Цемент портланд

Портландцемент – современный ремонтно-строительный материал общего назначения, применяемый в различных областях и работах. Существует большое разнообразие разновидностей цемента, все они разные по свойствам и характеристикам, что обусловлено особенностями производства и компонентами, входящими в состав.

Портландцемент представляет собой гидравлическое вяжущее, производимое на основе силиката кальция и его производных. Главной особенностью материала является быстрое затвердевание, а также хорошие эксплуатационные характеристики и параметры. Для проведения тех или иных работ подбирается цемент с нужным составом и показателями, после тщательного изучения всех свойств и проведения расчетов.

Раствор портландцемента представляет собой эластичную массу, которая в процессе высыхания превращается в цементный камень. В современном строительстве без применения таких растворов невозможно создание монолитных зданий/сооружений, железобетонных изделий, качественных кладочных и отделочных смесей.

Особенности и изготовление

Портландцемент применяют там, где необходимо приготовить прочный и устойчивый к различным воздействиям раствор. Это один из видов вяжущих, используемых для замеса бетона.

Портландцемент представляет собой сухой порошок, который необходимо смешивать с водой. Через некоторое время он схватывается, твердеет и превращается в прочный и способный выдерживать значительные нагрузки монолит. В зависимости от состава и их пропорций портландцементы могут быть разных видов, что показывает правильные параметры.

В основе сухого порошка лежит мелкоизмельченный клинкер с добавлением гипса, который призван ускорить схватывание раствора. Марки и виды материала предполагают введение в состав различных добавок, примесей, добавок.

Название цемент («портландцемент») получил по месту производства. Смесь была впервые изготовлена ​​еще в 1824 году при участии американского каменщика, а по внешнему виду материал похож на портлендский известняк, добываемый в английском графстве.

Для достижения состава используются различные карбонатные породы горной породы (кремнезем, глинозем, мел, известняк) и мергель (особая смесь глины и карбонатных пород, являющаяся переходной породой от известняка к глине).

Процесс производства портландцемента:

• Тщательный помол сырья создает смесь различных компонентов, взятых в определенных пропорциях.
• Обжиг сырья в специальных печах при очень высокой температуре (около +1400 градусов) — получение клинкера.
• Тщательно измельчив клинкер, смешайте его со гипсом.
• Добавление различных элементов для улучшения характеристик и характеристик, установленных ГОСТ и подтвержденных соответствующими сертификатами.

Методы обжига сырья для портландцемента:

• Сухая – смесь измельчается и высушивается одновременно, что значительно снижает производственные и трудозатраты. Мельницы доставляют готовый порошок.
• Мокрая – сначала компоненты измельчаются, затем глина замачивается до повышения уровня влажности до 70%. Затем глину смешивают с известняком в мельнице.
• Комбинированный – способы производства комбинированные: сырье насыщают влагой до 14% и измельчают, сушат на мельницах.

ГОСТ

Виды и марки портландцемента могут быть разными. Производственные и материальные параметры регламентируются нормативными документами:

• ГОСТ Р 31108-2003
• ГОСТ 10178-85

Здесь также перечислены свойства портландцемента по маркам. Но помните, что в недавнем документе тоже указана марка 900, ее нет в ГОСТе 1985 года. Правда, этот нюанс больше интересен конструкторам и инженерам, выполняющим обоснование строительства объектов военного назначения, так как в других областях материал не используется.

Состав и свойства

Портландцемент производится из клинкера. В связи с тем, что готовые гранулы практически невозможно найти в природе, клинкерную крошку изготавливают искусственным путем из смеси глины и углеродных смесей. Готовый клинкер смешивают с гипсом (доля не более 5%), чтобы раствор стал подвижным.

Высокие эксплуатационно-технические свойства определяются пропорцией и видом компонентов, вводимых в состав портландцемента. Этот аспект регламентируется ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент». На упаковке с порошком должны быть указаны особенности производства, соответствие ГОСТу.

Если на таре указано ТУ (технические условия) вместо ГОСТа, это говорит о том, что свойства материала могут отклоняться от регламентированных.

Для придания цементу определенных свойств в порошок добавляют различные минеральные добавки (в объеме, максимально соответствующем 20-25% от общей массы). Их взаимодействие влияет на химический состав портландцемента, во многом определяет его свойства и параметры.

