Портландцемент

ПортландцементЦемент — порошковое вяжущее вещество, то есть вещество способное затвердевать в ходе химической реакции. Взаимодействуя с водой, порошок переходит в пластичную массу, которая, затвердевая, образует камневидное тело. Это свойство широко используется в строительных, отделочных, ремонтных, аварийных, реставрационных, бытовых работах.

Способ приготовления цемента не претерпел принципиальных изменений с античных времен. Чтобы его изготовить, достаточно к известняку добавить глину, размельчить, запечь. Затем перемолоть полученные гранулы (клинкер) в пудру и цемент готов.

Веками человечество усовершенствовало рецепты цемента, изменяя пропорции и подбирая добавки с целью повышения качества, технологичности изготовления, удобства транспортировки и фасовки, снижения себестоимости.

В 1840 году французом Луи Вика была запатентована технология производства цемента, под торговой маркой Портландцемент.

В настоящее время, практически во всех странах, производится именно Портландцемент, а специальные сорта лишь производные от него.

Языку свойственно упрощать словоформы, потому на практике чаще употребляется слово «цемент», вместо «портландцемент».

Цена портландцемента формируется суммой затрат по стадиям его изготовления: карьерная добыча компонентов, их дробление и доставка к месту производства, непосредственное изготовление, складирование и перевозка цемента потребителю специализированным транспортом.

Состав портландцемента

Портландцемент — зарегистрированный товарный знак. Базовым продуктом российской промышленности является портландцемент без добавок. Компоненты, составляющие продукт, у разных производителей могут отличаться, при этом химический состав портландцемента по ГОСТ остается неизменным.

Главной основой цемента служит известняк (75%–78%) с добавлением глины (22%–25%) в процентном содержании, согласно рецептуре для конкретного вида или марки цемента.

В зависимости от особенностей сырьевой основы и добавок цементы делятся на виды.

Виды портландцемента

  • Известковый. Наиболее распространенный, широкоиспользуемый.
  • Мергелистый. На основе мергелистого известняка.
  • Шлаковый. Из отходов металлургического производства или золы от сжигания угля и сланцев. Используется для изготовления шлакоблоков.

Разновидности цементов

  • Быстротвердеющий портландцемент. Используют для заливных, быстровозводимых строений.
  • Водонепроницаемый безусадочный портланцемент. Для заделки швов и гидроизоляции гидросооружений.
  • Напрягающий или портландцемент инъекционный. Для производства железобетонных изделий. Обладает способностью увеличения в объеме в процессе затвердевания, что обеспечивает более полное заполнение каналов и узкостей.
  • Белый. Для отделочных смесей. Его можно рассматривать как цветной портландцемент.
  • Гидрофобный. С низким водопоглощающим свойством.
  • Сульфатостойкий портландцемент. Применяется для подводных и подземных объектов, конструкций подверженных большому количеству осадков.
  • Глиноземистый. С повышенной скоростью отвердения при выделении тепла. Зимний период не помеха применению цемента с такими свойствами.
  • Пуццолановый. С пониженной скоростью отвердения и пониженным выделением тепла. Для строительства объектов значительных объемов и сечений.
  • Песчаный портландцемент. Изготавливается с применением кварцевого песка. Главный показатель — пониженное выделение тепла в процессе гидратации.
  • Пластифицирующий портландцемент. Придает дополнительную текучесть бетонной смеси, что упрощает и делает более удобной укладку. Изготавливается с применением поверхностно-активных пластифицирующих добавок.
  • Портландцемент тампонажный. Применяется преимущественно в нефтяной и газовой промышленности для гидроизоляции и тампонирования скважин. Из него изготавливается жидкая бетонная смесь, называемая, «пульпа». Отличительные свойства цемент приобретает благодаря добавлению гипса и специальных добавок.
  • Портландцемент со шлаком (или шлакопортландцемент). Получают совместным помолом типового клинкера с доменными гранулированными шлаками (30–60%). Имеет повышенную водостойкость. Используют для бетонирования гидротехнических сооружений.

