Портландцемент. Из всех вяжущих веществ важнейшим является портланд­цемент - один из основных строительных материалов

Из всех вяжущих веществ важнейшим является портланд­цемент - один из основных строительных материалов, без ко­торого невозможно получить бетон, железобетонные кон­струкции, высокопрочные растворы для каменных кладок и штукатурок.

Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением обожженной до спекания при температуре 1450...1500 °С сырьевой смеси, состоящей из и известняка и глины. Спекшуюся сырьевую смесь в виде зерен размером до 40 мм называют клинкером. Для регулирования

сроков схватывания цемента к клинкеру при помоле добавля­ют гипс (не менее 1, 5% и не более 3, 5% от массы цемента). От качества клинкера зависят важнейшие свойства цемента: про­чность и скорость ее нарастания, долговечность, стойкость в различных эксплуатационных условиях.

Сырье для производства портландцемента должно содер­жать 75...78% известняка и 22...25% глины.

В зависимости от способов приготовления смеси различают мокрый и сухой способы производства цемента. При мокром способе сырье смешивают и измельчают в присутствии воды и смесь в виде жидкого шлама, содержащего 40...50% воды, об­жигают во вращающихся печах. При сухом способе сырьевые материалы смешивают, измельчают и обжигают в сухом виде. Существует и комбинированный способ приготовления смеси: сначала смесь подготавливают по мокрому способу, потом шлам обезвоживают и делают из него гранулы, обжигаемые по сухому способу.

При смешивании портландцемента с водой образуется пластичное, легко формуемое клейкое тесто, постепенно гус­теющее и переходящее в камневидное состояние.

Процесс твердения портландцемента определяется в основ­ном гидратацией силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция.

Вследствие малой растворимости компонентов процесс твердения портландцемента протекает длительное время (го­дами). Однако нарастание прочности цемента с течением вре­мени замедляется. Поэтому качество цемента принято оцени­вать по его прочности после 28 сут. твердения.

К основным свойствам портландцемента относятся средняя плотность, истинная плотность, тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, тепловыделение, равномерность из­менения объема и прочность.

Средняя плотность портландцемента в рыхлом состоянии равна 1000... 1100 кг/м³, в уплотненном - 1400... 1700 кг/м³. Истинная плотность составляет 3050...3150 кг/м³.

Тонкость помола определяется остатком на сите № 008 (размер ячейки в свету - 0, 08 мм) не более 15% от общей навес­ки или удельной поверхностью - площадью поверхности зерен (в квадратных сантиметрах) в 1 г цемента. Удельная поверх­ность портландцемента должна быть 2500...3000 см²/г. С уве­личением тонкости помола цемента до 4000...4500 см²/г возрастает скорость твердения и повышается прочность цемент­ного камня.

Водопотребность определяется количеством воды (в про­центах), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, т.е. заданной стандартной пластичности. Нормальной густотой цементного теста считается его консис­тенция, при которой пестик стандартного прибора не доходит до пластинки на 5...7 мм, что составляет 22...28% воды от мас­сы цемента. Повышение водопотребности плохо сказывается на свойствах цемента: уменьшаются прочность и морозостой­кость, увеличиваются усадочные деформации и т.д. Снижают водопотребность цемента добавки-пластификаторы.

Сроки схватывания цементного теста нормальной густоты определяют на приборе Вика по глубине проникания иглы. Начало схватывания должно наступить не ранее чем через 45 мин, заканчивается оно не позднее чем через 10 ч от начала затворения. Эти показатели определяют при температуре (20 ± 2) °С. Схватывание портламендцемента обычно насту­пает через 1...2 ч, а заканчивается через 4...6 ч. На сроки схва­тывания портландцемента влияют его минералогический со­став, тонкость помола и другие факторы.

Тепловыделение при твердении цемента происходит дли­тельное время, поэтому сильный разогрев бетона и раствора не происходит. Если же объем укладываемого в конструкцию бе­тона велик (например, при возведении плотин или массивных фундаментов), то разогрев достигает 80 °С, что опасно: бетон растрескивается, разрушается.

Равномерность изменения объема цемента при твердении — признак его высокого качества. При твердении на воздухе це­мент уменьшается в объеме - дает усадку. Линейная воздуш­ная усадка цемента достигает 1 мм/м. При твердении в воде, особенно в начале твердения, цемент увеличивается в объеме -набухает. Линейное набухание его достигает 0, 5 мм/м. В конце твердения цемент даже в воде уменьшается в объеме.

Прочность портландцемента характеризуют маркой, кото­рую устанавливают по пределу прочности при сжатии и изги­бе образцов- балочек размерами 40x40x160 мм, испытанных в возрасте 28 сут твердения. Балочки изготавливают из цементно-песчаного раствора состава 1: 3 (цемент: нормальный пе­сок) стандартной консистенции при водоцементном отноше­нии В/Ц = 0, 4. На воздухе (над водой) образцы твердеют в течение сут., а в воде комнатной температуры (без форм) -27 сут. Портландцементы разделяют на марки 400, 500, 550 и 600.