Применение портландцемента в строительстве xd;

Производство


Для производства обычно применяются карбонатные горные породы. Чаще всего, используют:

  • Глинозем;
  • Кремнезем;
  • Известняк;
  • Мел.

В некоторых случаях могут использовать мергели, но в этом случае контролируют содержание оксида серы и при необходимости добавляют в состав серу. К такому материалу относят мальцовский портландцемент. Именно он произведен по такой технологии. В состав портландцемента могут входить различные минерализованные добавки, такой материал часто производят на площадках ЮУГПК.

При производстве производят измельчение компонентов, с последующим их смешиванием. Далее полученное сырье обжигают в печах, при этом выдерживают температуру 1300-1400°C, этого вполне достаточно для достижения оптимального обжига.

После обжига получают клинкер, его измельчают, добавляют гипс. В итоге получается готовый продукт, если планируется получить цемент со шлаком, то добавляют шлак в нужной пропорции.


ГОСТ


Виды и марки портландцемента могут быть разными. Производство и параметры материала регламентируются нормативными документами:

  • ГОСТ Р 31108-2003
  • ГОСТ 10178-85

Свойства портландцемента по маркам указаны также тут. Но нужно учитывать, что более свежий документ указывает еще и марку 900, в ГОСТе 1985 года ее нет. Правда, этот нюанс интересен больше проектировщикам и инженерам, выполняющим обоснование возведения военных объектов, так как в других сферах материал не применяют.


Состав и свойства


Портландцемент производят из клинкера. Ввиду того, что в природе готовые гранулы практически невозможно найти, клинкерная крошка создается искусственно из смеси глинистых и карбоновых смесей. Готовым клинкер смешивается с гипсом (его доля не превышает 5%), чтобы сделать раствор подвижным.

Высокие эксплуатационные и технические характеристики определяются пропорцией и типом вводимых в состав портландцемента компонентов. Данный аспект регулируется ГОСТом 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент». На упаковке с порошком обязательно указывают особенности производства, соответствие ГОСТу.

Если на таре указано ТУ (технические условия) вместо ГОСТа, это говорит о том, что свойства материала могут отличаться от регламентированных.

Чтобы придать цементу те или иные свойства, в порошок добавляют разнообразные минеральные добавки (в объеме, равном максимум 20-25% общего веса). Их взаимодействие влияет на химический состав портландцемента, во многом определяет характеристики и параметры.

Самые популярные минеральные добавки:
  • Алюминат – продлевает время схватывания, но демонстрирует низкую прочность, в связи с чем вводится в смесь в объеме, не превышающем 15%.
  • Алюмоферрит – обладает идентичными свойствами алюминату, но его в составе не должно быть больше 10-18%.
  • Белит – вяжет, продлевает время затвердевания, но в больших объемах понижает прочность (добавляют не более 37%).
  • Алит – чаще всего вводится в составы жидких марок для ускорения твердения (до 60%).
Основные свойства портландцемента определяются его

Основные свойства портландцемента определяются его составом. При выборе порошка для приготовления раствора необходимо сразу определиться со сферой применения и требуемыми (желаемыми) характеристиками, оптимальными параметрами.

Основные критерии при выборе портландцемента:
  • Скорость схватывания – стандартным считается время в 40-45 минут. На данный показатель влияют тонкость помола, состав минеральных добавок, температура на объекте.
  • Водопотребность – нужный для затворения объем воды (обычно не больше 25% общей массы раствора). Для понижения нужного объема воды могут применяться пластификаторы, сульфитно-дрожжевая бражка.
  • Морозостойкость – определяется количеством циклов замораживания/оттаивания, которые способен перенести камень без потери качеств и деформаций. С целью повышения уровня морозостойкости часто в смесь вводят смыленный древесный пек или абиетат натрия, специальные присадки.
  • Водоотделение – отжим воды в замешанном растворе, который появляется из-за оседания тяжелых частиц цемента. Для понижения показателя используют минеральные добавки.
  • Тепловыделение – в процессе гидратации (затвердения). Если состав очень быстро отдает тепло, он может деформироваться. Чтобы этого избежать, используют активные минеральные добавки.
  • Стойкость к коррозии – определяется степенью пористости застывшего монолита (тонкостью помола смеси).

Как разводить портландцемент


Портландцемент — это простой в использовании строительный материал, поэтому, чтобы сделать раствор, требуется смешать сухой состав с водой. Пропорции обозначенных компонентов могут разниться в зависимости от требуемой густоты раствора на выходе. Поэтому примерное количество воды может составлять от 1,4 до 2,1 (десятилитровых ведер) на 10 килограмм портландцемента. Более подробно можно посмотреть пропорции в таблице.

