Портландцемент: что это такое, из чего состоит, состав и основные характеристики

Содержание

Цветные добавки в цемент

Все цветные добавки подразделяются на три основные категории: жидкие, полужидкие и сухие колеры

Выбирая вариант категории следует принимать во внимание условия эксплуатации изделий

Самый оптимальный вид красителя для всех условий эксплуатации – порошкообразный (сухой) колер, который отлично окрашивает конструкцию, не выгорает под воздействием ультрафиолета солнечных лучей, не вымывается осадками и при этом не вступает в химическую реакцию с затворителем (водой).

Сухой материал для окрашивания бетона может иметь как природное, так и искусственное происхождение. В обоих случаях колеры представляют собой состав из тонкодисперсных порошков оксидов различных металлов.

Разница состоит в том, что природные красители получают методом измельчения сырья добытого рудным способом, а во втором в качестве сырья выступают отходы и побочные продукты металлургической промышленности.

Широко применяемые стандартные расцветки колеров:

Черный (сажа или черный оксид железа).
Белый (двуокись титана).
Красный (чистый оксид железа).
Коричневый (смесь красного и черного оксидов железа или умбра).
Желтый (гидрат оксида железа).
Зеленый (оксид хрома).
Голубой (фталоцианин меди).

Торговые сети предлагают огромный выбор компаний производителей колеров, с помощью которых можно изготовить цветной бетонный раствор различных оттенков. В рамках этой статьи ознакомим чистюлей с самыми популярными брендами:

«BAYFERROX», производство Company LanXESS (Германия). Красители этого бренда лидируют по всем показателям, обладают отличной износостойкостью, характеризуются отсутствием пылевидных фракций, а также содержат в своем составе специальные вещества (диспергаторы) обеспечивающие наиболее равномерное окрашивание конструкции. В числе недостатков высокая стоимость.
«Ярославский Пигмент» (Российская Федерация). Компания выпускает пигменты в широкой гамме цветов: красный, коричневый, оранжевый, зеленый, белый, черный, синий. При этом колеры «Ярославского Пигмента» отличаются доступной стоимостью, экологичностью, стойкостью к вредным факторам (ультрафиолет, щелочи, высокая температура, атмосферное воздействие), отличной укрывистостью и окрашивающей способностью.
«PRECOLOR A.S.» (Чехия). Компания предлагает неограниченную гамму цветов. При этом пигменты «PRECOLOR A.S.» обладают стойкостью цвета, экологически безопасны для людей и животных и соответствуют европейским стандартам качества.
«CATHAY Pigments Group» (Гонконг, Китай). Колеры этого бренда обладают отличной укрывистостью, стойкостью к вредным факторам и насыщенностью цвета.

Технические характеристики и физические свойства

В качестве технических характеристик и основных свойств портландцемента, определяющих его востребованность, выделяют:

Тонкость помола приблизительно 40 микрон. Соответствие стандарту определяется способностью цементного порошка просыпаться сквозь сито №008.
Удельный вес продукта составляет 1600 кг/м3 – для уплотненных смесей и 1100 кг/м3 – для насыпных.
Водопотребность указанного строительного материала достаточно мала, поэтому для приготовления раствора используют не более 25-28% воды относительно массы применяемого цемента. Если жидкости добавить больше, то бетон при затвердевании будет расслаиваться. При использовании меньшего количества воды, непосредственно на готовом изделии станут образовываться трещины.
Схватывается раствор в основном за 40-45 минут, но в зависимости от условий окружающей среды, процесс затвердения может отличаться. Например, если используется раствор зимой, то время схватывания происходит в пределах 10-12 часов.
При застывании раствора на улице, он может уменьшиться в объеме до 0,5-1 мм/м, а при смешивании сухого цемента с водой, он способен увеличиваться до 0,5 мм/м.

Плотность готового продукта зависит от присутствующих в цементе добавок. К примеру, если смесь находится непосредственно в рыхлом состоянии, то ее плотность составляет 1,1 т/м3, в уплотненном – до 1,5-1,7 т/м3.

