Портландцемент

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое при совместном тонком измельчении портландцементного клинкера и необходимого количества гипса, добавляемого для регулирования сроков схватывания.

Технический процесс производства портландцемента включает: добычу известняка и глины, подготовку сырьевых материалов и корректирующих добавок, приготовление из них однородной шихты заданного состава, обжиг смеси до спекания, измельчение клинкера в тонкий порошок вместе с гипсовым камнем, а иногда с активными минеральными добавками.

В зависимости от способа приготовления сырьевой шихты различают два основных способа производства портландцемента: мокрый, при котором измельчение и смешивание сырьевых материалов осуществляют в водной среде, и сухой, когда материалы измельчают и смешивают в воздушно-сухом состоянии. Наиболее перспективным и экономичным является сухой способ производства.

К основным техническим свойствам портландцемента относят: плотность и насыпную плотность, тонкость помола, сроки схватывания, равномерность изменения объема при твердении и прочность затвердевшего цементного камня.

Плотность портландцемента в зависимости от вида и количества добавок составляет 2900...3200 кг/м3, насыпная плотность в рыхлом состоянии — 900...1100 кг/м3, в уплотненном — до 1700 кг/м3.

Тонкость помола характеризуется степенью измельчения цемента, т. е. количеством цемента, проходящим через сито № 008 (размер отверстий 0,08 мм), и его удельной поверхностью. Через сито № 008 должно проходить не менее 85% просеиваемой пробы, а удельная поверхность (суммарная поверхность зерен, содержащихся в единице массы цемента) у обычного портландцемента должна быть в пределах 2000...3000 см2/г и у быстротвердеющего портландцемента 3500...5000 см2/г. При тонком помоле цементного клинкера происходит быстрое взаимодействие цемента с водой. С увеличением тонкости помола возрастает прочность цемента.

Принято различать две стадии в процессе твердения вяжущего вещества: схватывание и собственно твердение. Такое членение процесса весьма условно. Когда вяжущее тесто начинает загустевать, т. е. заметно терять пластичность, этот момент считают началом схватывания. Начало схватывания портландцемента наступает не ранее 45 мин, а чаще всего через 3...4 ч после затворения водой. За этот период на производстве успевают произвести перемешивание, транспортирование и укладку бетонных (растворных) смесей. Когда вяжущее тесто полностью загустевает и превращается в твердое тело, но еще не обладает практически значительной, прочностью, то такой момент считают окончанием схватывания. У портландцемента это происходит не позднее 10 ч с момента затворения. Со временем прочность затвердевшего теста возрастает. В первые 3...7 сут этот процесс протекает очень быстро, затем прочность нарастает медленнее.

Прочность портландцемента характеризуется маркой, которая определяется по пределу прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек размером 40×40 × 160 мм, изготовленных из цементнопесчаного раствора состава 1 : 3 по массе при водоцементном отношении В/Ц=0,4 и твердевших 28 сут в нормальных условиях (первые сутки в формах на воздухе и 27 сут в воде комнатной температуры).

Портландцемент выпускается четырех марок — 400, 500, 550 и 600.

При твердении цементное тесто уменьшается в объеме. Усадка на воздухе составляет около 0,5...1 мм/м. При твердении во влажных условиях цемент немного набухает (до 0,5 мм/м).

Портландцемент с минеральными добавками получают измельчением портландцементного клинкера, минеральных добавок и гипса. Промышленность выпускает два вида этого цемента, различающихся количеством вводимых активных минеральных добавок: с минеральными добавками до 5% (гранулированные шлаки, добавки осадочного происхождения, кроме глиежа, и прочие активные, включая глиежи); с минеральными добавками 5 до 20%.

Допускается введение в цемент при его помоле пластифицирующих или гидрофобизирующих поверхностно-активных добавок не более 0,3% массы цемента. При помоле пластифицирующие добавки тончайшим слоем покрывают зерна цемента. Схватывание цемента протекает несколько замедленно. В ранние сроки твердения немного замедляется набор прочности. Портландцемент с минеральными добавками выпускают марок 400, 500, 550 и 600.

Быстротвердеющий портландцемент — это портландцемент, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения. Выпускается двух марок — М400 и М500.

Быстротвердеющий портландцемент применяют при ремонтных и восстановительных, а также зимних работах, когда требуется быстрое нарастание прочности.