КомпонентыЦемент

(мешок 25 кг) (шт.)

Песок

(ведро 10 л.)

(шт.)

Щебень

(ведро 10 л.)

(шт.)

Вода

(ведро 10 л.)

(шт.)

Бетон М 3001471,5
Кладочный раствор182
Штукатурная смесь16,52

Количество воды для создания раствора нужной консистенции еще зависит непосредственно от влажности песка и щебня. Приблизительно расчет должен выполняться по таким показателям:

  • для цементно-песчаного раствора – 1 часть цемента на 0,6 литра воды;
  • для бетона В25 (М350) –1:0,4;
  • для бетона В15 (М200) – 1:0,6;
  • для бетона В7,5 (М100) – 1:0,7.

[info-box type=»warning»]Обязательно требуется соблюдать обозначенные пропорции, чтобы в последующем не возникли проблемы с качеством выполненных работ.[/info-box]


Виды


Портландцемент бывает чистым и с добавками. Вяжущее без добавок не включает в состав минеральных веществ, только гипс. Такой материал используют в монтаже подземных/наземных и подводных монолитных объектов, сборных бетонных/железобетонных конструкций, эксплуатируемых при отсутствии явно выраженной агрессивной среды.

Минеральные добавки способны значительно улучшить определенные свойства материала, который может применяться в воде, агрессивных условиях. Самые популярные добавки: активные минеральные вещества, доменный шлак. Они улучшают стойкость к коррозии, воде, морозу, химии и т.д.
Виды портландцемента по добавкам (из чего сделано вяжущее):
  • Нормально твердеющий
    – без добавок.
  • Быстросохнущий
    – твердеет в течение 3 суток после заливки за счет вхождения в состав миндобавок и шлака. Помол смеси должен быть минимальным, есть марки М400 и М500. Благодаря применению вещества можно ускорить выполнение работ, актуально для быстровозводимых и ЖБ объектов.
  • Пластифицированный
    – в составе есть специальные добавки для уменьшения водопоглощения, повышения подвижности и термостойкости. Пластификаторы вводятся в порошок на этапе помола, они обволакивают частицы цемента, не позволяя им склеиваться. Состав получается комфортным в работе, актуален для работы со сложными архитектурными конструкциями.
  • Гидрофобный
    – не впитывает влагу, быстро схватывается благодаря наличию в составе асидолов, мылонафт. Используется в условиях повышенной влажности, на объектах с риском подтопления.
  • Портландцемент тампонажный
    – защищает скважины от грунтовых вод, актуален в газовой/нефтяной сферах, так как не боится температуры и давления, держит конструкцию даже в начале застывания. Есть тампонажный облегченный состав, содержащий соответствующие добавки.
 Расширяющийся – увеличивается в объеме при замесе
  • Расширяющийся
    – увеличивается в объеме при замесе. Используется при заполнении трещин и швов, в разного типа ремонтных работах.
  • Портландцемент со шлаком
    – с добавлением доменных шлаков, повышающих объем частиц металла в составе и делающих застывший камень стойким к огню. Так получают жаропрочный бетон, который используется при создании объектов под водой, землей, на значительной высоте. А вот морозостойкость у состава невысокая.
  • Сульфатостойкий
    – не боится сульфатных вод, провоцирующих коррозию. Чаще всего данный тип цемента также обладает стойкостью к морозу и выполняется в марках М300-М500.
  • Белый портландцемент
    – используется в декоративных целях при проведении архитектурных и отделочных работ, часто окрашивается разными пигментами. Белый цемент производитель получает за счет использования белых глин, чистых известняков, а также охлаждения клинкера водой.
  • Шлакощелочной цемент
    – демонстрирует еще более высокие показатели и свойства в сравнении с обычным портландцементом. Стоек к агрессивным воздействиям, средам, температурным перепадам, жаре и морозу, влаге. Такие характеристики удается получить благодаря введению в состав щелочи и молотого шлака, реже – глины.
  • Цветной
    – актуален для декоративных работ, получают путем добавления к белому портландцементу пигментов (охра, железный сурик, оксид хрома и т.д.).
  • Магнезиальный
    – производится на базе нагрева оксидов магния до высокой температуры и добавления водного раствора хлорида магния 30%. Технология создания и компоненты делают цемент прочным и хорошо поддающимся отделке (полировка, противодействие микроорганизмам и т.д.). Часто применяют для отделки, выполнения сложных конструкций.
 Пуццолановый портландцемент – создают из цветного
  • Пуццолановый портландцемент
    – создают из цветного цемента, гипса, добавок осадочного либо вулканического происхождения. Раствор стоек к воде, застывает даже под водой, поэтому применяется в сооружении гидротехнических конструкций, для облицовки разного типа резервуаров, поверхностей, пребывающих в контакте с хлорированной либо морской водой. Застывший камень получается прочным, стойким к воде и химикатам, не дающим высолов.
  • Глиноземистый
    – прочный, быстро твердеющий цемент на базе клинкера и известняков в расплавленном виде. В порошке содержится много алюминатов кальция (низкоосновных). Застывает при +25С и ниже, иначе теряет половину прочности. Материал с другими видами цемента и добавками смешивать запрещено. Обычно порошок используют для создания стойких к кислоте растворов, заполнения гранита, бештаунита и иных кислостойких пород. Схватывается такая смесь в течение 8 суток.

