.

Этот цемент состоит из тщательно перемешанного молотого кварцевого песка и кремнефтористого натрия, его затворяют на жидком стекле (Na2O(K2O)*nSiO2 ). Для получения необходимой консистенции жидкое стекло разбавляют водой.

Вы можете сделать заказ, позвонив по номеру +7(495) 223-23-96 или отправив заявку на e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Состав портландцемента, его взаимодействие с водой, производство

Портландцемент часто называется просто цементом – это важнейшее минеральное вяжущее вещество. Порошкообразный материал, содержащий искусственные минералы, большинство которых в природе не встречаются или встречаются крайне редко. Эти минералы обладают высокой химической активностью и способны взаимодействовать с водой. Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом и другими специальными добавками. Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка, глины, кремнезёма. Гипс вводится с целью регулирования, скорости схватывания и некоторых других свойств. Клинкерный порошок без гипса при смешивании с водой быстро схватывается и затвердевает в цементный камень с пониженными прочностными свойствами. Согласно ГОСТ 1581-96 в портландцемент разрешается вводить при помоле до 15 % активных минеральных добавок. При этом, название, цемента не меняется. Свойства портландцемента определяются, прежде всего, качеством клинкера.

Считается, что портландцемент был изобретен в Англии каменщиком Джозефом Аспдином, который получил патент в 1824 году на изготовление вяжущего вещества из смеси извести с глиной обжигом её до полного удаления углекислоты. Это вяжущее он назвал портландцементом. Однако в России, портландцемент был получен несколько ранее, в 1817 году начальником военно-рабочей команды Е. Г. Челиевым. В 1825 году им была: издана книга о получении вяжущего вещества, аналогичного по составу применяемому ныне портландцементу.

Историческая справка

Портландцементный клинкер и его химический состав

Портландцементный клинкер обычно получают в виде спёкшихся мелких и более крупных гранул и кусков размером до 10-20 или до 50-60 мм в зависимости: от типа печи. По микроструктуре клинкер, получаемый спеканием, представляет собой сложную тонкозернистую смесь кристаллических фаз и небольшого количества стекловидной фазы. Химический состав клинкера колеблется в широких пределах. Главными окислами цементного клинкера является окись кальция CaO, двуокись кремния SiО₂, окись алюминия Аl₂O₃ и окись железа Fe₂O₃, суммарное содержание которых достигает обычно 95-97%. Кроме них имеются примеси окиси магния MgО, серный ангидрит SO₃, двуокись титана ТiО₂, окись хрома Cr₂O₃, окись марганца Мn₂O₃, щёлочи Na₂O и K₂O, фосфорный ангидрит P₂O₅ и др. Ориентировочно химический состав портландцемента выглядит следующим образом: CaO 63-66%; SiО₂ 21-24%; Аl₂O₃ 4-8%; Fe₂O₃ 2-4%; MgО 0,5-5%; SO₃ 0,3-1%; Na₂O и K₂O 0,4-1%; ТiО₂ и Сг₂O 0,2-0,5%; P₂O₅ 0,1-0,3%.

Минералогический состав портландцементного клинкера

Образующийся в результате обжига сырьевой смеси клинкер, имеет достаточно сложный минералогический состав. Основную роль в нем играют четыре минерала.
Трёхкальциевый силикат Ca₃SiO₅ или 3CaO•SiO₂ (C₃S). Образующийся в портландцементном клинкере трёхкальциевый силикат содержит некоторое количество примесей MgO, Al₂O₃, Fe₂O₃, Cr₂O₃, которые влияют на его структуру и свойства. Эта разновидность называется алитом и обозначается С₃S. Содержание алита в клинкере наибольшее и составляет 40-55%. При рассмотрении процессов гидратации цементов примесями, входящими в трёхкальциевый силикат, как правило, пренебрегают, и все расчёты ведутся на чистую систему 3CaO•SiO₂. В портландцементе алит обеспечивает набор точности камня в ранние сроки твердения (от нескольких дней до 3-х месяцев). Трёхкальциевый силикат получают в лабораторных условиях из химически чистых компонентов. Кристаллы алита имеют обычно шестигранную или прямоугольную форму, которая хорошо просматривается в шлифах клинкера в отраженном свете.
Двухкальциевый силикат Ca₂SiO₄ или 2CaO•SiO₂ (C₂S). В портландцементном клинкере присутствует в бета — модификации, называемой белитом. Количество его в клинкере составляет 20 — 30%. Белит имеет меньшую гидравлическую активность, по сравнению с алитом и обеспечивает рост прочности цементного камня на поздних стадиях твердения. Белит, как и алит представляет собой твёрдый раствор бета — двухкальциевого силиката (бета — 2СаO•SiO₂) и небольшого количества (1-3) таких примесей как Аl₂O₃, Fе₂O₃, Сr₂О₃ и др. Гидравлическая активность белита также зависит от строения кристаллов. Цементы, в которых белит представлен округлыми плотными кристаллами с зазубренными краями со средним размером 20-50 мкм характеризуются повышенной прочностью. Расщепление кристаллов способствует повышению её гидравлической активности. Промежуточное вещество, расположенное между кристаллами алита белита включает алюмоферритную и алюминатную фазу. 
Алюминаты кальция обычно встречаются в клинкере в виде трёхкальциевого алюмината С₃Аl₂O₆ или 3CaO•Al₂O₃ (С₃А). С₃А кристаллизуется в кубической системе в виде очень мелких шестиугольников и прямоугольников. Содержится в цементном клинкере в количестве до 15%. Это наиболее химически активный минерал клинкера и именно его гидратация определяет сроки схватывания цементных растворов. Его присутствие в больших количествах ускоряет схватывание  и твердение портландцементного раствора при низких температурах. При повышенном содержании трехкальциевого алюмината ослабляется устойчивость цементного камня в средах, содержащих сульфаты и сероводород. Алюмоферритная фаза представляет собой твердый раствор алюмоферритов кальция разного состава, который в свою очередь зависит от состава сырьевых смесей, условий обжига и т.п. При этом возможно образование серии твердых растворов между С₆А₂F, С₄АF, C₆AF₂ и С₂F. В клинкере алюмоферритная фаза по своему составу близка к четырёхкальциевому алюмоферриту.
Четырёхкальциевый алюмоферрит Ca₄•Al₂O₅•Fe₂O₅ или 4CaO•AI₂O₃•Fe₂O₃ (C₄AF) (браунмиллерит) — железосодержащий минерал обладающий достаточно высокой скоростью гидратации и обеспечивающий рост прочности системы в первые часы твердения. В портландцементах его количество находится в пределах 10-20%. Скорости процессов гидратации — примерно равны.

Кроме указанных минералов в состав клинкера входит стекловидная фаза, содержащая в своем составе незакристаллизованные ферриты, алюминаты, оксид магния, щелочные соединения и др. При резком охлаждении цементного клинкера стеклофаза, покрывая поверхность минералов, предотвращает фазовые переход. Окись магния находится в клинкере в виде: а) минерала периклаза; б) твердого раствора в алюмоферитной  фазе или в трехкальциевом силикате; в) в клинкерном стекле. Вредное влияние MgO при содержании более 5% на равномерность изменения объема цемента проявляется в том случае, когда она присутствует в виде кристаллов периклаза, медленно реагирующих с водой в уже затвердевшем цементе и дающих Mg(ОН)₂ характеризующийся увеличенным, удельным объемом. Щелочи: натрий и калий присутствуют в клинкере в виде сульфатов, а также входят в алюминатную и алюмоферритную фазу.

Для регулирования сроков схватывания цемента при помоле клинкера вводится 3-5% двуводного гипса. Кроме этого портландцемент может содержать до 15% кремнезёмосодержаших компонентов, в качестве которых могут использоваться молотый песок, шлаки, золы от сжигания твёрдых топлив. Введением добавок достигается два преимущества: во-первых, цемент стоит дешевле т.к. портландцементный клинкер дороже любой добавки; во-вторых, добавками можно регулировать свойства раствора и камня. Для придания специальных качеств цементу при его помоле вводятся гидрофобизаторы, пластификаторы и другие вещества.

Твердение портландцемента

При смешении цемента с водой на начальных стадиях твердения в реакцию гидратации интенсивно вступают алюминаты и алюмоферриты кальция, благодаря более высокой константе скорости растворения по сравнению с алитом и белитом. Раствор становится пересыщенным по отношению к конечному продукту и из него на поверхности зёрен клинкера и в объёме раствора образуются иглообразные кристаллы гидроалюминатов и гидроферритов кальция различного состава. В общем, виде их состав можно обозначить xCaO•yAI₂O₃•mН₂О и xСаО•yFe₂O₃•mН₂O. Значения коэффициентов x, y, m изменяются в различных соотношениях и зависят, главным образом, от термодинамических условий процессов гидратации. Через некоторое время (3-6 часов) в системе накапливается достаточно много кристаллогидратов и образуются «стеснённые» условия, приводящие к образованию коагуляционной структуры, которая по мере накопления гидроалюминатов переходит в кристаллизационную. Через 6 — 10 часов весь объём между постепенно уменьшающимися зёрнами цемента заполняется скелетом иглообразных кристаллов — продуктов гидратации алюминатных составляющих клинкера. Эта структура иногда называется алюминатной. Цементный раствор, бывший до этого пластичным, начинает терять подвижность и набирать прочность.

В оставшемся объёме одновременно с алюминатной, но со значительно меньшей скоростью, возникают продукты гидратации силикатных клинкерных минералов алита и белита. Последние образуют чрезвычайно тонко пористый ворс из очень малых кристаллов, так называемую силикатную структуру. Влияние этой структуры на прочность твердеющего цементного камня со временем всё более увеличивается. Она уже является собственно носителем прочности цементного камня и приблизительно через 1 сутки начинает преобладать над алюминатной. К месячному сроку в цементном камне обнаруживается практически только силикатная структура. К этому времени процесс гидратации не заканчивается и в ряде случаев может продолжаться годами за счёт неиспользованного клинкерного фонда цемента.

Структура цементного камня

Для полной гидратации цементного зерна необходимо наличие 0,4 кратного количества воды от его массы. При этом только 60% её (т.е. 0,25 от массы цемента) связывается химически, остальные (40 % исходной воды) остаются в порах цементного геля в слабосвязанном состоянии. Размер, гелевых пор около 3•10^-8 см. Они неизбежны и служат причиной тонкопористого строения гелевой массы. При химическом связывании вода претерпевает объёмную контракцию, которая составляет около 1/4 её первоначального объёма. Поэтому плотный объём геля (без пор) на такую же величину меньше суммы объёмов исходных компонентов цемента и воды. Этот процесс называют усадкой, а освобождавшийся в цементном камне объём — объёмом усадки. При твердении цементного камня в водной среде или при высокой влажности рассмотренный объём пор заполняется водой. Таким образом, при полной гидратации цемента получается гель, объём которого примерно на 30% состоит из пор. 

Рассмотренный случай является идеальным и на практике практически никогда не встречается. Если количество воды будет меньше 0,4 от массы цемента, то её будет недостаточно для полной гидратации цементных зёрен, и в цементном камне останутся непрореагировавшие зёрна цемента. При избыточном количестве воды часть её не участвует в процессе гидратации и образует в камне капиллярные поры диаметром около 10^-4 см, которые на несколько порядков больше гелевых пор. Примерно таких же размеров достигают и пустоты, возникающие в результате уже упомянутой усадки. Таким образом, водоцементное отношение (В/Ц) в значительной мере определяет структуру цементного камня и его физико-механические свойства. Суммарная пористость камня возрастает с увеличением В/Ц.

Производство портландцемента

Производство портландцемента может быть разделено на два комплекса операций. Первый из них включает изготовление клинкера, второй — получение портландцемента измельчением клинкера совместно с гипсом, активными минеральными и другими добавками. Получение клинкера — наиболее сложный и энергоёмкий процесс, заключающийся в добыче сырья, его смешении и обжиге. В настоящее время применяют два основных способа подготовки сырьевой смеси из исходных компонентов: «мокрый», при котором помол и смешение сырья осуществляется в водной среде, и «сухой», когда материалы измельчаются и смешивается в сухом виде. Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны. В водной среде облегчается измельчение материалов, при их совместном помоле быстро достигается высокая однородность смеси, но расход топлива на обжиг в 1,5-2 раза больше чем при сухом. Сухой способ, несмотря на его технико-экономические преимущества по сравнению с мокрым, длительное время находил ограниченное применение из-за пониженного качества получаемого клинкера, однако, успехи в технике тонкого измельчения и гомогенизации сухих смесей обеспечили возможность получения высококачественных, портландцементов и по сухому способу. Применение находит и третий, так называемый, комбинированный способ. Сущность его заключается в том, что подготовка сырьевой смеси осуществляется по мокрому способу, затем шлам обезвоживается на специальных установках и направляется в печь. Комбинированный способ по ряду данных почти на 20-30% снижает расход топлива по сравнению с мокрым, но при этом возрастает трудоёмкость производства и расход электроэнергии.

