Цемент – это вяжущий порошок, применяемый для изготовления стройматериалов, строительства зданий и других конструкций. Производится из клинкера, известняка, различных минералов и гипса. От состава и пропорций компонентов зависит область использования, характеристики и свойства цемента. Наиболее распространенным является портландцемент. Для его производства к глине добавляется известняк.

На цементную конструкцию, которая уже затвердела, постоянно воздействует окружающая среда. Так, если она расположена на улице, то на нее попадают осадки, соли. Она замерзает и оттаивает. Чтобы улучшить устойчивость к коррозии, к цементному порошку на этапе производства добавляются полимерные добавки. Они уменьшают степень микропористости, делая материал более надежным.

От такого параметра как тонкость помола зависит не только цена вяжущего компонента, но и его качество. Чем меньше фракции, тем лучше получится исходный материал. Процесс затвердевания мелкофракционного портландцемента происходит значительно быстрее, чем порошка с крупными частицами. Чтобы цемент имел оптимальные характеристики, смешиваются разные фракции.

Один из главных параметров, на который следует обращать внимание при выборе портландцемента, – это степень морозоустойчивости. Чем больше циклов замораживания и оттаивания он может выдержать, тем дольше прослужит построенная из него конструкция, и тем меньше ремонта она будет требовать. От этой характеристики полностью зависит область применения цемента. Каждый раз, когда бетон замерзает, вода, содержащаяся в нем, расширяется и разрушает его изнутри. Чтобы улучшить степень морозоустойчивости, в цементный порошок вносятся минеральные добавки, например, абиетат натрия или нейтрализованный древесный пек.

Различается цемент и по прочности. Для определения марки приготавливается раствор из одной части цементного порошка и трех частей кварцевого песка. Все тщательно перемешивается до однородной консистенции и заливается в форму. Через 28 суток тестовый образец укладывается под пресс и давится. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Для ее определения тестируется 6 пробников. Из 4 лучших вычисляется среднее арифметическое. Полученный результат считается его маркой по прочности. Измеряется этот показатель в МПа и кг/см2.

Еще одна характеристика, от которой зависит область применения цементного порошка – время схватывания. Этот параметр особенно важен в условиях, где требуется аварийный ремонт или в холодном климате. Скорость затвердевания портландцемента можно регулировать с помощью гипса или других добавок. Также влияет температура окружающей среды и вода. Чем воздух холоднее, тем дольше цемент застывает. При оптимальных условиях и правильном замешивании цементный раствор схватывается через 45 минут.

Маркировка и расшифровка

Каждый вид цемента имеет определенную маркировку. Она показывает, для какой области применения подходит вяжущий порошок. Состоит из чисел и букв.

Таблица с расшифровкой маркировок цемента разных видов:

Марка вяжущего порошка по прочности обозначается буквой М и числом после нее, например, М500. Это означает, что материал выдерживает нагрузку 500 кг/см2. Также эта характеристика может быть указана только числом – 22,5, 32,5, 42,5 и 52,5. В этом случае ее называют не маркой, а классом. Она означает, что изделие выдерживает давление, например, в 22,5 МПа.

Таблица с новыми и старыми маркировками марок цемента:

Старая Новая
М300 22,5
32,5
М500 42,5
М600 52,5

Также на мешках помимо маркировки о прочностных характеристиках и морозостойкости указывается быстрота затвердевания.

Расшифровка марок выглядит следующим образом:

1. ЦЕМ I – портландцемент, имеет самую высокую скорость затвердевания. Уже на второй день после заливки раствора бетон достигает 50%-ой прочности. Содержит до 5% добавок от общего объема цементного порошка.

2. ЦЕМ II – застывает чуть медленнее. Портландцемент содержит 6-35% добавок. Именно от их количества зависит быстрота затвердевания смеси. Чем больше их, тем дольше схватывается раствор.

3. ЦЕМ III – шлакопортландцемент с нормальной скоростью затвердевания. На 36-65% состоит из доменного шлака в виде гранул.

4. ЦЕМ IV – пуццолановый с нормальной скоростью затвердевания. В его состав включен микрокремнезем (обозначается буквой М или МК), зола-унос (маркировка З), пуццоланы (П). Количество добавок составляет 21-35%.

5. ЦЕМ V – композиционный вяжущий порошок с нормальной скоростью затвердевания. На 11-30% состоит из золы-уноса, 11-30% доменный шлак в виде гранул. Марка цемента по прочности – 32,5.

Количество добавок указывается буквами А и В. Расшифровка следующая: А означает 6-20%, В – 21-35%. Используется эта маркировка для всех видов цемента, кроме ЦЕМ I. Буква В означает наличие известняка, Ш – шлака. Быстрота набора прочности указывается буквами Н – нормальная и Р – высокая ранняя.

Маркировка вяжущего порошка начинается с вида цемента ЦЕМ, после чего указывается %-ое содержание и тип добавок. Далее отмечается класс прочности и скорость схватывания. Например, ЦЕМ II/В-Ш 22,5Н – портландцемент с гранулированным доменным шлаком 21-35 %, класс прочности 22,5, с нормальной скоростью твердения.

