Цементы портланд по физико-химическим свойствам относятся к разряду гидравлических вяжущих. В чем разница и отличия портландцемента: исходя из технических характеристик это порошкообразные материалы, которые во влажной среде способны формировать вязкое пластичное тесто, твердеющее не только на открытом воздухе, но и в воде.

Вяжущие вещества – это основные компоненты в производстве бетонов, в приготовлении специальных растворов для каменной кладки и штукатурки.

Портлэнд

Цемент Портланд.

Определение портландцемента

По внешнему виду портландцемент – тонкомолотый порошок зеленовато-серого или темно-серого цвета, получаемый путем измельчения клинкера.

Что такое клинкер и какова его роль в производстве композиций: такое вещество представляет собой смесь высокоосновных алюминатов и силикатов, нагретых до температуры 1450 °С, в результате чего происходит обжиг и частичное спекание компонентов. Для получения вяжущего выработанный продукт смешивают с некоторым количеством гипса и тонко измельчают.

Сырье для приготовления портландцементного клинкера:

  1. Известняки с повышенным содержанием кальцита (известь, мел и пр.).
  2. Глинистые породы (алюмосиликатные, сланцевые).
  3. Мергели – природная смесь глин и известковых пород.
  4. Отходы промышленности (нефелиновый шлам, доменный шлак, зола ТЭС).
  5. Корректирующие добавки (трепел, опока, пиритные огарки).

Гидравлический цемент – портландцемент, в составе которого 70-80% силиката кальция и 3-5% природного гипса. Энергичность вяжущих зависит от размера зерен: чем меньше удельная поверхность суспензии, тем активнее вещество.

Цемент3

Цемент Портланд Белорусского цементного завода.

Увеличивая или уменьшая фракцию, можно получить специальные виды портландцемента:

  • пластифицированный;
  • быстротвердеющий;
  • гидрофобный;
  • сульфатостойкий.

Производство портландцемента – энергоемкий, сложный процесс, который делится на 2 главных этапа: первый – получение клинкера (обжиг), второй – помол совместно с гипсом и специальными добавками.

Процесс обжига проводят до формирования новых искусственных минералов (клинкерного стекла), количество которых задается технологической картой. В сырье присутствуют щелочные компоненты, объем которых нормируется. Смесь содержит максимальное количество оксида кальция и обеспечивает его совмещение с алюминатами, силикатами и ферритами.

Особенности состава

Цемент м500

Марка цемента Портланд.

Портландцемент в строительстве не используется самостоятельно, а служит исходным сырьем для приготовления композиционных материалов: бетонов, сухих смесей и др. В то же время виды и эксплуатационные характеристики компонентов формируют физико-химический состав портландцемента.

Основные свойства портландцемента уместно рассматривать по 3 категориям:

  • тип цементного порошка;
  • характер цементного теста;
  • особенность затвердевшей цементной смеси.

Параметры, которые определяют свойства портландцемента:

  • плотность;
  • сроки схватывания;
  • тонкость помола;
  • водопотребность;
  • химическая стойкость к коррозии;
  • прочность.

За истинную плотность (p) принимают значения в пределах 3,04-3,12 г/см³. Для рыхлого цемента оно составляет 1,12 г/см³, для уплотненного – 1,61 г/см³.

Водопотребность определяют относительным объемом жидкости (в %) для приготовления раствора нормальной густоты. Показатель густоты смеси равен максимальному количеству воды, которое цемент способен удержать при помощи капиллярных и адсорбционных сил. Например, среднее значение для портландцемента со шлаком составляет 25%.

Сакрет

Цемент Портлант Sakrete.

Тонкость помола определяется фракцией зернового состава и удельной поверхностью. Чем меньше размер зерен, тем выше прочность вяжущего. Портландцемент отличается высокой степенью помола – 20-40 мкм. Для общестроительных марок она составляет 2800-3000 см²/г, для быстротвердеющих – 3400-5000 см²/г.

Схватыванием называется период, во время которого подвижная цементная смесь постепенно твердеет. Наступает момент, когда бетон приобретает начальную прочность и дальнейшая корректировка раствора становится невозможной. Укладка смесей характеризуется временем начала и конца твердения.

ГОСТ 10178-85 определяет, что начало схватывания в нормальных условиях происходит через 45 минут после завершения укладки бетонов в опалубку, конец твердения должен наступать по истечении 10 часов после смешивания. При увеличении температуры время набора прочности сокращается. Регулировать основные свойства портландцементов можно путем добавления гипсовой присадки.

Химическая стойкость характеризуется отношением вяжущего к коррозии. Наиболее активно цементный камень разрушается под влиянием сульфатных вод. Это необходимо учитывать при строительстве гидротехнических сооружений и фундаментов жилых зданий в районах, где в грунтовых водах повышенное содержание солей кальция и натрия.