Обжиг сырьевой смеси осуществляется во вращающихся печах. Длина современных, вращающихся печей достигает 150-185 м и более, а диаметр 4-7 м. Скорость вращения печи составляет 0,5-1,2 об/мин. Шлам, проходя через печь и подвергаясь воздействию газов всё более высокой температуры, претерпевает ряд физических и физико-химических превращений. При температурах же 1300-1500 °С материал спекается, причём образуются клинкерные зерна размером до 15-20 мм и больше. Пройдя зону высоких температур, клинкер начинает охлаждаться потоками более холодного воздуха. Из печи он выходит с температурой 1000-1100 °С и направляется в колосниковый холодильник, где охлаждается до 30-50 °С. Охлаждённый клинкер поступает на склад. В процессе движения шлама по печи протекают следующие физико-химические процессы. В той части печи, где температура составляет 300-600 °С начинается энергичное испарение воды, которое сопровождается постепенным загустеванием шлама. Образуются крупные комья. Затем, три температуре 400-500 °С из материала выгорают органические пpимеси; начинается дегидратация каолинита, и других глинистых минералов с образованием, в частности; каолинитового ангидрида. Удаление из глины гидратной воды сопровождается потерей пластичности и связующих свойств, что приводит к распаду образовавшихся ранее комьев материала в подвижный порошок. Участок печи, где вода испаряется, и материал высыхает, называется зоной сушки. Следующая зона, где происходит дегидратация глины и идет дальнейшее нагревание до 700-800 °С, называется зоной подогрева. Эти две зоны занимают до 50 — 55% длины печи. При температурах 750-800 °С и выше в материале начинаются реакции в твердом состояний между его составляющими. Вначале они едва заметны, однако с повышением температуры материала до 1000 °С и более интенсивность их резко возрастает. Сначала в реакции вступают оксиды алюминия и железа. Они присоединяют к себе оксид кальция и образуются однокальциевый алюминат и однокальциевый феррит. В чистом виде эти соединения не существуют, а образуют твёрдый раствор, растворяются друг в друге. Количество присоединённого оксида кальция увеличивается с ростом температуры. При 900-1000 °С резко усиливается разложение карбоната кальция с образованием окиси кальция в свободном виде и углекислого газа СО₂. Этот участок печи называют зоной кальцинирования. В этой зоне вследствие того, что разложение СаСО₃ идёт с поглощением тепла потребление последнего наибольшее. На участке печи, где температура материала достигает 1000-1100 °С и где основная масса СaСO₃ уже превратилась в свободную окись кальция здесь резко возрастает интенсивность реакций в твёрдом состоянии. Раствор алюмината и феррита кальция связывает всё большее количество оксида кальция и уже образуются двухкальциевый алюминат и феррит кальция. Этот твёрдый раствор содержит равное количество оксида алюминия и оксида кальция. Этот раствор имеет состав 4CaO•AI₂O₃•Fe₂O₃. В сырьевой смеси оксида алюминия содержится больше чем оксида железа, поэтому оставшийся алюминат кальция продолжает связывать оксид кальция с образованием трехкальциевого алюмината. Его образование заканчивается при температуре 1200 °С. Присоединение оксида кальция к оксиду кремния начинается при 600 °С, но достаточно быстро происходит при температуре 900-1100 °С. Реакции образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция являются экзотермическими, что приводит к интенсивному повышению температуры материала на 150-200 °С на коротком участке печи в несколько метров. Этот участок печи получил название экзотермической зоны. К концу экзотермической зоны температура материала достигает, примерно, 1300 °С. При температуре 1250 °С заканчивается образование двухкальциевого силиката. Поскольку сырьевая смесь содержит больше оксида кальция чем это нужно для образования С₂S, С₄АF, С₃А, то остальное количество СаО идёт на образование трехкальциевого силиката. При температуре 1300 °С начинается спекание материала вследствие образования в нём расплава в количестве 20-30% объёма начавшей спекаться массы. В начальный момент спекания в расплав переходят С₃А, С₄АF, и СаО, в дальнейшем в нём начинает растворяться и двухкальциевый силикат C₂S. При этом в жидкой фазе создаются благоприятные условия для образования основного минерала портландцемента — трехкальциевого силиката C₃S из C₂S и СаО. Это соединение плохо растворимо в расплаве, вследствие чего оно выделяется из него в виде мелких кристаллов, которые в последующем могут значительно увеличиваться в размерах. Выделение из расплава C₃S сопровождается понижением в нём концентрации: C₂S и окиси кальция, что приводит к переходу в расплав новых порций этих веществ, оставшихся в твёрдом состоянии в общей массе материала. Это в свою очередь обуславливает дальнейший ход процесса образования в расплаве и выделения из него С₃S до почти полного связывания свободной окиси кальция с С₂S. Трехкальциевый силикат выделяется из расплава вместе с небольшими количествами Al₂O₃ и MgO, образуя с ними твёрдый раствор, который называют алитом. Участок печи, где проходит спекание материала, и образование алита называется зоной спекания. Здесь материалы нагревается примерно от 1300 до 1450 °С, что способствует более быстрому усвоению окиси кальция двухкальциевым силикатом и образованию алита. После зоны спекания обжигаемый материал переходит в зону охлаждения. До температуры примерно 1300 °С в нём ещё присутствует жидкая фаза и продолжается реакция усвоения окиси кальция и образования C₃S. Затем жидкая фаза застывает и спекание заканчивается. Последний участок печи, где полученный клинкер охлаждается воздухом от 1300 °С до температуры при которой выходит из печи (1000-1100 °С) называется зоной охлаждения. Обычно при охлаждении клинкера с 1450 до 1300 °С и ниже жидкая фаза в нём застывает частично в виде стекла, частично при этом происходит кристаллизация из расплава С₃A, C₄AF, а также MgO. Степень закристаллизованности расплава зависит от скорости охлаждения материала после его выхода из зоны спекания. Охлажденный клинкер в основном состоит из кристаллов минералов — силикатов (алита и белита) и промежуточного вещества, в которое входит стекло, минералы плавки (С₄АF, C₃A, С₃А₃), а также окись кальция и магния (в виде кристаллов).

что это такое, пуццолановый и сульфатостойкий цемент, свойства и состав по ГОСТу, разновидности и марки

В настоящее время наиболее распространенной разновидностью вяжущего вещества для бетонных растворов по праву признан портландцемент. Он изготавливается из карбонатных горных пород. Нередко его используют в производстве бетона. Сегодня мы детально рассмотрим, какие технические характеристики присущи этому материалу, а также как его можно применять.

Что это такое?

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

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

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

Плюсы и минусы

Портландцемент обладает сильными и слабыми сторонами.

