Портландцемент: технические характеристики и применение

В настоящее время наиболее распространенной разновидностью вяжущего вещества для бетонных растворов по праву признан портландцемент. Он изготавливается из карбонатных горных пород. Нередко его используют в производстве бетона. Сегодня мы детально рассмотрим, какие технические характеристики присущи этому материалу, а также как его можно применять.

Прежде чем рассматривать характеристики и особенности такого материала, как портландцемент, стоит разобраться, что же он собой представляет.

Портландцемент – это одна из разновидностей цемента, представляющая собой особое гидравлическое и вяжущее вещество. В большей мере он состоит из силикатного кальция. Данный компонент занимает примерно 70-80% процентов такого цементного состава.

Такой тип цементного раствора пользуется популярностью во всем мире. Он заполучил свое название от острова, который находится на берегу Великобритании, так как породы камня с Портланда обладают точно такой же расцветкой.

Портландцемент обладает сильными и слабыми сторонами.

Для начала стоит рассмотреть, какие преимущества имеет данный материал:

• Следует отметить прекрасные прочностные характеристики портландцемента. Именно поэтому его чаще всего используют в изготовлении монолитных железобетонных конструкций и других подобных объектов.
• Портландцемент является морозостойким. Ему не страшны низкие температуры. В подобных условиях материал не подвергается деформации и не покрывается трещинами.
• Этот материал является водонепроницаемым. Он не страдает от контакта с сыростью и влагой.
• Портландцемент можно использовать даже при строительстве фундамента в условиях сложных грунтов. Для таких условий используется сульфатостойкий раствор.
• Существует несколько разновидностей портландцемента – каждый покупатель может подобрать для себя оптимальный вариант. Можно приобрести быстротвердеющий или среднетвердеющий состав.
• Если вы приобрели действительно качественный портландцемент, то можно не беспокоиться о его последующей усадке и деформации. После монтажа на нем не образовываются трещины и другие подобные повреждения.

Недостатков у портландцемента не так много. Как правило, они связаны с низкокачественными растворами, которых сегодня в магазинах находится очень много.

Среди них можно выделить следующие:

• Во время своего полного затвердевания низкокачественный материал подвержен деформациям. Это необходимо учитывать при работе. Также следует предусмотреть все усадочные швы.
• Данный раствор нельзя назвать экологически чистым, так как в его составе, кроме натуральных, находится множество химических компонентов.
• Работать с портландцементом следует осторожно, так как при контакте с ним можно заработать химический ожог и раздражение. По словам специалистов, в условиях долгого контактирования с этим материалом возможно заработать рак легких.

К сожалению, сегодня многие покупатели сталкиваются с некачественными растворами портландцемента. Этот продукт должен соответствовать ГОСТу 10178-75. В противном случае смесь может оказаться не такой прочной и надежной.

В составе современного портландцемента присутствует известь, гипс и особая клинкерная глина, прошедшая специальную переработку.

Также этот вид цемента дополняется корректирующими компонентами, улучшающими технические характеристики раствора:

• обеспечивают ему должную густоту;
• определяют ту или иную скорость застывания;
• делают материал устойчивым к внешним и техногенным факторам.

Производство такого вида цемента базируется на силикатах кальция. Чтобы произвести регулировку схватывания, используется гипс. Производят портландцемент путем обжигания (по специальной формуле) определенной смеси с большим количеством кальция.

В производстве портландцемента не обойтись без карбонатных горных пород. К ним относятся:

• мел;
• известняк;
• кремнезем;
• глинозем.

Также нередко в процессе изготовления нередко используется такой компонент, как мергель. Он представляет собой комбинацию глинистых и карбонатных пород.

Если рассматривать процесс изготовления портландцемента детально, то можно сделать вывод, что он заключается в измельчении необходимого сырья. После этого оно как следует перемешивается в определенных пропорциях и обжигается в печах. При этом сохраняется температурный режим в 1300-1400 градусов. В таких условиях обеспечивается обжиг и плавление сырья. На этом этапе получается продукт, называемый клинкером.

Чтобы получить готовую продукцию, цементный состав еще раз измельчается, а затем перемешивается с гипсом. Получившийся продукт в обязательном порядке должен пройти все проверки для подтверждения своего качества. Проверенный и надежный состав всегда имеет соответствующие сертификаты нужного образца.

