Портландцемент – что это такое?

Виды цемента

Слово «цемент» ведёт своё происхождение ещё из античных времён. Цементумом в древнем Риме называли мелкотолчёный строительный камень, использовавшийся в качестве заполнителя глиняно-известковых строительных растворов.

Впервые цемент был изобретён римлянами, которые для придания известковым растворам большей прочности, добавляли в них измельчённые в крошку старые глиняные кирпичи и вулканический пепел – пуццоланы.

В дальнейшем технология производства цемента совершенствовалась, искались новые способы улучшить его эксплуатационно-технические свойства.

В результате появилось несколько разновидностей данного строительного материала, различающихся по своему составу и техническим характеристикам:

• Романцемент. Изготовлялся и широко использовался в Римской империи, и в настоящее время в промышленных масштабах не производится. Отличался повышенным содержанием белита, как основного компонента.
• Глинозёмистый. Содержит в качестве компонента свыше 50% оксида алюминия. Быстротвердеющая разновидность цементов.
• Магнезиальный. Изготавливается на основе оксида магния. Отличается высокой твёрдостью и скоростью застывания, однако подвержен коррозионным воздействиям.
• Кислотоупорный. Содержит силикат натрия и кварцевый песок, затворяемым раствором жидкого стекла.
• Портландцемент. Самый распространённый на сегодня вид цемента, широко применяемый в строительных работах. До 70% его состава включают силикаты кальция – алиты.

История получения портландцемента

Ещё в Средние века было замечено, что при обжиге известняка, загрязнённого глиной, получается прочный водостойкий материал. В течение последующих веков шли постоянные эксперименты с целью улучшения полученного строительного состава.

При этом менялись составляющие компоненты, их соотношение. В итоге, в начале 19 века англичанином Д. Аспдином впервые была получена новая разновидность цементного порошка, названная впоследствии «портландцемент».

Такое имя ему дали по названию небольшого острова Портленд, расположенного в проливе Ла-Манш. Остров сложен известняками, которые издавна добывались в местных каменоломнях для строительных нужд.

Бетон, полученный при помощи портландцемента, по своей прочности и цвету напомнил изобретателю этот самый портлендский известняк.

Технология производства

Портландцемент на сегодня производится во многих странах мира, в качестве основного строительного материала при бетонировании и возведении кирпичных стен. На основе портландцемента изготавливается большое количество видов бетона и кладочных растворов.

Их качество и свойства зависят от марки цемента, пропорций дополнительных компонентов, наличия или отсутствия улучшающих присадок и добавок.

Получается данный тип цемента при помощи измельчения известняково-глиняного клинкера и гипса. Наиболее популярны сегодня сухой и мокрый способ изготовления портландцемента. Различие между ними состоит в способе замеса раствора.

В первом варианте они смешиваются в виде сухих компонентов, а во втором – как водные растворы. Смешивание их происходит в процессе измельчения – к клинкеру постепенно добавляется от 1,5 до 3% гипса и 13-15% других минеральных добавок (бокситы, песок).

Особенности обжига

В конечном итоге портландцемент на ¾ состоит из известняковых пород, и на ¼ из глинистых веществ. Обжиг смешанного сырья производится при достаточно высокой температуре – около 1500оС в течение нескольких часов. При этом обжиг происходит в несколько этапов, с различными температурами нагрева сырья.

1. Сушка, при 200 градусах. На данном этапе происходит выпаривание воды из сырья.
2. Предварительный подогрев – 600 градусов. Из смеси выжигаются органические включения, попавшие вместе с глиной, происходит процесс температурного разложения глинистых коалинитов.
3. Декарбонизация – до 1200о. Известняковая составляющая декарбонизируется, одновременно завершается процесс разложения глинистых компонентов.
4. Спекание сырья – 1350-1500о. Материал под воздействием высоких температур начинает расплавляться, спекаясь в однородную массу. В этой фазе нагрева происходит образование основного составляющего минерала портландцемента – алита.
5. Постепенное охлаждение. После окончания фазы спекания полученный материал начинает медленно остывать. Температура понижается постепенно, в результате чего весь расплав разделяется на две составляющих – порошкообразную (собственно портландцемент) и застывшего стекла, полученного из кварцевых компонентов.  

Внесением в состав портландцемента дополнительных добавок, либо варьируя технологии производства, получают несколько его разновидностей. Все они различаются своими характеристиками:

• Быстрозастывающий.
• Пластичный.
• Колерованные разновидности для получения цветного бетона.
• Гидрофобный.

Химический состав, технические свойства и технология производства портландцемента регламентируется положениями ГОСТа.