Особенности состава


Марка цемента Портланд.

Марка цемента Портланд.

Портландцемент в строительстве не используется самостоятельно, а служит исходным сырьем для приготовления композиционных материалов: бетонов, сухих смесей и др. В то же время виды и эксплуатационные характеристики компонентов формируют физико-химический состав портландцемента.

Основные свойства портландцемента уместно рассматривать по 3 категориям:

  • тип цементного порошка;
  • характер цементного теста;
  • особенность затвердевшей цементной смеси.

Параметры, которые определяют свойства портландцемента:

  • плотность;
  • сроки схватывания;
  • тонкость помола;
  • водопотребность;
  • химическая стойкость к коррозии;
  • прочность.

За истинную плотность (p) принимают значения в пределах 3,04-3,12 г/см³. Для рыхлого цемента оно составляет 1,12 г/см³, для уплотненного — 1,61 г/см³.

Водопотребность определяют относительным объемом жидкости (в %) для приготовления раствора нормальной густоты. Показатель густоты смеси равен максимальному количеству воды, которое цемент способен удержать при помощи капиллярных и адсорбционных сил. Например, среднее значение для портландцемента со шлаком составляет 25%.

Цемент Портлант Sakrete.

Цемент Портлант Sakrete.

Тонкость помола определяется фракцией зернового состава и удельной поверхностью. Чем меньше размер зерен, тем выше прочность вяжущего. Портландцемент отличается высокой степенью помола — 20-40 мкм. Для общестроительных марок она составляет 2800-3000 см²/г, для быстротвердеющих — 3400-5000 см²/г.

Схватыванием называется период, во время которого подвижная цементная смесь постепенно твердеет. Наступает момент, когда бетон приобретает начальную прочность и дальнейшая корректировка раствора становится невозможной. Укладка смесей характеризуется временем начала и конца твердения.

ГОСТ 10178-85 определяет, что начало схватывания в нормальных условиях происходит через 45 минут после завершения укладки бетонов в опалубку, конец твердения должен наступать по истечении 10 часов после смешивания. При увеличении температуры время набора прочности сокращается. Регулировать основные свойства портландцементов можно путем добавления гипсовой присадки.

Химическая стойкость характеризуется отношением вяжущего к коррозии. Наиболее активно цементный камень разрушается под влиянием сульфатных вод. Это необходимо учитывать при строительстве гидротехнических сооружений и фундаментов жилых зданий в районах, где в грунтовых водах повышенное содержание солей кальция и натрия.

Прочность характеризуется маркой цемента и определяется испытаниями на растяжение-сжатие образцов, изготовленных из цементно-песчаного раствора. Увеличение прочности в период твердения и в течение времени — важный показатель качества вяжущих на основе портландцемента.

Цемент Портланд марки Lehigh.

Цемент Портланд марки Lehigh.


Чем отличается от простого цемента?


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 имеет более светлый, чем у обыкновенного цемента, окрас. Благодаря данной характеристике существенно экономится краситель при строительных и отделочных работах.

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.


Разновидности портландцемента, какие бывают основные марки


Портландцемент — это достаточно прочный строительный материал с наличием нескольких разновидностей. Основными из них считаются нижеперечисленные.

Быстротвердеющий (БТЦ)

Добавление этого вида портландцемента в бетонные смеси позволяет им застывать в течение 3-х суток. Ведь обычный портландцемент набирает свою прочность спустя 28 дней. Чтобы повысить крепость строительного материала, к основному составу клинкера производится добавление 10% пепла или пемзы и 15% гранулированного шлака.

Сульфатостойкий

Чтобы создать этот вид цемента, в клинкер домешивается трепел и диатомит, а, чтобы смесь имела большую пластичность, кладут глину, которая имеет низкое содержание глинозема. При этом, в клинкере должны отсутствовать активные добавки, поскольку они способствуют усилению процесса выделения тепла непосредственно при затвердевании раствора.