Технология производства портландцемента

В настоящее время применяется три способа производства: сухой способ, мокрый способ и комбинированный. При незначительной разницы в технологии все три способа объединяет последовательность операций:

  • Карьерная добыча компонентов.
  • Измельчение дробильными машинами.
  • Помол и смешивание в соответствии с рецептурой до гранул заданного размера
  • Термообработка гранул, результатом которой становится получение спекшихся гранул, или «клинкер».
  • Помол клинкера до порошкообразного состояния.

Получение именно портландцемента происходит на третьем этапе в результате которого получается полуфабрикат с минералогическим составом:

  • Трехкальцевый силикат (алит). Он быстро твердеет с выделением значительного количества тепла при гидратации.
  • Двухкальциевый силикат (белит). Белит схватывается и твердеет значительно медленнее и приобретает максимальную прочность через 1–2 года.
  • Трехкальциевый алюминат. Быстро твердеет и схватывается, но прочность достигнутая в короткие сроки, практически не возрастает. При гидратации выделяет тепла больше, чем любой другой компонент.
  • Четырехкальцевый аллюмоферрит. Твердеет быстро, тепло выделяет умеренно, прочностью обладает невысокой. Ярковыраженными свойствами предыдущих минералов не обладает и не оказывает определяющего воздействия на свойства портландцемента.

Технические характеристики портландцемента

Характеристики определяются путем выявления показателей прочности контрольных образцов изделий из цемента на изгиб и сжатие. В соответствии с этими показателям портландцементам присваиваются марки (по старому стандарту ГОСТ 10178–85) и классы (по новому стандарту ГОСТ 31108–2003). Новый стандарт понадобился для приведения в соответствие Российской классификации Европейской. В настоящее время в нашей стране действуют оба стандарта, причем, в розничной торговле используется первый.

Еще одной характеристикой является плотность портландцемента. Различают насыпную и истинную плотность. Истинная плотность характеристика постоянная, а насыпная может меняться в пределах от 1100 до 1600 кг/м3. Плотность зависит от многих показателей, как марка, технология производства, химсостав. Для широкого потребителя имеет важное значение «степень свежести» товара. Чем она ниже, тем выше плотность.

Марки портландцемента

Марка 400 500 550 600
R28 при сжатии кг/см2 400 500 550 600
R28 при сжатии кг/см2 55 60 62 65
  • М400
    Имеет самое широкое применение, начиная от железобетонных конструкций, заканчивая бытовыми и подсобными работами на дачном участке. При высоких прочностных показателях и хорошей скоростью схватывания (примерно 2 часа, в зависимости от окружающей температуры), минимальный по цене из всего ряда.
  • М500 
    Имеет более высокие прочностных характеристики, применяется для тяжелых фундаментов, железобетонных блоков и опор, в строительстве мостов, ферм, перекрытий и прочих конструкций, с повышенными требованиями надежности, влагоустойчивости и долговечности.
  • М550
    Характеризуется быстрым твердением, высокой устойчивостью к перепадам температур, морозоустойчивостью, долговечностью, сульфатостойкостью. Применяется при строительстве в сложных метеоусловиях, в конструкциях взаимодействующих с водой. 
  • М600
    Самый прочный, быстротвердеющий и дорогой из ряда, широкого распространения не имеет из-за высокой себестоимости. Используется при строительстве военно-технических объектов, аварийно-восстановительных сооружений, реконструкционных работах.

Портландцемент строительного назначения имеет марки М400 и М500.

Применение портландцемента

Изготовление бетона первоочередное назначение портландцемента. Строительный портландцемент, поступающий в розничную торговлю, как правило, бездобавочный. В промышленном, военно-техническом, гидротехническом, специальном строительстве используют бетоны с целевыми характеристиками и цементы заказывают соответствующие.