Самые популярные минеральные добавки:

• Алюминат – продлевает время твердения, но проявляет низкую прочность, поэтому вводится в смесь в объеме не более 15%.
• Алюмоферрит – имеет идентичные свойства с алюминатом, но в составе его не должно быть более 10-18%.
• Белит — вяжет, удлиняет время твердения, но в больших объемах снижает прочность (не добавлять более 37%).
• Алит – чаще всего вводят в состав жидких качеств для ускорения твердения (до 60%).

Основные свойства портландцемента определяются его составом. При выборе порошка для приготовления раствора необходимо сразу определить область применения и необходимые (желаемые) свойства, оптимальные параметры.

Основные критерии выбора портландцемента:

• Скорость схватывания – стандартное время 40-45 минут. На этот показатель влияет тонкость покраски, состав минеральных добавок и температура на заводе.
• Водопотребность — объем воды, необходимый для затворения (обычно не более 25% от общей массы раствора). Для снижения необходимого объема воды можно использовать умягчители, сульфитную дрожжевую брагу.
• Морозостойкость – определяется количеством циклов замораживания/оттаивания, которое камень способен перенести без потери качества и деформации. Для повышения уровня морозостойкости в смесь часто добавляют мытый пек или абиетат натрия, специальные добавки.
• Водоотделение – это извлечение воды из смешанного раствора, которая появляется за счет осаждения тяжелых частиц цемента. Для понижения показателя используются минеральные добавки.
• Тепловыделение — в процессе гидратации (затвердевания). Если состав очень быстро выделяет тепло, он может деформироваться. Чтобы этого избежать, используются активные минеральные добавки.
• Коррозионная стойкость – определяется степенью пористости затвердевшего монолита (тонкостью помола смеси).

Характеристики

Свойства портландцемента указывают на более высокие по сравнению с другими видами цемента. Но многое зависит от добавок. При выборе связующего обращайте внимание на все основные показатели и цифры, важные при выполнении расчетов. Редко характеристика становится основополагающей и влияет на выбор цемента – как правило, набор параметров важен для выполнения тех или иных работ.

Современные производители все чаще предлагают составы универсального типа, максимально улучшающие свойства материала. Но есть и специализированные порошки, актуальные для определенных задач: например, пуццоланцемент показывает наилучшую стойкость к влаге и коррозии, но не очень крепок в первые дни после заливки. Другие типы портландцемента также могут различаться.

Технические

Именно эти качества привлекают внимание в первую очередь. Они определяют производительность готового решения. Во многом это влияет на то, какие качества проявляет портландцемент, марка. Многие показатели указаны на упаковке.

Основные технические характеристики портландцемента:

• Собственный вес составляет ок. 1100 кг/м3 (насыпной) и 1600 кг/м3 (сжатый).
• Расход воды — максимум 25-28%, иначе в процессе застывания бетон будет расслаиваться, покрываться трещинами.
• Тонкость помола – стандартное значение 40 микрон (проходит через сито №008), что дает нужную прочность и скорость твердения.
• Плотность – напрямую зависит от марки цемента и добавок в составе: плотность цемента в рыхлом виде составляет 1,1 т/м3, в спрессованном – около 1,6 т/м3.
• Скорость схватывания — от 45 минут до 12 часов.
• Изменение объема при затвердевании — при уменьшении массы цемента на 0,5-1 мм/мл на свежем воздухе и набухании до 0,5 мм/мл в водной среде. Изменения должны быть равномерными по консистенции раствора.

Физические

Применение портландцемента во многом обусловлено его физическими свойствами.

Важные физические параметры портландцемента:

• Коррозионная стойкость – за счет добавок для снижения пористости и гидроактивных материалов, не допускающих химического взаимодействия солей.
• Срок годности — максимум 12 месяцев без нарушения заводской упаковки (бумажные пакеты с 3-4 слоями), но нужно помнить, что через 3 месяца порошок теряет около 20% своей активности, через 12 — целых 40%.
• Прочность на сжатие – определяется маркой, может соответствовать одному из четырех показателей (22,5 и 32,5, 42,5 и 52,5), зависит от скорости схватывания смеси.

Механические

Механическая прочность портландцемента не менее 42,5 МПа через 28 суток после затворения. Параметр обычно определяется в лаборатории, после чего выдается сертификат с указанием марки. Коэффициент марки (М500, М600) указывает, какое давление свободно выдерживает образец (замеры производятся в кг/м3). Прочность зависит от тонкости помола и добавок в составе.

Отличия от простого цемента

Портландцемент – вид цемента, который считается наиболее подходящим и оправданным для заливки бетона. Бетон применяется в монолитном/железобетонном строительстве, в процессе возведения различных объектов, требующих повышенной прочности и способности выдерживать нагрузки.

Клинкерные гранулы и другие добавки в составе портландцемента делают его более прочным, устойчивым к морозам, внешним негативным факторам и агрессивным средам. Следует отметить, что такое описание подходит практически для всех видов портландцемента, что делает его востребованным в процессе строительства объектов газовой и нефтяной промышленности.

Подходит этот вид вяжущего и для заливки фундаментов на неустойчивых сложных грунтах – обычно выбирают сульфатостойкий портландцемент, исключающий усадку и распространение трещин по монолиту.

Пытаясь разобраться, чем цемент отличается от портландцемента, нужно помнить, что они относятся как к общему классу вяжущих, так и к одному из его видов. Портландцемент является более прочным типом цемента. А явные отличия можно определить, рассматривая конкретные марки и виды портландцемента по составу. Такие аспекты, как технология установки, функции замешивания, способ установки, применение и т д., аналогичны.

Виды

Портландцемент может быть чистым и с добавками. Вяжущее без добавок не включает минеральные вещества, только гипс. Такой материал используется при монтаже подземных/наземных и подводных монолитных объектов, сборных бетонных/железобетонных конструкций, которые эксплуатируются в условиях отсутствия ярко выраженной агрессивной среды.

Минеральные добавки позволяют значительно улучшить некоторые свойства материала, что позволяет использовать его в водной, агрессивной среде. Наиболее популярные добавки: активные минералы, доменный шлак. Повышают устойчивость к коррозии, воде, морозу, химическим веществам и т д. Виды портландцемента с добавками (из чего состоит вяжущее):

• Нормальное отверждение — без добавок.
• Быстросохнущий – твердеет в течение 3-х суток после заливки за счет включения минеральных добавок и шлака. Краска смеси должна быть минимальной, это марки М400 и М500. Благодаря использованию вещества удается ускорить выполнение работ, что немаловажно для сборных и железобетонных объектов.
• Пластифицированный – в составе есть специальные добавки для снижения водопоглощения, повышения подвижности и термостойкости. Пластификаторы вводят в порошок на стадии помола, они обволакивают частицы цемента и препятствуют их слипанию. Композиция получается удобной в работе, актуальной для работы со сложными архитектурными сооружениями.
• Гидрофобный – не впитывает влагу, быстро схватывается из-за наличия в составе ацидолов, мыльной воды. Применяется в условиях повышенной влажности, на объектах, подверженных риску затопления.
• Портландцементный цемент – защищает скважины от грунтовых вод, актуален на газовых/нефтяных месторождениях, так как не боится температуры и давления, удерживает конструкцию даже в начале застывания. Это легкий состав, содержащий подходящие добавки.

• Расширяющаяся – увеличивается в объеме при вымешивании. Используется при заполнении трещин и швов, в различных видах ремонтных работ.
• Портландцемент со шлаком – с добавкой доменного шлака, что увеличивает объем металлических частиц в составе и делает затвердевший камень устойчивым к огню. Так получают жаростойкий бетон, из которого делают объекты под водой, на суше, на значительной высоте. А вот морозостойкость состава низкая.
• Сульфатостойкий – не боится сульфатной воды, провоцирующей коррозию. Чаще всего этот вид цемента также морозоустойчив и изготавливается марок М300-М500.
• Белый портландцемент – используется в декоративных целях в архитектурно-отделочных работах, часто окрашивается различными пигментами. Белый цемент производитель получает за счет использования белой глины, чистого известняка, а также охлаждения клинкера водой.
• Шлакощелочной цемент – показывает еще более высокие эксплуатационные характеристики и свойства по сравнению с обычным портландцементом. Устойчив к агрессивным воздействиям, средам, экстремальным температурам, жаре и морозу, влаге. Таких свойств можно добиться за счет введения в состав щелочи и молотого шлака, реже глины.
• Цветной – актуален для декоративных работ, получается путем добавления в белый портландцемент пигментов (охры, сурика, оксида хрома и так далее).
• Магнезия — производится на основе нагревания оксидов магния до высокой температуры и добавления водного раствора хлорида магния 30%. Технология создания и компоненты делают цемент прочным и легким в отделке (полировка, устойчивость к микроорганизмам и так далее). Часто используется для отделки, выполнения сложных конструкций.