Для начала стоит рассмотреть, какие преимущества имеет данный материал:

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

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

Среди них можно выделить следующие:

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

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

Особенности производства

В составе современного портландцемента присутствует известь, гипс и особая клинкерная глина, прошедшая специальную переработку.

Также этот вид цемента дополняется корректирующими компонентами, улучшающими технические характеристики раствора:

• обеспечивают ему должную густоту;
• определяют ту или иную скорость застывания;
• делают материал устойчивым к внешним и техногенным факторам.

Производство такого вида цемента базируется на силикатах кальция. Чтобы произвести регулировку схватывания, используется гипс. Производят портландцемент путем обжигания (по специальной формуле) определенной смеси с большим количеством кальция.

В производстве портландцемента не обойтись без карбонатных горных пород. К ним относятся:

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

Также нередко в процессе изготовления нередко используется такой компонент, как мергель. Он представляет собой комбинацию глинистых и карбонатных пород.

Если рассматривать процесс изготовления портландцемента детально, то можно сделать вывод, что он заключается в измельчении необходимого сырья. После этого оно как следует перемешивается в определенных пропорциях и обжигается в печах. При этом сохраняется температурный режим в 1300-1400 градусов. В таких условиях обеспечивается обжиг и плавление сырья. На этом этапе получается продукт, называемый клинкером.

Чтобы получить готовую продукцию, цементный состав еще раз измельчается, а затем перемешивается с гипсом. Получившийся продукт в обязательном порядке должен пройти все проверки для подтверждения своего качества. Проверенный и надежный состав всегда имеет соответствующие сертификаты нужного образца.

Чтобы в результате получился качественный портландцемент, используют несколько способов его создания:

• сухой;
• полусухой;
• комбинированный;
• мокрый.

Чаще всего используются сухой и мокрый методы производства.

Мокрый

Такой вариант производства предполагает создание портландцемента с добавлением особого карбонатного составляющего (мела) и силиконового элемента – глины.

Нередко применяются добавки, содержащие железо:

• пиритные огарки;
• конверторный шлам.

Необходимо следить за тем, чтобы уровень влажности силиконового компонента не превышал 29%, а глины – 20%.

Мокрым данный метод изготовления прочного цемента называется, так как измельчение всех составляющих происходит в воде. При этом на выходе формируется шихта, представляющая собой суспензию на водной основе. Как правило, ее влажность варьируется в показателях от 30% до 50%.

После этого осуществляется непосредственный обжиг шлама в печке. На данном этапе из него выделяется углекислота. Появившиеся клинкерные шарики тщательно перемалывают, пока они не превратятся в порошок, который уже можно назвать цементом.

Полусухой

Для полусухого способа изготовления используют такие компоненты, как известь и глина. По стандартной схеме эти составляющие измельчаются и высушиваются. Далее их смешивают, снова измельчают и корректируют при помощи разнообразных добавок.

В завершении всех этапов производства глина и известь подвергаются гранулированию и проходят обжиг. Можно сказать, что полусухой способ производства почти не отличается от сухого. Одно из различий между этими методами заключается в размере измельченного сырья.

Сухой

Сухой способ изготовления портландцемента по праву признан самым экономичным. Его отличительная черта заключается в том, что всех этапах производства применяется сырье, находящееся исключительно в сухом состоянии.

Та или иная технология изготовления цемента напрямую зависит от физических и химических свойств сырья. Самым популярным является производство материала в условиях особых вращающихся печей. При этом должны использоваться такие составляющие, как глина и известь.

Когда глина и известь будут полностью измельчены в специальном дробильном аппарате, их высушивают до необходимого состояния. Уровень влажности при этом не должен превышать 1%. Что касается непосредственно измельчения и сушки, то они осуществляются в особой сепараторной машине. Далее получившаяся смесь переносится в циклонные теплообменники и остается там совсем недолго – не больше 30 секунд.

Затем следует этап, в ходе которого осуществляется непосредственный обжиг подготовленного сырья. После этого его переносят в холодильник. Далее клинкер «перемещается» на склад, в условиях которого станет производиться его тщательное перемалывание и фасовка. В данном случае предварительная подготовка гипсового компонента и всех добавочных элементов, а также будущее хранение и перевозка клинкера будут происходить точно так же, как при мокром методе изготовления.

Смешанный

Иначе эта технология производства называется комбинированной. При ней шлам заполучают мокрым методом, а после этого получившаяся смесь освобождается от лишней влаги при помощи специальных фильтров. Данный процесс должен происходить до тех пор, пока уровень влажности не составит 16-18%. После этого смесь переносится на обжиг.

Существует еще один вариант смешанного производства цементной смеси. В данном случае предусматривается сухая подготовка сырья, которое затем разбавляется водой (10-14%) и подвергается последующему гранулированию. Необходимо, чтобы размер гранул не был больше 15 см. Только после этого приступают к обжигу сырья.

Чем отличается от простого цемента?

Многие потребители задаются вопросом, в чем же заключается разница между портландцементом и обычным цементом.

Стоит сразу обозначить, что клинкерный цемент – это один из подтипов классического раствора. Как правило, он используется в производстве бетона, а тот, в свою очередь, незаменим в постройке монолитных и железобетонных конструкций.

В первую очередь, отличия двух растворов заключаются в их внешнем виде, эксплуатационных характеристиках и свойствах. Так, портландцемент является более стойким к воздействию низких температур, так как в его составе присутствуют специальные добавки. У простого цемента данные характеристики гораздо слабее.

Портландцемент имеет более светлый, чем у обыкновенного цемента, окрас. Благодаря данной характеристике существенно экономится краситель при строительных и отделочных работах.

Портландцемент является более популярным и востребованным, нежели обычный цемент, несмотря на свой химический состав. Именно его специалисты рекомендуют использовать в строительных работах, особенно если они масштабные.

Виды и характеристики

Существует несколько видов портландцемента.

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

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

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

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

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

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

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

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

Существует несколько разновидностей этого цемента:

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

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

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

Маркировка

Все разновидности портландцемента различаются по своим маркировкам:

• М700 – это очень прочный состав. Именно он используется при изготовлении высокопрочного бетона для возведения сложных и крупных конструкций. Стоит такая смесь недешево, поэтому ее крайне редко используют для возведения мелких сооружений.
• М600 – это состав увеличенной прочности, который чаще всего применяется в производстве ответственных железобетонных элементов и сложных конструкций.
• М500 –тоже отличается высокой прочностью. Благодаря такому качеству его можно использовать при реконструкции различных зданий, перенесших серьезные аварии и разрушения. Также состав М500 применяют для укладки дорожных покрытий.
• М400 – является самым доступным и распространенным. Он отличается неплохими параметрами морозостойкости и влагоустойчивости. Использовать клинкер М400 можно для строительства сооружений любого назначения.

Сфера применения

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

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

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

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

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

Когда нельзя применять?

Портландцемент наделяет обычный бетон специальными свойствами и прочностными качествами, что делает его весьма востребованным в строительных работах (особенно масштабных). Однако такой раствор нельзя применять в проточных речных руслах, соленых водоемах, а также в воде, отличающейся повышенным содержанием минеральных веществ.

Даже сульфатостойкий вид цемента не будет справляться со своими основными функциями в подобных условиях, так как он рассчитан на эксплуатацию в статичных и умеренных водах.

Советы по использованию

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

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

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

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

Процесс получения портландцемента можно посмотреть ниже.

Портландцемент что это такое: технические характеристики, марки

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.

Содержание

Общее описание

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

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

Особенности состава

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

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

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

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

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

ГОСТ

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

• ГОСТ 10178-85.
• ГОСТ Р 31108-2003.

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

Производство

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

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

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

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

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

Разновидности

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

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

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

Отличается повышенной устойчивостью к любым воздействиям.

Сульфатостойкий портландцемент

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

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

Применение

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

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

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

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

Что такое портландцемент: описание, характеристики, марки

 

Вступление

Самый используемый строительный материал в любой области строительства и ремонта, безусловно, является цемент. В гражданском и частном строительстве, также ремонте жилого сектора самым популярным видом цемента является портландцемент.

Цемент используют в строительстве фундамента дома,  кладки стен, штукатурных и ремонтных работах, строительства построек и пристроек, устройства дорожек и строительстве бассейнов. О строительстве бассейнов под ключ можно узнать на сайте http://aquaes.ru/.

Портландцемент это

Нельзя сравнивать цемент и портландцемент. Такое сравнение не корректно. Портландцемент это вид цемента, а проще говоря, это целая группа разнохарактерных видов простого цемента.

Цемент марки портланд

Изготавливают цемент из гипса и молотого клинкера. Клинкер обожженная смесь глины и извести. Полученные гранулы клинкера, перемалывают и добавляют гипсовый порошок.

Это состав самого простого ПЦ,  продающийся в отечественных магазинах под марками М400/500/600 (ГОСТ 10178). Цифра в маркировке означает прочность получаемого монолита на вертикальную нагрузку. В продаже можно найти цементы по ТУ М200, М300 и М700. Есть варианты М800 и М900.

Однако, для получения специальных свойств производители могут добавлять в клинкер добавки в виде оксида железа, оксида магния, алюминаты, оксиды кремния и кальция, силикаты.

Также некоторые производители добавляют в цемент минеральные добавки в виде, пемзы, вулканического туфа, кремнеземистых отходов, а также современные пластификаторы.

Марка цемента

Цемент продается в мешках, чаще бумажных с буквенно-цифровой маркировкой. В маркировке портландцемента используют для маркировки буквы ПЦ, чаще букву М. Цифры в маркировке цемента обозначают прочность конструкции из этого цемента на сжатие. Начинается маркировка цемента с цифры 300, с шагом в 100 до цифры 700 (300, 400, 500, 600, 700).

Например, цемент марка М300 выдержит нагрузку до 300 килограмм на 1 кубический метр.

Если в маркировке присутствуют другие буквы, это значит, что в цементе есть добавки для улучшения пластичности и прочности цемента. Обычно добавки маркируют буквой Д. Например, Д40, означает что таких добавок 40%.

Разновидности портландцемента

Цемент БТЦ

БТЦ это портландцемент быстротвердеющий. Данный цемент наберёт полную прочность через трое, а не через 28 суток.

ПЦ сульфато-стойкий

Этот цемент имеет стойкость к сульфатным водам и очень медленно твердеет. Используется для подводных и подземных сооружений.

ПЦ с активными добавками

В данный вид цемента добавляют активные добавки, пластификаторы. Они придают делают  бетон водо отталкивающим и высоко пластичным.

Белый ПЦ

Белый портландцемент, считается декоративным. Однако, для получения белого цемента, в смеси значительно снижают содержание железа, и не используют пигментные добавки. Такая обработка делает его в три раза дороже, обычного серого цемента.

Цемент ШПЦ

Это шлаковый портландцемент. ШПЦ устойчив к агрессивным средам, используется в гидросооружениях.

Цемент ИПЦ

Это известково–шлаковый портландцемент. В состав входит доменный шлак, известь, гипс, готовый портландцемент. Используется только в воде, на воздухе разрушается.

Цемент глиноземистый

Данный цемент производят из клинкера в состав которого входят обожженная смесь алюминиевой руды  и известняка. По количеству глинозема подразделяют глиноземистый и высокоглиноземистый цементы.

Глиноземистый без гипса и минеральных добавок. Из-за чего, он быстро твердеет, но медленно схватывается. Для усиления схватывания в него добавляют портландцемент или известь.

Высокоглиноземистый используют для защиты печей и промкотлов, из-за его жаропрочности.

Как определяют качество цемента при покупке

Чтобы определить качество цемента при его покупке, нужно:

• Зачерпнуть в мешке пригоршню цемента;
• Сожмите кулак;
• Если цемент высыпается через пальцы, значит это партия высококачественного цемента;
• Если вы почувствуете в цементе комочки, значит цемент мог контачить с влагой и его качество не вызывает доверия.

Срок годности цемента

Как ни странно, цемент скоропортящейся продукт. Через 90 дней после изготовления, цемент теряет 20% завяленных характеристик. Через 6 месяцем потри составят 30%, через год – 40%.

Важно! Для долгого хранения купленного цемента бумажный мешок цемента нужно упаковать в полиэтиленовый пакет.

Марки цемента

М300

М300 характеризуется повышенной водо-стойкостью и водо-непроницаемостью, и стойкостью к некоторым видам коррозии.

М400

Портландцемент М400 (ГОСТ 10178-85) обладает высокой морозо и влаго-устойчивостью. Применяется в железобетонных конструкциях, сооружениях наземных и подземных, включая фундаменты.

М500 (ГОСТ 10178-85)

Данный портландцемент использует для строительства мостов, бетонных и железобетонных конструкций, военных сооружений повышенной прочности, а также в восстановительных работах.

М600

М600 применяют для производства бетона класс В40. Используется в специальных сооружениях.

Маркировка М600

• Б –  быстро затвердевающий;  
• Н – нормированный;
• ПЦ – обычный портландцемент;
• БЦ – белый цемент;
• ПЛ – с пластификатором;
• СС – сульфато-стойкий;
• ГФ – гидрофобный;
• ШПЦ – шлаковый портландцемент.  
• ВРЦ – водопроницаемый.

©Opolax.ru

Еще статьи

 

Производство портландцемента — материалы и процессы

При производстве цемента используются различные сырьевые материалы и различные процессы. Каждый процесс объясняется химическими реакциями при производстве портландцемента.

Цемент представляет собой порошок зеленовато-серого цвета, изготовленный из кальцинированной смеси глины и известняка. При смешивании с водой становится твердым и прочным строительным материалом.

История цемента восходит к Римской Империи. Современный цемент.То есть портландцемент впервые был произведен британским каменщиком Джозефом Аспдином в 1824 году, который варил цемент на своей кухне. Он нагрел смесь известняка и глиняного порошка на своей кухне и измельчил смесь в порошок, создав цемент, который затвердевает при смешивании с водой. Название Портленд было дано изобретателем, так как он напоминает камень, добытый на острове Портленд.

Впервые современный портландцемент был использован при строительстве туннеля в Темзе в 1828 году.

Процесс производства цемента

Процесс производства портландцемента описан ниже.

1. Смешивание сырья
2. горит
3. Шлифовальный
4. Хранение и упаковка

1. Смешивание сырья

Основным сырьем, используемым при производстве цемента, являются кальций, кремний, железо и алюминий. Эти минералы используются в различных формах в зависимости от наличия минералов.

В таблице показано сырье для производства портландцемента

Процесс смешивания при производстве цемента осуществляется 2 способами,

a) Сухой процесс

Известковое и глинистое сырье сначала измельчается в гирационных дробилках, чтобы получить отдельные куски размером 2-5 см.Измельченный материал снова измельчают, чтобы получить мелкие частицы в шаровой или трубчатой ​​мельнице.

Каждый мелко измельченный материал после просеивания хранится в бункере. Теперь эти порошкообразные минералы смешиваются в требуемой пропорции, чтобы получить сухую сырьевую смесь, которая затем хранится в силосах и готовится к отправке во вращающуюся печь. Теперь сырье смешивается в определенных пропорциях, так что средний состав конечного продукта сохраняется должным образом.

Рис. Производство цемента сухим способом

б) Мокрый процесс

Сырье сначала измельчается, превращается в порошок и хранится в силосах.Затем глина промывается в стиральных мельницах для удаления приставших органических веществ, содержащихся в глине.

Порошкообразный известняк и промытая водой глина направляются в каналы и поступают в мельницы, где они полностью смешиваются и образуется паста, известная как суспензия.

Процесс измельчения может осуществляться в шаровой или трубчатой ​​мельнице, или даже в том и другом. Затем суспензия направляется в сборный резервуар, где можно регулировать состав. Суспензия содержит около 38-40% воды, которая хранится в резервуарах для хранения и хранится в готовности для вращающейся печи.

Рис. Производство цемента мокрым способом

Сравнение сухого процесса и мокрого процесса производства цемента

Критерии	Сухой процесс	Мокрый процесс
Твердость сырья	Довольно сложно	Любой вид сырья
Расход топлива	Низкая	Высокая
Время обработки	Малый	Высшее
Качество	Низкое качество	Превосходное качество
Себестоимость продукции	Высокая	Низкая
Общая стоимость	Дорогой	Дешевле
Физическое состояние	Сырьевая смесь (твердая)	Пульпа (жидкость)

2.Сжигание сырья

Процесс обжига осуществляется во вращающейся печи, при этом сырье вращается со скоростью 1-2 об / мин на ее продольной оси. Вращающаяся печь состоит из стальных труб диаметром 2,5-3,0 метра и длиной от 90 до 120 метров. Внутренняя сторона печи облицована огнеупорным кирпичом.

Печь опирается на колонны из кирпича или бетона и опирается на роликовый подшипник в слегка наклонном положении с уклоном от 1: 25 до 1: 30.Сырьевая смесь сухого процесса или скорректированного шлама мокрого процесса вводится в печь с верхнего конца. Печь нагревается с помощью порошкообразного угля, масла или горячих газов из нижнего конца печи, так что возникает длинное горячее пламя.

Поскольку положение печи наклонено и она медленно вращается, загружаемый с верхнего конца материал перемещается к нижнему концу со скоростью 15 м / час. В верхней части вода или влага из материала испаряются при температуре 400 ° C, поэтому этот процесс известен как зона сушки.

Центральная часть, т.е. зона обжига, температура около 10000 ° C, где происходит разложение известняка. Оставшийся материал находится в форме небольших комков, известных как узелки после выхода CO ₂ .

CaCO ₃ = CaO + CO ₂

Нижняя часть (зона клинкеровки) имеет температуру 1500-17000 ° C, где известь и глина реагируют с образованием алюминатов кальция и силикатов кальция. Эти алюминаты и силикаты кальция плавятся, собираясь в маленькие твердые камни, известные как клинкеры.Размер клинкера колеблется от 5 до 10 мм.

Нижняя часть, т.е. зона клинкера, имеет температуру около 1500-1700С. В этом регионе известь и глина реагируют с образованием алюминатов кальция и силикатов кальция. Эти продукты из алюминатов и силикатов кальция плавятся вместе, образуя твердые и мелкие камни, известные как клинкеры. Размер мелкого и твердого клинкера варьируется от 5 до 10 мм.

2CaO + SiO ₂ = Ca2SiO ₄ (силикат декламированный (C ₂ S))

3CaO + SiO ₂ = Ca3SiO ₅ (трехкальциевый силикат (C ₃ S))

3CaO + Al ₂ O ₃ = Ca ₃ Al ₂ O ₆ (алюминат дикальция (C ₂ A))

4CaO + Al ₂ O ₃ + Fe ₂ O ₃ = Ca ₄ Al ₂ Fe ₂ O ₁₀ (тетракальциевый алюмоферрит (C ₉ AF))

Клинкер, поступающий из зоны обжига, очень горячий.Чтобы снизить температуру клинкера, воздух пропускается в противотоке в основании вращающейся печи. Остывшие клинкеры собирают в небольшие тележки.

3. Помол клинкера

Охлажденный клинкер поступает из охлаждающих ванн и отправляется в мельницы. Клинкеры тонко измельчаются в порошок в шаровой или трубчатой ​​мельнице. Порошковый гипс добавляется около 2-3% в качестве замедлителя при окончательном измельчении. Конечным продуктом является цемент, который не быстро оседает при контакте с водой.

По истечении начального периода схватывания цемент становится жестким, а гипс замедляет растворение трикальциевых алюминатов, образуя трикальцийсульфоалюминат, который нерастворим и предотвращает слишком ранние дальнейшие реакции схватывания и твердения.

