5.4 Портландцемент

Портландцемент (ПЦ) – это гидравлическое вяжущее вещество, серый порошок, получаемое совместным помолом ПЦ клинкера и около 5 % двуводного гипса. ПЦ клинкер получают из известняка (около 75 %) и глины (около 25 %).

Известняк дробят, а затем размалывают вместе с глиной сухим или мокрым (с 35–45 % воды) способами в шаровых мельницах (рисунок 9). Полученную сырьевую смесь обжигают во вращающихся печах, аналогичных печам для обжига керамзита (рисунок 6), но имеющих значительно бóльшие размеры – длину до 185 м и диаметр до 5 м.

Рисунок 9 – Схема шаровой мельницы

В печи известняк СаСО₃ разлагается и образуетсяCaO. Компоненты глины, разлагаясь, образуют оксидыSiO₂, Al₂O₃, иFe₂O₃. СаО взаимодействует с оксидами глины. Максимальная температура в печи 1450С. При этой температуре завершается взаимодействиеCaOс другими оксидами, в результате чего образуются минералы, называемые клинкерными:

– 3CaOSiO₂ (С₃S)¹– трехкальциевый силикат (алит);

– -2CaOSiO₂ (-С₂S) – бета-двухкальциевый силикат (белит);

– 3CaOAl₂O₃ (С₃А) – трехкальциевый алюминат;

– 4CaOAl₂O₃Fe₂O₃ (С₄АF) – четырехкальциевый алюмоферрит.

Клинкер представляет собой округлые гранулы размером 5–40 мм. Для получения ПЦ клинкер размалывают совместно с двуводным гипсовым камнем СаSО₄2Н₂О (около 5 %) в шаровых мельницах (см. выше) и отгружают потребителям в вагонах-цементовозах, автомобилях-цементовозах, мешках.

ПЦ делят на марки 400, 500, 550, 600 – прочность при сжатии 40–60 МПа образцов из ПЦ и песка 1:3 через 28 суток твердения (одни сутки на воздухе и 27 – в воде).

Твердение ПЦ. Обусловлено взаимодействием с водой клинкерных минералов:

(С₃S, -С₂S, С₃А, С₄АF) + H₂O

Образующиеся гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция обеспечивают по мере их накопления схватывание и твердение ПЦ.

Применение ПЦ– для получения бетонных и железобетонных изделий, растворов, работающих в надземных, подземных и подводных условиях в промышленном, гражданском, дорожном и гидротехническом строительстве.

Шлакопортландцемент. Если при помоле вместо 21–80 % клинкера добавляют гранулированный доменный шлак, то полученный цемент называют шлакопортландцемент (ШПЦ). По свойствам он близок к обычному ПЦ и имеет марки 300, 400, 500, 550.