Гидравлические вяжущие. Портландцемент

Гидравлические вяжущие – вещества, которые по своему химическому составу представляют сложную систему, состоящую в основном из соединений четырёх оксидов: СаО – SiO₂ – Al₂O₃ – Fе₂O₃. Эти соединения образуют три основные группы гидравлических вяжущих:

1) с и л и к а т н ы е ц е м е н т ы, состоящие преимущественно (на 75%) из силикатов кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности;

2) а л ю м и н а т н ы е ц е м е н т ы, вяжущей основой которых являются алюминаты кальция;

3) г и д р а в л и ч е с к а я и з в е с т ь и р о м а н ц е м е н т.

Гидравлические вяжущие твердеют, и длительное время сохраняют прочность (или даже повышают ее) не только на воздухе, но и в воде. (Воздушные вяжущие, гипс и известь сохраняют прочность только на воздухе)

Портландцемент

Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким измельчением к л и н к е р а с природным г и п с о м, а иногда и с добавками. При производстве портландцемента разрешается вводить не более 5% добавок, ускоряющих твердение или повышающих прочность.
К л и н к е р - спёк в виде гранул, получаемый обжигомпри температуре до 1450°С сырьевой смеси, состоящей изизвестняка, глины и корректирующих добавок определенного состава, обеспечивающих преобладание высокоосновных силикатов кальция	Природный г и п с (CaSO4*2H20) в портландцемент вводят для регулирования сроков схватывания и повышения прочности цемента.

Клинкер

Химический состав клинкера выражают максимальным содержанием оксидов (макс. %).

Основными и обязательными оксидами в составе цементного клинкера являются: СаО – SiO2 – Al2O3 – Fе2O3 . Их содержание в клинкере составляет 95 – 97%.

Кроме них в небольших количествах присутствуют MgO и щелочные оксиды TiO₂ , Cr_;2O₃, SO₃,. Р₂О₅.

Первым по содержанию и значению является СаО (известь). Чем больше в цементе извести, тем более высокопрочным и быстротвердеющим он будет, но в то же время снижается водостойкость. Однако обязательное условие получения вы­сококачественного клинкера - полное связывание СаО кислотными оксидами.

К р е м н е з ё м (SiO₂) - одна из важнейших составных частей клинкера. Он связывает СаО в силикаты, способные к гидравлическому твердению. Увели­чение содержания SiO₂ в клинкере ведет к замедлению схватывания и тверде­ния. Однако цементы с повышенным содержанием SiO₂ обладают высокой прочностью в поздние сроки.

Г л и н о з е м (Al₂O₃)- основной компонент алюминатов, повышение его содержания обусловливает быстрое схватывание и ускорение твердения.

Г е м а т и т(Fе₂O₃)- служит плавнем и улучшает спекание клинкера.

В портландцементном клинкере оксиды существуют не отдельно, а в ви­де химических соединений - минералов.

О с н о в н ы м и м и н е р а л а м и клинкера являются: алит, белит, трехкальциевый алюминат и алюмоферрит кальция.

А л и т 3CaO*SiO_:2 (или 3СS – обозначение в строительстве) – с а м ы й в а ж н ы й минерал клинкера, его содержа­ние 45. .60%, является основным носителем прочности. Он схватывается в течение нескольких часов и относительно быстро наращивает прочность.

Б е л и т 2CaO*SiO₂(или2CS) - второй по важности минерал, не характеризуется опреде-ленными сроками схватывания и, затворенный водой, твердеет очень медленно, но способствует повышению прочности.

Т р е х к а л ь ц и е в ы й а л ю м и н а г ЗСаО*Al₂O₃ (или 3СА) - при затворении водой

схватывается почти мгновенно, выделяя большое количество тепла. В присутствии других клинкерных минералов 3СА делает цемент быстротвердеющим.

Ч е т ы р ё х к а л ь ц и и е в ы й а л ю м о ф е р р и т (4CAF) обладает сравнительно короткими сроками схватывания, но твердеет значительно медленнее, приобретая в течение длительного времени, также как белит, большую прочность.

Пo Г О С Т 1 0 1 7 8 – 8 5 п о р т л а н д ц е м е н т делится на:
1. Портланд-цемент без добавок;	2. Портландцемент с минеральными добавками; В качестве добавок допускается вводить: - доменные и электротермофосфорные шлаки до 20%; - активные добавки осадочного происхождения до 10%; - активные добавки вулканического происхождения до 15%.	3. Шлакопортландцемент,который должен содержать не менее 21% и не более 80% доменных гранулированных или термофосфорных шлаков

Основными показателями качества портландцемента являются:

- тонкость помола цемента: - сроки схватывания: (начало, интервал и конец схватывания в мин); - нормальная густота цементного теста в % ; - предел прочности цементного камня при сжатии и изгибе в МПа или в Н/см2.

Применение цемента

Цемент применяют для изготовления монолитного и сборного бетона, железобетона, асбоцементных изделий, строительных растворов, многих других искусственных материалов, скрепления отдельных элементов (деталей) сооружений, для кладки кирпичей, заливки фундаментов.

Цемент, и получаемые на его основе прогрессивные материалы, успешно заменяют в строительстве кирпич, известь, дефицитную древесину и другие традиционные материалы.