п. 1. Введение
Портландцементом (ПЦ) называется популярный и распространенный вид цементов. В России этот материал регламентируют положения ГОСТа 31108-2016. Это вяжущее гидравлическая разновидность вяжущего. Его производят из пород карбонатной разновидности (мел, известняк, глинозем, кремнезем). Для образования искусственного камня необходимо затворение технологически годной водой.
Популярный компонент для производства цементно-песчаных и бетонных смесей, сухих сыпучих строительных материалов для гражданского, промышленного, военного строительства и производства ЖБИ. Ассортимент достаточно широк, чтобы подобрать вариант для целей домашнего домостроения, сооружения объектов инженерного и промышленного назначения, массового гражданского многоэтажного городского домостроения.
п. 2. Состав портландцемента
Производят его методом спекания сырьевой смеси:
- глина – 22 – 25 %;
- известняк желтовато-зеленоватого оттенка, при залегании от 0,7 – 10 м – 75 – 78 %.
Спеченная под воздействием высокой температуры смесь гранулируется. После обработки она называется «клинкер». Состав и характеристики определяют все базовые эксплуатационные характеристики портландцемента:
- прочностные характеристики готового искусственного камня;
- скорость набора марочной прочности (класса);
- стойкость при воздействии сложных условий в процессе схватывания, твердения;
- долгий срок полезной эксплуатации;
- скорость нарастания прочности.
п. 3. Производственные нюансы
Известняк доставляется в цех бетонного завода из карьера.
Сырье подвергается качественной сушке.
Далее с помощью специализированного оборудования производят первичный помол после добавления согласно технологической рецептуре добавок. Смешивают до полной однородности.
Производят обжиг при высоких температурах.
Разные виды смесей сырья имеют особенности и индивидуальный состав. Поэтому производственные тонкости следует корректировать в зависимости от особенностей сырья.
Наиболее часто встречающиеся технологии:
1. Сухой способ. Во время процесса либо после завершения первичного измельчения компоненты основательно сушат. Потом производят обжиг при воздействии высоких температур. Метод экономичен. Он не требует дополнительных затрат электричества на удаление избытка воды из состава шихты;
2. Мокрый. В состав сырья входят добавки, которые содержат железо, глину, мел. Измельчение производят в воде. Из суспензии впоследствии удаляется избыток воды. Потом следует обжиг в печи с образованием небольших шариков. После тонкого помола из них получают портландцемент.
3. Комбинированный. Предполагает совмещение обеих технологий. Шлам (смесь сырья) готовят по мокрому способу. Потом ее отправляют на специальные фильтры. Они позволяют удалить от 16 до 18 %. Потом следует этап обжига. Также можно готовить клинкер сухим методом. Потом добавляют в него воду. Затем подвергают гранулированию под воздействием высоких температур для получения клинкера (диаметр гранул от 10 до 15 мм).
п. 4. Технические качества портландцемента
Оценка качества определяется по соответствие ряда важных характеристик нормативам (они могут различаться в разных регионах и странах):
1. Плотность. Зависит от минералогического состава портландцемента. В рыхлом состоянии нормой считается в пределах вариация показателя от 0,9 до 1,3 т/м3, в уплотненном варианте – от 1,5 до 2 т/м3.
2. Интервал времени схватывания. Одна из важнейших свойств. Также зависит от минерального состава, насколько тонким был сделан помол, соотношения цемента и воды, температуры окружающей среды. Схватывание должно начаться не позднее 45 мин. с момента заливки смеси в опалубку или форму завершиться до через 12 часов от начала затворения цемента. По нормативам дорожный вариант смеси на основе портландцемента может схватываться через два часа после затворения;
3. Тонкость помола. Показывает, какая суммарная поверхность зерен цемента в единице его массы. Этот показатель напрямую влияет на эксплуатационные характеристики готового искусственного камня (скорость твердения одна из важнейших качеств). Обычная скорость составляет для портландцемента 2500 – 3000 см2/г. Быстрого твердения – 4000 – 6000 см2/г;
4. Как равномерно меняется показатель объема портландцемента во время процесса твердения лепёшки из цемента. Если схватывание происходит неравномерно, то в составе связующего компонента присутствует слишком много оксида магния или извести в химически несвязанном виде. Показатель проверяют на 4 лепешках из 1 замеса. Густота теста должна быть нормальная (густая сметана). Испытания производят методом кипячения. На лицевой стороне после такой процедуры не должны появиться сетка из мельчайших трен либо крупные радиальные трещины до самого края образцов;
5. Водопотребность (соотношение цемента и воды). Это объем воды, который требуется для затворения цементного продукта с нужным уровнем пластичности. Для портландцемента он составляет от 25 процентов от общего объема смеси или раствора. Если показатель нуждается в снижении, то добавляют пластификаторы;
6. Водоотеление. В процессе твердения бетонной смеси либо раствора происходит закономерное опускание частиц вяжущего компонента и заполнителей. Происходит это под воздействием силы тяжести. На поверхности элемента из бетона, между слоями, вокруг арматурного каркаса или частиц заполнителя может выступать избыточная жидкость. Такие пленки из воды негативно сказываются на прочности и долговечности готового искусственного камня;
7. Морозоустойчивость. Показатель показывает, какое максимальное число циклов оттаивание-замораживание способен выдержать полностью затвердевший цементно-песчаный раствор либо конструкция или изделие из бетона с сохранением технических характеристик и без полного или частичного разрушения;
8. Коррозионная стойкость. Химическая и физическая. Химическая разновидность напрямую зависит от минерального состава. Именно от этого зависит, насколько успешно конструкция справится с воздействием химически агрессивных сред. Физическая улучшается посредством целенаправленного уменьшения пористости готового бетонного камня, уменьшением их радиуса либо обработкой поверхностей гидрофобизирующими составами;
9. Выделения тепла во время активного протекания процесса гидратации цемента в растворе или смеси. Если портландцемент в этой стадии выделяет избточное количество тепла, то его недопустимо применять при строительстве массивных сооружений. Возникает солидный перепад между внутренними и поверхностными слоями одного и того же элемента или целой конструкции из бетона. Это опасно тем, что искусственный камень может растрескаться или произойдет образование водяной пленки между внутренними слоями. Это понижает прочность, безопасность и долговечность. Уменьшить уровень тепловыделения могут специализированные активные добавки.