Чтобы в результате получился качественный портландцемент, используют несколько способов его создания:

• сухой;
• полусухой;
• комбинированный;
• мокрый.

Чаще всего используются сухой и мокрый методы производства.

Такой вариант производства предполагает создание портландцемента с добавлением особого карбонатного составляющего (мела) и силиконового элемента – глины.

Нередко применяются добавки, содержащие железо:

• пиритные огарки;
• конверторный шлам.

Мокрым данный метод изготовления прочного цемента называется, так как измельчение всех составляющих происходит в воде. При этом на выходе формируется шихта, представляющая собой суспензию на водной основе. Как правило, ее влажность варьируется в показателях от 30% до 50%.

После этого осуществляется непосредственный обжиг шлама в печке. На данном этапе из него выделяется углекислота. Появившиеся клинкерные шарики тщательно перемалывают, пока они не превратятся в порошок, который уже можно назвать цементом.

Для полусухого способа изготовления используют такие компоненты, как известь и глина. По стандартной схеме эти составляющие измельчаются и высушиваются. Далее их смешивают, снова измельчают и корректируют при помощи разнообразных добавок.

В завершении всех этапов производства глина и известь подвергаются гранулированию и проходят обжиг. Можно сказать, что полусухой способ производства почти не отличается от сухого. Одно из различий между этими методами заключается в размере измельченного сырья.

Сухой способ изготовления портландцемента по праву признан самым экономичным. Его отличительная черта заключается в том, что всех этапах производства применяется сырье, находящееся исключительно в сухом состоянии.

Та или иная технология изготовления цемента напрямую зависит от физических и химических свойств сырья. Самым популярным является производство материала в условиях особых вращающихся печей. При этом должны использоваться такие составляющие, как глина и известь.

Когда глина и известь будут полностью измельчены в специальном дробильном аппарате, их высушивают до необходимого состояния. Уровень влажности при этом не должен превышать 1%. Что касается непосредственно измельчения и сушки, то они осуществляются в особой сепараторной машине. Далее получившаяся смесь переносится в циклонные теплообменники и остается там совсем недолго – не больше 30 секунд.

Затем следует этап, в ходе которого осуществляется непосредственный обжиг подготовленного сырья. После этого его переносят в холодильник. Далее клинкер «перемещается» на склад, в условиях которого станет производиться его тщательное перемалывание и фасовка. В данном случае предварительная подготовка гипсового компонента и всех добавочных элементов, а также будущее хранение и перевозка клинкера будут происходить точно так же, как при мокром методе изготовления.

Иначе эта технология производства называется комбинированной. При ней шлам заполучают мокрым методом, а после этого получившаяся смесь освобождается от лишней влаги при помощи специальных фильтров. Данный процесс должен происходить до тех пор, пока уровень влажности не составит 16-18%. После этого смесь переносится на обжиг.

Существует еще один вариант смешанного производства цементной смеси. В данном случае предусматривается сухая подготовка сырья, которое затем разбавляется водой (10-14%) и подвергается последующему гранулированию. Необходимо, чтобы размер гранул не был больше 15 см. Только после этого приступают к обжигу сырья.

Многие потребители задаются вопросом, в чем же заключается разница между портландцементом и обычным цементом.

Стоит сразу обозначить, что клинкерный цемент – это один из подтипов классического раствора. Как правило, он используется в производстве бетона, а тот, в свою очередь, незаменим в постройке монолитных и железобетонных конструкций.

В первую очередь, отличия двух растворов заключаются в их внешнем виде, эксплуатационных характеристиках и свойствах. Так, портландцемент является более стойким к воздействию низких температур, так как в его составе присутствуют специальные добавки. У простого цемента данные характеристики гораздо слабее.

Портландцемент является более популярным и востребованным, нежели обычный цемент, несмотря на свой химический состав. Именно его специалисты рекомендуют использовать в строительных работах, особенно если они масштабные.

Существует несколько видов портландцемента.

