Портландцемент: что это такое?

Портландцемент или цемент портланд относится к стройматериал общего назначения, чаще всего используется как вяжущее гидравлического типа. Производится на основе силиката кальция и его производных. Отличается высокой скоростью застывания и хорошими эксплуатационными свойствами. 

Эластичный раствор портландцемента отверждается и превращается в цементный камень. Он используется при возведении монолитных зданий, для изготовления железобетонных изделий, а также как отдельный вяжущий компонент для разнообразных отделочных и кладочных смесей. 

Как производят портландцемент. Особенности состава

Портландцемент позволяет получить прочный, устойчивый к внешним воздействиям бетонный раствор. Он выпускается в виде сухого порошка, который нуждается в затворении водой. При этом проходит химическая реакция гидратации: цемент схватывается, застывает и превращается в прочный монолит. 

Портландцемент изготавливают на основе сухого порошка, в составе которого будет мелко измельченный клинкер с добавлением гипса (добавка ускоряет схватывание). 

Технология производства

В качестве сырья берется сухая смесь, “собранная” в определенных пропорциях. Ее обжигают при температуре 1400-1450 градусов, тем самым получая клинкер. Клинкерные гранулы измельчают и смешивают с гипсом.

Важно, что обжиг сырья для клинкера может производиться один из двух способов, сухим или мокрым. При сухом смесь измельчается и сушится одновременно, этот метод менее трудоемкий. При мокром компоненты измельчают, затем замачивают до 70% влажности и смешивают с известняком, после чего помещают в мельницу. 

Весь процесс производства материала, как и его характеристики, регламентируются двумя государственными стандартами — ГОСТ Р 31108-2003 и ГОСТ 10178-85. И на упаковке материала обязательно указывают, как именно он был произведен и какому стандарту соответствует.  

При изготовлении возможно введение в состав разных минеральных добавок. Их суммарное количество не может превышать 25%. В качестве минеральных дополнений используются:

• алюминат, продлевающий схватывание, но в больших количествах снижающий прочность, поэтому его добавляют не более 15%;
• алюмоферрит сопоставим по характеристикам с алюминатом, но вводится в количестве от 10 до 18%;
• белит, продлевающий отверждение и увеличивающий вяжущие свойства, но при добавлении более 37% снижает прочность;
• алит можно добавлять до 60%, ускоряет твердение.

Характеристики портландцемента

Выбрать качественное вяжущее можно, если обращать внимание на стандартные характеристики портландцемента. К ним относятся такие показатели:

• скорость схватывания — оптимально от 40 до 45 минут, зависит от тонкости помола и минерального состава;
• водопотребность, то есть количество воды для затворения раствора, обычно не превышает 25% (использование пластификаторов понижает это количество);
• морозостойкость или количество циклов замерзания/оттаивания, которое не приводит к разрушениям, обычно составляет от 100 до 200 циклов, а чтобы повысить это значение, в состав вводится абиетат натрия или другие специальные добавки;
• уровень тепловыделения в процессе гидратации: не должен быть слишком высоким, чтобы раствор не перегревался и не трескался;
• устойчивость к коррозии и пористость застывшего монолита должны на быть на среднем уровне. 

При подборе под конкретный проект важен комплекс параметров, а не какая-то одна величина. Если речь идет об общестроительных задачах, то можно подобрать “универсальный” портландцемент. 

Технические характеристики

Они определяют эксплуатационные качества раствора, приготовленного на портландцементе. К ним относятся:

• удельный вес: 1100 кг на м3 при хранении насыпью и 1600 кг/м3 при уплотнении;
• водопотребление — не более 25-28%, иначе бетон будет расслаиваться;
• тонкость помола: 40 микрон (такие частички проходят через сито № 008);
• скорость схватывания составляет от 45 минут до 12 часов;
• изменение объема цементного тела в процессе застывания: увеличение до 0,5 мм/м в водной среде и уменьшение до 1 мм/м на воздухе.

Физические характеристики

К ним можно отнести;

• устойчивость к коррозии за счет введения в состав специальных блокаторов химических реакций с солями;
• срок хранения: максимум 12 месяцев, но нужно учитывать, что даже в трехслойном бумажном заводском мешке через год порошок потеряет до 40% активности;
• прочность на сжатие, соответствующая марке материала. 

Механические характеристики

Основной характеристикой здесь будет прочность по марке. Она зависит от того, насколько тонко измельчены фракции и какие присадки входят в состав. Цифра в обозначении марки указывает, какое давление в кг/м3 может выдержать застывший бетон через 28 суток после заливки.

Основные виды портландцемента

Портландцемент отличается от обычного, поскольку для его производства используются клинкерные гранулы с модифицирующими добавками. Такой состав обеспечивает морозостойкость, устойчивость к агрессивным средам и прочим негативным факторам. Как вяжущее, портландцемент можно использовать даже для заливки на сложных или неустойчивых грунтах. В этом случае используется сульфатостойкий материал, устойчивый к растрескиванию.

Если же говорить о видах портландцемента, то он может быть стандартным или с добавками. Также этот материал отличается по маркам.

Виды портландцемента по типу используемых добавок

• без добавок или нормально твердеющий;
• быстросохнущий, с содержанием минеральных добавок и шлака, процесс отвердения проходит за 72 часа после заливки;
• пластифицированный, со сниженным водопоглощением, с увеличенной подвижностью и термостойкостью;
• гидрофобный, содержащий асидолы, с быстрым схватыванием и не способностью впитывать влагу (может применяться на тех объектах, где есть риск подтопления грунтовыми водами);
• тампонажный не боится высоких температур и давления, отлично держит конструкцию, применяется для газовых и нефтяных скважин, которые нужно защищать от грунтовых вод;
• расширяющийся, который увеличивается в объеме при замешивании: он обычно используется при ремонте швов и трещин разного рода;
• со шлаком (с добавлением доменного шлака, повышающего огнестойкость раствора) для изготовления жаростойкого бетона, не очень устойчивого к морозам;
• сульфатостойкий или коррозионностойкий, поскольку отличается высокой устойчивость к сульфатным водам, провоцирующим коррозионное разрушение;
• белый: применяется как декоративный, для разных дизайнерских проектов и изделий, поскольку легко окрашивается пигментами в насыщенные цвета (создается на основе белых глин, каолинов);
• цветной тоже применяется как декоративный, для разных украшений и архитектурных проектов, изготавливается на основе белого цемента с добавлением охры, оксида хрома, железного сурика и других пигментов;
• шлакощелочной с более высокими показателями прочности и устойчивости к агрессивным воздействиям, температурным перепадам, влаге и минусовым температурам (для этого в состав вводится молотая глина и шлак);
• магнезиальный содержит в составе оксиды магния, нагретые до высокой температуры, и 30% водного раствора хлорида магния, благодаря чему отличается прочностью, хорошей полируемостью и биологической устойчивостью;
• пуццолановый изготавливается с добавками вулканического или осадочного происхождения на основе цветного цемента с гипсом, отличается повышенной прочностью и стойкостью к воде разного состава, включая морскую и хлорированную, благодаря чему используется для резервуаров и гидротехнических сооружений;
• глиноземистый — быстротвердеющий и прочный, делается на основе расплавленных известняков и клинкера, содержит в составе много низкоосновных алюминатов кальция, застывает при температурах ниже +25 градусов, а при нарушении температурного режима теряет 50% прочности, не смешивается с другими добавками, схватывается на протяжении 8 суток. 

Виды портландцемента по маркам

• М400 как универсальный вариант с оптимальными эксплуатационными характеристиками;
• М500 отличается повышенной прочностью и подходит для дорожных работ, для строительства и реконструкции разных объектов;
• М600 позволяет производить железобетонные изделия для ответственных нагруженных конструкций;
• М700 применяется для напряженных конструкций и отличается очень высокой прочностью;
• М900 выбирается как сверхпрочный портландцемент для военных объектов.

Когда не рекомендуется использовать портландцемент

Материал с большим количеством добавок, как и пуццолановый, нежелательно эксплуатировать на морозе. Также есть ограничения по маркам: если планируется строительство ответственного объекта типа моста или высоковольтной линии, то понадобится марка вяжущего не менее М500. 

Портландцемент не подходит для конструкций, погруженных в воду (соленую, минеральную, речную, текучую). То есть для дамб, плотин и других подобных сооружений его не выбирают. 

Во всех остальных случаях, для задач общественного и гражданского строительства портландцемент считается хорошим вариантом вяжущего для бетона.