3CaO.Al ₂ O ₃ + xCaSO ₄ .7H ₂ O = 3CaO.Al ₂ O ₃ .xCaSO ₄ .7H ₂ O

4. Хранение и упаковка

Измельченный цемент хранится в силосах, откуда он продается в контейнерах или мешках по 50 кг.

,

Состав и классификация цемента — PetroWiki

Практически все буровые цементы состоят из портландцемента, кальцинированной (обожженной) смеси известняка и глины. Раствор портландцемента в воде используется в колодцах, потому что он легко перекачивается и быстро затвердевает даже под водой. Он называется портландцемент, потому что его изобретатель Джозеф Аспдин считал, что затвердевший цемент напоминает камень, добытый на острове Портленд у побережья Англии.

Дозировка материалов

Цемент

Portland можно легко модифицировать, в зависимости от используемого сырья и процесса их объединения.

Дозирование сырья основано на серии одновременных расчетов, которые учитывают химический состав сырья и тип производимого цемента: Американское общество испытаний и материалов (ASTM) Тип I, II, III , или белый цемент V, или класс A, C, G или H Американского нефтяного института (API) ^{[1] [2]}

Классификация цемента

Основным сырьем, используемым для производства портландцемента, является известняк (карбонат кальция) и глина или сланец.Часто добавляют железо и глинозем, если они еще не присутствуют в достаточном количестве в глине или сланце. Эти материалы смешиваются вместе, влажным или сухим, и загружаются во вращающуюся печь, которая плавит известняковую суспензию при температурах от 2600 до 3000 ° F в материал, называемый цементным клинкером. После охлаждения клинкер измельчают и смешивают с небольшим количеством гипса, чтобы контролировать время схватывания готового цемента.

Когда эти клинкеры гидратируются с водой в процессе схватывания, они образуют четыре основные кристаллические фазы, как показано в Таблица 1 и Таблица 2 . ^[3]

• 

  Таблица 1 — Анализ типичного цикла производства портландцемента

• 

  Таблица 2 — Типичный состав и свойства классов API портландцемента

Цементы

Portland обычно производятся в соответствии с определенными химическими и физическими стандартами, которые зависят от их применения. В некоторых случаях для получения оптимальных композиций необходимо добавлять дополнительные или корректирующие компоненты.Примеры таких добавок:

• Песок
• Кремнистые суглинки
• Пуццоланы
• Диатомовая земля (DE)
• Пирит железный
• Глинозем

В расчетах также принимаются во внимание глинистые или кремнистые материалы, которые могут присутствовать в больших количествах в некоторых известняках, а также из золы, образующейся при использовании угля для обжига печи. Также необходимо учитывать незначительные примеси в сырье, так как они могут существенно повлиять на характеристики цемента.

В США есть несколько агентств, которые изучают и составляют спецификации для производства портландцемента. Из этих групп наиболее известными в нефтяной промышленности являются ASTM, который занимается цементами для строительства и использования в строительстве, и API, который составляет спецификации для цементов, используемых только в скважинах.

Спецификация ASTM. C150 ^[1] предусматривает восемь типов портландцемента: типы I, IA, II, IIA, III, IIIA, IV и V, где «A» обозначает воздухововлекающий цемент.Эти цементы предназначены для удовлетворения различных потребностей строительной отрасли. Цемент, используемый в колодцах, находится в условиях, не встречающихся при строительстве, таких как широкий диапазон температуры и давления. По этим причинам были разработаны различные спецификации, которые охватываются спецификациями API. В настоящее время API предоставляет спецификации, охватывающие восемь классов цементов для скважин, обозначенных как классы от A до H. Классы API G и H являются наиболее широко используемыми.

Цементы для нефтяных скважин также доступны в вариантах со средней сульфатостойкостью (MSR) или высокой сульфатостойкостью (HSR).Сульфатостойкие марки используются для предотвращения разрушения затвердевшего цемента в скважине, вызванного сульфатной атакой пластовых вод.

Классификация API

Нефтяная промышленность покупает цементы, произведенные преимущественно в соответствии с классификациями API, опубликованными в API Spec. 10A. ^[4] Далее определяются различные классы цементов API для использования при скважинных температурах и давлениях.

Класс A

• Этот продукт предназначен для использования, когда не требуются особые свойства.
• Доступен только в обычном классе O (аналогично ASTM Spec. C150, тип I). ^[1]

класс B

• Этот продукт предназначен для использования в условиях, требующих средней или высокой сульфатостойкости.
• Доступен как в классе MSR, так и в классе HSR (аналогично ASTM Spec. C150, тип II). ^[1]

класс C

• Этот продукт предназначен для использования в условиях, когда требуется высокая ранняя прочность.
• Доступен в обычных, O, MSR и HSR классах (аналогично ASTM Spec.C150, тип III). ^[1]

класс G

• Никакие добавки, кроме сульфата кальция или воды, или того и другого, не должны перемалываться или смешиваться с клинкером во время производства скважинного цемента класса G.
• Этот продукт предназначен для использования в качестве основного цемента для скважин. Доступен в вариантах MSR и HSR.

Класс H

• Никакие добавки, кроме сульфата кальция или воды, или того и другого, не должны перемалываться или смешиваться с клинкером во время производства скважинного цемента класса H.
• Этот продукт предназначен для использования в качестве основного цемента для скважин. Доступен в вариантах MSR и HSR.

Свойства цемента согласно спецификации API

Химические свойства и физические требования сведены в Таблицы 3 и Таблицы 4 соответственно. ^[3] Типичные физические требования для различных классов цемента по API показаны в Таблице 5 . ^[3]

• 

  Таблица 3 — Химические требования к цементам API

• 

  Таблица 4 — Физические требования к цементам API

• 

  Таблица 5-Физические требования к различным типам цемента

Хотя эти свойства описывают цементы для целей спецификации, цементы для нефтяных скважин должны иметь другие свойства и характеристики, чтобы обеспечить их необходимые функции в скважине.(API RP10B предоставляет стандарты для процедур испытаний и специального оборудования, используемого для испытания цементов для нефтяных скважин, и включает:

• Приготовление суспензии
• Плотность суспензии
• Испытания на прочность при сжатии и неразрушающие звуковые испытания
• Испытания на время загустевания
• Статические испытания на водоотдачу
• Испытания рабочих жидкостей
• Испытания на проницаемость
• Реологические свойства и прочность геля
• Расчет перепада давления и режима течения шламов в трубах и кольцевых зазорах
• Процедуры испытаний в Арктике (вечная мерзлота)
• Испытание на стабильность суспензии
• Совместимость скважинных флюидов. ^[5]

Список литературы

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3 1,4} ASTM C150-97a, Стандартные технические условия на портландцемент. 2000. Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International. http://dx.doi.org/10.1520/C0150_C0150M-12
2. ↑ ASTM C114-97a, Стандартные методы химического анализа гидравлического цемента. 2000. Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International. http://dx.doi.org/10.1520/C0114-11B.
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2} Смит, Д.К. 2003. Цементирование. Серия монографий, SPE, Ричардсон, Техас 4, гл. 2 и 3.
4. ↑ API Spec. 10A, Технические условия на цементы и материалы для цементирования скважин, 23-е издание. 2002. Вашингтон, округ Колумбия: API.
5. ↑ API RP 10B, Рекомендуемая практика для испытания цементов для скважин, 22-е издание. 1997. Вашингтон, округ Колумбия: API.