Кстати, почитайте эту статью тоже:  От чего зависит ширина натяжного потолка и как ее рассчитать

Прочность характеризуется маркой цемента и определяется испытаниями на растяжение-сжатие образцов, изготовленных из цементно-песчаного раствора. Увеличение прочности в период твердения и в течение времени – важный показатель качества вяжущих на основе портландцемента.

Лихег

Цемент Портланд марки Lehigh.

Виды

Бетонные конструкции в зависимости от назначения могут эксплуатироваться в условиях, где применение традиционных вяжущих неэффективно. Для придания материалу специальных свойств регулируют зерновой состав и дисперсность клинкера, вводят в смеси органические и минеральные добавки.

В результате получают модифицированные разновидности портландцемента:

  • пластифицированный;
  • быстротвердеющий;
  • гидрофобный;
  • расширяющийся;
  • напрягающий;
  • декоративный;
  • дорожный;
  • тампонажный.

Быстротвердеющий портландцемент выделяется стремительным набором прочности. Такое свойство достигается путем регулирования тонкости помола, а также за счет выверенного минералогического и химического состава его компонентов. В процессе измельчения клинкера рекомендуется добавление активных минеральных присадок.

Cем

Еще одна марка цемента Портланд.

Пластифицированные вяжущие увеличивают удобоукладываемость и подвижность смесей, а для твердых композитов – морозостойкость. Такие свойства цемент приобретает за счет введения в сухую смесь концентрата сульфитно-спиртовой барды. Количество присадки определяется назначением конструкций и составляет 0,12-0,25% от объема вяжущего.

Гидрофобные материалы обладают низкой гигроскопичностью. Это свойство они приобретают в результате введения в смеси (0,05-0,35%) гидрофобизирующих добавок на основе олеиновой кислоты, асидола, мылонафта.

Расширяющиеся композиции (РПЦ) получают совместным дроблением клинкера (55-65%), доменного шлака (6%), двуводного гипса (5-10%) и минеральной добавки (15-25%). РПЦ выделяется быстрым схватыванием в условиях кратковременного теплового воздействия при температуре 70-80 °С, плотностью и водонепроницаемостью.

Напрягающий цемент (НЦ) обладает свойством расширения.

Материал в своем составе содержит:

  • портландцемент – 60-70%;
  • глиноземистые компоненты – 12-18%;
  • двуводный гипс – 5-10%.

При соединении с водой вяжущее твердеет, а затем расширяется, при этом растягивает (напрягает) арматурный каркас железобетонных конструкций. В результате получают бетоны с высокими показателями упругости.

Строгино

Цемент Портланд от производителя Строгино.

Декоративные виды – белый и цветные портландцементы предназначены для улучшения выразительности архитектурных элементов зданий. Белый цвет получают за счет переработки каолиновых глин, мела и др. Цветные вещества производят путем смешивания белого цемента с присадками органических или минеральных красителей.

Дорожный портландцемент изготавливают на основе клинкера с содержанием трехкальциевого алюмината ≤ 8% по массе вяжущего. Начало твердения для бетона должно наступать не ранее 2 часов после укладки в конструкцию.

Портландцемент тампонажный (ПЦТ) изготавливают помолом клинкера, минеральных добавок и гипса. Вид и сфера применения зависят от исходного сырья и условий использования.

Марки цемента

Марка и класс цемента – это обозначение прочностных свойств материала, определяемых при точном соблюдении ряда требований (ГОСТ). Прочность определяют путем испытания на растяжение, изгиб, сжатие стандартных опытных образцов с параметрами 4х4х16 см, приготовленных на цементно-песчаном растворе, по истечении 28 суток твердения.

Слават

Цемент Портланд Слават-БС.

Таким образом исследуется активность вяжущего в нормальных условиях. На основании показателей активности устанавливают класс (ГОСТ 31108-2003) или марку с учетом параметров прочности на изгиб (ГОСТ 10178-85).

Стандарт 2003 г. предусматривает разделение материалов по классам прочности.

Вяжущие по скорости схватывания, кроме 22,5Н, распределяются еще на подклассы:

  1. Быстротвердеющие (Б).
  2. Нормально твердеющие (Н).

При определении класса на прочность принимается во внимание только упругость исследуемых образцов при сжатии, показатели испытаний на изгиб в этом случае не учитываются.

Поэтому определение класса по прочности возможно при соблюдении 2 условий:

  1. Дана активность вяжущего в течение 28 и 2 (7) суток.
  2. Установлен подкласс материала – быстротвердеющий или нормальный.
Вайт

Цемент Портланд JK White Cement.

Согласно правилам стандарта 1985 г. марки портландцемента классифицируются по 2 признакам: предел прочности и содержание добавок в процентах.

Кстати, почитайте эту статью тоже:  Цемент марки М500

Пример классификации – ПЦ М400 Д20-Б-ГФ ГОСТ 10178-85:

  1. ПЦ или ШПЦ – тип вяжущего.
  2. М400 – марка портландцемента, указывает, что 1 см² площади твердого материала способен выдержать механическую нагрузку в 400 кг.
  3. Д20 – содержание модифицирующих добавок в процентах (Д20 – 20%, Д0 – бездобавочный).
  4. Б – быстротвердеющий.
  5. ГФ – гидрофобный.
  6. ПФ – пластифицированный, морозостойкий.
  7. 10178-95 – номер стандарта.

Согласно нормам 2003 г. классы портландцемента и марки вяжущего включают следующие обозначения: наименование композита, тип и подтип материала, вид модификатора, класс прочности, подкласс, номер стандарта.

Стимелит

Цемент Портланд марки Стимелит

Классификация согласно требованиям стандарта 2003 г.:

  • ЦЕМ I – бездобавочные портландцементы;
  • ЦЕМ II – вяжущие с минеральными присадками;
  • ЦЕМ III – шлакопортландцементы;
  • ЦЕМ IV – пуццолановые;
  • ЦЕМ V – композиционные.

Пример маркировки портландцемента класса 42,5 бездобавочного нормального твердения: ЦЕМ I 42,5Н ГОСТ 31108-2003.

Портландцемент с минеральными присадками получают методом совместного дробления клинкера, активного модификатора (АМД) и двуводного природного гипса.

АМД – это неорганическая присадка к цементу, которая в измельченном состоянии характеризуется пуццоланическими и гидравлическими свойствами (трепел, туф, глиежы, доменный шлак, зола ТЭС и др.).

Шлакопортландцемент получают методом дробления клинкера, доменного шлака и двуводного гипса. По своим характеристикам материал близок к портландцементу, но цена шлакового вяжущего на 10-15% ниже себестоимости портландцемента.

Эко

Цемент Портланд от Эко цемент.

Пуццолановые материалы производят путем измельчения клинкера, кислой активной добавки (пуццоланы) в объеме 20-30% от массы двуводного гипса и цемента. Пуццолана – рыхлая вулканическая порода, смесь пемзы, туфа и вулканического пепла. Нормальная плотность – 2600-2800 кг/м³, в рассыпном состоянии – 750-950 кг/м³, в плотном – 1150-1450 кг/м³.

Композиционные материалы содержат в своем составе портландцементный клинкер, смесь золы-уноса и пуццоланы с доменным тонкомолотым шлаком в объеме 20-60%.

Сульфатостойкий портландцемент

Сульфатостойкие вяжущие используют для получения бетонов, периодически или постоянно работающих в пресных и минерализованных водах. Материалы отличаются высокой химической стойкостью в условиях сульфатного агрессивного воздействия.

Такие вещества производят из клинкера следующего минералогического состава:

  • трехкальциевый силикат C3S – 50%;
  • трехкальциевый алюминат C3A – 5%;
  • C3A+C4AF – 22%.
Углегорск

Цемент Портланд от Углегорск цемент.

При такой структуре у вяжущих снижается возможность формирования в цементном камне гидросульфоалюминатов кальция. В результате повышается стойкость конструкций к сульфатной агрессии.

К группе коррозионно-стойких материалов относятся следующие композиты:

  • сульфатостойкие без присадок (ССПЦ 400-Д0);
  • цементы с минеральными добавками (ССПЦ 500-Д20);
  • сульфатостойкие шлакопортландцементы (ССШПЦ);
  • пуццолановые (ППЦ).

Такие вещества получают методом дробления клинкера нормированной минеральной структуры.

В сульфатостойкие вяжущие для улучшения химического состава портландцемента вводят доменные шлаки (оксид алюминия ≤ 8%) в объеме 10-20%, минеральные добавки – 5-10% от массы вяжущего.

Высокая устойчивость таких веществ объясняется тем, что в твердом состоянии структура материала содержит минимальный объем гидроалюминатов кальция. Такого рода условия позволяют снизить риск формирования коррозийных процессов.

Минералы

Цемент Портланд с минеральными добавками.

Для улучшения водонепроницаемости и удобоукладываемости смесей в состав композитов вводят пластифицирующие и гидрофобизирующие модификаторы в количестве 0,25% от объема цемента.

Чем отличается портландцемент от цемента

По назначению вяжущие разделяются на общестроительные, используемые при изготовлении растворов, бетонных смесей для массового использования, и специальные с характерными специфическими требованиями в зависимости от поставленных задач и сферы применения.

Общестроительные и специальные цементы производят на основе портландцементного клинкера. Изменяя состав компонентов, тонкость помола, тип и количество модификаторов, можно получить материал с высокими эксплуатационными свойствами.

Хелдерберг

Цемент Портланд от Heidelbergcement

Поэтому вопрос, чем отличается портландцемент от специальных вяжущих, нужно рассматривать в сфере анализа способов производства и химического состава ингредиентов.

Т. е. необходимо исследовать отличие свойств бездобавочного портландцемента с модифицированными вяжущими.

Кстати, почитайте эту статью тоже:  Окна системы Briigmann AD Termo обеспечивают максимальное энергосбережение дома

Технологический процесс приготовления гидравлических композитных материалов состоит из следующих операций:

  1. Добыча глины и известкового камня.
  2. Подготовка сырья и корректирующих присадок.
  3. Приготовление сухой однородной смеси.
  4. Обжиг и измельчение клинкера одновременно с природным гипсом.

В зависимости от начального состояния сырьевой смеси существуют 2 метода получения портландцемента: сухой и мокрый.

При мокром способе сырье дробят, смешивают в присутствии воды и в виде жидкого раствора обжигают в специальных вращающихся печах. В случае производства вяжущего сухим методом клинкер измельчают совместно с гипсом и подвергают термообработке.

Пск

Цемент Портланд от ПСК стройтех.

Каждая из технологий имеет свои плюсы и минусы. В водной среде упрощается помол материалов и в короткий срок достигается гомогенность смеси, но расходы на обжиг жидкого шлама в 2 раза выше, чем при сухом методе.

При безводном способе производства себестоимость процесса обжига уменьшается на 25-40%, при этом габариты печных агрегатов в сравнении с мокрым способом уменьшаются в 3 раза.

Таким образом, отличие простого цемента от модифицированного заключается в следующих характеристиках:

  1. Способ производства.
  2. Состав компонентов вяжущих.
  3. Дисперсность клинкера.
  4. Количество и тип присадок.
  5. Химический состав и свойства модификаторов.

В процессе проектирования цементных конструкций учитывают разницу прочностных характеристик, оценивают стойкость к воздействию агрессивных сред, морозостойкость, износостойкость и огнестойкость. На основании полученных результатов определяют сферу применения общестроительных и специальных материалов.

Цемент м400

Цемент Портланд Profi-M400.

Применение

Общестроительные портландцементы используют для изготовления сборного и монолитного железобетона в промышленном, жилищном и дорожном строительстве. Марку 400 рекомендовано использовать для железобетонных и бетонных конструкций. Цементы марок 500, 600 применяют для производства сборных, предварительно напряженных изделий.

Применение портландцемента специального назначения зависит от проектных требований и условий эксплуатации конструкций.

Сульфатостойкие материалы используют для устройства гидротехнических конструкций, а также для изготовления изделий, эксплуатируемых в агрессивных средах, в зонах резких температурных колебаний и пр.

Напрягающие цементы используют для изготовления бетонов и растворов, применяемых для строительства подземных конструкций: монолитных и сборных железобетонных резервуаров, напорных труб и др.

Цемент 5 кг

Цемент Портланд М500.

Шлакопортландцемент применяют для железобетонных надземных и подземных объектов, подвергающихся агрессивному влиянию минеральных и пресных вод. В отличие от сульфатостойких материалов такой тип вяжущего рекомендован для строительства секций подводных гидротехнических сооружений.

Пластифицированный поверхностно-активными добавками цемент придает бетонам повышенную подвижность. Что касается того, какие активные добавки применяются для гидравлических вяжущих, состоящие из чего, в чем состоит эффект их действия и каковы их функции, то в данном случае рекомендуется суперпластификатор С-3. Добавка изготавливается на основе сульфированных поликонденсатов, снижает водопотребность, повышает удобоукладываемость, плотность и морозостойкость.

Поверхностно-активные добавки вводят в состав клинкера при дроблении или во время изготовления бетонных смесей в объеме, не превышающем 0,15-0,35%.

Портландцемент тампонажный предназначен для уплотнения газовых и нефтяных скважин. При бурении выработок внутрь ствола погружают обсадные трубы для защиты конструкции от обрушения породы. Между трубой и стенками скважины остается свободное пространство, которое заливают тампонажным раствором.

В зависимости от правил эксплуатации и технологии производства, производители выпускают следующие виды ПЦТ для цементного уплотнения скважин:

  • стандартный;
  • утяжеленный, с повышенной плотностью цементного камня;
  • песчанистый, обладающий высокой термо- и коррозионной стойкостью;
  • солестойкий, отличающийся стабильным состоянием при работе в соленосных пластах.

В зависимости от технологических требований эти виды делятся на вяжущие для холодных скважин, применяемые при температуре 22±2 °С, и на материалы для горячих нефтяных скважин с температурой использования 75±3 °С.

Дорожный цемент предназначен для изготовления бетонных смесей, применяемых в строительстве автомобильных и аэродромных покрытий, элементов мостовых конструкций, опор линий электропередачи.

Похожие статьи