Портландцемент

Портландцемент та його різновиди є основними в’яжучими речовинами в сучасному будівництві. Портландцемент відноситься до гідравлічних в’яжучих речовин, які тверднуть у воді та на повітрі. Він утворюється в результаті тонкого розмелювання обпаленої до спікання сировинної суміші вапняку та глини.

Спечена сировинна суміш з розміром грудок до 15 – 25 мм називається клінкером. Клінкер після обпалювання складається з таких клінкерних матеріалів: трьохкальцієвого силікату 3СаО·SiO₂ (40 – 65 %), двохкальці-євого силікату 2СаО·SiO₂ (15 – 40 %), трьохкальцієвого алюмінату 3СаО·Al₂O₃ (2–15%) і чотирьохкальцієвого алюмофериту 4СаО·Al₂O₃·Fe₂O₃ (10–20 %). Властивості цементу залежать в значній мірі від співвідношення цих компонентів. Для регулювання термінів твердіння під час розмелювання до клінкеру додають гіпс. Під час розмелювання клінкеру можуть вводитись активні мінеральні добавки для отримання цементу з певними властивостями.

Твердіння портландцементу починається не раніше 45 хв. після утворення розчину і завершується не пізніше 12 годин. Якщо твердіння відбувається на повітрі, то через випаровування вологи відбувається усадка бетону. При твердінні у воді іде зворотній процес – набухання. В результаті усадки в бетоні можуть виникати тріщини.

В процесі твердіння цементного тіста утворюється цементний камінь. Міцність цементного каменю швидко зростає протягом перших 3 – 7 діб, в наступні 7 – 28 діб зростання міцності сповільнюється. У вологому та теплому середовищі міцність цементного каменю може повільно зростати протягом декількох років. Твердіння портландцементу можна прискорити введенням добавок (хлористий калій, хлористий натрій та ін.).

Швидкість твердіння і міцність портландцементу зростає також при зменшенні розмірів зерен при розмелюванні клінкеру. У звичайному портландцементі розмір зерна не перевищує 0,08 мм.

Міцність портландцементу характеризується його маркою. Марку цементу встановлюють за межею міцності на згін зразків розмірами 40 х 40 х 160 мм та стискання половинок зразків, виготовлених з цементно-піщаного розчину складу 1:3 через 28 діб після виготовлення. Межу міцності при стисканні через 28 діб називають активностю цементу і за нею встановлюють марку. Наприклад, якщо при випробуванні цементу встановлена межа міцності на стискування 43 МПа, то його відносять до марки 400. Портландцементи поділяють на марки 400, 500, 550 і 600.