• Пуццолановый портландцемент – производится из цветного цемента, гипса, добавок осадочного или вулканического происхождения. Раствор водостойкий, затвердевает даже под водой, поэтому применяется при строительстве гидротехнических сооружений, для футеровки различных типов резервуаров, поверхностей, контактирующих с хлорированной или морской водой. Закаленный камень прочен, устойчив к воде и химическим веществам, не цветет.
• Глинозем — прочный, быстросхватывающийся цемент на основе клинкера и известняка в расплавленном виде. Порошок содержит много алюминатов кальция (низкощелочных). Затвердевает при +25С и ниже, иначе теряет половину своей прочности. Материал нельзя смешивать с другими видами цемента и добавками. Обычно порошок используют для приготовления кислотоупорных растворов, заливки гранита, бештаунита и других кислотоупорных пород. Такую смесь схватывают за 8 дней.

Марки

Марка портландцемента основана на показателе прочности прототипа при испытаниях на сжатие и изгиб. Образец изготовлен из цемента и песка в соотношении 1:3, размер пробного камня 4х4х16 сантиметров. Дают вылечить 28 дней в условиях повышенной влажности, их можно пропаривать, а затем исследовать.

Самые популярные сегодня марки от М400 до М600, но в Москве и регионах можно найти и другие виды материалов.

Марки портландцемента:

• M400 — самая популярная смесь с текущими характеристиками.
• М500 — смесь с большим запасом прочности, применяемая при ремонтно-дорожных работах, реконструкции, ремонте, строительстве военных инженерных объектов и тд
• М600 – повышенной прочности, решение актуально для создания ответственных железобетонных изделий, технических сооружений, конструкций.
• М700 – максимальная прочность, смеси для напряженных конструкций. В индивидуальном строительстве не используется из-за дороговизны и неактуальности высоких цен.
• М900 — сверхпрочный сорт цемента, его выбирают исключительно для изготовления сложных военных объектов (например, бункеров).

Что касается промежуточных сортов (например, М550), то они мало чем отличаются от ближайших (в данном случае это М500 и М600) и не предполагают уникальных характеристик. Обычно такие сорта по параметрам близки к более низкому коэффициенту (М500), но с повышенным запасом прочности.

В каких случаях не подходит

Портландцемент на рынке представлен в большом разнообразии, поэтому подходит практически для всех задач, объектов, зданий, сооружений. Самое главное в расчетах – точно определить ожидаемые нагрузки и ожидаемые свойства, а затем приобрести материал в соответствии с ними.

Но нужно помнить, что разные добавки могут взаимно исключать друг друга и просто сводить на нет полезные свойства.

Например, если одновременно ввести добавки для влагостойкости и морозостойкости, первые ухудшат вторые качества. Это означает, что цемент с добавками лучше не использовать в условиях значительно более низких температур окружающего воздуха. А вот пуццолановый цемент нельзя использовать в сильный мороз.

Применение материала определяется назначением. Для создания монолитных конструкций и объектов гражданского назначения (мосты, высоковольтные линии и так далее) лучше брать цемент не ниже М500, а для строительства частного дома использовать М600 или М700 смысла нет — это будет пустой тратой денег.

Все виды портландцемента нельзя использовать в соленых водоемах, проточной воде, руслах рек проточного типа, воде с повышенным содержанием различных минералов. Так что даже сульфатостойкий цемент можно использовать только в умеренно статичных водах, а вот для дамб, дамб и других подобных сооружений выбирают специальные виды цемента.

Из-за того, что в портландцементе много силикатов кальция, не стоит выбирать этот тип смеси для создания конструкций и специальных блоков.

Портландцемент – качественный и прочный материал, позволяющий создавать бетонные растворы с разными свойствами для выполнения определенных задач. При правильном выборе и использовании в соответствии с технологией портландцемент даст наилучший результат.