Физические свойства портландцемента отображают его главные преимущества. Основными из них считаются:

Устойчивость к антикоррозийным процессам, так как в материал добавляются вещества, которые препятствуют химактивности солей. Дополнительно в состав портландцементов включаются примеси, снижающие пористость бетона.
Период хранения цемента в заводской упаковке при соблюдении правил составляет 1 год. Обусловлено это тем, что, спустя 3 месяца после изготовления портландцемента даже при хранении его в упаковке теряется активный состав до 20%. Через 12 месяцев потери могут составлять уже 40%.
Прочность сжатия обозначает насколько быстро может схватываться цементный раствор. Есть 3 класса прочности: 22,5; 42,5; 52,5.

Главные свойства портландцемента свидетельствуют об улучшенной структуре материала, поэтому его допускается применять даже в холодных климатических зонах.

Рассмотрев, что такое портландцемент и его особенности, главное – помнить, что требуется соблюдать соответствующие правила создания раствора при строительстве.

Характеристики керамзитобетонных блоков — каких размеров

Описание и характеристики керамзитобетонных блоков

Виды

Мы уже немного затронули вопрос о видах портландцемента, которые отличаются по минеральному содержимому. Еще есть несколько классификаций, по которым различают порошковые составы с приставкой «портланд».

Так, составы делят на цементы с добавками и без. Смеси без добавок используют при строительстве в неагрессивных условиях. А присадки применяют для улучшения качеств бетона. Если нужна водонепроницаемость, обрабатывают гидрофобными средствами

Если важно, чтобы бетон был прочный, застывал быстро без усадки с растрескиванием – используют армирующие волокна

Другая классификация делит составы по скорости схватывания, а также характеристикам стойкости к разным агрессивным воздействиям:

Быстросхватывающийся раствор. Здесь используют марки М400 и М500. Такой состав твердеет через 3 дня. Это качество подходит российскому менталитету, когда хочется уже построить и отдыхать.
Пластифицированный цемент с добавками, которые замедляют твердение, улучшают текучесть. Такие растворы делают для транспортировки или для удобства заливки.
Раствор нормального схватывания. Это бездобавочная смесь, которую готовят в соответствии с ГОСТом.
Гидрофобный портландцемент используют в местах повышенной влажности. Это может быть строительство гидросооружений, подтопляемых фундаментов или бассейнов. Добавки помогают бетонному составу противостоять воздействию воды.
Сульфатостойкий. Такой материал хорош для строительства на кислых почвах. Из него изготавливают сваи, фундаменты. Специальные химические присадки делают постройки устойчивыми к коррозии.
Специальный раствор, который позволяет тампонировать (защищать) нефтедобывающие скважины в период их строительства от воздействия грунтовых вод.
Расширяющийся раствор нужен там, где трудно сделать заливку механическим путем. Он заполняет трещины самостоятельно, при расширении. Увеличение объема строительного состава происходит за счет внутренних химических реакций.
Шлокопортландцемент имеет повышенное содержание металлических частиц из доменных шлаков. Бетон получается жаростойкий, но не устойчив к морозам. Этот вид стройматериала подходит для подземного, подводного строительства или на высоте.
Белый «портланд» изготавливают из белых минералов (каолиновой глины, мела, чистого известняка). Этот тип подходит для производства цветных бетонных изделий, для архитектурного строительства. Белый «портланд» обладает уникальным свойством создавать идеально гладкую поверхность.
Шлакощелочной имеет в составе щелочи, шлаки, глину. Он устойчив к температурным колебаниям, агрессивным средами. Шлакощелочной бетон отличается гидрофобными (водоотталкивающими) свойствами.
Пуццолановый. Этот вид обладает повышенной апатией к воде. Вернее, он ее вообще игнорирует. С легкостью застывает даже в ее присутствии. Этот вид используется для постройки бассейнов, емкостей для воды, объектов, которые контактируют с морской, хлорированной водой.

На мешках портландцемента, разные его виды маркируют буквами. Например:

ШПЦ – шлокопортландцемент.
БЦ – белый цемент.
СС – сульфатостойкий.
ПЛ – пластифицированный и т.д.

Маркировка цемента

Под маркировкой цемента скрывается полное обозначение материала с указанием используемых присадок, прочности готового камня, скорость схватывания цемента.

