Состав портландцемента запатентован в 1824 году, с тех пор изменения претерпела лишь технология производства смеси. Материал содержит строго определенные пропорции определенных химических веществ. За счет этого его свойства существенно отличаются от обычного цемента, что определяет сферы применения этого материала.
Состав и свойства портландцемента
Основа состава портландцемента – окиси. Больше всего в нем содержится окиси кальция – до 66%. Далее следуют: окись кремнезема в количестве до 25%, глинозема от 4 до 8% и железа до 5%. Обязательный этап в изготовлении смеси – обжиг.
Название портландцемент получил за счет схожести с известняком Портленда в Америке.
Изготовление портландцемента начинается с отбора и измельчения сырья. Затем его смешивают в заданных пропорциях и обжигают в промышленной печи при температуре 1300-1400 градусов. Получается основа – клинкер. Затем его измельчают и смешивают с гипсом для улучшения характеристик продукта.
При производстве применяют несколько способов обжига:
- Сухой. Смесь сушат и измельчают в одно время, что ускоряет и удешевляет изготовление. Сырье получается порошкообразным.
- Мокрый. На первой стадии сырье измельчают. Затем замачивают глину до 70% влажности и смешивают с известняком.
- Комбинированный. В процессе влажность сырья доводят до 14%, а затем измельчают его и сушат в мельницах.
Состав карбоновых и глинистых смесей, а также количество добавок регулируется ГОСТом «Портландцемент и шлакопортландцемент».
Среди распространенных добавок, применяемых в составе, выделяют:
- алит – до 60%, используется для ускорения отверждения смеси;
- алюминат – до 15%, снижает скорость затвердевания, но может влиять на прочность;
- алюмоферрит – до 10-18%, также используется для замедления отверждения;
- белит – от 15 до 37%, увеличивает время затвердевания.
Остальные минеральные добавки используются в гораздо меньше процентном соотношении.
Характеристики портландцемента
Современные составы портландцемента ориентированы на универсализацию смесей. Однако есть и специализированные порошки, свойства которых могут сильно отличаться от стандартных. К традиционным техническим, физическим и механическим свойствам портландцемента относят:
- удельный вес – 1100 кг/м³ для насыпных и 1600 кг/м³ для уплотненных составов;
- влажность – от 25 до 28%;
- средняя тонкость помола – 40 мкм;
- изменение объема при застывании – на 0,5-1 мм/м на свежем воздухе и набухание до 0,5 мм/м в воде;
- плотность – 1,1 т/м³ в рыхлом состоянии и до 1,7 т/м³ в уплотненном;
- схватывание после смешивания – 40-45 минут минимум, но до 12 часов;
- подавляет химическую активность солей и защищен от коррозии;
- хранение – до 12 месяцев в закрытых бумажных мешках;
- 4 класса прочности на сжатие – 22,5, 32,5, 42,5, 52,5;
- механическая прочность не менее 42,5 мПа после 28 суток заливки.
Точные технические свойства портландцемента от разных производителей можно уточнить в сертификатах и на упаковках.
Сферы применения
Вяжущий раствор выпускается под разными марками и делится на несколько групп. Каждая из них предназначена для использования в той или иной сфере – для подземных, подводных и наземных работ. Портландцемент применяют:
- при строительстве монолитных зданий и конструкций;
- при возведении крупногабаритных сооружений промышленного и гражданского строительства;
- при изготовлении ЖБИ-деталей повышенной прочности;
- при сооружении подводных конструкций;
- при изготовлении конструкций, рассчитанных на эксплуатацию в горячей среде – до нескольких тысяч градусов по Цельсию;
- при изготовлении сухих смесей для отделки полов и штукатурки поверхностей.
При выборе портландцемента для отделочных работ очень важно изучать состав и сертификаты. В нем не должны присутствовать вредные добавки. Применение портландцемента недопустимо в случае комбинирования добавок для улучшения морозостойкости и водонепроницаемости. Эти вещества противоречат друг другу и ухудшают качество цемента.
Морозостойкие смеси чаще всего изготавливаются без использования добавок. А для влажных климатов можно использовать только шлакопортландцемент.
Для монолитного строительства, при возведении мостов и высоковольтных линий нельзя использовать марку М400, так как она недостаточно прочна.
Использовать портландцемент можно только в статичных умеренных водах. В остальных случаях применяют специализированные марки.
Виды портландцемента
Существует 2 категории материала – с добавками и без них. Бездобавочные смеси используются преимущественно при строительстве монолитных объектов, ЖБИ-конструкций, предназначенных для использования в обычных средах.
Смеси с минеральными добавками повышают качество портландцемента. Такие составы можно использовать в водной среде, а также при контакте с агрессивными химическими факторами.
Добавление того или иного вещества определяет разновидность портландцемента:
- Нормальноотвердевающий. Не содержит добавки. Нет строгих указаний по степени помола.
- Быстросохнущий. Начинает твердеть в первые 3 суток после заливки. Содержит шлаки и минералы, должны быть минимальной степени помола. Чаще всего выпускается под марками М 400 и М 500. Используется для бетона в опалубках, когда нужно ускорить темпы строительства.
- Гидрофобный. Не впитывает воду и быстро схватывается, содержит мылонафты и асидолы. Используется во влажных климатах, а также при строительстве подтопляемых участков.
- Пластифицированный. Содержит вещества, обеспечивающие подвижность и термостойкость конструкции. Используется при строительстве сложных архитектурных объектов.
- Расширяющийся. Состав сильно увеличивается в объеме при приготовлении раствора. Используется для заполнения трещин и швов на объектах, подвергающихся действию влажности.
- Тампонажный. Используется при строительстве скважин для защиты от грунтовых вод. В 90% случаев применяется в газовой и нефтяной сферах.
- Сульфатостойкий. Состав защищает от коррозии и обладает высокой морозоустойчивостью. Часто используется на кислых и болотистых почвах в качестве свайного фундамента.
- Шлакощелочной. Усиленный по отношению к агрессивным средам и перепадам температур состав. Плохо поглощает воду и устойчив к морозам.
Выделяют несколько разновидностей портландцемента по цвету. Например, белый, подходит для отделочных и архитектурных работ. Его можно смешивать с другими цветами. В составе такого цемента отсутствуют вредные добавки.
Цветной портландцемент также используется для создания полов и покрытий стен. В качестве пигментов используется охра, сурик, окись хрома.
Магнезиальный состав с оксидом натрия – уникальная белая смесь, которая пластична и легко поддается обработке. Нередко используется в помещениях с повышенной влажностью, так как не боится грибка и плесени. Служит основой для создания искусственного камня.
Пуццолановый цемент с добавлением гипса и вулканических пород обладает высокой гидростойкостью и может использоваться под водой. Его нередко применяют для возведения гидротехнических сооружений, при облицовке бассейнов и резервуаров.
Марки составов
Разделяют смеси и по маркам, которые определяют прочность цемента на сжатие и изгиб. К наиболее распространенным маркам портландцемента относят:
- М 400. Универсальный состав, который подходит для частного строительства и стандартных бетонных конструкций.
- М 500. Смесь обладает увеличенным запасом прочности. Нередко используется для восстановления поврежденных объектов, дорог, а также для строительства военно-технических сооружений.
- М 600. Состав с большой прочностью для производства инженерных соединений и ЖБИ.
- М 700. Портландцемент используется для изготовления бетона для крупногабаритных конструкций с колоссальной нагрузкой. В обычном строительстве не применяется из-за высокой стоимости.
- М 900. Ультрапрочный цемент для военных объектов.
Иногда используются добавочные марки, например, М550 или М450. Они приближены к классическим составам, но отличаются повышенной прочностью.
Рекомендации по работе с материалом
При использовании портландцемента важно учитывать его специфические свойства и помнить об отличии от обычного цемента. Соблюдение некоторых условий облегчит работу с материалом:
- для надежного строительства на сложных грунтах мастера рекомендуют покупать сульфатостойкий портландцемент;
- для стяжки полов можно выбрать белый или цветной состав;
- при работе с цементом важно помнить, что схватываться он начинает в зависимости от выбранного состава, но не ранее чем через 30-40 минут;
- если в составе есть добавки для улучшения устойчивости к воде, морозостойкость уменьшается;
- при выборе смеси рекомендуется ознакомиться с сертификатами качества, так как подделки – не редкость;
При добавлении воды нужно руководствоваться пропорциями: от 1,4 до 2,1 л на 10 кг.
Название «ПОРТЛАНД» произошло от названия каменоломен на южном берегу Британии в проливе Ла-манш(Английский канал).В этих каменоломнях добывали строительный камень-сланец, а пыль от него точно похожа на цвет цемента .Цемент- означает порошок. До портланд цемента существовал Роман-цемент или Римский порошок, который изобрели римляне около 2000 лет назад.