Портландцемент: разновидности, свойства и применение

ГОСТ 1078-85

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ И ШЛАКОПОРТЛАНДЦЕМЕНТ

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения 01.01.87

Настоящий стандарт распространяется на цементы общестроительного назначения на основе портландцементного клинкера.

Стандарт не распространяется на цементы, к которым предъявляются специальные требования и которые изготовляются по соответствующим стандартам и техническим условиям.

Классификация, термины и определения — по ГОСТ 30515.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

Марки

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.

Класс и марка выражаются в разных единицах измерения – в МПа и кгс/см2 соответственно. Различия в численных значениях класса и марки при выражении их в одинаковых единицах измерения обусловлены только разными условиями испытания цемента.

Применение. Портландцемент – основной материал современной строительной индустрии, применяется для строительных растворов, бетонных и железобетонных изделий и конструкций, для специальных видов цемента, а также при изготовлении ряда других строительных материалов.

– регулированием химико-минерального состава и структуры цементного клинкера;

– изменением вещественного (компонентного) состава цемента (введением добавок);

– регулированием тонкости помола и зернового состава цемента.

Марка определяется как прочность образца при испытании его на изгиб и сжатие. Для изготовления образца применяются портландцемент и песок, взятые в пропорции 1: 3. Из данного раствора изготавливается образец размером 4х4х16 см, который застывает в течение 28 суток, твердение происходит в условиях повышенной влажности. Для ускорения застывания разрешается прибегать к технике пропаривания образца.

Наиболее распространенными сегодня являются марки портландцемента М 400, 500, 600:

М 400 – наиболее востребованная марка цемента. Заложенные в ней технические характеристики (прочности, морозостойкости) подходят для возведения большинства объектов.

М 500 – цемент, обладающий несколько большим запасом прочности, что позволяет применять его в работах по реконструкции или восстановлению объектов после аварии, использовать для ремонтно-дорожных работ, строительства объектов военно-технического назначения, сооружений из асбестоцемента.

Существуют также «промежуточные» марки цемента, например М 550 (по своим техническим характеристикам близки к М500, но отличаются чуть большей прочностью).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Цемент должен изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам, утвержденным в порядке, установленном министерством-изготовителем.

1.2. По вещественному составу цемент подразделяют на следующие виды:

портландцемент (без минеральных добавок);

портландцемент с добавками (с активными минеральными добавками не более 20 %);

шлакопортландцемент (с добавками гранулированного шлака более 20 %).

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1.3. По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте цемент подразделяют на марки:

портландцемент — 400, 500, 550 и 600;

шлакопортландцемент — 300, 400 и 500;

портландцемент быстротвердеющий — 400 и 500;

шлакопортландцемент быстротвердеющий — 400.

Примечание. Допускается с разрешения Минстройматериалов СССР выпускать портландцемент с минеральными добавками марки 300.

1.4. Условное обозначение цемента должно состоять из:

наименования типа цемента — портландцемент, шлакопортландцемент. Допускается применять сокращенное обозначение наименования — соответственно ПЦ и ШПЦ;

марки цемента — по п. 1.3;

обозначения максимального содержания добавок в портландцементе по п. 1.6: Д0, Д5, Д20;

обозначения быстротвердеющего цемента — Б;

обозначения пластификации и гидрофобизации цемента — ПЛ, ГФ;

обозначения цемента, полученного на основе клинкера нормированного состава, — Н;

обозначения настоящего стандарта.

Пример условного обозначения портландцемента марки 400, с добавками до 20 %, быстротвердеющего, пластифицированного:

Портландцемент 400-Д20-Б — ПЛ ГОСТ 10178-85.

Допускается обозначение (за исключением случаев поставки цемента на экспорт):

ПЦ 400-Д20-Б — ПЛ ГОСТ 10178-85.

1.5. При производстве цементов применяют:

клинкер, по химическому составу соответствующий технологическому регламенту. Массовая доля

оксида магния (MgО) в клинкере не должна быть более 5 %.