Стоит отметить, что современные строители пользуются данными ГОСТ 31108-2003, в котором обозначения маркировки также приведены.

Рассмотренные ранее марки цемента, которые были регламентированы еще старым ГОСТом, по-прежнему присутствуют в полной маркировке вяжущего некоторых производителей.

Что обозначает маркировка цемента по виду добавок

В основному вяжущему практически всегда добавляют дополнительные присадки, оказывающие влияние на те или иные свойства готового камня. Во всех обозначениях Ц – цемент.

ПЦ – портландцемент, это основа всех остальных видов сырья. Как самостоятельный материал практически не используется;
ППЦ – пуццолановый портландцемент;
ШПЦ – шлакопортландцемент. Его получают путем дробления цементного клинкера и 20% шлака.
Г – глинозёмистый, для изготовления которого используют некоторые сорта глин;
ССПЦ или СПЦ – сульфатостойкий с гипсовыми добавками;
ССШПЦ – сульфатостойкий шлакопортландцемент;
БЦ – белый производят из сырья, свободного от красящих минералов (железа, марганца, хрома). Для осветления в клинкер вводят известняк, соли хлора или гипс;
ВРЦ –водонепроницаемый расширяющийся. Раствор схватывается и твердеет в любой среде, в т.ч. в воде, для чего его и применяют;
ПЛ – пластифицированный, морозоустойчивый цемент, раствор которого удобно укладывается даже в холодное время года, хорошо распределяется по опалубке.
ГФ – гидрофобный цемент не боится воздействий воды, в т.ч. долговременных.
Ц – вяжущее с цветными пигментами.

Современная промышленность постоянно пополняет ассортимент материала, поэтому иногда можно встретить и другие обозначения, которые должны быть расшифрованы на упаковке.

Маркировка цемента в мешках в последнее время может отличаться от привычной. На упаковках теперь «Ц» или «ПЦ» меняют за «ЦЕМ», за которым следует количество добавок:

В старом обозначении использовалась буква Д:

Д0 – добавок нет;
Д5 – добавок до 5%;
Д20 – примесей 5…20%.

В конце маркировки обязательно указывают нормативный документ, на основании которого был изготовлен продукт данной марки.

Портландцемент 400-Д20-Б— ПЛ ГОСТ 10178-85: Портландцемент марки М400, содержание добавок до 20%, раствор быстротвердеющий;
ПЦ 400-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85: Портландцемент марки М400, содержание добавок до 20%, быстротвердеющий, пластифицированный.

Производство цемента

Все разновидности цемента производятся по одной технологии. Могут отличаться составляющие и их пропорции, добавляться какие-то минеральные и другие вещества в конце, но само производство всегда предполагает определенные этапы и действия. Все современные смеси составляются на базе портландцемента.

Упрощенное описание технологии производства цемента:

Получение первичного сырья: перемолотый известняк и глина смешиваются в шлам в пропорции 4:1.
В процессе обжига шлама при температуре +1500 градусов по Цельсию сырье спекают в твердую массу, которая называется клинкер.
Клинкер очень мелко смалывается до состояния порошка.

К клинкерному порошку добавляют минеральные присадки, гипс, чтобы получить цемент с нужными свойствами.

Состав

В составе цемента работают несколько составляющих на молекулярном уровне. Материал представляет собой тонкий порошок серого цвета, а вот компоненты в его химической формуле есть разные и отвечают за те или иные процессы в бетоне.

Какие вещества содержит цемент:

Кальциевый оксид – в объеме около 67%.
Кремниевый оксид – в объеме до 22%.
Алюминиевые окиси – до 5%.
Оксид железа – в объеме до 3%.
Разного типа модифицирующие компоненты – максимум 3%.

Материалы, составляющие основу цемента:

Клинкер из глины и извести – от его качества зависят прочность и другие свойства материала.

Минеральные компоненты – специальные добавки для улучшения характеристик, расширения сферы использования цемента. Это могут быть измельченные сланцевые материалы, гранулированные шлаки, пуццолановые ингредиенты, известь и т.д.
Вспомогательные компоненты с сульфатом кальция – для регулирования особенностей прохождения процесса гидратации.
Специальные присадки – синтетические компоненты, повышающие стойкость к кислотам, температурам, агрессивным средам, щелочам.

Портландцемент отличается по составу не только из-за добавления в него компонентов в процессе производства, но и из-за особенностей мест добычи сырья. Так, в каждом регионе цемент другой, хоть и отличия несущественные.

Варианты составов материала:

Разные виды глины (включая глинистый сланец и лесс).
Мергель, известняк, мел, другие карбонатные породы.
Минеральные присадки: кремнеземы, глиноземы, апатит, флюорит, плавиковый шпат, гипс, фосфогипс и т.д.

Прочность

Прочность является одним из самых важных свойств цемента, которое определяет сферу применения, предполагаемые нагрузки, технические характеристики конструкции из бетонного монолита. Нормативную прочность на сжатие цемент приобретает по прошествии 28 дней с момента затворения.

Прочность можно посмотреть по марке (самые популярные марки цемента М300, М400 и М500, указывают на прочность в кг/см2) и классу (указанным маркам соответствуют примерные показатели В20, В30 и В40). Приготовленный раствор твердеть начинает в течение 1-2 часов, завершается процесс минимум через 12 часов после укладки.

Далее появляется гидратационное тепло и бетон набирает прочность в течение 28 суток. При низких наружных температурах тепло позволяет цементу набрать полный цикл прочности, при высоких – может спровоцировать ускорение прохождения реакции, в результате чего распространяются трещины из-за появления температурных напряжений.

Прочность цемента смотрят на упаковке и в специальных таблицах, для каждой сферы и типа конструкции, определенной нагрузки ищется оптимальный показатель. На прочность влияет также соблюдение технологии замешивания раствора, укладки, ухода после.

Свойства и особенности портландцемента

Существенно снижается температура обжига Этот цемент быстрее твердеет в начальные сроки. Остывший клинкер подвергают размолу чаще всего в шаровых мельницах, представляющих собой металлические цилиндры диаметром до 3,5 и длиной до Мельницы имеют Размол клинкера и постепенное продвижение размалываемого материала обеспечиваются при вращении за счет наклона мельницы.

По выходе из шаровой мельницы портландцемент подают на склад в силосы, где он остывает и выдерживается некоторое время, достаточное для стабилизации. Свойства портландцемента.

Без этого материала невозможно представить современную строительную площадку. Цемент уже более ста лет позволяет сооружать крепчайшие конструкции, его используют для проведения ремонтных работ, с его помощью выполняют отделку помещений, но при этом мало кто задумывается, из чего делают цемент. Итак, что такое цемент? Этот материал представляет собой порошок, в основу которого входят неорганические соединения. Взаимодействуя с водой, этот порошок начинает твердеть и приобретать прочность монолитного, крепкого материала, заполняя заранее приготовленную форму.

К основным техническим свойствам портландцемента относятся: истинная плотность, средняя плотность, тонкость помола, сроки схватывания, нормальная густота водопотребность цемента , равномерность изменения объема цементного теста, прочность затвердевшего цементного раствора. Истинная плотность цемента находится в пределах Она зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола.

Изучение процесса твердения цемента показало, что в зависимости от вида цемента, сроков и условий твердения он присоединяет воды При использовании цемента в растворах и бетонах расходуемое количество воды значительно больше Излишки воды со временем испаряются, оставляя поры, что ухудшает качество цементного камня, а следовательно, раствора и бетона.

Сроки схватывания проверяют прибором Вика на цементном тесте нормальной густоты. Согласно требованиям ГОСТ начало схватывания должно быть не ранее 45 мин; конец — не позднее 10 ч нормально — О равномерности изменения объема цементного теста в процессе твердения судят по характеру трещин на образцах-лепешках, изготовленных по методике, изложенной в ГОСТ.

Если в цементе в результате нарушений технологического процесса при изготовлении окажется много свободных осадков кальция и магния, то процесс их гашения при затворении цемента водой будет протекать замедленно температура обжига клинкера значительно выше температуры обжига при получении извести-кипелки, процесс гашения которой протекает довольно быстро. Это явление может привести к разрушению уже затвердевшего цементного камня.