п. 5. Виды портландцемента
В общем виде все многообразие цементов данного вида можно разделить на 2 большие категории:
- с добавками;
- без добавок.
В зависимости от типа добавок различают следующие разновидности:
- Быстротвердеющий (БПЦ). Данный портландцемент стремительно набирает прочность в первые дни заливки в форму либо опалубку. В составе данного портландцемента преобладают трехкальциевый алюминат и трехкальциевый силикат. Этот цемент относится к мелкодисперсному помолу. Он почти мгновенно впитывает поры воды прямо из воздуха. Его необходимо хранить правильно. В противном случае он быстро утратит свои уникальные свойства. Быстродвердеющие виды портландцементов незаменимы для производства ЖБИ, если требуется повышенный уровень прочности. Такие цементы имеют пониженный уровень коррозионной стойкости:
- Пластифицированный. Получают посредством введения поверхностно-активных добавок. В результате легко снизить соотношение воды к цементу, увеличить морозостойкость и прочность бетонных смесей, растворов и готового бетонного камня после окончательного завершения процесса твердения.
- Гидрофобный. Если критически значима водонепроницаемость, в клинкер добавляют специализированные ПАВ с гидрофобными характеристиками. Они образуют на поверхности зерен цемента пленки с водоотталкивающими качествами. Хорошо себя показали в роли ПАВ продукты нефтепереработки. Такой цемент во время хранения не впитывает атмосферную влагу. Он не комкуется и не слеживается. Обладают безупречной пластичностью. После твердения приобретает морозостойкость и водонепроницаемость;
- Сульфатостойкий. Производят такой цемент из клинкера с пониженным содержанием трехкальциевых алюмината и силиката. Такой портландцемент устойчив к коррозионным процессам в сложных условиях эксплуатации в контакте с средами, которые содержат сульфаты;
- Белый портландцемент. Его производят с применением мела, чистых известняков и каолиновых глин белого цвета. На его основе получают цветные цементы после добавления красящих пигментов нужного цвета;
- Шлакопортландцемент. Производят с помощью совместного помола гипса, доменного гранулированного шлака, портландцементного клинкера;
- Пуццолановый. Помогает получить добавление в клинкер из портландцемента гипса и активной минеральной добавки (пемза, вулканический туф, трепела, пепла, золы тепловых электростанций). Идеальный выбор при возведении гидротехнических сооружений или объектов, расположенных под землей.
Портландцементы типа без добавок в своем составе содержат только гипс. Подходят для возведения сооружений над и под землей, под водой. Служат прекрасным сырьем для производства ЖБИ изделий, если они не контактируют при эксплуатации с химически агрессивными средами.
Для получения конкретных свойств в клинкер портландцемента добавляют активные добавки минерального происхождения. Они позволяют увеличить морозостойкость, водонепроницаемость, способность противостоять коррозии, другие качества в зависимости от индивидуальных потребностей.
п. 6. Марки и классы прочности портландцементов
В ГОСТе 31108-2016 декларируется, что базовой характеристикой портландцемента является его прочность. Сейчас она обозначается классом. раньше применяли понятие «марка».
Наиболее востребованные портландцементы:
- В 32,5 (М 400). Применяется во всех областях частного и массового строительства, для изготовления ЖБИ, устройства отмосток, дорожек и площадок;
- В 42,5 (М 500). Обладает высокими показателями прочности. Востребован в ремонтно-строительных работах, когда речь идет о строениях повышенной ответственности, восстановление строений после всевозможных аварий, для дорожно-ремонтных работ;
- В 52,5 (М 600). Применяют, когда требуется возвести особо ответственные объекты.
п. 7. Когда недопустимо применение в качестве вяжущего компонента портландцементов?
Есть ряд критических условий, когда применять портландцементы недопустимо:
- пуццолановые цементы, портландцементы с активными добавками не используют в регионах с большими низкими температурами в холодное время года;
все портландцементы нельзя применять в руслах рек проточного типа, в водоемах с сильно минерализированной водой, соленые озера, моря, океаны.
- сульфатостойкий цемент допустимо применять в статичных водах с низким уровнем агрессивности.
Для конструкций, эксплуатируемых в проточных водах, дамб, плотин, используют специализированные типы цемента.
