Специальные виды портландцемента кратко

Обновлено: 30.06.2024

Для более полного удовлетворения специфических требований отдельных видов строительства промышленность выпускает особые виды портландцемента.

При получении портландцементов с заданными специальными свойствами используют следующие основные пути: 1) регулирование минерального состава и структуры цементного клинкера, оказывающих решающее влияние на строительно-технические свойства цемента; 2) регулирование тонкости помола и зернового состава цемента, влияющих на скорость твердения, прочность, тепловыделение и другие важнейшие свойства вяжущего; 3) изменение вещественного состава портландцемента введением в него активных минеральных и органических добавок, позволяющих направленно изменять свойства вяжущего, экономить клинкер и расход цемента в бетоне.

Цемент с поверхностно - активными добавками

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) .

Сульфатостойкость обеспечивается снижением содержания в клинкере алюминатов кальция, главным образом трехкальцевого алюмината 3CaO*Al₂O₃. Выпускают сульфатостойкий портландцемент, в который не допускается введение активных минеральных добавок и сульфатостойкий портландцемент с активными минеральными добавками. Активность данного цемента меньше, чем БТЦ марки 400 и 500.

Цемент с поверхностно - активными добавками (ПАВ).

Для улучшения некоторых свойств цемента допускается введение при помоле поверхностно-активных добавок (пластифицированных и гидрофобных) в количестве 0,3 от массы цемента в пересчете на сухое вещество. Абсорбируясь на зернах цемента, пластифицированные добавки образуют на них защитные пленки, устраняющие сцепление зерен цемента друг с другом. В результате растворы и бетоны на таком цементе приобретают повышенную подвижность и удобоукладываемость.

Отличаются от обычных цветом. Сырьем служат известняки и глины, содержащие минимальное количество красящих оксидов: железа, марганца, титана. Тонкость помола несколько выше, остаток носителя не больше 12%.

Для получения цвета на помол клинкера вводят пигменты. Количество пигмента должно быть: минерального – не более 10%, органического – 0,3%.

Предназначены для тампонирования нефтяных и газовых скважин с целью их изоляции от грунтовых вод. Тампонажным цементам предъявляются жесткие технические требования: высокая текучесть, независимость от температуры и давления, конкретные в зависимости от давления и температуры сроки схватывания, прочность затвердевшего цементного раствора в ранние сроки, обеспечивающая закрепление колонны труб в стволе скважины. Сроки схватывания не ранее 2 часов и не позднее 10 часов.

Получается местным помолом портландцементого клинкера, гипса и гранулированного доменного шлака. Шлаки должны быть не менее 21% и не более 60%. Чем больше шлака, тем меньше активность цемента. Выпускают марки 300, 400, 500. По сравнению с портландцементом ШПЦ характеризуется замедленным нарастанием прочности в первые сроки, в дальнейшем скорость твердения повышается и к 6-12 месяцам его прочность приближается к прочности портландцемента. Используют при гидротехническом строительстве, в строительстве портовых сооружений. Не рекомендуется применять ШПЦ для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и таянию, а также при пониженных температурах.

Известковошлаковый цемент (ИШЦ).

Получается совместным помолом доменных шлаков с известью до 30%. Допускается добавка гипса 5% и портландцемента 10-20%. ИШЦ медленно схватывается и медленно твердеет. Прочность изделий на его основе по истечении времени может быть 5-20 МПа. Стоек в пресных и сульфатных водах, на воздухе его прочность снижается. Применяется в строительных растворах для кладки и штукатурки, а также для изготовления низкомарочных бетонов.

Это быстро твердеющие в воде и в воздухе высокопрочные вяжущие, получаемые путем обжига до спекания смеси материала, богатого глиноземом и оксидом кальция, и последующего тонкого помола продукта обжига. Глиноземистый цемент в отличие от обычного портландцемента не содержит ни гипса, ни минеральных добавок. Качество цемента тем выше, чем больше оксида алюминия. Важнейший минерал глиноземистого цемента алюминат кальция, обеспечивающий при нормальных сроках схватывания быстрое твердение цемента. Глиноземистый цемент быстро твердеет, но не быстро схватывается. Сроки схватывания глиноземистого цемента не ранее 30 мин и не позднее 12 часов. С увеличением тонкости помола цемента и повышением температуры воды сроки схватывания сокращаются. Они резко сокращаются также при добавке извести и портландцемента. Поэтому смешивать глиноземистый цемент с другими вяжущими нельзя. Выпускают три марки: 400, 500, 600. Максимальная прочность, выше на 50% от марочной, достигается к 1-му и 3-м годам твердения. Отличается высокой устойчивостью против сульфатных, хлористых, углекислых и других минерализированных вод. Однако, растворы щелочей разрушают цементный камень. Используют глиноземистый цемент при скоростном строительстве, аварийных работах, зимнем бетонировании. На его основе можно получать жаростойкие бетоны.

Это цементы, растворы на основе которых дают приращение объема. Все эти цементы смешаны, состоят из основного вяжущего и расширяющей добавки. Расширение происходит в результате химической реакции между ними. Известно несколько реакций, вызывающих расширение, а именно гидратация кальция и образование гидросульфоалюмината кальция. Известно несколько видов расширяющихся цементов:

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ).

ВРЦ получается на основе глиноземистого цемента и должен удовлетворять следующим требованиям: начало схватывания не ранее 4 мин, конец не позднее 10 мин. Применяют для омоноличивания сборных железобетонных конструкций, гидроизоляции стволов шахт, напорных водопроводных труб, заделки трещин в железобетонных сооружениях.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент. Сроки схватывания: 10 мин – 4 часа. Расширение должно заканчиваться через трое суток. Применяется для гидроизоляции штукатурок, для заделки швов, для получения водонепроницаемых бетонов.

Расширяющийся портландцемент. Сроки схватывания: 30 мин – 12 часов. Применение перечислено выше.

Это цемент с большим содержанием алюминатной составляющей, что приводит к увеличению объема при твердении. В процессе расширения создает в арматуре предварительное напряжение. Сроки схватывания этих цементов: 30 мин – 4 часа. Прочность через сутки не менее 15 МПа, через 28 суток 50 МПа. Используется в сооружениях, где требуется повышенная газо-, паро- и водонепроницаемость.

1. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. - Портландцемент. М.: Стройиздат, 1974.- 341 с.

2. Волженский А.В., Буров Ю.С., Колокольников В.С. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1979. – 358 с.

4. 13. Колокольников В.С. - Производство цемента. М.: Высшая школа, 1967. – 548 с.

5. Сулименко, Л.М. Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе: учеб. для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2005. – 334 с.

Раздел: Строительство
Количество знаков с пробелами: 59108
Количество таблиц: 0
Количество изображений: 11

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) - портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения, более половины его марочной прочности. Сумма С₃S + С₃А в клинкере - обычно не менее 60-65%.

Особобыстротвердеющий высокопрочный портландцемент (ОБТЦ) марки 600 в возрасте 1 сут имеет предел прочности 20-25 МПа, а через 3 сут - 40 МПа. Такой быстрый рост прочности обуславливается содержанием С₃S до 65-68%, С₃А - до 18%, тонкость помола около 4000 см 2 /г. Применение ОБТЦ позволяет: снижать расход цемента на 15-20%. Эти цементы применяются в производстве сборных железобетонных конструкций, а также при зимних бетонных работах.

Сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ), разработанный на основе специального минерального состава, дает раннюю прочность через 1-4 часа.

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют на основе клинкера содержащего не более 50% С₃S, 5% С₃А и 22% С₃S + С₄АF. Сульфатостойкий портландцемент предназначается не только для изготовления бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости, обеспечивается прежде всего пониженным содержанием трехкальциевого алюмината.

Пластифицированный портландцемент изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0,25% ЛСТ (считая на сухое вещество). Он отличается от обычного портландцемента способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения водоцементного отношения, повышения морозостойкости и водонепроницаемости бетона. Если же сохранить В/Ц, то можно снизить расход цемента (примерно на 10-15%) без ухудшения качества бетона.

Гидрофобный портландцемент получают, вводя при помоле клинкера 0,1-0,2% мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизующих веществ. Он обладает пониженной (по сравнению с обычным цементом) гигроскопичностью, лучше сохраняет свою активность при хранении и перевозках. Гидрофобный портландцемент пластифицирует бетонные и растворные смеси, повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона.

Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместного помола клинкера и активной минеральной добавки с необходимым количеством гипса. Добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) должно быть не менее 20% и не более 30%, а вулканических добавок (пемзы, туфа), а также глиежа или пливной золы - не менее 25% и не более 40%. Активная минеральная добавка вначале адсорбирует, а затем химически связывает гидроксид кальция, образующийся при взаимодействии алита с водой. Пуццолановый портландцемент обладает сравнительно небольшим тепловыделением и часто применяется для бетонов внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов и т.п.).

Шлакопортландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного гонкого помола клинкера и гранулированного доменного (или электротермофосфорного) шлака с необходимым количеством гипса. Допускается раздельный помол компонентов и их последующее смешение. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21% и не более 80% (от массы цемента). Допускается замена до 10% шлака трепелом или активной минеральной добавкой.

Незначительное содержание в цементном камне Са(ОН)₂ повышает стойкость шлакопортландцемента в мягких и сульфатных водах по сравнению с портландцементом. Тепловыделение при твердении шлакопортландцемента в 2-2,5 раза меньше, чем у портландцемента, поэтому он является самым подходящим цементом для бетона массивных конструкций. Шлакопортландцемент выгодно отличается от пуццоланового портландцемента умеренной водопотребностью, более высокой воздухостойкостью и морозостойкостью. Он успешно применяется как для надземных, так и подземных и подводных частей сооружений. Стоимость его на 15-20% ниже стоимости портландцемента. Жаростойкость шлакопортландцемента значительно выше, чем у портландцемента, поэтому он широко используется для изготовления жаростойких бетонов.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент М400 за 3 сут твердения должен приобрести прочность при сжатии не менее -200 кгс/см 2 (20 МПа), при изгибе - не менее 35 кгс/см 2 (3,5 МПа). Этот вид цемента эффективно применять в производстве бетонных и железобетонных изделий, изготовляемых с применением тепло-влажностной обработки.

Гипсоцементнопуццолановые вяжущие (ГЦПВ) получают, смешивая полуводный гипс (50-75%), портландцемент (15-25%) и активную минеральную добавку (10-25%) по массе - трепел, диатомит и т.п. Эти вяжущие относят к числу гидравлических и применяют в заводском производстве санитарно-технических кабин, стеновых панелей и других конструкций.

Клинкер белого цемента изготовляют из чистых известняков и белых глин, почти не содержащих оксидов железа и марганца, которые придают обычному портландцементу зеленовато-серый цвет. Обжигают сырьевую смесь на беззольном (газовом) топливе. При помоле клинкера предохраняют цемент от попадания в него частиц железа.

В качестве эталона для определения степени белизны применяют молочное матовое стекло типа МС-14 с коэффициентом отражения не менее 95%. Степень белизны, определяемая коэффициентом отражения (в % абсолютной шкалы), должна быть для белого портландцемента 1-го сорта - не ниже 80%, 2-го сорта - 75%, 3-го сорта - 68%; цемент выпускают М400 и М500.

Цветные декоративные портландцементы получают, примешивая к белому цементу щелочестойкие пигменты (охру и др.).

Тампонажный портландцемент изготовляют измельчением клинкера, гипса и добавок. Он предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Цемент для холодных скважин испытывают при температуре 22±2°С, для горячих скважин - при 75±3°С. Основная прочностная характеристика цемента - предел прочности при изгибе образцов-балочек размером 4х4х16 см, изготовленных из цементного теста с В/Ц = 0,5. Предусматривают выпуск специальных разновидностей портландцемента: утяжеленного, песчанистого, солестойкого, низкогигроскопичного.

Цемент, являясь уникальным строительным материалом, подразделяется на виды в зависимости от назначения и условий эксплуатации бетонных конструкций. Тяжелые и особо тяжелые условия эксплуатации, также особые условия набора прочности бетона, требуют применения цементов специального вида.

Специальный цемент – уникальный строительный материал, обладающий особыми свойствами по скорости набора прочности, пластичности, величине усадки, водонепроницаемости, сульфат стойкости, морозостойкости и эстетическим характеристикам.

Специальные виды цемента

Глиноземистый цемент

Характеризуется особо высокой скоростью схватывания и набора прочности. Схватывание бетона на основе цемента этого вида начинается через полчаса после затворения и оканчивается через 12 часов. Значение марочной прочности достигается через 72 часа после затворения.

Глиноземистый цемент это собирательное название видов специального цемента ГОСТ 969-91, обладающих различной величиной прочности на сжатие: 400, 500 и 600 кгс/см2. При этом сфера применения вяжущего этого типа определяется его специальными свойствами – быстрым набором прочности и способностью противостоять высоким температурам окружающей среды.