Для отдельных предприятий по перечню, установленному Минстройматериалов СССР, в связи с особенностью химического состава используемого сырья допускается содержание MgО в клинкере свыше 5%, но не более 6% при условии обеспечения равномерности изменения объема цемента при испытаниях в автоклаве;

гипсовый камень по ГОСТ 4013-82. Допускается применение фосфогипса, борогипса, фторогипса по соответствующей нормативно-технической документации;

гранулированные доменные или электротермофосфорные шлаки по ГОСТ 3476-74 и другие активные минеральные добавки по соответствующей нормативно-технической документации;

добавки, регулирующие основные свойства цемента, и технологические добавки по соответствующей нормативно-технической документации.

1.6. Массовая доля в цементах активных минеральных добавок должна соответствовать значениям, указанным в табл. 1.

Таблица 1

Допускается замена части минеральных добавок во всех типах цемента добавками, ускоряющими твердение или повышающими прочность цемента и не ухудшающими его строительно-технические свойства (кренты, сульфоалюминатные и сульфоферритные продукты, обожженные алуниты и каолины). Суммарная массовая доля этих добавок не должна быть более 5 % массы цемента.

1.7. Предел прочности цемента при изгибе и сжатии должен быть не менее значений, указанных в табл. 2.

Таблица 2

Изготовитель должен определять активность при пропаривании каждой партии цемента.

1.2-1.7. (Измененная редакция, Изм. N 1).

1.8. Цемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде, а при содержании MgО в клинкере более 5 % — в автоклаве.

1.9. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец — не позднее 10 ч от начала затворения.

1.10. Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы цемента сквозь сито с сеткой N 008 по ГОСТ 6613-86 проходило не менее 85 % массы просеиваемой пробы.

1.11. Массовая доля ангидрида серной кислоты (SO(3)) в цементе должна соответствовать требованиям табл. 3.

Таблица 3

1.12. Допускается введение в цемент при его помоле специальных пластифицирующих или гидрофобизирующих поверхностноактивных добавок в количестве не более 0,3 % массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки.

Пластифицированный или гидрофобный цемент следует поставлять по согласованию изготовителя с потребителем.

Пластифицированный или гидрофобный цемент не должен поставляться потребителям, использующим суперпластификаторы при приготовлении бетонных смесей.

Подвижность цементно-песчаного раствора состава 1:3 из пластифицированных цементов всех типов должна быть такой, чтобы при водоцементном отношении, равном 0,4, расплыв стандартного конуса был не менее 135 мм.

Гидрофобный цемент не должен впитывать в себя воду в течение 5 мин от момента нанесения капли воды на поверхность цемента.

1.13. При производстве цемента для интенсификации процесса помола допускается введение технологических добавок, не ухудшающих качества цемента, в количестве не более 1 %, в том числе органических не более 0,15 % массы цемента.

Эффективность применения технологических добавок, а также отсутствие отрицательного влияния их на свойства бетона должны быть подтверждены результатами испытаний цемента и бетона.

1.14. Для бетона дорожных и аэродромных покрытий, железобетонных напорных и безнапорных труб, железобетонных шпал, мостовых конструкций, стоек опор высоковольтных линий злектропередач, контактной сети железнодорожного транспорта и освещения должен поставляться цемент, изготовляемый на основе клинкера нормированного состава с содержанием трехкальциевого алюмината (С(3)А) в количестве не более 8 % по массе.

Для этих изделий по согласованию с потребителем необходимо поставлять один из следующих типов цемента:

ПЦ 400-Д0-Н, ПЦ 500-Д0-Н — для всех изделий;

ПЦ 500-Д5-Н — для труб, шпал, опор, мостовых конструкций независимо от вида добавки (для напорных труб должен поставляться цемент I или II группы по эффективности пропаривания согласно приложению А);

ПЦ 400-Д20-Н, ПЦ 500-Д20-Н — для бетона дорожных и аэродромных покрытий при применении в качестве добавки гранулированного шлака не более 15 %.

Начало схватывания портландцемента для бетона дорожных и аэродромных покрытий должно наступать не ранее 2 ч, портландцемента для труб — не ранее 2 ч 15 мин от начала затворения цемента. По согласованию изготовителя с потребителем допускаются иные сроки схватывания.

Удельная поверхность портландцемента с добавкой шлака для бетона дорожных и аэродромных покрытий должна быть не менее 280 кв.м/кг.

1.12, 1.14. (Измененная редакция, Изм. N 1, Изм N 2).

1.15. Массовая доля щелочных оксидов (Na(2)O и К(2)О) в пересчете на Na(2)О(Na(2)O + 0,658К(2)О) в цементах, предназначенных для изготовления массивных бетонных и железобетонных сооружений с использованием реакционноспособного заполнителя, устанавливается по согласованию с потребителем.

1.16. Массовая доля щелочных оксидов в цементах, изготовляемых с использованием белитового (нефелинового) шлама, в пересчете на Na(2)О не должна быть более 1,20 %.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.17. (Исключен, Изм. N 2).

1.18. Изготовитель должен испытывать цемент на наличие признаков ложного схватывания равномерно по мере отгрузки, но не менее чем 20 % отгруженных партий.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

Клинкерные минералы и разрушение бетона

Все типы цементов значительно различаются по минералогическому и химическому составу, так как различны источники сырья и соотношение сырьевых материалов.

Четыре вида минералов

Учеными разных стран предпринимались попытки контролирования свойств цементов для точной классификации по видам назначения и исключения процедуры постоянных физических испытаний. Но попытка установления предельных соотношений и количеств, взятых за основу четырёх клинкерных материалов оказалась неудачной. Причина неудачи в том, что минералогический состав сырья не может быть достаточно точным, не учитывает потребные свойства цемента, а значит контрольные физические испытания цемента необходимы.

Основные клинкерные минералы

• C2S — двухкальциевый и C3S — трёхкальциевый силикаты;
• C4AF четырехкальциевый алюмоферит;
• С3А -трехкальциевый алюминат.

Механизм разрушения бетона

Взаимодействуя с содержащей сульфаты водой алюминат С3А. образуется гидросульфоалюминат кальция с дальнейшей кристаллизацией в структуре бетона. Это приводит к расширению объёма с последующим разрушением бетона.

Подобная кристаллизация чаще всего наблюдается при большом количестве циклов затопления бетона с последующим высушиванием. В первую очередь это относится к гидротехническим сооружениям — мостовым опорам, заглубленным сваям, подтопленным фундаментам.

Даже кристаллы высолов на кирпичной стене способны привести к ее разрушению. Арматура железобетона тоже подвержена аналогичным процессам, для защиты от них применяются антикоррозионные добавки.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Определение физико-механических свойств цементов производят по ГОСТ 310.1-76 — ГОСТ 310.3-76, ГОСТ 310.4-81.

3.2. Химический анализ клинкера и цемента производят по ГОСТ 5382-73.

При этом массовую долю в клинкере оксида магния (MgО) устанавливают по данным приемочного контроля производства.

3.3. Вид и количество добавок в цементе определяют по методике головной организации по государственным испытаниям цемента в пробе, отобранной на заводе-изготовителе.

3.4. (Исключен, Изм. N 2).

3.5. Наличие признаков ложного схватывания цемента проверяют по методике головной организации по государственным испытаниям.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.6. (Исключен, Изм. N 1).

Отличия от простого цемента

Портландцемент – это вид цемента, который считается наиболее подходящим и оправданным для заливки бетона. Бетон используют в монолитном/железобетонном строительстве, в процессе возведения разных объектов, предполагающих повышенные требования по прочности и способности противостоять нагрузкам.

Гранулы клинкера и другие добавки в составе портландцемента делают его более прочным, стойким к морозу, воздействию внешних негативных факторов и агрессивных сред. Нужно отметить, что такое описание подходит практически ко всем видам портландцемента, что делает его востребованным в процессе строительства объектов газовой, нефтяной промышленности.

Также данный тип вяжущего подходит для заливки фундамента на неустойчивых сложных почвах – обычно выбирают , который исключает усадку и распространение трещин по монолиту.

Пытаясь определить, чем отличается цемент от портландцемента, нужно помнить, что они соотносятся как общий класс вяжущего и один из его видов. Портландцемент – более прочный тип цемента. И явные отличия можно определить, рассматривая конкретные марки и виды портландцемента по составу. Такие же аспекты, как технология схватывания, особенности замеса, способ монтажа, применение и т.д. схожи.

Где купить цемент м500 в мешках в розницу?

В процессе закупки цемента организации могут столкнуться с такими ошибками:

1) Посредники. Эти субъекты рыночных отношений выступают лишь очередной прокладкой между покупателем и производителем цемента, увеличивая конечную стоимость цемента.

2) Контрафакт. Столкнуться с приобретением подделки – опасная, но популярная практика на отечественном рынке.

3) Сроки. Случайные спекулянты работают по схеме: «нашел покупателя – ищу товар», потому поставка в срок для них невозможна.

4) Разовые сделки. Многие перекупщики не способны к длительным деловым отношениям.

Чтобы избежать этих проблем и купить цемент без риска для бизнеса, необходимо сразу обращаться к надежному поставщику.

Технология производства цемента

Производство цемента — видео

https://youtube.com/watch?v=GVWuaBGyixw

Производство цемента – энергоемкий и дорогостоящий процесс, состоящий из двух этапов:

1. Получение клинкера. Для начала путем разработки известняковых месторождений добываются сырьевые материалы, в частности известняк. Затем материал дробится на куски, диаметр которых составляет 10 см., подсушивается и смешивается с другими составляющими элементами. После этого сырьевая смесь обжигается. В результате получается так называемый клинкер.
2. Превращение клинкера в порошок. На данном этапе клинкер и гипсовый камень измельчают, подсушивают минеральные добавки, а затем производится совместный помол всех составляющих частей. Однако качество и физико-технические характеристики сырья (влажность, плотность и т.п.) бывают разные, поэтому способы производства цемента могут различаться.

Способы производства цемента

В настоящее время цементная промышленность производит цемент тремя основными способами:

• Мокрым. Его используют в том случае, если цемент создается из глины (силикатного компонента), мела (карбонатного продукта) и добавок, содержащих железо (конверторного шлама, пиритных огарков, железистого продукта). При этом влажность мела должна составлять не более 29%, а влажность глины – не более 20%. Измельчение сырьевой смеси проходит в водной среде, и в результате получается шихта в виде растворенного в воде шлама с влажностью от 30 до 50%. Затем шлам отправляется для обжига в специальную печь диаметром 7 м и длиной – от 200 м. В процессе обжига из сырья выделяется углекислота и образуются шарики-клинкеры. Их растирают в порошок, получая таким образом требуемую марку цемента.
• Сухим. Особенность данного способа состоит в том, что все сырьевые материалы до (или во время) помола высушиваются. Поэтому сырьевая шихта сразу получается в виде измельченного сухого порошка.
• Комбинированным. В таком случае цемент может быть произведен по двум различным технологиям: сырьевая смесь готовится в виде шлама, перемешанного с водой, а затем обезвоживается до влажности 16-18% на особых фильтрах и отправляется в печь для обжига, после чего измельчается и превращается в цемент.
• сырьевая смесь высушивается и измельчается, а полученная шихта гранулируется путем добавления 10 -14% воды и подается на обжиг. Затем гранулы извлекаются из печи, и производится их помол.

Раньше цемент в большинстве случаев производили мокрым способом, но в настоящее время предпочтение отдается сухой технологии.

Как выбрать способ производства цемента?

1.​ Расход тепла значительно возрастает при мокром способе производства цемента. Но наличие в мельницах воды облегчает измельчение сырья. Поэтому если влажность исходного сырья составляет более 10%, то наиболее целесообразно создавать цемент по мокрой технологии.

2.​ Если сырьевая смесь состоит из двух мягких материалов, то предпочтительно также производить цемент мокрым способом, поскольку сырье легко измельчается путем обычного размешивания в воде.

3.​ Сухой способ используется в том случае, если влажность сырья составляет не более 10%.

4.​ Если сырьевой материал — достаточно пластичный, то можно отдать предпочтение комбинированному способу производства цемента.

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.

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.

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.

Особенности при работе с белым цементом

Белый цемент – прекрасный материал для реализации оригинальных дизайнерских задумок, отделочных работ, заливки конструкций и т.д. При работе с цементом М600 белого цвета нужно помнить о некоторых важных правилах, которые позволят добиться максимального результата.

Что нужно помнить, работая с белым цементом:

• Все инструменты, механизмы должны быть чистыми, с рабочими частями из нержавеющей стали.
• Чтобы получить светлый раствор, нужно вводить в смесь наполнители белого цвета (или хотя бы светлые) – это может быть прозрачный песок, белый щебень. Превышать пропорции обычного песка не рекомендуется ввиду риска изменения оттенка.
• Если белый цемент М600 используется в создании конструкции с армокаркасом, прутья и все железные детали обязательно нужно покрыть антикоррозийным составом.
• данного типа можно только чистой водой, желательно нежесткой.

Смешивая белый цемент с пигментом и мраморным, гранитным щебнем, можно добиться полного сходства застывшего камня с натуральным материалом. Часто такие растворы используют в создании декоративных плиток, кирпичей, смесей для штукатурки.

Цемент М600 – высококачественный и достаточно дорогой строительный материал, свойства которого актуальны далеко не во всех сферах. Но в некоторых случаях технические характеристики вяжущего помогают реализовывать поставленные задачи быстро и надежно.

Приобрести цемент в Москве и регионах можно в любом строительном супермаркете, но прежде, чем выбирать данный материал, нужно тщательно просчитать нагрузки и требования, а также оптимальность высоких затрат.

Читаем дальше — узнаём больше!

• Чем заменить вибратор для бетона

• Бетон: свойства, виды и сферы применения

• Два самых лучших рецепта бетонной смеси

• Вертикальная техника наложения бетона

• Защитный слой бетона для арматуры

• Марка бетона для ленточного фундамента

• 2.55

Оценка: 2.6 из 5 Голосов: 194

• 1

Ответить
6 лет назад

Виды

По своему составу сульфатостойкий цемент разделяется на следующие разновидности:

• пуццолановый портландцемент;
• сульфатостойкий шлакопортландцемент;
• сульфатостойкий портландцемент;
• сульфатостойкий портландцемент с добавлением минеральных веществ.

Теперь рассмотрим вкратце каждый из этих строительных материалов:

• Пуццолановый портландцемент содержит смесь из гранулированного доменного шлака и пуццоланов. Под последними подразумеваются продукты вулканического происхождения в виде пепла, туфа и пемзы. Пуццоланы являются активными минеральными добавками при изготовлении портландцемента. Этот строительный материал сравнительно плохо переносит режим попеременного увлажнения и высыхания, а также оттаивания и резкого замораживания.
• Сульфатостойкий шлакопортландцемент изготавливается путем смешивания клинкера с доменным шлаком в гранулированном виде (примерно 50-60%) и незначительным количеством гипса. Шлак, который используют для производства, должен содержать ограниченное количество оксида алюминия (приблизительно до 10-12%). Сульфатостойкому шлакопортландцементу присваиваются марки М300 и М400. Он относительно устойчив по отношению к воздействию сульфатов, однако плохо переносит сильные морозы.

• Сульфатостойкий портландцемент имеет марку М400. Он склонен к медленному затвердеванию и низкому тепловыделению. Является универсальным и выдерживает любые виды температурных режимов и влажности.
• В сульфатостойкий цемент с минералами добавляется около 15-20% от общей цементной смеси доменного шлака в гранулах или 5-10% минеральных веществ. Этот вид стройматериала выпускается с марками М400 и М500. Сульфатостойкий цемент с минеральными добавками отлично подходит для сооружения различных конструкций, имеет повышенную морозостойкость и устойчивость к сильной влажности и засухе.

Что означает марка цемента?

Маркировка цемента позволяет точно охарактеризовать состав материала, его технические свойства. В настоящее время маркировка производится согласно ГОСТ 31108-2003. Указывается полное название материала – портландцемент, сульфатостойкий или другой цемент. Далее обозначается вяжущий компонент:

• ЦЕМ I – обычный портландцемент;
• ЦЕМ II – портландцемент с присадками до 35%;
• ЦЕМ III – портландцемент со шлаком до 95%;
• ЦЕМ IV – пуццолановый состав до 55%;
• ЦЕМ V – композитная смесь.

Указывается основная добавка – это может быть композит (К), шлак (Ш), пуццолан (П), известняк (И), подготовленная зола уноса (З), микрокремнезем (МК). Их применение позволяет достигнуть водостойкости, быстрого схватывания или других нужных свойств.

Непосредственно марка обозначается М с числовым индексом, который показывает предел прочности на сжатие конкретного образца согласно проведенным испытаниям. Например, М200 выдерживает давление 200 кг/см³ или 15 МПа. Результаты измерений заносятся в таблицы, в которых отражается не только марка, но и современная характеристика – класс прочности.

Для получения специальных марок к ним добавляются сырьевые присадки, используются технологии, которые придадут им заданные свойства. К таким материалам относят:

• Глиноземные цементы. Их производят путем обжига алюминатного шлака, бокситов и известняка при температуре 1600 С°. После помола такие составы, благодаря высокому содержанию алюмината кальция, интенсивно реагируют с водой, поэтому набирают 90% заданной твердости всего за сутки. Еще через двое суток набирается заданная М400-М600. При гидратации этого типа вяжущего выделяется много тепла, что допускает его применение при низких температурах.
• Добавление гидроалюмината кальция, гипса и других компонентов, позволяет получить безусадочный, расширяющийся или напрягающий материал. Такие смеси твердеют в воде, не изменяют объем или расширяются при схватывании, уплотняются или самонапрягаются.
• Шлакощелочной цемент с высоким содержанием доменного гранулированного шлака, размолотого в тонкий порошок. Это добавляет строительным растворам морозостойкости, устойчивости к коррозии, агрессивным средам. Отлично подходит для гидротехнических сооружений, имеет среднюю скорость набора прочности.

Способы получения

Бетон, имеющий нужные характеристики, получают 2 способами:

1. Изготовление строительного раствора с последующим введением минеральных присадок. Если объем добавляемых веществ превышает норму, прочность бетонной конструкции снижается. Повышенная хрупкость становится причиной обрушения сооружения. При изготовлении таких растворов нельзя отклоняться от рекомендаций, содержащихся в нормативных актах.
2. Добавление сульфатостойкого портландцемента. Введение этого компонента повышает прочность, защищая конструкцию в течение всего срока эксплуатации. Сульфатостойкий раствор приобретает нужные качества через 28 дней. Портландцемент содержит 20% шлака. При изготовлении шлакопортландцемента этот компонент можно заменять золой, количество которой в объеме раствора не должно превышать 10%.

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:

1. Получение первичного сырья: перемолотый известняк и глина смешиваются в шлам в пропорции 4:1.
2. В процессе обжига шлама при температуре +1500 градусов по Цельсию сырье спекают в твердую массу, которая называется клинкер.
3. 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.

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).