Маркировка может выглядеть и по-другому. Сначала указывается вид цемента, сорт, марка, количество добавок (обозначается буквой Д и числом после нее – Д0, Д5, Д20), пластифицирующий ПЛ или гидрофобизированный ГФ или Н – с нормированным составом клинкера.

Виды цемента и область их применения

1. Портландцемент без добавок (Д0) выпускается марок М400, М500, М550 и М600. М400 и М500 имеют среднюю скорость набора прочности, атмосферостоек, марка по морозостойкости высокая. Сфера использования: производство сборных, монолитных бетонных и железобетонных конструкций. М550 и М600 обладает аналогичными характеристиками, но быстро набирает прочность.

2. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) производится марками М400 и М500. Быстро набирает прочность, устойчив к морозам. Применяется для бетонных и железобетонных сооружений, а также для строительства монолитных и сборных систем.

3. Портландцемент с минеральными добавками выпускается марками М400-М600. ПЦ-Д5 марок М400 и М500 имеет среднюю скорость набора прочности. Область применения – изготовление бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций. Портландцемент М550 и М600 используется для тех же целей, но имеет высокую скорость затвердевания.

4. Шлакопортландцемент изготавливается марок М300, М400 и М500. ШПЦ М300 имеет низкую скорость набора прочности и слабый показатель морозоустойчивости. Особенно эффективен с термовлажностной обработкой, благодаря которой может использоваться для строительства конструкций над и под землей, и в воде. ШПЦ М400 обладает средней скоростью набора прочности и морозостойкостью. ШПЦ М400 и М500 являются низкотермичными цементами.

5. Сульфатоский портландцемент применяется для сооружений, которые будут находиться в агрессивных средах. Выпускается марок М400 и М500.

6. Пуццолановый портландцемент имеет низкую скорость набора прочности, но устойчив к агрессивным средам. Используется для конструкций, которые будут находиться в воде и под землей. Бывает марок М300 и М400.

7. Гидрофобный портландцемент подходит для изготовления бетонных растворов, которые применяются при строительстве дорог и аэродромов, а также гидротехнических сооружений.

Перед тем как приобрести цемент, нужно точно определить требуемую марку. Для этого необходимо учесть следующие факторы:

  • температура эксплуатации;
  • процент влажности;
  • состав воды и грунта;

Если использовать для строительства низкомарочный цемент, то конструкция может не выдержать тяжести и бетон начнет разрушаться. Также следует обращать внимание на срок годности. Чем материал свежее, тем выше будут его прочностные характеристики.

Александр, Санкт-Петербург задаёт вопрос:

Объясните, пожалуйста, в чём отличия портландцемента от цемента? В обиходной речи все говорят цемент, строители употребляют слово портландцемент. Правильно ли, что между названиями портландцемент и цемент отличия несущественные, что это по сути одно и то же?

Эксперт отвечает:

Не совсем верно, между портландцементом и цементом отличия есть. Они состоят в их разнящемся сырье и разном химическом составе готовой смеси. Цемент — это группа строительных отвердевающих смесей. В дословном переводе с латыни этот термин обозначает «битый камень». Слово пришло к нам от строителей Древнего Рима, которые использовали толченые камни и кирпичи для замешивания кладочного раствора. Другими компонентами была гашеная известь и пуццолановая пыль (вулканический пепел). Примером современных видов твердеющих смесей может быть глиноземистый цемент. Его получают из обожженной породы, содержащей глинозем (оксид алюминия) и окись кальция.

Портландцемент — это вид цемента с определенным химическим составом, запатентованным в 1824 году инженером-строителем из английского города Портланд. Получают портланд путем совместного помола клинкера (сырья), сульфата кальция и добавок. Как заготавливают клинкер?

Для получения клинкера смешивают несколько сырьевых компонентов: известняк, мел, глину, сланец. Химический состав первичного сырья для портландцемента регламентируется следующими окислами: окись кальция 60% и более, окись кремния до 25%, окись алюминия до 8% и оксид железа 1-3%. Смесь обжигают до спекания или оплавления. Химический состав сырья определяет свойства будущего цемента. При сильном нагреве сырьевые оксиды вступают в реакцию и образуют химические вещества, называемые клинкерными минералами. При этом остаточное содержание сырьевых оксидов в клинкере жестко ограничивается. Состав готового клинкера содержит алюминаты и силикаты кальция. В результате получают гранулы округлой или неправильной скругленной формы.

Популярность портландцемента объясняется его высокими эксплуатационными характеристиками после затвердевания. Выпускаются несколько видов портландцемента, которые в обиходе называют просто цементами. ШПЦ — портландцемент с добавкой шлаков. ПЦЦ — с добавлением пуццолана. КЦ — композиционный, с двумя и более добавками (кроме известняка). ССПЦ — сульфатостойкий, содержащий добавки, обеспечивающие коррозионную стойкость в железобетонных конструкциях. БТЦ — быстротвердеющая портландсмесь для скоростного строительства. Тампонажные портланды — для быстрого закрытия нефтяных и газовых скважин от грунтовых вод.

Цемент производится из гипса и клинкера в результате их измельчения и последующего смешивания в однородную массу. Гипс – это обычный минерал, а вот клинкер – специально подготовленная смесь, которая изготавливается из глины и известняка в соотношении 25 к 75 (25 частей глины и 75 частей известняка).

Производство цемента

Смесь глины и известняка нагревается до 1450 °С, в результате чего образуются отдельные гранулы клинкера, которые в дальнейшем будут смешиваться с гипсом, образуя цемент. В него могут добавляться минеральные компоненты, которые снижают стоимость конечного строительного материала, улучшают его устойчивость к кислотам, холоду и другим видам воздействия.

В Древнем Риме в цемент добавляли частички вулканического пепла, найденные возле Везувия и Эйфеля.

Виды цемента

Цемент разделяется на 6 видов:

1. Романцемент (Римский цемент) – цемент, в котором преобладает белит (силикат кальция). Он очень долго застывает, по причине чего в современном мире практически не используется и не производится.

2. Портландцемент – самый распространенный цемент, который чаще всего применяется в строительстве. Назван так в честь английского острова Портленд за свой цвет, который аналогичен цвету добываемых на этом острове камней.

3. Глиноземистый цемент – дорогостоящий строительный материал. Для него характерна высокая скорость затвердения и прочность. Используется для быстрого возведения построек, а также для создания строений стратегического и военного назначения.

4. Магнезиальный цемент (он же – Цемент Сореля). Назван так в честь французского физика и инженера Станисласа Сореля, который изобрел такой вид цемента в 1866 году. Характеризуется высокой скоростью затвердения и прочностью. Недостатки – быстро разрушается, особенно под воздействием воды.

5. Смешанный цемент – общее название всех цементов, смешанных со шлаками, пемзой, туфом и другими веществами. Для него характерны: быстрое затвердение, небольшая стоимость и низкая прочность.

6. Кислотоупорный цемент . В его состав входит натрий и кварцевый песок. Главная особенность – невосприимчивость к воздействию кислот. Используется в химической промышленности для возведения построек, крепления оборудования и облицовочных материалов.

Марки цемента

Маркировка на упаковке с цементом позволяет заранее определить его свойства. Маркировка цемента состоит из трех частей: вид цемента, его прочность и свойства.

Пуццолан – смесь туфа, пемзы и вулканического пепла.

По прочности цемент разделяется на классы от 22,5 до 52,5. Чем выше класс, тем выше прочность. К примеру, обозначение 22,5 показывает, что цемент может выдержать давление в 22,5 Мпа (мегапаскалей) или 300 кг/см 3 , а 52,5, соответственно, указывает на способность выдерживать давление в 52,5 Мпа или 600 кг/см 3 .

Последняя часть маркировки описывает уникальные свойства цемента . Если в конце стоит буква Н – это нормальнотвердеющий цемент. Если Б – быстротвердеющий. Это самые распространенные виды цемента, но есть еще более специфичные. Обозначение СС указывает на то, что цемент обладает стойкостью к сульфатам, АП – предполагает повышенную активность цемента при взаимодействии с некоторыми материалами (к примеру, с железобетоном).

Примеры расшифровки маркировки:

  • ЦЕМ I 52,5Б – портландцемент с прочностью 52,5 Мпа быстротвердеющий, где ЦЕМ I указывает, что это портландцемент, обозначение 52,5 указывает на его прочность, а буква «Б» в конце означает «быстротвердеющий».
  • ЦЕМ II 32,5Н СС – портландцемент с минеральными добавками, прочностью 32,5 Мпа, нормальнотвердеющий, стойкий к сульфатам.
  • ЦЕМ III 42,5Б ЖИ АП – шлакопортландцемент прочностью 42,5 Мпа, быстротвердеющий, для железобетонных изделий (пометка ЖИ) и с повышенной активностью (пометка АП).

Применение

От марки цемента зависит и сфера его применения.

ЦЕМ I 22,5 и ЦЕМ I 32,5 используются для любого обычного строительства, в котором от цемента не требуется никаких особых свойств. Они же, но с пометкой «быстротвердеющие» применяются преимущественно для скоростного возведения строений (если это требуется), а также для промышленного производства изделий из железобетона.

Более прочные марки ЦЕМ I 42,5 и ЦЕМ I 52,5 отличаются повышенной стоимостью и в обычном строительстве используются редко. Зато они очень востребованы при возведении важных объектов стратегического или военного назначения, если им помимо прочности больше никакие дополнительные свойства не нужны.

ЦЕМ II используется для изготовления прочного бетона , производства наружных частей крупных построек и для создания как сборных, так и монолитных конструкций любого типа.

Сборная конструкция – постройка, возведенная из отдельных блоков, как конструктор.

Монолитная конструкция – цельнолитое строение. В подготовленный каркас заливается бетон. В результате сооружение получается цельным, без щелей и стыков.

ЦЕМ III используется при производстве строительных смесей , изготовлении бетонных или железобетонных блоков, а также при возведении объектов, которые будут часто взаимодействовать с водой (пресной или соленой). Обычно применяется в условиях переменной влажности (регулярный контакт с водой чередуется с полным высыханием).

ЦЕМ IV и ЦЕМ V отличаются высокой стойкостью к низким температурам и водонепроницаемостью. Используется при изготовлении бетонных или железобетонных блоков, при возведении построек в условиях высокой влажности, а также под водой.

В современном строительстве чаще всего используются марки ЦЕМ I и ЦЕМ II. Они отлично подходят для благоустройства придомовых территорий, организации детских площадок, а также для возведения обычных жилых и нежилых строений.

Что такое Портландцемент?


Невозможно представить производство строительных работ без вяжущих материалов, соединяющих в монолитную конструкцию блоки, плиты, кирпич. Самым распространенным и востребованным в данной категории материалов является портландцемент.

Смешиваясь с водой или растворами различных солей, цемент образует эластичную массу, которая в процессе высыхания преобразуется в цементный камень. Без применения растворов на основе портландцемента невозможно изготовление железобетонных конструкций, монолитных сооружений, высококачественных смесей для каменных кладок и отделочных мероприятий.

Портландцемент получают путем соединения мелкоизмельченного клинкера с небольшим объемом гипса, который ускоряет процесс схватывания смеси. При производстве, в зависимости от предъявляемых к смеси требований, добавляются различные добавки, повышающие устойчивость материала к воздействиям негативных факторов.

Один из наиболее распространенных видов вяжущего вещества для бетонных смесей - портландцемент

Виды

Для придания готовому изделию определенных свойств, портландцемент обогащают минеральными добавками – белитом, алитом, целитом, браунмиллеритом. В зависимости от используемых минеральных составляющих портландцемент делится на следующие виды:

  • Характеризующийся средней скоростью схватывания.
  • Быстротвердеющий состав.
  • Пластифицированный.
  • Устойчивый к влаге, гидрофобный.
  • С повышенной тепловой отдачей.
  • Особо стойкий по отношению к химическим реагентам.
  • Декоративный (цветной или белый), применяемый при отделочных работах.

Марки цемента

Опираясь на требования нормативной документации, предъявляемые к цементному образцу, подвергающемуся испытаниям на сжатие и изгиб, можно выделить основные марки портландцемента:

  • М700 – особо прочный состав. Область применения ограничена изготовлением бетона с увеличенными прочностными характеристиками для возведения напряженных конструкций. Цена такого цемента высока, что делает его нерентабельным при ведении обычных строительных мероприятий;

Любой вид портландцемента марки 400 применяют для создания обычных и стандартных конструкций, не подвергающихся увеличенным нагрузкам

  • М600 – состав увеличенной прочности. Область применения – производство ответственных железобетонных изделий и конструкций;
  • М500 – цемент, обладающий достаточно хорошими прочностными показателями, что позволяет использовать его при реконструкции зданий и сооружений после аварий, возведении военно-технических объектов, укладке дорожного покрытия;
  • М400 – самая доступная и широко используемая марка. Объясняется это тем, что заложенные показатели морозоустойчивости, влагостойкости позволяют применять его при возведении объектов любого назначения.

Предприятия-изготовители выпускают портландцемент марок М200 и М300, но в довольно ограниченном количестве. Такое ограничение закономерно, поскольку спрос на эти марки невелик.

Цифровой индекс, указанный в маркировке портландцемента, обозначает величину давления, которую способен воспринять эталонный образец материала. Например, портландцемент, маркируемый М500, воспринимает давление, превышающее 500 кг/см².

Используемое основное сырье

При изготовлении портландцемента используют известковые и глинистые породы в определенной пропорции, обеспечивающей требуемый химический состав для обжига.

Все виды портландцемента (ПЦ) изготавливают из разного сырья, общим компонентом для всех является только цементный клинкер

Из известковых пород наиболее часто применяют:

  • Известняк, не содержащий включений кремния. Плотная порода с мелкокристаллической структурой.
  • Мергель – переходная от известняковых к глинистым порода. Включает в свой состав мелкие частицы солей кальция с примесью полевого шпата, доломита и пр.
  • Мел – податливая, легко измельчаемая осадочная порода.
  • Ракушечный известняк.

К глинистой составляющей относятся:

  • Глинистые сланцы. Благодаря своей слоистой структуре легко раскалываются, что значительно облегчает обработку.
  • Лесс. Рыхлая мелкозернистая порода, содержащая большое количество карбоната кальция.
  • Глина. Представляет собой смесь основного глинистого вещества – гидроалюмосиликата с соединениями железа, магния и других элементов.
  • Суглинки. Отличаются от глины увеличенным содержанием песка.

Для экономии природных сырьевых ресурсов и удешевления производства цемента все чаще используются отходы металлургической промышленности (шлам, зола).

Минеральные составляющие клинкера

Для получения основного компонента портландцемента – клинкера, проводится обжиг сырьевой смеси (известняк + глина). В результате этой операции образуются минеральные соединения, процентное содержание которых не должно превышать допустимые значения.