Тампонажный

Используется этот вид строительного материала для тампонирования нефтяных и газовых скважин. Портландцемент изготавливают непосредственно из материалов, утвержденных согласно ГОСТу, поэтому производство должно соответствовать установленным требованиям технологического процесса. В учет берется норма текучести, прочности и время застывания.

Дополнительно нужно обозначить и такие разновидности высококачественного стройматериала:

  • нормальнотвердеющий;
  • пластифицированный;
  • гидрофобный;
  • дорожный;
  • с умеренной экзотермией;
  • с поверхностноактивными органическими добавками.

Существует еще белый и цветной портландцемент. Основное отличие заключается в добавлении в них специальных пигментов и красящих оксидов.

Маркировка на упаковках свидетельствует о том, где можно применять усовершенствованный стройматериал. На сегодня в продаже встречаются такие марки портландцемента:

  • ПЦ500Д20;
  • ПЦ400Д0;
  • ПЦ500Д0;
  • ПЦ400Д20.

Значения 400 и 500 подразумевают под собой выдержку нагрузки определенного количества килограмм на квадратный метр (кг/м3). При этом буква «Д» показывает, какой процент примесей использовался в клинкере.


Сфера применения


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 использует

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.


Этапы образования цементного камня


После смешивания портландцемента с водой его твердение происходит в течение нескольких часов. Первоначальное упрочнение осуществляется за счет реакции воды с гипсовым компонентом и трехкальциевым алюминатом. В ходе этого процесса формируется кристаллическая структура моносульфата, алюмината кальция гидрата, эттрингита. На следующих этапах твердения происходит развитие сил натяжения, благодаря медленному протеканию реакции H2O с трехкальциевым силикатом. В результате процесса образуется силикат кальция (CSH гель), главное отличие которого – аморфная структура. На всех стадиях твердения происходит обволакивание и связывание в единый искусственный камень мелких и крупных заполнителей раствора.

Применение


Общестроительные портландцементы используют для изготовления сборного и монолитного железобетона в промышленном, жилищном и дорожном строительстве. Марку 400 рекомендовано использовать для железобетонных и бетонных конструкций. Цементы марок 500, 600 применяют для производства сборных, предварительно напряженных изделий.

Применение портландцемента специального назначения зависит от проектных требований и условий эксплуатации конструкций.

Сульфатостойкие материалы используют для устройства гидротехнических конструкций, а также для изготовления изделий, эксплуатируемых в агрессивных средах, в зонах резких температурных колебаний и пр.

Напрягающие цементы используют для изготовления бетонов и растворов, применяемых для строительства подземных конструкций: монолитных и сборных железобетонных резервуаров, напорных труб и др.

Цемент Портланд М500.

Цемент Портланд М500.

Шлакопортландцемент применяют для железобетонных надземных и подземных объектов, подвергающихся агрессивному влиянию минеральных и пресных вод. В отличие от сульфатостойких материалов такой тип вяжущего рекомендован для строительства секций подводных гидротехнических сооружений.

Пластифицированный поверхностно-активными добавками цемент придает бетонам повышенную подвижность. Что касается того, какие активные добавки применяются для гидравлических вяжущих, состоящие из чего, в чем состоит эффект их действия и каковы их функции, то в данном случае рекомендуется суперпластификатор С-3. Добавка изготавливается на основе сульфированных поликонденсатов, снижает водопотребность, повышает удобоукладываемость, плотность и морозостойкость.

Поверхностно-активные добавки вводят в состав клинкера при дроблении или во время изготовления бетонных смесей в объеме, не превышающем 0,15-0,35%.

Портландцемент тампонажный предназначен для уплотнения газовых и нефтяных скважин. При бурении выработок внутрь ствола погружают обсадные трубы для защиты конструкции от обрушения породы. Между трубой и стенками скважины остается свободное пространство, которое заливают тампонажным раствором.

В зависимости от правил эксплуатации и технологии производства, производители выпускают следующие виды ПЦТ для цементного уплотнения скважин:

  • стандартный;
  • утяжеленный, с повышенной плотностью цементного камня;
  • песчанистый, обладающий высокой термо- и коррозионной стойкостью;
  • солестойкий, отличающийся стабильным состоянием при работе в соленосных пластах.

В зависимости от технологических требований эти виды делятся на вяжущие для холодных скважин, применяемые при температуре 22±2 °С, и на материалы для горячих нефтяных скважин с температурой использования 75±3 °С.

Дорожный цемент предназначен для изготовления бетонных смесей, применяемых в строительстве автомобильных и аэродромных покрытий, элементов мостовых конструкций, опор линий электропередачи.