Портландцемент. Минералогический состав

Портландцемент. Минералогический состав

Для приготовления бетона в строительных конструкциях наиболее широко используют неорганические вяжущие вещества. Эти вещества при смешивании с водой под влиянием внутренних физико-химических процессов способны схватываться (переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное) и твердеть (постепенно увеличивать свою прочность). Наиболее широкое применение в производстве бетона получил портландцемент. Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде или на воздухе. Он представляет собой порошок серого цвета, получаемый тонким помолом клинкера с добавкой гипса. Клинкер – обожженная до спекания смесь, в которой преобладают силикаты кальция. Для получения цемента высокого качества необходимо, чтобы его химический состав, а, следовательно, и состав сырьевой смеси были устойчивы. При помоле к цементному клинкеру можно добавлять до 20 % гранулированных доменных шлаков или активных минеральных добавок.

В результате обжига при 1450С образуются следующие основные клинкерные минералы:

• Алит, трех кальциевый силикат – состава 3CaO*SiO2 или C3S . Основной минерал, оказывающий влияние на качество цемента. Алит обладает свойствами быстротвердеющего гидравлического вещества высокой прочности. Цементы высоких марок и быстротвердеющие цементы изготавливают с повышенным содержанием трехкальциевого силиката. Содержание в цементе – 37-60%.
• Белит, двух кальциевый силикат – состава 2СаО*SiO2 или C2S. Медленнотвердеющее гидравлическое вяжущее средней прочности. Цементы с повышенным содержанием белита медленно твердеют, однако прочность их нарастает в течение длительного времени и в возрасте нескольких лет, может оказаться достаточно высокой. Содержание в цементе – 15-37%.
• Трех кальциевый алюминат – состава 3СаО*Al2O 3 или С3А. Минерал-плавень, главная задача которого понижение температуры спекания сырьевой смеси. Твердеет быстро, но имеет низкую прочность. Содержание в цементе – 5-15%.
• Четырех кальциевый алюмоферрит – состава 4CaO*Al2O3*Fe2O3 или С4AF. Минерал-плавень. Твердеет быстрее силикатов, но медленнее алюмината. Содержание в цементе – 10-18%.

Что это такое

По сути, активность — это состояние структуры конкретного материала на любом этапе его использования, определяемое, как абсолютная прочность образца из него. Исходя из результатов теста, ему присваивается марка (М200, М300 и т.п.).

Почему прочность цемента привязана к активности? Дело в том, что она формируется в результате процесса гидратации частиц вяжущего вещества, с последующей кристаллизацией и образованием «цементного камня», и зависит от скорости протекания процесса. Он не останавливается в течение всей эксплуатации. Выделяют характерные этапы:

1. Активная фаза. Основной набор прочности происходит за 28 суток. В течение этого срока в реакцию вступает и кристаллизуется основной объем компонентов.
2. Перспективная фаза. Полная кристаллизация происходит в течение года, когда прочность приближается к максимальному значению.
3. Фаза деградации. В конце срока службы материала, кристаллизованные минералы вступают в реакцию с водой (коррозия), что ведет к его разрушению.

Активность — это динамическая характеристика, изменяющаяся в процессе эксплуатации. Помимо указанных временных особенностей, следует отметить частично гидратированную составляющую. Крупные частицы вяжущего вещества остаются негидратированными и после перспективной фазы. Они исполняют в материале роль наполнителя, но при определенных условиях активизируются позднее.

Применение цемента

Обыкновенный портландцемент применяют главным образом для бетонных и железобетонных сооружений, за исключением тех из них, которые подвергаются действию морской, минерализованной или даже пресной воды под сильным напором.

В этих случаях применяют цементы специальных видов: сульфатостойкий, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, а иногда и глиноземистый цемент.
В зависимости от расчетных напряжений в конструкциях следует применять бетоны, а следовательно, и цементы различных марок: чем больше напряжение, тем более высокой марки необходимы бетон и цемент.

Быстро твердеющий и высокопрочный цемент применяют также в том случае, если требуется быстрая распалубка сооружения или быстрая сдача его в эксплуатацию под нагрузку. Такой же цемент рекомендуется для зимних бетонных работ.

Цементы низких марок используют для слабо напряженных бетонных и железобетонных сооружений, для фундаментов, бетонных оснований, полов, шлакобетонных камней и т. п.
Менее ответственная область применения цемента — изготовление растворов для кладки и штукатурки. Для этой цели используют цемент невысоких марок, шлаковые цементы, а так как обычно высокой прочности от растворов не требуется, то для их удешевления цемент смешивают с известью, глиной, активными и инертными добавками.

Для гидроизоляционных работ применяют портландцементы, а также глиноземистые и расширяющиеся цементы.

Из портландцементов марок от 300 до 600 путем введения различных добавок получают гидрофобный портландцемент (0,15% мыло­нафта), пластифицированный портландцемент (0,1—0,25% сульфидно-спиртовой барды), сульфатостойкий портландцемент, пуццолановый портландцемент (20—50% активных минеральных обавок), быстротвердеющий портландцемент и шлакопортландцемент (20— 85% гранулированного доменного шлака).

Глиноземистые цементы марок 300, 400 и 500 применяют для конструкций, подвергающихся действию сернистых газов.

Расширяющиеся и безусадочные (ВРЦ и ВБЦ) цементы имеют специальный состав и при затвердевании в воде увеличивают свой объем. Применяют быстросхватывающиеся расширяющиеся цементы (начало схватывания 5 и конец 10 мин.), а также с замедленным сроком схватывания (начало — 20 мин. и окончание — 4 часа).

Из указанных цементов, за исключением ВРЦ и ВБЦ, приготовляют бетоны с наибольшей величиной водоцементного отношения 0,6—0,65 и наименьшим расходом цемента 200—300 кг/м3, а ВРЦ и ВБЦ применяют для гидроизоляционных целей.

Для кладки применяют цементные растворы марки 10—25 в зависимости от класса зданий или сооружений. Наименьший расход цемента на 1 м3 песка должен составлять 75 — 100 кг.
Для изготовления практически водонепроницаемых напорных труб предложено применять водонепроницаемый комплексный самоуплотняющийся (ВКС) бетон. В него вводятся сразу две добавки: микронаполнитель (песчаная пыль, известь гашеная) и хлористый кальций или хлористый натрий.

Испытание труб толщиной 3—3,5 см из такого бетона в течение 45 суток при давлении в 8 атм показало полную их водонепроницаемость. Бетон ВКС имеет обычные сроки схватывания при быстром росте прочности, может применяться в виде жесткой или литой смеси и уплотняется обычными способами. Расход цемента может быть доведен до 330— 360 кг/м3.

Сфера применения

Чаще всего быстросхватывающиеся цементные смеси используют именно при реконструкции зданий и сооружений. В таких домах они могут применяться, к примеру, для гидроизоляции, шпаклевки, герметизации:

Очень часто с применением таких материалов ремонтируют цоколи и фундаменты старых зданий.

В новом строительстве такие материалы используются для быстрого крепления к бетону анкеров, каких-либо других металлоконструкций, всевозможных деталей. В некоторых случаях такие растворы применяются и при кладке печей. Также материал этой разновидности может использоваться для изготовления лепных интерьерных украшений, при установке колонн.

Условные обозначения

Выделяют следующие цементно-марочные обозначения:

• вид цемента обозначается по первым буквам, например, портландцемент – ПЦ;
• цементная марка, которая определяется крепостью на сжатие – от М300 до М700;
• количество включенных добавок. При запрете добавления – ДО, до 5% от общей массы – Д5, от 5 до 20% – Д20;
• в зависимости от определяющих характеристик: например, быстротвердеющий – Б, гидрофобизированный – ГФ.

Свойства бетона ухудшаются при длительном его хранении. В результате воздействия влаги на цемент понижается его марка. За один месяц теряется 10% прочности. Исходя из этого, нужно учитывать прочность при составлении пропорций цементного раствора.

Выводы

Если подвести итог, то для сохранности качества на должном уровне необходимо обеспечить 5 составляющих:

— оптимальный уровень влажности;

— герметичность упаковки (в идеале – этом мешки из толстой многослойной бумаги, обернутые полиэтиленом);

— положительную температуру в помещении;

— правильно устроенный стеллаж;

Если порошок для приготовления раствора негоден, исправить ситуацию уже не получится. Использовать такие растворы в строительстве, нельзя.

Сотрудничество с «АльфаЦем»

По вопросам выбора нужного вида присадки и нюансам использования рекомендуем обратиться к нашим менеджерам. Мы предлагаем широкий ассортимент добавок в цемент для повышения прочности от известных брендов. К достоинству наших услуг относят:

• большой выбор товаров по оптовым ценам;
• доставка со склада в Москве удобным способом;
• бесплатная консультация по вопросам выбора и покупки материалов;
• обеспечение бесперебойной работы вашего производства.

Все материалы проходят лабораторные исследования. Их безопасность и соответствие строительным регламентам подтверждается соответствующими сертификатами. Мы готовы помочь с решением всех организационных моментов по поводу приобретаемого у нас товара. Связаться с нашими менеджерами вы можете в телефонном режиме или через форму обратной связи.