В большинстве случаев клинкер получают из искусственных смесей, потому что в природе сырье, содержащее примерно 75% карбоната кальция и 25% глины, встречается довольно редко

К основным минералам, определяющим свойства получаемого клинкера относятся:

  • быстро твердеющий алит. Этот компонент отвечает за скорость твердения состава и нарастание эксплуатационной прочности. Его количество регламентировано в пределах 45-60 процентов;
  • медленно твердеющий белит. Его присутствие позволяет цементным составам достигать высоких прочностных показателей при длительном твердении. Чтобы белит не потерял вяжущих свойств, клинкер максимально быстро охлаждают. Количество минерала выдерживается в рамках 20-35 процентов, что позволяет достичь оптимальных сроков твердения;
  • быстро гидратирующий трехкальциевый алюминат, ускоряет процесс гидратации, но параллельно с этим снижает прочностные характеристики и увеличивает возможность появления коррозии. Поэтому содержание ограничено 4-10 процентами;
  • образующийся на определенной фазе обжига алюмоферрит, значительно не влияет на процессы твердения и тепловыделения. Его содержание в клинкере находится в пределе 10-18 процентов.

Поскольку портланд цемент получают из разного по химическому и минералогическому составу сырья, то на выходе получают цемент, отличающийся свойствами. Используя испытанные технологии производства, придерживаясь разработанных рекомендаций по процентному содержанию минеральных включений, предприятия-изготовители получат на выходе качественный продукт, отвечающий требуемым параметрам.

Технология производства

Споры по поводу, какой метод производства цементного состава лучше, не утихают долгие годы. Существует мнение, что, используя неоднородное по составу сырье повышенной влажности, предпочтительно воспользоваться мокрым способом. Параллельно с этим отстаивается позиция о применении сухого метода, как более экономически целесообразного, если предварительно подготовить должным образом шихту.

Клинкерную смесь обжигают при высоких температурах (до 1500°С), получая на выходе гранулы, которые потом измельчаются

Попытаемся разобраться в основных различиях существующих способов изготовления клинкера, из которого получают портландцемент. Известны три варианта получения смеси для обжига:

  • Мокрый. Изначально проводят измельчение компонентов до нужной величины (известняк – размер частиц 8-10 мм, глина – куски до 10 см). Глину отмачивают до приобретения 70% влажности и отправляют в мельницы с известняком, где происходит смешивание.
  • Сухой. Технология позволяет при уменьшенных затратах изготавливать портландцемент по сокращенному методу. Это обусловлено совмещением технологических стадий, обеспечивающих возможность одновременного выполнения сушки ингредиентов и их помола в специальных мельницах, в которые поступают горячие газы. Полученный шихтовый материал характеризуется порошкообразным составом.
  • Полусухой (комбинированный). В данном методе совмещаются элементы сухой и мокрой технологии изготовления, которые используют производители цементных смесей. Допускается уменьшать влажность шихтового материала, произведенного мокрым методом, и получать шихтовой состав, влажность которого не превышает 18%. Согласно второму способу, готовится сухая смесь, которая насыщается водой до 14-процентной влажности, подвергается гранулированию и обжигается.

Свойства состава

Портландцемент обладает комплексом положительных характеристик, обеспечивающих его широкое применение в жилищном строительстве, при возведении промышленных конструкций. Главными характеристиками являются:

  • удельный вес, зависящий от степени уплотнения состава. Для насыпных смесей составляет 1100 кг/м3, для уплотненных достигает величины 1600 кг/м3;
  • гранулометрический состав, характеризующий тонкость цементной фракции и качество помола. Параметры влияют на эксплуатационные характеристики, интенсивность твердения раствора. Усредненный размер частиц цемента составляет порядка 40 микрон, что обеспечивает необходимую прочность и время твердения;

  • потребление воды, влияющее на способность массива впитывать определенный объем жидкости. Недостаток влаги снижает прочность, а излишек – вызывает расслоение цементной массы. Согласно проверенной рецептуре, для замеса вводится 25-28 процентов воды от общего объема смеси;
  • продолжительность схватывания, регламентированная стандартом, составляющая до 45 минут после смешивания с водой. Продолжительность окончательного твердения зависит от температурного режима и замедляется в зимний период;
  • высокие прочностные характеристики, позволяющие воспринимать сжимающие нагрузки, что отражается в обозначении портландцемента.

Заключение

Представленная в статье информация о распространенном в строительной отрасли портландцементе знакомит с особенностями производства, свойствами, маркировкой и технологическими особенностями изготовления. Застройщики подтверждают, что это прочный материал, обеспечивающий высокий ресурс эксплуатации конструкций и сооружений.

Повышенные рабочие характеристики обеспечивают широкую сферу применения популярного материала.

Для изготовления бетона применяются неорганические вяжущие вещества, которые при смешивании с водой образуют тестообразный раствор, набирающий прочность по мере застывания. Разновидностью такого вяжущего состава является портландцемент.



Особенности и изготовление

О портландцементе нередко ведут разговор, когда речь заходит о необходимости прочного и устойчивого к негативным воздействиям среды раствора. Портландцемент представляет собой разновидность вяжущего вещества для бетонных растворов.

Он является сухой смесью, которую разводят водой. Спустя определенное время происходит схватывание продукта при взаимодействии с воздухом.

Портландцемент в основе имеет мелко смолотый клинкер, а также гипс, ускоряющий схватывание смеси. В зависимости от вида и марки изделия его формула может включать те или иные добавки и примеси.

Смесь была изобретена еще в 1824 году американским каменщиком, а своим названием обязана внешнему сходству с известняком Портленда, который добывался в одном из английских графств.


Известняк Портленд

Для получения данного состава используются карбонатные горные породы (известняк, мел, глинозем и кремнезем), а также мергелий (смесь карбонатных пород и глины, переходная порода от известняковых к глинистым). Процесс производства начинается с тщательного измельчения сырья и смешивания его в определенных пропорциях. Следующий этап – обжиг сырья в печах при температуре 1300-1400°С. Результатом оплавления становится материал, называемый клинкером.

Клинкер вновь измельчается и смешивается с гипсом. При необходимости добавляются прочие элементы, повышающие эксплуатационные характеристики готового продукта. Данная смесь проходит контроль качества и при соответствии принятым стандартам получает сертификат соответствия.

Существует несколько вариантов обжига сырья:

  • Мокрый . Сначала происходит измельчение компонентов, затем глина замачивается до тех пор, пока показатель влажности не достигнет 70%. После этого она в мельницах смешивается с известняком.
  • Сухой . Процесс перемалывания и сушки смеси происходит одновременно, что позволяет сократить трудозатраты и расходы производства. В результате обработки в мельницах получают порошкообразное сырье.
  • Комбинированный . При данной технологии совмещаются 2 типа производства – сухой и мокрый. Влагонасыщение сырья поднимается до 14%, после чего продукция измельчается и высушивается в специальных мельницах.

Мокрый

Сухой

Комбинированный

Состав и свойства

Как уже говорилось, портландцемент состоит из клинкера. В природе готовые гранулы встречаются достаточно редко, поэтому клинкерную крошку получают искусственным методом путем смешивания и обжига карбоновых и глинистых смесей.

Готовый клинкер смешивают с гипсом, содержание которого в составе не превышает 5%. Его вводят для того, чтобы обеспечить подвижность раствора в течение 45 минут, что необходимо при формовке изделий или выполнении некоторых видов работ.

Состав и процентное содержание компонентов смеси регулирует ГОСТ 10178 85 «Портландцемент и шлакопортландцемент». Именно соблюдение гостребований при производстве гарантирует высокие технические и эксплуатационные характеристики продукта.

На его упаковке обязательно должно быть указание на производство по ГОСТу. При отсутствии последнего имеется ввиду, что портландцемент изготовлен в соответствии с ТУ (технические условия), а это значит, что его свойства отличаются от принятых.


Для придания портландцементу определенных технических характеристик, в состав вводят минеральные добавки, содержание которых не превышает 20-25%.

Наиболее востребованными являются следующие:

  • Алюминат увеличивает сроки схватывания цемента, но имеет невысокие показатели прочности (возможное содержание в портландцементе – не более 15%).
  • Алюмоферрит имеет те же свойства, что и предыдущая добавка, однако его содержание в готовом продукте уменьшается до 10-18%.
  • Белит оказывает вяжущее действие, способствует увеличению времени затвердевания, однако чрезмерное содержание способно негативным образом сказываться на прочностных характеристиках состава (допустимое содержание – не более 15-37%).
  • Алит широко используется (процентное соотношение может достигать 60%) в составах высоких марок, поскольку обеспечивает быстрое их отвердение.

Свойства портландцемента определяются его составом. Основными критериями, по которым производится оценка качества продукта, являются следующие:

  • Период схватывания . Схватывание смеси при соблюдении технических требований ее разведения должно происходить спустя 40-45 минут. Минералогический состав, тонкость помола и температура, при которой ведутся работы – именно эти факторы в первую очередь влияют на скорость схватывания изделия.
  • Водопотребность . Под данным термином понимается количество воды, требуемое для получения густого, подходящего для работы цементного теста. Обычно влага не должна превышать 25% от состава смеси. С целью снижения требуемого количества воды применяется сульфитно-дрожжевая бражка или пластификаторы.
  • Водоотделение . Данный термин обозначает отжим воды в готовом растворе, возникновение которого обусловлено оседанием более тяжелых цементных частиц. Снизить этот показатель позволяют минеральные добавки.



  • Морозостойкость – способность продукта переносить определенное количество циклов заморозки и разморозки без потери своих эксплуатационных характеристик.

Для повышения морозостойкости в состав добавляют абиетат натрия или смыленный древесный пек.

  • Коррозийная стойкость . Данная характеристика связана с тонкостью помола смеси и степенью пористости готового бетона.
  • Тепловыделение . Имеется в виду способность бетона выделять тепло в процессе затвердения. Стремительно отдающий тепло состав оптимизируют путем добавления в него активных минеральных компонентов.



Характеристики

Портландцемент имеет более высокие прочностные характеристики по сравнению с другими видами цемента, что обусловлено особенностями состава. Те или иные добавки могут вступать в реакции, изменяя технические свойства материала. Последние же связаны с его механической стойкостью и возможностями эксплуатации.

Нельзя говорить о том, что одна из технических характеристик является более приоритетной. Так, например, прочный, но слишком медленно застывающий портландцемент может увеличить сроки строительства. А морозостойкий, но подверженный коррозии состав может применяться лишь для решения узкого круга задач.



Сегодня производители стремятся создавать универсальные составы, в которых одинаково сильно проявляются наиболее важные для цемента свойства.

В то же время существуют специализированные составы, имеющие особое назначение. Таковым можно считать пуццолановый портландцемент, имеющий максимальные показатели коррозийной стойкости и влагопрочности, но достаточно низкие показатели прочности на начальных этапах работы (в первые дни схватывания).

Технические

Среди технических характеристик следует выделить:

  • Удельный вес продукта – 1100 кг/м³ для насыпных смесей, 1600 кг/м³ для уплотненных.
  • Тонкость помола в среднем составляет 40 микрон (определяется способностью смеси проходить через сито № 008), что обеспечивает необходимую прочность цемента и время его отвердения, а также влияет на его эксплуатационные качества.
  • Потребление воды , оптимальное содержание жидкости в составе не должно превышать 25-28%, поскольку этот показатель влияет на прочность состава (при излишках происходит расслаивание бетонного теста, при недостатке на готовом изделии появляются трещины).



  • Плотность зависит от марки и наличия определенных добавок в составе. В рыхлом состоянии смесь имеет плотность 1,1 т/м³, в уплотненном – 1,5-1,7 т/м³.
  • Продолжительность схватывания после смешивания с водой не превышает 40-45 минут, дальнейшее отвердение зависит от особенностей состава и условий среды (в зимнее время процесс замедляется), но не превышает 10-12 часов (измеряется с помощью прибора Вика).
  • Изменение объема при застывании означает уменьшение цементного тела в объеме на 0,5-1 мм/м на открытом воздухе и его набухание до 0,5 мм/м в воде. Важным моментом является равномерность изменений по всему объему раствора.



Физические

  • Антикоррозийная устойчивость достигается благодаря введению в состав гидроактивных материалов, препятствующих химической активности солей, а также добавлению примесей, уменьшающих пористость бетона.
  • Длительность хранения составляет не более 12 месяцев при условии сохранения заводской упаковки (3-4-х слойные, герметично закрытые бумажные мешки), поскольку уже через 3 месяца хранения теряется до 20% активности состава, через год – до 40%. Вернуть такому цементу былые качества можно только путем вторичного перемалывания.
  • Прочность на сжатие. В соответствии с данной характеристикой выделяют 4 класса прочности – 22,5; 42,5; 42,5; 52,5. Этот показатель напрямую связан со скоростью схватывания раствора.


Механические

Показатели механической прочности портландцемента составляют не менее 42,5 мПа на 28 сутки после заливки. Определение проводится в лабораторных условиях на примере образца. В соответствии с полученными результатами цемент маркируется (например, М 500). Коэффициент при этом указывает на то, какое давление способен выдержать образец (измеряется в кг/см³).

Чем выше данный коэффициент, тем больше прочностные показатели состава. Прочностные характеристики зависят от степени помола (чем она мельче, тем большей активностью обладает раствор), наличия присадок и добавок.

Показатели прочности, в свою очередь, влияют на степень схватывания раствора (определяется с помощью иглы Вика).



Отличия от простого цемента

Портландцементом считается разновидность цемента, который чаще всего используется при заливке бетона. Последний, в свою очередь, используется в монолитном и железобетонном строительстве, при возведении объектов, к которым предъявляются повышенные прочностные характеристики.

Благодаря наличию клинкерных гранул и прочих добавок, портландцемент обладает большим запасом прочности, имеет более высокие показатели морозостойкости, устойчивости к воздействию агрессивных сред. Это делает портландцемент востребованным материалом при строительстве объектов нефтяной и газовой отраслей .



Он подходит для возведения фундамента на сложных неустойчивых грунтах, в таком случае рекомендуется применять сульфатостойкую смесь. Такой состав почти не дает усадки зданий, на его поверхности не образуются трещины.

Вопрос о различиях между цементом и портландцементом несколько некорректен, поскольку последний является разновидностью цемента. Иначе говоря, цемент – это общее название, портландцемент является его разновидностью с определенным набором прочности.

Различия логичнее проводить, опираясь на марочную прочность цементов. Так, например, портландцемент М 400 уступает в своей прочности цементу М 600 . Сам по себе портландцемент мало отличим от цемента (по способу монтажа, технологии схватывания, особенностям использования), разница тех или иных отличительных характеристик обусловлена присутствием добавок.

Виды

Все виды цемента делятся на бездобавочные и добавочные. Бездобавочный состав не содержит минеральных добавок, помимо гипса. Он подходит для надземных, подземных и подводных объектов монолитного характера, а также сборных бетонных и железобетонных конструкций , которые эксплуатируются в условиях отсутствия агрессивной среды.

Наличие минеральных добавок улучшает технические свойства портландцементов, благодаря чему их можно применять в агрессивных условиях, при длительном контакте конструкции с водой . Среди наиболее распространенных добавок минерального происхождения выделяют: доменный шлак, активные минеральные добавки и природные активные миндобавки.

За счет введения той или иной добавки происходит улучшение таких показателей, как водонепроницаемость, коррозийная стойкость, однако их присутствие способствует снижению морозостойкости.

В зависимости от особенностей состава выделяют следующие разновидности портландцемента:

  • Быстросохнущий . Отвердение смеси происходит уже в первые 3 дня заливки благодаря входящим в состав шлакам и специальным минералам. Немаловажно, чтобы степень помола смеси была минимальной. Выпускается в марке М400 и М500. Использование данного состава позволяет снизить время выдержки смеси в опалубке и существенно увеличить темпы строительных работ.

Применяется в основном для быстровозводимых и железобетонных объектов.

  • Нормальноотвердевающий . Он не содержит специальных добавок, не столь требователен к степени помола смеси. Выпускается в соответствии с ГОСТом 31108-2003.
  • Гидрофобный вариант характеризуется способностью не впитывать влагу и уменьшенным временем схватывания. Подобные свойства обеспечивают входящие в раствор мылонафты, асидолы. Находит применение при возведении объектов, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности, а также расположенных на подтопляемых участках.
  • Пластифицированный . Характерной особенностью продукта является наличие в нем пластификаторов, обеспечивающих необходимую подвижность, снижение водопоглощения, термостойкость. Пластификаторы закладываются при помоле смеси, благодаря чему они словно обволакивают частицы цемента, предотвращая их склеивание. В результате получается подвижный, удобный в нанесении состав, который широко применяется для возведения сложных по форме архитектурных конструкций.

Гидрофобный

Пластифицированный

  • Тампонажный . Обладает способностью тампонировать, то есть защищать скважины от воздействия грунтовых вод. Широко используется в нефтяной и газовой отраслях, поскольку не зависит от давления и температуры и надежно удерживает колонны в скважинах даже на начальных этапах застывания. Существует еще одна разновидность данного вида цемента – тампонажный облегченный портландцемен, имеющий в составе «облегченные» добавки.
  • Расширяющийся . Подобные смеси могут иметь различный состав, но все их объединяет способность увеличиваться в объеме при замешивании раствора. Это обусловлено тем, что между основным и добавочным компонентами начинается химическая реакция, которая и дает приращение объема.

Как правило, такие составы применяются для заполнения швов и трещин на поверхностях, подверженных воздействию повышенной влажности.

  • Сульфатостойкий . Такой бетон противостоит воздействию сульфатных вод, вызывающих развитие коррозии. Как правило, сульфатостойким делается морозопрочный цемент марки М300,400, иногда – М 500.

Применяется для создания свайного и других типов фундамента на болотистых и кислых почвах.

  • Шлакопортландцемент . В составе изделия присутствуют доменные шлаки, чем и обусловлено высокое содержание в нем частиц металла. Смесь используется для получения жароустойчивого бетона, а также при сооружении объектов под землей, водой, на высоте. Имеет невысокую морозостойкость.

Сульфатостойкий

Шлакопортландцемент

  • Шлакощелочной состав отличается более высокими, по сравнению с портландцементом, характеристиками. Он устойчив к воздействию агрессивных сред, перепадам температур, имеет высокую морозостойкость и низкий показатель поглощения влаги. Подобные способности достигаются благодаря включению в состав молотого шлака и щелочи, иногда – глины.
  • Белый портландцемент . Сфера применения смеси – отделочные и архитектурные работы, также она выступает в качестве основы для цветных цементов. Белоснежный оттенок получают благодаря изготовлению продукта из чистых известняков и белых глин, а также путем дополнительного охлаждения клинкера водой.

Шлакощелочной

Белый

  • Магнезиальный – состав на основе оксидов магния (нагревается до температуры 800С) и 30% водного раствора хлорида магния. Благодаря входящим в него компонентам и особенностям технологии производства удается получать прочную белую массу, которая легко поддается обработке (легко полируется, не подвержена воздействию плесени, грибка).

Материал применяется в качестве отделочного покрытия, а также для создания сложных с точки зрения форм конструкций. Бетон на основе магнезиального цемента, по сути, является разновидностью искусственного камня.

  • Цветной портландцемент также используется для декоративных работ. Получается он путем смешивания белой модификации и пигмента. В качестве последнего могут выступать железный сурик, охра, окись хрома. Главное, чтобы пигменты были свето- и щелочестойкие.

Магнезиальный

Цветной

  • ​​​​​​Пуццолановый . В составе смеси находятся цветной портландцемент, гипс и добавки, имеющие вулканическое или осадочное происхождение. Полученный раствор имеет повышенную гидростойкость, он застывает не только в условиях повышенной влажности, но и под водой. Это позволяет применять его при организации гидротехнических сооружений, облицовке бассейнов и прочих резервуаров для хранения воды, поверхностей (в том числе наклонных), контактирующих с морской или хлорированной водой. Застывшая поверхность характеризуется прочностью, химической инертностью, отсутствием высолов.
  • Глинозёмистый состав представляет собой быстротвердеющий и прочный цемент на основе клинкера и расплавленных известняков. Готовая смесь содержит большое количества низко-основных алюминатов кальция.

Для обеспечения качественного сцепления и набора необходимой прочности застывание должно вестись при температуре ниже 25%С. В противном случае теряется до 50% прочности бетона.