Для предотвращения подобных явлений при оценке качества цемента и проводят испытание на равномерность изменения объема.

Важнейшая задача современного этапа развития производства основного вида вяжущих материалов — портландцемента заключается в интенсификации и повышении эффективности производства, что требует глубоких знаний теоретических основ процессов его получения и применения. Это относится ко всем стадиям производства — от выбора наиболее реакционноспособных видов сырья для получения портландцементного клинкера, осуществления наиболее рационального режима его обжига и помола до наиболее эффективной реализации вяжущих свойств материала на стадии твердения.

Одним из основных свойств цемента является прочность, которая определяется в положенные сроки испытанием образцов балочек размером 40 х 40 х мм первоначально на изгиб, а затем половинок — на сжатие. Балочки готовят из раствора состава 1 ч. Водоцементное отношение в свою очередь проверяется, а при необходимости корректируется по расплаву конуса на встряхивающем столике.

Влияние пуццолановых добавок на свойства бетона

Дополнительные присадки в портландцементе позволяют получить водостойкий материал для решения определенных строительных задач. Цемент с присутствием аморфного диоксида кремния, белой сажи и микрокремнезема имеет повышенное содержание гелеобразных фаз, гидросиликаты кальция позволяют повысить армированность структуры и снизить деформацию и усадку цементного камня при схватывании. Белая сажа и аморфный диоксид кремния показывают большую эффективность (увеличение порядка 1%) при добавлении в портландцемент по сравнению с микрокремнеземом, способствуют улучшению показателей водонепроницаемости, прочности и прочих параметров материала.

Отличия пуццоланового портландцемента и простого цемента

Главные различия рассматриваемого материала от обычного – меньший объемный и удельный вес. Пуццолановые присадки улучшают показатели рыхлости конечного продукта по отношению к прочим видам цемента, удельная плотность в 2,8 г/см3 позволяет получить большее итоговое количество готового раствора на выходе.

Гидростойкий цемент более светлого оттенка, чем обычный, смесь при его присутствии более вязкой консистенции, что увеличивает расход материала примерно на 10 %. Окончательное схватывание пуццоланового портландцемента занимает больше времени, в отличие от распространенных разновидностей

Процесс затвердевания пуццоланового портландцемента отличается уменьшенным тепловыделением, что важно при строительстве крупных объектов в летний период. Материал имеет повышенную стойкость к соединениям группы сульфатов

Что такое портландцемент

Портландцемент — это вяжущее вещество, для изготовления которого применяется измельчённый клинкер, строительный гипс и специальные добавки. Клинкер для изготовления портландцемента представляет собой сырьевую массу, получаемую путем обжига глины, известняка, мергеля, доменного шлака, нефелинового шлама и других веществ.

Клинкер является основным компонентом портландцемента. От соотношения содержащихся в нём всех вышеуказанных компонентов, зависит прочность и стойкость цемента к различному роду воздействиям. Портландцемент может выпускаться как в чистом виде, без добавок, так и с различного рода минеральными включениями, которые в той или иной мере влияют на его эксплуатационные характеристики.

Свойства портландцемента

Основными свойствами портландцемента являются:

Прочность;
Плотность;
Водопотребность и водоотделение;
Морозостойкость;
Фракция (тонкость помола);
Сроки схватывания;
Тепловыделение;
Степень сцепления с металлопрокатом.

По степени механической прочности портландцемент подразделяется на четыре следующих марки: 400, 500, 550, 600. Марка портландцемента определяет предел прочности материала на изгиб и сжатие, и выражается в кгс/см2. Сроки схватывания портландцемента определяют способность материала затвердевать за определённый отрезок времени.

Нормальными сроками затвердевания портландцемента считается время не более 10 ч после его затворения водой, и не ранее чем 45 мин, за которые мастер должен успеть выработать строительную смесь. Скорость схватывания портландцемента всецело зависит от его минералогического состава, а также качества применяемого клинкера.

Разновидности портландцемента, их особенности и сфера применения

Портландцемент является одной из разновидностей цемента. Он имеет достаточно большое количество подвидов, которые отличаются сферой применения, ценовой политикой и своими свойствами.

Главной особенностью цемента — быстрота его твердения на первые три дня. Этот результат достигается путем введения гранул шлака или активных минералов. При этом клинкер рекомендуется более тщательно измельчить.Выпускаемые марки М400 и М500 предназначены для напряженных конструкций и сооружений.

Благодаря быстроте схватывания цемента, уменьшается время выдержки монолита в съемной опалубке.Важно помнить, что быстротвердеющий цемент не может подлежать длительному хранению. Уже через несколько месяцев он может полностью потерять свои главные преимущества

Основные характеристики и виды Портланд цемента

Цемент используют для выполнения многих строительных работ в качестве вяжущего вещества. Цемент Портланд считается самой распространенной его разновидностью. Этот материал относят к группе гидравлических вяжущих — он затвердевает при добавлении воды. Портланд цемент характеризуется отличными вяжущими свойствами и способностью увеличения предела своей твердости на открытом воздухе в результате совокупности протекающих в нем химических процессов.

Цемент Портланд обладает хорошими вяжущими свойствами и способностью на открытом воздухе увеличивать свой предел твердости.

Состав и свойства

Внешне «портланд» цемент выглядит как порошок серого цвета с зеленоватым оттенком. Мы уже говорили, из чего он состоит. А вот из чего состоит главный компонент клинкер, как он влияет на конечные свойства бетона, обсудим сейчас.

На фотографии вы видите зерна клинкера.

Итак, после обжига минералов в разном соотношении получают:

Белит. Не очень прочный материал, медленно твердеет. Его добавляют в бетон, чтобы уменьшить скорость схватывания. Но при этом бетон теряет свою марочную прочность.
Алит. Если его количество будет составлять около 37%, получится прочный, быстроотвердевающий состав высокой марки.
Алюминат. Быстро схватывается. Его добавляют не больше чем 15%, потому что коэффициент его прочности не очень велик.
Алюмоферрит. Достаточно прочен, быстро схватывается. Добавляют в рабочую смесь в размере 15 %.

Чтобы производителю контролировать качество продукции, а покупателю не сомневаться в заявленных характеристиках, написан ГОСТ 10178-85. Его название «Портландцемент и шлакопортландцемент технические условия». Зная это, ищите надпись о соответствии ГОСТу на упаковке.

Исходя из состава, цемент может быть наделен такими свойствами:

Время, за которое происходит схватывание раствора. Гостовское время для качественной смеси составляет примерно 40 минут. На время затвердевания влияет также качество помола компонентов.
Прочность, которая предписана Гостом (это 250-300 мг/кг) тоже зависит от тонкости помола.
Количество воды, необходимое для получения бетона нужной прочности. Вода – главный компонент, который запускает все химические и физические процессы. Жидкость делает раствор пластичным и подвижным. Ее нормативное количество должно быть около 25% от массы всей смеси. Чтобы по неопытности не перелить воды, для удобства укладки рекомендуется добавлять в растворы пластификаторы.
Водоотделение или объем жидкости, который выделяется при оседании цементных частиц. Чтобы снизить показатель выделения воды, вносят минеральные добавки.
Морозоустойчивость. Эта характеристика показывает, сколько циклов изменений температуры может выдержать бетон без потери своих качеств. Для улучшения стойкости к морозам существуют специальные добавки. Одни исключают проникновение влаги в поры. Другие присадки наоборот делают бетон пористым. Тогда вода при замерзании расширяется не толщу бетона, а в каналы пор.
Устойчивость к коррозии. Коррозия бетона – это разрушение его структуры. Поверхность становится хрупкой из-за воздействия агрессивных сред. Такое же влияние оказывают атмосферные явления. Для повышения коррозионной устойчивости важна тонкость помола компонентов, а также контроль порообразования при укладке.
Тепловыделение. Это показатель повышения температуры при схватывании раствора. Не рекомендуется использовать материал, слишком интенсивно выделяющий тепло. При высокой температуре окружающей среды (выше 25 градусов) такой раствор схватывается в разы быстрее, но наполовину теряет свои качества. Для оптимизации этого процесса вносят специальные присадки.

Строительно-технические свойства портландцемента и его применение