В частности глиноземистый цемент используют для приготовления бетонных растворов предназначенных для: скоростного строительства, реставрации сооружений, строительства емкостей, производства огнеупорного бетона стойкого до 1700 градусов Цельсия, оперативной заделки пробоин в корпусах кораблей и судов, возведения сооружений работающих в условиях агрессивной сульфатной среде, других подобных работ.

Средняя стоимость мешка глиноземистого вяжущего массой 50 кг составляет сумму от 1980 до 2500 рублей.

Расширяющийся цемент

В соответствии со своим названием расширяющийся цемент в отличие от своих общестроительных аналогов не только не дает усадку, а имеет свойство линейно увеличиваться в объеме в пределах 0,2-2,5% через 72 часа после затворения материала.

Расширяющийся цемент характеризуется быстрым схватыванием и быстрым набором прочности. Начало схватывания происходит через 30 минут после затворения. Конец схватывания через 4 часа после затворения. Прочность на сжатие через 72 часа – до 200 кгс/см2, через 7 суток прочность на сжатие может достигать 300 кгс/см2.

Сфера применения обусловлена свойством раствора на основе связующего данного типа увеличиваться в объеме: уплотнение швов и отверстий, монтаж анкерных болтов и шпилек, уплотнение кабельных вводов, заделка стыков бетонных конструкций, заделка стыков бетонных трубопроводов канализационных коллекторов и другие подобные работы.

Важный аспект! Для достижения наиболее полного эффекта расширения, схватывание и твердение раствора на основе цемента данного типа должно идти при повышенной важности окружающей среды. Средняя стоимость 50 килограммового мешка расширяющегося связующего находится в пределах от 1400 до 2000 рублей.

Безусадочный цемент

Характеризуется моментальным схватыванием и быстрым достижением марочной прочности и отсутствием усадки. В общем случае схватывание материала начинается с первой минуты после затворения и оканчивается не позднее пяти-шести минут. Марочная прочность бетонного раствора на безусадочном цементе достигается не позднее 72 часов после затворения. При этом сооружение способно выдерживать давление воды до 7 кгс/см2 без потери герметичности.

Сфера применения – приготовление бетонов и растворов для строительства гидроизолирующих оболочек подземных сооружений, заделка швов, подливка под машины и фундаментные болты т.п. Важно! Не допускается применение в возведении конструкций экспортирующихся в условиях недостаточной влажности или в конструкциях эксплуатирующихся при температуре окружающей среды более 80 Градусов Цельсия.

Средняя стоимость безусадочного цемента на рынке строительных материалов России составляет сумму от 1166 до 1 790 рублей за мешок массой 25 кг. При этом высококачественный цемент специальный безусадочный быстротвердеющий пластифицированный macflow можно приобрести за 78.95- 89.25 руб./кг. Бренд MACFLOW® является признанным производителям высококачественного продукта, в том числе производителем безусадочного цемента.

Шлакощелочной цемент

Цементный состав на основе связующего этого вида применяется для строительства дорог, автомагистралей и массивных бетонных конструкций военного назначения, характеризующихся повышенной стойкостью к вредным факторам: воздействию воды и низкой температуры, воздействию химически активных веществ и ветра.

Состав вяжущего этого вида кардинально отличается от цемента общестроительного назначения. Шлакощелочной цемент состоит из мелкодисперсного порошка, продукта помола отходов металлургического производств и едкой щелочи или несиликатных солей слабых кислот (сода, поташ) или силикатных солей.

В числе преимуществ: нулевое трещинообразование, обусловленное низкой температуры гидратации, высокая прочность от 1090 до 1420 кгс/см2, жаростойкость до 1400°С, морозостойкость F1000, низкая стоимость обусловленная использованием отходов производства. Достоверных данных по отпускной стоимости цемента этого вида нет.

Кислотоупорный цемент

Конструкционный материал этого вида изготавливают по технологии раздельного или совместного помола очищенного кварцевого песка и кремнефтористого натрия. В качестве затворителя раствора выступает жидкое стекло. Схватывание раствора начинается не ранее 30 минут и не позднее 6 часов после затворения.

Основные свойства: прочность бетонов на основе кислотоупорного цемента от 200 до 600 кгс/см2, стойкость ко всем видам кислот кроме ортофосфорной и плавиковой кислоты. В числе принципиальных недостатков – низкая стойкость к воздействию воды, водяного пара и щелочей. При воздействии воды, пара и щелочей запускается необратимый химический процесс превращения кислотоупорного бетона в аморфную массу.

Область применения: обмазка и облицовка оборудования предприятий химической промышленности, строительство резервуаров для хранения химически активных продуктов. Средняя стоимость 1 килограмма продукта от 250 до 470 рублей.

Сульфатостойкий портландцемент

Это разновидность общестроительного портландцемента цемента обладающего повышенной стойкостью к воздействию: грунтовых вод, деформации грунта, морским приливам и отливам, агрессивным веществам, колебаниям уровня воды в водоемах и резервуарах, зимнему пучению грунта и другим атмосферным факторам. Для придания портландцементу специальных свойств при помоле клинкера в него добавляется четко нормированное количество трехкальциевого алюмината и трехкальциевого силиката.

Основная сфера применения: строительство и ремонт гидротехнических сооружений, строительство фундаментов и подвалов эксплуатирующихся в условиях повышенной важности грунта.

Основные свойства: низкое тепловыделение, быстрая схватываемость и набор прочности, повышенная плотность, высокая стойкость к сульфатной коррозии и другим вредным факторам. Приобрести пятидесятикилограммовый мешок сульфатостойкого цемента можно за 325-440 рублей.

Белый цемент

Особенность вяжущего этого вида – белоснежность бетонных конструкций и изделий на его основе. Это свойство широко используется производителями цветной тротуарной плитки, строителями эксклюзивных зданий и сооружений и мастерами, создающими декоративные архитектурные элементы и скульптурные композиции.

Основные технические характеристики: прочность на сжатие 400-500 кгс/см2, время схватывания 45 минут, время набора марочной прочности 24 часа, стойкость к растрескиванию и вредным атмосферным факторам. Средняя стоимость 50 кг мешка белого цемента на рынке России 850-950 рублей.

Заключение

Специальные свойства цемента обуславливают высокую себестоимость производства, что в свою очередь обуславливает высокие розничные цены. Поэтому использовать специальное вяжущее для работ общестроительного характера экономически нецелесообразно. Исключение составляет Шлакощелочной цемент, который изначально создавался и производится как недорогая альтернатива общестроительному портландцементу.

В ряде случаев (например, при воздействии агрессивной среды, необходимости значительно ускорить твердение бетона) использование обычного портландцемента неэффективно. Поэтому применяют портланд-цементы специальных видов. Чтобы придать портландцементу определенные свойства, регулируют минеральный состав клинкера, вводят в цемент минеральные и органические добавки, изменяют дисперсность и минеральный состав цемента.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) изготовляют из клинкера с повышенным содержанием быстротвердеющих минералов — C3S и С3А (в сумме 60…65% ). БТЦ отличается более тонким помолом: его удельная поверхность достигает 3500…4000 см2/г против 3000 см2/г у обычного портландцемента. Благодаря этому увеличивается площадь контакта цементных частиц с водой и возрастает скорость твердения цемента.

Выпускают БТЦ марок 400 и 500. Прочность его нормируют в сроки 3 и 28 сут. БТЦ отличается высоким темпом набора прочности в первые 3…7 сут (рис. 26). При помоле в БТЦ вводят активные минеральные добавки (до 10…20%) или доменные гранулированные шлаки (до 20% от массы цемента). Это удешевляет БТЦ.

БТЦ применяют при производстве сборных железобетонных конструкций. Благодаря повышенному содержанию в клинкере C3S и С3А быстротвердеющий портландцемент обладает большим тепловыделением и его применяют при бетонировании в зимних условиях, особенно при температуре ниже —25 °С. Свойство БТЦ быстро набирать прочность используют и в случае аварийно-восстановительных работ. При хранении в течение 1…2 мес БТЦ утрачивает свойство быстро твердеть и набирает прочность, как обычный портландцемент. Следовательно, хранить БТЦ длительное время нецелесообразно.

Однако в ряде случаев применять БТЦ нельзя. Из-за высокого содержания в клинкере C3S и С3А при гидратации образуется большое количество Са(ОН)2 и гидроалюминатов кальция, что делает цеметный камень нестойким к химической коррозии. Поэтому БТЦ употребляют лишь для конструкций, работающих в неагрессивной среде.