См. Также

Цементные работы

PEH: Цементирование

Интересные статьи в OnePetro

Внешние ссылки

Монография SPE по цементированию

Категория

,

Типы цемента

В строительных документах часто указывается тип цемента в зависимости от требуемых характеристик бетона или условий укладки. Некоторые заводы по производству цемента производят только определенные типы портландцемента. В чем разница между этими типами цемента и как они тестируются, производятся и идентифицируются на практике?

В самом общем смысле портландцемент получают путем нагрева источников извести, железа, кремнезема и глинозема до температуры клинкера (от 2500 до 2800 градусов по Фаренгейту) во вращающейся печи с последующим измельчением клинкера до мелкого порошка.Нагрев, происходящий в печи, превращает сырье в новые химические соединения. Таким образом, химический состав цемента определяется массовым процентом и составом сырьевых источников извести, железа, кремнезема и глинозема, а также температурой и продолжительностью нагрева. Именно это изменение в источнике сырья и характеристиках завода, а также в процессах отделки (например, измельчение и возможное смешивание с гипсом, известняком или дополнительными вяжущими материалами) определяют производимый цемент.

Стандарты?

Для обеспечения согласованности между заводами по производству цемента на цемент устанавливаются определенные химические и физические ограничения. Эти химические пределы определяются множеством стандартов и спецификаций. Например, портландцементы и смешанные гидравлические цементы для бетона в США соответствуют требованиям Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) C150 (Стандартные спецификации для портландцемента), C595 (Стандартные спецификации для смешанных гидравлических цементов) или C1157 (Рабочие характеристики для Гидравлические цементы).

Некоторые государственные агентства ссылаются на очень похожие спецификации: AASHTO M 85 для портландцемента и M 240 для смешанных цементов. Эти спецификации относятся к стандартным методам испытаний, чтобы гарантировать, что испытания проводятся таким же образом. Например, ASTM C109 (Стандартный метод испытания прочности на сжатие для гидравлических цементных растворов с использованием 2-дюймовых кубических образцов) подробно описывает, как изготовить и испытать кубики раствора для испытания прочности на сжатие стандартизованным образом.

Различия в номенклатуре

В США могут применяться три отдельных стандарта в зависимости от категории цемента.Для портландцементов ASTM C150 описывает:

Тип цемента Описание
Тип I Нормальный
Тип II Умеренная сульфатостойкость
Тип II (MH) Умеренная теплота гидратации (и умеренная сульфатостойкость)
Тип III Высокая ранняя прочность
Тип IV Низкотемпературная гидратация
Тип V Высокая сульфатостойкость

Для смешанных гидравлических цементов, указанных в стандарте ASTM C595, используется следующая номенклатура:

Тип цемента Описание
Тип IL Портланд-известняковый цемент
Тип IS Портланд-шлаковый цемент
Тип IP Портланд-Поццонланский цемент
Тип IT Трехкомпонентный смешанный цемент

Кроме того, некоторые цементные смеси имеют особые эксплуатационные свойства, подтвержденные дополнительными испытаниями.Они обозначаются буквами в скобках после типа цемента. Например, тип IP (MS) представляет собой портланд-пуццолановый цемент с умеренной сульфатостойкостью. Другие особые свойства обозначены (HS) для высокой сульфатостойкости; (А) для воздухововлекающих цементов; (MH) для умеренного тепла гидратации; и (LH) для низкой теплоты гидратации. Обратитесь к ASTM C595 для более подробной информации.

Тем не менее, из-за интереса в отрасли к спецификациям, основанным на характеристиках, ASTM C1157 описывает цементы по их характеристикам производительности:

Тип цемента Описание
Тип GU Общее использование
Тип HE Высокая ранняя прочность
Тип MS Умеренная сульфатостойкость
Тип HS с высокой сульфатостойкостью
Тип MH с умеренной теплотой гидратации
Тип LH с низкой теплотой гидратации

Примечание: подробный обзор типов цемента в США и их характеристик см. В документе PCA «Проектирование и контроль бетонных смесей» , EB001 или Эффект характеристик цемента на свойствах бетона , EB226.

Требования к физическим и химическим характеристикам

Химические испытания подтверждают содержание и состав цемента, а физические испытания демонстрируют физические критерии.

У C150 / M 85 и C595 / M 240 как химические, так и физические свойства ограничены. В C1157 ограничения почти полностью связаны с физическими требованиями.

Химические испытания включают анализ оксидов (SiO ₂ , CaO, Al ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ и т. Д.) для расчета фазового состава цемента. Цементы типа II ограничены содержанием C150 / M 85 максимум 8% по массе трикальцийалюмината (цементная фаза, часто сокращенно C ₃ A), что влияет на сульфатостойкость цемента. Некоторые оксиды сами по себе ограничены спецификациями: например, содержание магнезии (MgO) ограничено максимум 6% по весу для портландцементов, поскольку это может повлиять на прочность при более высоких уровнях.

Типичные физические требования к цементам: содержание воздуха, дисперсность, расширение, прочность, теплота гидратации и время схватывания.Большинство этих физических испытаний проводится с использованием раствора или пасты, созданной из цемента. Это испытание подтверждает, что цемент хорошо работает в бетоне; однако характеристики бетона в полевых условиях определяются всеми ингредиентами бетона, их количеством, а также окружающей средой и применяемыми процедурами обращения и укладки.

Хотя процесс производства цемента относительно схож в Северной Америке и на большей части земного шара, ссылки на спецификации цемента могут отличаться в зависимости от юрисдикции.Кроме того, методы испытаний также могут различаться, поэтому требования к прочности на сжатие (например) в Европе не «переводятся» напрямую на требования в Северной Америке. Заказывая бетон для строительных проектов, проконсультируйтесь с местным производителем бетона, чтобы убедиться, что используемый цемент соответствует требованиям, предъявляемым к среде проекта и области применения, а также требованиям соответствующих спецификаций на цемент.

,