• Быстросохнущий. Такой состав дополняется минералами и компонентами шлаков, поэтому полностью твердеет в течение первых трех дней. Благодаря этой особенности ощутимо уменьшается время выдержки монолита в опалубке. Стоит отметить и то, что в процессе высыхания быстросохнущего портландцемента он повышает свои прочностные характеристики. Маркировка быстросохнущих смесей – М400, М500.
• Нормально твердеющий. В составе такого портландцемента отсутствуют какие-либо добавки, влияющие на срок твердения раствора. Кроме того, ему не нужен тонкий помол. Такой состав должен обладать характеристиками, соответствующими ГОСТу 31108-2003.
• Пластифицированный. В составе этого портландцемента имеются особые добавочные компоненты, называемые пластификаторами. Они обеспечивают цементу высокую подвижность, повышенные прочностные качества, устойчивость к разным температурным режимам и минимальное влагопоглощение.

• Гидрофобный. Подобный портландцемент получается путем введения таких компонентов, как асидол, мылонафт и прочих гидрофобных добавок. Главной особенностью гидрофобного портландцемента является незначительное увеличение время схватывания, а также способность не впитывать влагу в свою структуру.

• Сульфатостойкий. Сульфатостойкий тип портландцемента используется для получения качественного бетона, не боящегося низких температур и морозов. Данный материал можно применять в строительстве зданий и сооружений, которые испытывают на себе воздействие сульфатных вод. Подобный цемент предупреждает образование на коррозии на конструкциях. Марки сульфатостойкого портландцемента – 300, 400, 500.
• Кислотоупорный. В содержании этого портландцемента присутствует кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Эти компоненты не боятся контакта с агрессивными химическими веществами.
• Глиноземистый. Глиноземистый клинкерный цемент отличается составом, в котором присутствует окись алюминия в высокой концентрации. Благодаря этому компоненту данный состав имеет минимальные сроки схватывания и высыхания.

• Пуццолановый. Пуццолановый цемент богат минеральными добавками (вулканического и осадочного происхождения). Эти составляющие занимают примерно 40% от всего состава. Минеральные добавки в пуццолановом портландцементе обеспечивают более высокие показатели водонепроницаемости. Однако они не способствуют образованию высолов на поверхности уже засохшего раствора.
• Белый. Подобные растворы производят из чистой извести и белой глины. Чтобы добиться большего отбеливающего эффекта, клинкер проходит процесс дополнительного охлаждения водой. Белый портландцемент чаще всего применяется в отделочных и архитектурных работах, как и цветной. Также он может выступать основанием для цветного раствора портландцемента. Маркировка данного состава – М400, М500.

• Шлакопортландцемент. Такую разновидность портландцемента применяют для изготовления жаростойкого бетона. Такой материал отличается низким коэффициентом морозоустойчивости, поэтому его так часто используют при возведении не только наземных, но и подземных и подводных сооружений.

• Тампонажный. Особый тампонажный портландцемент чаще всего используется при цементировании газовых и нефтяных скважин. Состав этого цемента минералогический. Он разбавляется шлаком кварцевым песком или известняком.

Существует несколько разновидностей этого цемента:

1. песчанистый;
2. утяжеленный;
3. низкогироскопичный;
4. солестойкий.

• Шлакощелочной. Такой портландцемент имеет добавки из щелочки, а также молотого шлака. Встречаются составы, в которых присутствуют глинистые составляющие. Схватывается шлакощелочной цемент точно так же, как и обычный портландцемент с песчанистой основой, однако отличается повышенной устойчивостью к негативным внешним факторам и низким температурам. Также подобный раствор обладает низким уровнем влагопоглощения.

Как можно заметить, технические и физические свойства разных видов портландцемента сильно отличаются друг от друга. Благодаря такому широкому выбору можно подобрать раствор и для строительных, и для отделочных работ в любых условиях.

Все разновидности портландцемента различаются по своим маркировкам:

• М700 – это очень прочный состав. Именно он используется при изготовлении высокопрочного бетона для возведения сложных и крупных конструкций. Стоит такая смесь недешево, поэтому ее крайне редко используют для возведения мелких сооружений.
• М600 – это состав увеличенной прочности, который чаще всего применяется в производстве ответственных железобетонных элементов и сложных конструкций.
• М500 –тоже отличается высокой прочностью. Благодаря такому качеству его можно использовать при реконструкции различных зданий, перенесших серьезные аварии и разрушения. Также состав М500 применяют для укладки дорожных покрытий.
• М400 – является самым доступным и распространенным. Он отличается неплохими параметрами морозостойкости и влагоустойчивости. Использовать клинкер М400 можно для строительства сооружений любого назначения.

