Портландцемент – это строительный материал, который производится на основе специальной смеси, включающей клинкер. Поскольку в мире трудно встретить природные гранулы, клинкер создается путем искусственной обработки смеси глины и углеродистых материалов. Готовый клинкер затем комбинируется с гипсом в пропорции, не превышающей 5%, что обеспечивает подвижность раствора.
Цемент портланд (портландцемент) – что это такое, свойства, марки, разновидности, отличия
Портландцемент представляет собой современный и универсальный ремонтно-строительный материал, который нашел широкое применение в различных областях физического строительства и инженерии. Варианты портландцемента могут значительно отличаться друг от друга своими характеристиками и свойствами, что обусловлено различиями в процессе их производства и составе используемых компонентов.
Этот вид цемента можно охарактеризовать как гидравлическое вяжущее вещество, которое в своем составе содержит силикаты кальция и производные от них.
Одной из наиболее выраженных особенностей портландцемента является его высокая скорость затвердевания, что, наряду с отличными эксплуатационными характеристиками, делает его востребованным в строительной отрасли. Подбор цемента с нужным составом и показателями проводятся в зависимости от специфики работ и требуют тщательного анализа и расчетов для достижения наилучшего результата.
Раствор на основе портландцемента имеет эластичную структуру, которая, высыхая, преобразуется в цементную пасту. На сегодняшний день в строительстве невозможно представить изготовление монолитных конструкций, железобетонных изделий, высококачественной кладки кирпичом или готовых смесях без использования данного типа раствора.
- 1 Особенности и изготовление
- 2 ГОСТ
- 3 Состав и свойства
- 4 Характеристики
- 4.1 Технические
- 4.2 Физические
- 4.3 Механические
Особенности и изготовление
Портландцемент применяют в случаях, когда необходимо создать прочные растворы, устойчивые к различным воздействиям окружающей среды. Этот материал является одним из ключевых вяжущих компонентов для скрепления бетона.
Он представляет собой сухой порошок, который можно легко смешать с водой. После этого происходит процесс затвердения, и в итоге материал превращается в прочный и долговечный монолит. Каждая разновидность портландцемента имеет свои уникальные параметры, которые зависят от конкретного состава и технологических процессов его изготовления.
Состав этого порошка в основном составляет клинкер, который измельчается до мелкой фракции и к которому добавляется гипс для ускорения процесса схватывания. Различные марки портландцемента могут требовать введения дополнительных добавок для улучшения его свойств.
Термин «портландцемент» возник от названия известняка, который добывался в Портленде, Англия. Первая известная рецептура была разработана американским каменщиком в 1824 году, который использовал эту смесь в своих строительных проектах.
Для изготовления цемента используются такие компоненты, как карбонатные породы (включающие кремнезем, глинозем, мел, известняк) и мергель — уникальная смесь глины и карбонатной породы, расположенная между известняком и глиной по своему составу.
- Тщательное измельчение и комбинирование сырья в заданных пропорциях.
- Обжиг сырьевых материалов в специальных печах при экстраординарно высоких температурах (около 1400 градусов по Цельсию) для получения клинкера.
- Мелкое измельчение полученного клинкера с добавлением гипса.
- Введение дополнительных компонентов для улучшения эксплуатационных характеристик и свойств, что должно соответствовать стандартам ГОСТа и быть подтверждено сертификатами качества.
- Сухой способ – это метод, при котором компоненты одновременно измельчаются и сушатся, что значительно сокращает затраты на производство и минимизирует трудозатраты. Мельницы обеспечивают получение готового порошка.
- Мокрый способ – здесь сначала измельчаются компоненты, затем замачивается глина до достижения влажности в 70%. После этого глина смешивается с известняком в мельнице до однородной массы.
- Комбинированный способ – это комбинированная технология, при которой сырье увлажняется до 14% и измельчается, после чего также проходит процесс сушки в мельницах.
ГОСТ
Существует множество типов и классов портландцемента, производственные и эксплуатационные характеристики которого регулируются национальными стандартами.
Свойства портландцемента могут быть разбиты на несколько категорий. Подчеркну, что недавно в одном из документов указана маркировка 900, которая по какой-то причине не была включена в ГОСТ 1985 года. Эта маркировка вызывает особую заинтересованность среди архитекторов и инженеров, занимающихся проектированием военных объектов, в то время как в других сферах ее применение не столь распространено.
Портландцемент: что такое — определение и история получения
Портландцемент, как его определяют специалисты, является гидравлическим вяжущим веществом, отличающимся от традиционного цемента как по составу, так и по характеристикам используемых для его производства материалов.
Легенда гласит, что портландцемент был представлен в 1824 году английским каменщиком Джозефом Аспдином, который в тот же год запатентовал свою изобретение 21 октября. Это строительное соединение было названо в честь английского острова Портленд. Основные материалы, используемые в процессе его производства, – это известняк, который может включать в себя такие породы, как мел, ракушечник и мраморные обломки.
Процесс производства портландцемента можно разбить на несколько этапов. Важным моментом является строгое соблюдение процентного соотношения компонентов, используемых для производства. Портландцемент создается путем измельчения клинкера и гипса до состояния порошка, прежде чем он будет упакован для последующего использования.
Процесс получения клинкера включает в себя необходимость нагревания ингредиентов на специализированном оборудовании, представляющем собой специально сконструированную цилиндрическую печь, как правило, расположенную под небольшим углом. Степень нагрева достигает 1480 градусов, а время, необходимое для обжига, колеблется от 2 до 4 часов.
Под воздействием такой высокой температуры минеральные вещества не плавятся, а переходят в состояние агрегата, что в итоге приводит к получению конечного продукта — клинкера, который и определяет прочность цемента.
Область применения портландцементов
Портландцемент может применяться в самых различных строительных проектах, в зависимости от его назначения:
- В жилищном, сельском и промышленном строительстве, включая изготовление фундаментов, заливку плит перекрытия, создание балок и вентиляционных конструкций из железобетона.
- Для создания строительных растворов — как бетонной, так и штукатурной, а также для выполнения кладочных работ.
- Также данный тип цемента востребован в аварийных, восстановительных и ремонтных работах, особенно в условиях, требующих высокой прочности бетона, например, в местах с повышенной влажностью и низкими температурами.
Портландцемент широко применяется в строительстве, где критически важны такие параметры, как долговечность, прочность и устойчивость к действию влаги и мороза.
Чем портландцемент отличается от обычного цемента
Портландцемент можно считать улучшенной версией традиционного цемента. Основным отличием служит наличие химических веществ с сокращенным сроком хранения в сухом виде. Обычный цемент включает в себя лишь пластификаторы и продукцию минерального происхождения, например:
- кремнезёмистые отходы;
- пемза;
- вулканические туфы.
В состав портландцемента, напротив, входят разные силикатные и глинистые соли, и, как правило, клинкер является важным компонентом в процессе его производства:
Ключевыми характеристиками этого строительного материала относятся:
- Долговечность, обусловленная повышенной стойкостью к использованию и износу.
- Способность справляться с низкими температурами, что критично для строительных работ в регионах с устойчивыми морозами.
- Экономическая доступность, так как сырье для его производства легко добывать и не требует значительных материальных затрат.
Помимо этого, портландцемент обеспечивает быстрое введение в эксплуатацию готовых конструкций.
Особенности состава
Кроме того, следует учитывать, что портландцемент легче использовать за счет его быстрого схватывания. Ключевыми компонентами этого строительного материала являются кальций, известь и известняк, к которым добавляются специальные минералы в строго определенных пропорциях. Наиболее важными из них являются:
- кальций – 44%
- кремний – 14,5%
- алюминий – 3,5%
- железо – 2%
- магний – 1,6%
Также могут быть использованы дополнительные компоненты, такие как глина, железная руда и даже остатки от литейного производства, при этом общая доля добавок не должна превышать 1% от общего объема смеси.
Что касается известняка, непосредственно используемого для производства портландцемента, его доля составит от 75% до 78%.
Как разводить портландцемент
Портландцемент является простым в использовании строительным материалом. Для приготовления раствора достаточно смешать сухую смесь с водой. Пропорции этих ингредиентов могут варьироваться в зависимости от того, какую плотность раствора вы хотите получить. В результате, необходимое количество воды для приготовления раствора может находиться в диапазоне от 1,4 до 2,1 десятигаллонных ведер на 10 фунтов портландцемента. Более детальные коэффициенты представлены в таблице ниже:
(10-литровое ведро.)
(10-литровое ведро.)
(10-литровое ведро.)
Количество воды, необходимое для достижения нужной консистенции раствора, во многом зависит от влажности песка и гравия, которые вы используете. В качестве примерных данных, расчет следует производить по следующими индексам:
- для цементно-песчаного раствора – 1 часть цемента на 0,6 литра воды;
- для бетона марки В25 (М350) – соотношение 1:0,4;
- для бетона марки В15 (М200) – соотношение 1:0,6;
- для бетона марки В7,5 (М100) – соотношение 1:0,7.
info-box type=»warning «>Важно строго придерживаться указанных пропорций, чтобы избежать проблем с качеством выполненных работ в дальнейшем./info-box
Этапы образования цементного камня
После смешивания портландцемента с водой, материалу требуется некоторое время для затвердевания. Первоначальное затвердевание происходит благодаря реакции воды с гипсом и глинистым трехкальциевым компонентом. В результате на этой стадии формируется кристаллическая структура, включающая моносульфат кальция, гидрат кальция и эттрингит. На более поздних этапах отверждения происходит развитие внутренних напряжений в результате медленной реакции воды (H2O) с трикальциевым силикатом. Этот процесс ведет к образованию геля силиката кальция (гель CSH), который в своей структуре имеет аморфный характер. На всех этапах затвердения, как мелкие, так и крупные заполнители раствора заключаются и соединяются, формируя искусственный камень.
Портландцемент в традиционном составе нашел широкое применение в различных отраслях промышленности, в частности:
- в монолитном строительстве — для выполнения фундаментов, сооружения стен и заливки перекрытий;
- при производстве широкого ассортимента железобетонных изделий, включая фундаментные и стеновые блоки, плиты перекрытия, бордюрный камень и многие другие;
- в производстве сухих смесей, которые представляют собой высокотехнологичное и современное решение для строительных нужд, обеспечивающее точную дозировку компонентов и полное соблюдение технологических процессов. На предприятии «Лентехстром» тщательно проверяются все сухие строительные смеси в лабораториях, и их качество подтверждается сертификатами.
При необходимости ускорить темпы строительства рекомендуется использовать быстротвердеющий портландцемент (ПК), который достигает своей полной прочности всего за три дня. Нормальное затвердевание, как правило, достигается через 28 дней. Такой высокий темп затвердевания возможен благодаря добавлению компонентов вулканического и гранулированного шлака. Также следует учитывать, что сульфатостойкий портландцемент используется при строительстве подземных сооружений, где клинкер дополняется доломитом и трепелем.
Особенности портландцемента «Полигран»
Компания «Лентехстром» предлагает портландцементы различных составов и назначений:
- Д0 – это портландцемент без минеральных добавок, который подходит для строительства объектов, планируемых к эксплуатации в условиях высокой влажности. При выборе такого вяжущего важно обратить внимание на степень его помола — оптимальный размер зерен должен составлять 15-20 мкм.
- Д5 – аналогично предыдущему варианту имеет сходные свойства.
- Д20 – это портландцемент с минеральными добавками, не превышающими 20% от общего объема, который находит свое применение в монолитном строительстве жилых и производственных объектов, для производства бордюрного камня, вибропрессованной тротуарной плитки, блоков сборных, а также монолитно-сборных фундаментов.
Преимущества и недостатки портландцемента
Среди безусловных преимуществ можно выделить:
- увеличенную прочность, достигающую отметки до 60 МПа;
- высокую скорость затвердевания, от 30 до 50 минут;
- отличные антикоррозийные свойства;
- улучшенные морозостойкие характеристики.
Среди недостатков можно упомянуть:
- ограничения на использование в пресной воде, содержащей соли или минеральные взвеси;
- недопустимость воздействия в условиях текучих вод, таких как речные русла или участки гидроэлектростанций.
Разница между обычным цементом и портландцементом заключается не только в различном содержании добавок, но и в технологиях их применения. При сравнении различных видов цемента следует сосредоточиться на их качестве и прочностных характеристиках, нежели лишь на названиях, так как цемент — это не просто его название, а целая категория строительного материала.
В процессе строительства качество портландцемента действительно играет ключевую роль. К примеру, компания ООО «ВосСмеши» предлагает на рынке качественную цементную продукцию, сертифицированную и доступную в достаточном объеме.
Характеристики
Наиболее важным требованием, предъявляемым к портландцементу, является его долговечность. Это свойство обеспечивает его способность выдерживать разнообразные физические и химические воздействия. Благодаря этому материал долго сохраняет форму и внешний вид сооружений, возведенных на его основе.
Следует помнить, что портландцемент никогда не используется в чистом виде. Это вяжущее вещество служит для объединения песка и щебня. Данная комбинация является основой для получения прочного бетона и долговечных поверхностных материалов.
Технические
На крупных производственных мощностях портландцемент и любой бетон, созданный из него, подвергаются множественным испытаниям. Их морозят, нагревают во влажной среде, нагнетают под давлением, подвергают механическим воздействиям и химической обработке. Качественный бетон должен соответствовать всем этим требованиям. Правильно подобранный грунт, соответствующие добавки и корректная рецептура — все это способствует оптимальным характеристикам конечного продукта.
Производство портландцемента включает в себя следующие аспекты, которые обеспечивают правильное качество:
- Во-первых, цемент должен иметь необходимую плотность, которая определяется тонкостью помола и минеральным составом. Например, одна цементная частичка диаметром 40 микрон должна беспрепятственно проходить через решето № 0,008.
- Во-вторых, необходима точная укладка в установленные рамки времени схватывания. Увеличение или, наоборот, сокращение времени схватывания может стать причиной нарушения технологического процесса строительства. Обычно затвердевание раствора начинается через 40-45 минут.
- Важно также равномерное изменение объема, которое гарантирует, что освободившийся готовый раствор будет равномерно расширяться и затем устанавливаться в своем объеме. Этот тест обычно проводят, формируя и анализируя цементные лепешки в лабораторных условиях.
- А также совсем не менее важным является водоцементное соотношение — то есть количество влаги, которое способен впитывать цемент. Недостаток или избыток влаги критически негативно сказываются на прочности бетона.
- При производстве бетона важно учитывать удельный вес материалов. Свежесмешанный портландцемент имеет меньшую удельную плотность, чем уже слежавшийся. Поэтому разбег по плотности может составлять от 1100 до 1300 кг/м³.
Исторический интересный факт. Исследования показали, что секреты непревзойденной прочности римских бетонных акведуков связаны с тем, что во время их строительства более сотни работников были казнены за кражу цемента с площадки.
Физические
Вспоминая уроки химии, физические процессы относятся к действию веществ, которое приводит к изменению их физических свойств, без преобразования в иные вещества. Поэтому физические свойства портландцемента определяют его способность противостоять внешним физическим воздействиям, каким, как сжатие и растяжение.
Одним из главных физических свойств является устойчивость к коррозии. Для уменьшения активности солей используются специальные гидроактивные добавки.
Чтобы понять, как работает коррозия в контексте бетона, важно осознать внутренние функции материала. В общих чертах этот процесс можно описать следующим образом:
- Когда вода попадает в цемент, она окружает каждую минеральную частицу, что запускает процесс гидратации.
- Именно тогда начинают образовываться игловидные кристаллы алюмината, инициируя стадию загустевания раствора. После примерно 8 часов эти иглы заполняют собой внутренние пространства, соединяя частички смеси и не позволяя им сдвигаться друг относительно друга.
- Затем наступает укладка аналогичных кристаллов, где новые силикатные структуры замещают иглоподобные структуры алюмината. Этот процесс продолжает укрепление готового бетона, достигая чтобы достичь максимальной прочности через 28 дней.
Чем отличается обычный цемент от портландцемента
Тематика различий — особая, так как можно сказать, что термина «нормальный цемент» в строительстве не существует. В зависимости от типа клинкера, на основе которого производится цемент, имеются разные варианты обозначений:
- Если в состав добавляется клинкер алит, то он будет именоваться портландцементом.
- При наличии белита — это романцемент.
- Если в состав входит алюминат, получается глиноземный цемент;
- Клинер из магнезита формирует магнезиальный цемент.
- В случае добавления гидросиликата натрия, это будет кислотоупорный цемент.
Таким образом, можно утверждать, что портландцемент — это лишь одна из разновидностей строительных смесей. Благодаря своей прочности, морозостойкости и устойчивости к агрессивным жидкостям, данный вид цемента находит применение в крупных строительных проектах, например:
- для объектов, связанных с химической, нефтяной и газовой промышленностью;
- во время возведения мостов и гидротехнических сооружений;
- при строительстве сооружений, расположенных в сейсмоопасных зонах;
- для формирования устойчивых и надежных фундаментов на неустойчивых участках.
Также портландцемент используется для изготовления отделочных строительных материалов, декоративных скульптур и объектов, связанных с ландшафтным дизайном.
Виды
Ранее мы уже поднимали вопрос о категориях портландцемента, которые различаются по содержанию минеральных составляющих. Также можно выделить различные классификации для составов с префиксом «портланд».
Таким образом, составы могут подразделяться на цементы с добавками и без добавок. Цементы без минеральных примесей применяются в условиях строительных процессов без агрессивных взрослей. Добавления используются для повышения качества бетона. Например, гидрофобизирующие средства применяют, если требуется защита от влаги, а армирующие волокна — если важно, чтобы бетон не усаживался и не трескался.
Существуют также разнообразные классификации по скорости схватывания, а также в зависимости от способности сопротивляться агрессивным воздействиям:
- Быстросхватывающийся состав. Рекомендуют использовать марки М400 и М500, которые достигают высокой прочности всего за 3 дня, что идеально соответствует требованиям рынка.
- Пластифицированный цемент включает добавления, помогающие замедлить затвердевание и улучшить текучесть. Это особенно полезно для транспортировки или наливки.
- Стандартный цемент нормального схватывания — это бездобавочная смесь, выпускаемая в соответствии с требованиями ГОСТа.
- Гидрофобный портландцемент нужен для мест с повышенной влажностью, например, в гидросооружениях, бассейнах, подвалах.
- Сульфатостойкий состав рекомендуется применять на кислом грунте, например, для свалок и фундаментов, поскольку специальные добавки делают конструкции устойчивыми к коррозии.
- Специальный раствор используется для контроля и защиты недр нефтедобывающих скважин от воздействия грунтовых вод.
- Расширяющийся состав работает в условиях сложной заливки; он сам заполняет трещины за счет внутренних химических реакций.
- Шлокопортландцемент имеет высокий уровень металлических частиц и подходит для жаростойких, но менее устойчивым к морозам; его используют в подводных и высотных конструкциях.
- Белый портландцемент производится из белых минералов, таких как каолиновая глина и чистый известняк, что делает его идеальным для декоративного строительства.
- Шлакощелочной цемент включает щелочные компоненты, шлаки и глину, что обеспечивает его устойчивость к температурным колебаниям и агрессивным средам.
- Пуццолановый состав имеет уникальную водоотталкивающую способность; он застывает даже в воде и подходит для сооружений с постоянным контактом с водой.
