Портландцемент
Цемент — 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.