Как упоминалось выше, портландцемент представляет собой усовершенствованный тип вяжущего раствора. От непосредственного вида наполнителя напрямую зависят те или иные технические характеристики, присущие данному материалу. Так, быстросохнущий портландцемент с маркировкой 500 и 600 может похвастаться быстрым затвердеванием, поэтому его подмешивают в бетон для сооружения массивных и крупногабаритных сооружений, причем они могут быть и наземными, и подземными. Кроме того, к данному составы зачастую обращаются и в тех случаях, когда требуется максимально скорый набор прочности. Чаще всего данная необходимость возникает при заливке фундамента.

Более распространенным по праву признан портландцемент с маркировкой 400. Он является универсальным в вопросах своего применения. Его используют при создании мощных монолитных и железобетонных деталей, к которым предъявляются повышенные требования прочности. Данный состав немного отстает от портландцемента марки 500, однако стоит дешевле.

Сульфатостойкий вяжущий состав зачастую используется для подготовки смесей, участвующих в строительстве различных конструкций, находящихся под водой. Этот усовершенствованный портландцемент незаменим в подобных условиях, так как подводные строения особенно подвержены вредным воздействиям сульфатных вод.

Цемент с пластификатором и маркировкой 300-600 приумножает свойства пластичности раствора, а также увеличивает его прочностные характеристики. Используя такой портландцемент, можно сэкономить около 5-8% вяжущего, особенно если сравнивать его с простым цементом.

Особые разновидности портландцемента не так часто используются для строительных работ небольших масштабов. Это объясняется их высокой стоимостью. Да и не каждый потребитель хорошо знаком с подобными составами. Все-таки портландцемент, как правило, используется в строительстве крупных и важных объектов.

Портландцемент наделяет обычный бетон специальными свойствами и прочностными качествами, что делает его весьма востребованным в строительных работах (особенно масштабных). Однако такой раствор нельзя применять в проточных речных руслах, соленых водоемах, а также в воде, отличающейся повышенным содержанием минеральных веществ.

Портландцемент является более сложным по своему составу, нежели обычный раствор.

Работая с такими материалами, следует прислушаться к советам и рекомендациям специалистов:

• Чтобы раствор поскорее затвердел, необходимо подобрать подходящий минералогический состав цемента, а также применить специальные добавки. Нередко в таких случаях обращаются к электрическому прогреву или тепло-влажной обработке.
• Для замедления затвердевания применяют нитраты натрия, калия и аммония. Э
• Необходимо учитывать и сроки схватывания цементного теста. Начало данного процесса происходит не раньше, чем через 30-40 минут, а завершение – не позже, чем через 8 часов.
• Если портландцемент планируется использовать для обустройства фундамента в условиях сложного грунта, то специалисты настоятельно рекомендуют выбрать сульфатостойкий раствор, который отличается высоким содержанием минеральных компонентов.
• Для оформления полов идеально подходит цветной или белый портландцемент. С использованием такого раствора можно создавать красивые мозаичные, плиточные и брекчиевидные покрытия.

• Портландцемент не является редкостью. Его можно купить практически в любом строительном магазине. Его необходимо грамотно подготовить к работе. Для этого нужно взять 1,4-2,1 воды на каждые 10 кг цемента. Чтобы рассчитать точное количество требуемой жидкости, вам необходимо обращать внимание на степень густоты раствора.
• Обращайте внимание на состав портландцемента. Если в нем присутствуют различные добавки для улучшения влагоустойчивых качеств, то морозостойкие характеристики уменьшатся. Если вы подбираете цемент для влажного климата, то обычный раствор вам не подойдет. Лучше приобрести шлакопортландцемент.
• Цветным и белым клинкерным смесям необходимо обеспечить транспортировку и хранение в специальной таре.
• Сегодня в магазинах продается очень много поддельных клинкерных составов. Специалисты настоятельно рекомендуют при покупке знакомиться с сертификатами качества товаров, в противном случае цемент может оказаться низкокачественным.

Процесс получения портландцемента можно посмотреть ниже.