Какие бывают виды портландцемента. Области применения портландцемента

Портландцемент делают путем измельчения смеси клинкера и глины. Так же эта смесь содержит мелкий доменный шлак, пропорция которого может достигать 20%. Такой шлакопортландцемент используется везде в строительстве. Всего насчитывается 10 разновидностей портландцемента.

Содержание:

Чем шлакопортландцемент отличается от портландцемента?

Основные отличия шлакопортландцемента от портландцемента:

  • Сравнительно медленный набор прочности в начале твердения. ШПЦ набирает прочность довольно медленно.
  • Более высокая прочность в отдаленной перспективе. Через 2-3 мес. после затвердевания ШПЦ начинает превосходить ПЦ по прочности.
  • Чувствительность к температуре. Смесь со шлаком более подвержена влиянию окружающей среды, чем обычная. Понижение температуры до 4С может привести к замедлению процесса твердения. Для его ускорения приходится применять тепловлажностную обработку.
  • Меньший объемный вес. Удельный вес ШПЦ ниже, чем ПЦ. Следовательно, и объемный вес меньше.
  • Сравнительно низкая цена. В состав ШПЦ наряду с клинкером входит гранулированный шлак. Благодаря частичной замене дорогого компонента дешевым, шлакопортландцемент стоит меньше, чем портландцемент – цена его тем ниже, чем выше содержание шлака.
  • Ощутимая потеря прочности при хранении. По срокам хранения смесь со шлаком уступает обычной.

Где применяются портландцемент и шлакопортландцемент?

Применение шлакопортландцемента

  • производство сборного бетона и железобетона;
  • изготовление сборных конструкций и монолитных изделий при условии быстрого набора прочности раствором (быстротвердеющий ШПЦ);
  • изготовление сборных конструкций с использованием тепловлажностной обработки (быстротвердеющая смесь со шлаком);
  • дорожное строительство (ПЦ, схватывающийся спустя 2 ч после затворения смеси водой);
  • изготовление железобетонных труб, шпал, элементов мостов (цемент с удельной поверхностью 280 кв. м/кг);
  • приготовление штукатурных и кладочных растворов (в данном случае оправдано применение портландцемента и шлакопортландцемента).

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 это – 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…1450оС. 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 см2/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 см2/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.

Таблица 1

Состав и содержание минералов, % по массе Клинкер для производства
сульфатостойкого портландцемента сульфатостойкого портландцемента с миниральными добавками сульфатостойкого шлакопортладцемента Пуццоланового портландцемента
Трехкальциевый силикат 3СаО·SiO2, не более 50 Не нормируется
Трехкальциевый алюминат 3CaO·Al2O3, не более 5 5 8 –
Сумма трехкальциевого алюмината 3CaO·Al2O3 и четырехкальциевого алюмоферрита 4CaO·Al2O3·Fe2O3, не более 22 22 Не нормируется
Оксид магния MgO, не более 5 5 5 –

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.