Из бетона, изготовленного на БТЦ, не выполняют массивные конструкции. Чрезмерное тепловыделение вызывает сильный разогрев ядра таких конструкций, в то время как внешние поверхности охлаждаются. Из-за большого перепада температур в теле бетона могут возникнуть термические напряжения, что приводит к растрескиванию конструкции.

Для ускорения твердения бетона применяют также цементы с добавками — крентами. Они содержат безводный трехкальциевый сульфоалюминат, сульфофер-рит, смесь сернокислого глинозема и сернокислого железа. При помоле клинкера обычного портландцемента вводят 2…5% добавок. Они не только ускоряют твердение, но и повышают прочность цемента на 5… 10 МПа, т. е. на целую ступень. Применение таких цементов на заводах и стройках позволит отказаться от пропаривания изделий и тем самым сократить затраты топлива и электроэнергии.

Рис. 26. Темпы твердения БТЦ (кривая 1) и обычного портландцемента (кривая 2) марки 500

Сульфатостойкий портландцемент применяют при изготовлении конструкций, подверженных действию сульфатных вод, а также морозостойкого бетона. Стойкость против сульфатной коррозии обеспечивается особым минеральным составом клинкера: в нем ограничивают содержание алюминатов (СзА не более 5%, C3A+C4AF не более 22% ). Для увеличения стойкости против коррозии первого и второго видов в клинкере также ограничивают количество алита — не более 50% от массы клинкера.

Поскольку количество C3S, С3А и C4AF ограничено, возрастает относительное содержание в клинкере C2S. Белит медленно набирает прочность и выделяет при гидратации мало теплоты. Поэтому сульфатостойкий портландцемент отличается от портландцемента более низким темпом роста прочности и меньшей эк-зотермией. Его выпускают марки 400.

Белый и цветные портландцементы используют для повышения архитектурной выразительности зданий и сооружений. Серый цвет обычных цементов обусловлен тем, что в состав исходного сырья входят оксиды железа и марганца. Для производства белого портландцемента в качестве сырья применяют карбонатные и глинистые породы (мел, каолиновые глины), содержащие оксиды железа и марганца в ничтожно малом количестве. Получаемый при обжиге такого сырья белый клинкер размалывают совместно с гипсом белых сортов, иногда добавляют белый диатомит (не более 6%).

Белый портландцемент выпускают марок 400 и 500. Степень белизны цемента зависит от коэффициента отражения и составляет для белого портландцемента 1-го сорта не меньше 80% абсолютной шкалы, 2-го сорта — 75, 3-го — 68%.

Цветные портландцементы получают, размалывая совместно белый клинкер и добавки минеральных или органических красителей. Выпускают портландцементы красного, желтого, зеленого, голубого, розового, коричневого и черного цветов, т. е. практически всех основных цветов спектра. Марки цементов 300, 400 и 500.

Сроки схватывания белого и цветных портландце-ментов практически такие же, как и обычного: начало— не ранее 45 мин, конец — не позднее 12 ч. По сравнению с портландцементом белый и цветные цементы обладают пониженной морозостойкостью, хуже сопротивляются коррозии, в большей степени подвержены усадке.

Портландцементы с органическими добавками изготовляют путем введения при помоле клинкера небольших количеств (0,05…0,3% от массы цемента) поверхностно-активных веществ. Эти вещества пластифицируют бетонные и растворные смеси, улучшают их удобоукладываемость. Кроме того, бетоны и строительные растворы, изготовляемые из цемента с органическими поверхностно-активными добавками, отличаются повышенной морозостойкостью и сопротивляемостью коррозии.

Чаще используют поверхностно-активные добавки двух типов: гидрофилизующие и гидрофобизующие. Цементные зерна, покрытые пленкой поверхностно-активных веществ, приобретают особые свойства по отношению к действию воды: они становятся либо более гидрофильными, либо более гидрофобными. Названия этих терминов происходят от греческих слов гидро — вода, филео — люблю, фобос — боязнь, страх. Таким образом, слово гидрофильный означает буквально любящий воду, т. е. смачиваемый, а гидрофобный — боящийся воды, т. е. несмачиваемый.

В качестве гидрофилизующей добавки при изготовлении цемента используют лигносульфона-ты технические (ЛCT), ранее называвшиеся СДБ — сульфитно-дрожжевой бражкой. ЛCT — побочный продукт при варке целлюлозы, представляет собой густую темно-коричневую жидкость. По химическому составу— это кальциевая соль лигносульфоновой кислоты с примесью минеральных веществ. Поставляется обычно в жидком виде с содержанием сухого вещества около 50%, иногда в твердом виде при 80% -ном содержании сухого вещества. ЛCT улучшает смачиваемость частиц цемента водой и одновременно ослабляет силы взаимного сцепления между ними. В результате увеличивается пластичность цементного теста.

При помоле клинкера портландцемента вводят 0,25% добавки ЛСТ. Получаемый цемент называют пластифицированным. Марки пластифицированного портландцемента обычные, т. е. 400…600. Лучше всего применять его для изготовления конструкций речных гидротехнических сооружений, подвергающихся попеременному воздействию замораживания — оттаивания или увлажнения —высыхания. Бетон на пластифицированном портландцементе отличается меньшей пористостью и проницаемостью для воды, поэтому и долговечность его выше.

Гидрофобный портландцемент содержит 0,1…0,3% гидрофобизующей поверхностно-активной добавки.

К гидрофобизующим добавкам относят мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, синтетические жирные кислоты, кремнийорганические жидкости. Молекулы этих веществ располагаются на поверхности цементных частиц особым образом: их углеводородные радикалы всегда ориентированы наружу. Благодаря этому цемент приобретает водоотталкивающие свойства.

Гидрофобный портландцемент легко отличить от обычного, проделав пробу на гидрофобность. Для этого на поверхность цементного порошка наносят каплю воды. Обычный портландцемент смачивается водой, и через несколько секунд капля впитывается. Гидрофобный портландцемент.удерживает каплю воды по меньшей мере 5 мин.

В процессе приготовления бетонных смесей и раствора тонкие гидрофобные пленки на поверхности цементных частиц снимаются и не препятствуют нормальному процессу твердения цемента.

Гидрофобный портландцемент выпускают тех же марок, что и обычный, но чаще марки 400. Поскольку он обладает пластифицирующим действием, бетон на таком цементе получается плотным и долговечным. Кроме того, со временем гидрофобный цемент практически не теряет активности, поэтому особенно удобен при длительном хранении и транспортировании. Его используют для изготовления конструкций повышенной стойкости.

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

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

Особенности и изготовление

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

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

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

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

глина;
известняк;
мел;
кремнезем;
глинозем.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Состав и свойства

На фотографии вы видите зерна клинкера.

Итак, после обжига минералов в разном соотношении получают:

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

Исходя из состава, цемент может быть наделен такими свойствами:

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

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

Характеристики

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

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

Технические

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

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

Во-первых, он должен быть нужной плотности. На это влияет тонкость помола и минеральный состав. Одна цементная частичка диаметром 40 микрон должна проходить через сито № 0,008.
Во-вторых, портландцемент, как советский ГТОшник должен укладываться в определенное время схватывания. Увеличение времени или наоборот быстрое схватывание может привести к нарушению процесса строительства. Обычно твердение раствора начинается через 40-45 минут.
Равномерное изменение объема. Важно, чтобы готовая смесь равномерно набухала, а потом оседала во всей своей массе. Такой тест в лаборатории проводят на цементных лепешках.
Водоцементное соотношение или количество впитываемой воды. Тоже важная характеристика. Излишек или недостаток влаги пагубно влияет на прочность бетона.
Для строительных расчетов нужно знать удельный вес материалов. Свежий портландцемент обладает удельной плотностью, меньшей, чем уже слежавшийся. Поэтому разбег по плотности может быть от 1100 кг/м3 до 1300 кг/м3.

Историческая шутка. Исследователями раскрыт секрет небывалой прочности римского бетонного акведука. Оказывается, в начале строительства было казнено более 100 строителей, которые воровали цемент со стройки.

Физические

Вспоминайте курс школьной химии. Что такое физические процессы? Правильно. Это когда одно вещество не превращается в другое, а только меняет свои физические свойства (температуру, плотность, агрегатное состояние). Для портландцемента физические характеристики – это его способность противостоять внешним физическим воздействиям. Например, сжатию или растяжению.

Первая физическая характеристика – это устойчивость к коррозии. Чтобы снизить активность солей, вносят гидроактивные добавки.

Чтобы представить, как действует коррозия, сначала нужно представить, как устроен бетон внутри. Как было обещано в начале, несколько фактов о химии создания бетона. Это сложный процесс, но в общих чертах представить его можно так:

Попав в цемент, вода начинает окружать каждую минеральную частичку. Начинается гидратация (химическая реакция).
Начинают расти игловидные кристаллы алюмината. Это стадия загустевания раствора. Спустя примерно 8 часов иглы заполняют все внутреннее пространство, объединяют частички смеси между собой и не дают им двигаться.
Затем начинается набор прочности. В этот период образуются другие кристаллы, силикатные. Через сутки эти мелкие кристаллы вытесняют иглоподобные структуры алюмината, а через 28 дней полностью заменяют их.

Теперь, понимая строение бетонного камня, легко представить действие коррозии. Эта зловредная штука медленно и постепенно разрушает кристаллы, которые склеивают компоненты бетона и камень начинает крошиться.

Сроки хранения — это сохранение физических и химических свойств какое-то определенное время. Так, качественный портландцемент хранится не более 12 месяцев. При слеживании, нарушении герметичности упаковки, проникновении влаги происходит комкование и частичное схватывание состава. Этот материал уже нельзя использовать. Если только снова не подвергнуть его измельчению в порошок.

Чтобы проверить качество цента в мешке, ударьте по нему кулаком. Вам не должно показаться, что вы ударили по камню. Проверьте углы упаковки. В первую очередь именно там, при неправильном хранении, порошок напитывается влагой и каменеет.

Механические

Не верьте продавцам, которые говорят, что если поковырять бетонную плитку гвоздем и в ней проковыривается дырка, то это нормально. Нет, такого не должно быть, если использован качественный материал. Портландцемент обладает повышенной прочностью, которая даже возрастает со временем. Именно механические характеристики определяют свойства прочности бетона или цементно-песчаной заливки.

Лабораторные испытания говорят о том, что портландцемент должен обладать устойчивостью к давлению не меньше 42,5 мПа. В зависимости от которого, может вынести застывший состав, его маркируют. Марки бывают такие: М400, М500, М600, М700. О характеристиках марок и немного об их применении поговорим чуть ниже.

Как же тестируют бетон в лаборатории? Есть разные приборы. Один из них называется игла Вика. Можете увидеть ее строение на картинке. Ее функция — определять период схватывания смеси. Это тоже играет свою роль в присвоении марочности составу. Происходит процесс так:

Отсчет времени начинают с момента, когда игла еще легко погружается в раствор.
Через пару часов смесь становится неподвижной. Острие проникает уже с усилием.
А когда игла опускается в состав только на 1 мм – это считается окончанием периода схватывания.

Ну и факторы, от которых зависит та самая механическая прочность:

Тонкость помола минералов. Чем она мельче, тем лучше происходит реакция компонентов, тем прочнее получается монолит. Но слишком мелкий помол увеличивает поглощение воды. Поэтому для домашних строительных работ лучше брать порошок фракции от 40 до 80 мкм.
Наличие специфических добавок. Это могут быть армирующие вещества, гидрофобные растворы, пластификаторы.
Способа заливки. К примеру, вибробетон достигает максимальной плотности по сравнению с другими типами.

Чем отличается простой цемент от портландцемента

Если в состав добавлен клинкер алит, то это портландцемент.
При использовании белита получается романцемент.
Глиноземный вид получается с применением алюмината.
Магнезит позволяет сделать магнезиальный цементный состав.
Если в составе присутствует гидросиликат натрия, то это кислотоупорный цемент.

Как видим, портландцемент это лишь разновидность строительных смесей. Благодаря своей прочности, морозостойкости, устойчивости к агрессивным жидкостям этот тип цементной смеси используют для серьезного строительства. Например, с его использованием возводят:

объекты химической, нефтяной, газовой промышленности;
мосты, гидротехнические сооружения;
сооружения в сейсмоопасных зонах;
прочные фундаменты, которые не трескаются даже на неустойчивых почвах.

Одновременно с этим, портландский цемент идет на изготовления разных отделочных материалов, декоративных скульптур и объектов ландшафтного дизайна.

Так, составы делят на цементы с добавками и без. Смеси без добавок используют при строительстве в неагрессивных условиях. А присадки применяют для улучшения качеств бетона. Если нужна водонепроницаемость, обрабатывают гидрофобными средствами. Если важно, чтобы бетон был прочный, застывал быстро без усадки с растрескиванием – используют армирующие волокна.

Другая классификация делит составы по скорости схватывания, а также характеристикам стойкости к разным агрессивным воздействиям:

Читайте также: