Vint-stroy.ru

Винтовые сваи ООО "Рекострой"
9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Состав и свойства портландцемента

Состав и свойства портландцемента

Портландцемент: состав, свойства, применение в строительстве

Всего истории известно немало вяжущих веществ, которые использовались человеком ещё в глубокой древности. Ярким примером этому, могут служить известь и гипс, ведь они применялись для строительных нужд, ещё задолго до появления цемента. Впервые цемент был изготовлен в Англии, путем обжига природных мергелей.

В то время, данное вяжущее вещество называлось «Романцемент», и лишь по происшествии более чем полувека, в 1825 году был создан портландцемент, получивший свое название от одноименного английского городка Портленд.

Производство цемента — видео

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.

    Современный портландцемент

    Портландцемент стал одним из самых популярных типов цемента. В его составе измельченный клинкер и двуводный гипс. В современный портландцемент вводятся различные добавки, которые делят его на 5 основных видов:

    • Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) состоит из клинкера, гипса, минеральных добавок и шлаков. Такой состав позволяет БТЦ в первые трое суток твердеть на 70% быстрее, чем обычный цемент.
    • Пластифицированный портландцемент содержит суперпластификаторы, которые делают бетон более текучим. Такая особенность необходима при постройке объектов, которые подвергаются изменению уровня влажности и температур.
    • Пуццолановый портландцемент (ПЦЦ) помимо основных компонентов содержит активную кремнеземистую добавку. Она повышает стойкость к воздействию пресных и соленых вод. Такой вид цемента широко используется для постройки сооружений во влажных условиях. Также этот вид цемента становится прочнее под воздействием высоких температур.
    • Композиционный портландцемент производится с добавлением металлургических шлаков. Такой состав позволяет ему обладать сверхпрочными свойствами. Этот вид цемента используется для изготовления железобетонных блоков, и для строительства во влажных условиях.
    • Дорожный портландцемент смешивается с добавлением доменного гранулированного шлака. Эта добавка не дает бетонной смеси схватываться в течении первых 2 часов. Такое свойство необходимо в условиях дорожных работ. Для придания смеси повышенных морозостойких свойств, в бетон добавляют пластификаторы и воздухововлекающие добавки.

    В зависимости от требований к прочности, портландцемент делится на марки от М100-М600 . Наиболее востребованными марками являются М400 и М500 .

    Производство бетона

    Пуццолановый портландцемент (ППЦ)

    ППЦ изготавливают также как и ПЦД, путем измельчения клинкера, гипса и минеральных добавок.

    Но в составе ППЦ есть некоторые отличия:

    • портландцементный клинкер содержит менее 8% С3А;
    • активные минеральные добавки составляют от 20% до 40% объема.

    Содержание минеральных добавок зависит от минерального состава и активности самих добавок.

    ППЦ выпускают двух марок: М300 и М400 и согласно ГОСТу 76-го года, он относится к классу сульфатостойких цементов.

    Виды и марки цемента. Область применения портландцемента

    Цемент (от лат. «caementum» «щебень, битый камень») – это неорганическое вяжущее вещество (порошок), которое при затворении водой образует пластичное тесто и через определенное время вследствие физико-химических процессов способно переходить в камнеобразное состояние. Цемент, как гидравлическое вяжущее, способен твердеть и сохранять свою прочность как в воде, так и на воздухе.

    Виды и марки цемента. Область применения портландцементов

    Виды и марки цементов

    Существуют следующие виды цементов:

    1. Романцемент.
    2. Портландцемент.
    3. Магнезиальный цемент.
    4. Кислотоупорный цемент.
    5. Глинозёмистый цемент.

    Так как в настоящее время портландцемент является одним из наиболее распространенным. Рассмотрим более подробно, что такое портландцемент, его разновидности и область применения.

    Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения цементного клинкера с небольшой добавкой гипса (3… 5%), состав которого состоит из силикатов кальция (алит и белит – 70…80%).

    Цементный клинкер – это зернистая смесь, состоящая из карбоната кальция (разные виды известняка) и алюмосиликатов (глины, мергель, доменный шлак и др.), который получается путем обжига до спекания при температуре 1400…1450 о С. Гипс добавляется в портландцементе для урегулирования сроков схватывания. Название «портландцемент» произошло от названия острова Портленд (Portland, England), на котором добывается природный камень, таким же цветом.

    Разновидности портландцемента получаются путем регулирования минералогического состава, введением минеральных и органических добавок, которые имеют свои особенные свойства и область применения. Существуют следующие разновидности портландцемента:

    1. Портландцемент бездобавочный (ПЦ).
    2. Портландцемент с минеральными добавками.
    3. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ).
    4. Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТПЦ).
    5. Шлакопортландцемент (ШПЦ).
    6. Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ).
    7. Пластифицированный портландцемент.
    8. Гидрофобный портландцемент.
    9. Портландцемент на основе клинкера нормированного состава (Н)
    10. Декоративные портландцементы.

    1. Портландцемент бездобавочный (ПЦ)

    Цемент серо-зеленного цвета, в составе которого, кроме гипса, отсутствуют минеральные добавки. Согласно ГОСТ 10178-85 портландцемент без добавок выпускается таких марок: 400, 500, 550 и 600. Обозначение: ПЦ-500-Д0 (ПЦ – портландцемент, 500 – марка цемента, Д0 – без добавок (0% добавок)). Применяется для строительства надземных, подземных, подводных монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций при отсутствии агрессивного воздействия минерализованной или пресной воды. ПЦ-400-Д0 идеальный для приготовления бетонных смесей и строительных растворов.

    2. Портландцемент с минеральными добавками

    Цемент в состав, которого вводят следующие добавки:

    • гранулированный доменный шлак – до 20%;
    • природные активные минеральные добавки (опока, трепел) – до 10%;
    • разные активные минеральные добавки – до 15%.

    Введение минеральных добавок в портландцемент улучшает его свойства, такие как водонепроницаемость, коррозионная стойкость, уменьшает тепловыделение, но и есть негативное влияние – ухудшается его морозостойкость. За счет ввода минеральной добавки, экономится цементный клинкер без существенного изменения прочностных характеристик, таким образом, он дешевле по сравнению с бездобавочным портландцементом.

    Согласно ГОСТ 10178-85 портландцемент с минеральными добавками выпускается таких марок: 400, 500, 550 и 600. Обозначение: ПЦ-500-Д5 или ПЦ-400-Д20 (Д5 или Д20 – процентное содержание минеральной добавки в портландцементе).

    Применяется такой цемент во всех сферах строительства, им можно заменять обычный портландцемент, за исключением тех случаев, где необходимо получить конструкции с высокой маркой по морозостойкости. Например, цемент марки ПЦ-400-Д20 широко используют для закладки фундамента, используют для приготовления штукатурных растворов.

    3. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)

    Данный цемент получается путем тонкого помола алито-алюминатного клинкера (удельная поверхность 3500…4000 см 2 /г) и регулированием минералогического состава, – вводится большое количество трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (С3S>50%, (C3S+C3A)>60 – 65%). Такой состав и тонкий помол БТЦ обеспечивает быстрый набор прочности: примерно, через 3 суток с момента затворения водой прочность на сжатие составляет не менее 25…28 МПа. Далее, после 3 суток скорость набора прочности замедляется, и на 28 сутки прочность практически не отличается от обычного портландцемента в том же возрасте. Таким образом, БТЦ востребованный там, где необходимо получить высокую прочность бетона в начальные сроки твердения.

    Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ), согласно ГОСТ 10178-85 выпускается марки М400 и М500.

    Применение . Эффективно применять при больших объемах производства сборных железобетонных изделий и бетонировании при отрицательных температурах. Преимущества в применении таких цементов заключается в значительном уменьшении расхода цемента, на предприятиях по изготовлению железобетонных изделий уменьшается время тепло-влажностной обработки или совсем обойтись без пропарки.

    Ограничения: Запрещается применять данный цемент для строительства массивных конструкций. Бетон, изготовленный из БТЦ не сульфатостойкий.

    4. Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТПЦ)

    Состоит из ПЦ клинкера, содержащего алит C3S в пределах 65 ÷ 68% и трехкальциевого алюмината С3А не более 8%, а также добавляется гипс. Особо тонкий помол (удельная поверхность 4000…4500 см 2 /г и более) обеспечивает быстрый набор прочности в начальные сроки твердения, а также высокую марку цемента (М600, М700)

    Применяется для строительства монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций. В состав ОБТПЦ не допускается вводить минеральные добавки.

    5. Шлакопортландцемент (ШПЦ)

    Цемент, в состав которого добавляют гранулированный доменный шлак (20…80%). Шлакопортлан-дцемент обладает пониженным тепловыделением, меньшей усадкой при твердении и набухании в воде по сравнению с обычным портландцементом, более медленными сроками схватывания и твердения. Согласно ГОСТ 10178‑85 шлакопортландцемент выпускается таких марок: 300, 400, 500. Обозначение: ШПЦ-400 (Ш – добавка шлака).

    Применение: в основном, предназначен для строительства наземных конструкций, а также для подземных и подводных конструкций, которые подвергаются воздействию пресной и минерализованной воды.

    6. Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ)

    Производится путем регулирования минералогического состава: трехкальциевого силиката – не более 50%, трехкальциевого алюмината – не более 5%, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%).

    СПЦ подразделяются на:

    • сульфатостойкий портландцемент (марка 400);
    • сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками (марка 400, 500);
    • сульфатостойкий шлакопортланцемент (марка 300, 400);
    • пуццолановый портландцемент (марка 300, 400).

    Данные цементы предназначены для изготовления бетонов, эксплуатируемых в очень сильной агрессивной среде. Их также применяют для изготовления бетона с повышенной морозостойкостью. Для подземных и подводных гидротехнических конструкций и сооружений, которые подвергаются сульфатной коррозии целесообразно применять сульфатостойкий шлакопортландцемент и сульфатостойкий пуццолановый портландцемент. Так как, сульфатостойкий портландцемент обладает пониженной экзотермией его можно использовать для строительства массивных конструкций.

    Согласно ГОСТ 10178-85, в таблице 1 представлен минералогический состав некоторых сульфатостойких портландцементов.

    Состав и содержание минералов, % по массеКлинкер для производства
    сульфатостойкого портландцементасульфатостойкого портландцемента с миниральными добавкамисульфатостойкого шлакопортладцементаПуццоланового портландцемента
    Трехкальциевый силикат 3СаО·SiO2, не более50Не нормируется
    Трехкальциевый алюминат 3CaO·Al2O3, не более558
    Сумма трехкальциевого алюмината 3CaO·Al2O3 и четырехкальциевого алюмоферрита 4CaO·Al2O3·Fe2O3, не более2222Не нормируется
    Оксид магния MgO, не более555

    7. Пластифицированный портландцемент

    На цементном заводе в ПЦ клинкер на этапе помола вводится гидрофильно-пластифицирующая добавка, например лигносульфонат технический (ЛСТ). Данная добавка ПАВ (поверхностно-активные вещества) при затворении водой образует адсорбционные пленки гидрофильного характера, которые осаждаются на поверхности частицы цемента и таким образом «помогают» более полно смачивать воде цемент, что приводит к увеличению пластичности бетонной смеси. ПАВ вводится в количестве 0,1…0,3% от массы цемента. Благодаря пластифицированным добавкам увеличивается прочность бетона, за счет уменьшения В/Ц (водоцементное отношение), или помогают снизить расход дорогостоящего цемента на 8…10%. Пластифицированный портландцемент обладает улучшенными свойствами, такими как плотность, водонепроницаемость, морозостойкость.

    8. Гидрофобный портландцемент

    В ЦП клинкер вводятся гидрофобные ПАВ, в количестве 0,1÷0,3% от массы цемента. Существует множество гидрофобных добавок, самые распространенные это мылонафт, асидол, окисленный петролатум, синтетические жирные кислоты. Гидрофобные добавки уменьшают водопоглощение и капиллярный подсос, увеличивают водонепроницаемость и морозостойкость бетона до F1000.

    Согласно ГОСТ 970-61 пластифицированный портландцемент выпускается следующих марок: 300, 400, 500, 600, 700.

    Гидрофобный портландцемент может почти полностью сохранять свою активность на протяжении длительного времени, даже в помещениях с повышенной влажностью.

    Применение: Гидрофобный цемент целесообразно применять для строительства гидротехнических, дорожных и аэродромных конструкций.

    9. Портландцемент на основе клинкера нормированного состава (Н)

    Строго нормируется минералогический состав и используется для строительства очень ответственных и важных конструкций (мосты, опоры ЛЭП и контактной сети, аэродромные покрытия).

    10. Белый и цветные портландцементы

    Это декоративные гидравлические вяжущие вещества, получаемые путем использования карбонатных пород и глин с очень малым содержанием оксидов железа (до 0,4…0,5%) и марганца (до 0,005…0,15 %) для получения белого клинкера, введения добавок гипса, белого диатомита (до 6%) и пигментов в цементный клинкер.

    Белый портландцемент еще подвергают отбеливанию, вследствие восстановления Fe2C>3 до Fe3O4.

    При вводе в состав клинкера пигментов, таких как сурик, ультрамарин, кобальт, хром, марганец и другие получают цветные цементы. Пигменты добавляют в следующем количестве:

    • минеральные и синтетические – не более 15%;
    • органические – не более 0,3%.

    Выпускают декоративные портландцементы следующих марок: 300, 400 и 500.

    В декоративные цементы применяют для отделочных работ и предназначены для улучшения эстетического вида зданий и сооружений.

    Область применения портландцементов

    Ниже в таблице 2 приводятся основные характеристики и область применения самых распространенных портландцементов.

    По таблице можно определить какой именно вид портландцемента целесообразнее применить для данного случая.

    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.

    Даремский замок. Англия, г.Дарем. Возведен в XI веке с использованием цемента

    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.
    голоса
    Рейтинг статьи
    Читайте так же:
    Ремонт стяжек цементных толщиной 20 мм
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector