Портландцемент

1824 английский каменщик Джозев Аспдин. На юге Англии полуосторов Портланд, камень или произв-во портландцемента. Егор Челиев нач. мастерских военно-рабочей бригады в Москве. 1856 в России первый завод по произ-ву пц.

Портландцемент и его разновидности являются основными вяжущими веществами в современном строительстве. Его производство составляет около 65 % выпуска всех цементов.

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портландцементного клинкера совместно с гипсом и другими активными добавками или без добавок. Портландцемент – продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса до 3-5%.

Портландцементный клинкер образуется в виде мелких и крупных гранул размерами от 10-20 до 50-60 мм путем обжига до спекания при 1450ºС сырьевой смеси, состоящей в основном из карбоната кальция (различных видов известняков) и алюмосиликатов (глин, мергеля, доменного шлака и др.).

3-5% гипса регулирует сроки схватывания портландцемента.

Выбор и соотношение компонентов сырьевой смеси производят с таким расчетом, чтобы полученный при ее обжиге портландцементный клинкер имел следующий химический состав (% по массе):

63—68 % СаО;

19—24 % SiO₂;

4—8 % А1₂О₃;

2—6 % Fе₂О₃

В природе есть горная порода – мергель, в составе которого имеется смесь известняка с глиной. Но чаще используют известняк и глину по отдельности.

Тщательно подготовленную сырьевую смесь подают на обжиг во вращающуюся печь, которая представляет собой стальную трубу диаметром до 7 м и длиной до 185 м. Изнутри труба выложена огнеупор­ным кирпичом. Печь установлена под небольшим (3... 4°) углом к горизонту и вращается (0,8... 1,3 об/мин), благодаря чему сырьевая смесь перемещается в ней от верхнего конца к нижнему, куда подается топливо. Максимальная температура обжига 1450 °С. При таких высоких температурах оксид кальция СаО, образовавшийся в результате разложения известняка, взаимодействует с кислотными оксидами SiO₂, A1₂O₃ и Fe₂O₃, образующимися при разложении глины. Продукты взаимодействия, частично плавясь и спекаясь друг с другом, образуют так называемый портландцементный клинкер. Перед помолом клинкер дробят до зерен размером 8-10 мм, чтобы облегчить работу мельниц. Измельчение клинкера производится совместно с гипсом 3-5%, гидравлическими и другими добавками. Совместный помол обеспечивает тщательное перемешивание всех материалов, а высокая однородность цемента является одной из важных гарантий его качества.

По прочности портландцемент делят на марки: 400, 500, 550, 600. Применяют для бетона надземных, подземных и подводных конструкций. Нельзя применять портландцемент для бето­на конструкций, подвергающихся воздействию агрессив­ных вод и не имеющих при этом, специальных мер за­щиты.

Песокотносится к мелким заполнителям. Для приготовления бетонов в Центральной Азии в основном используются речные, овражные, горные пески. Пески для приготовления бетона должны отвечать требованиям нормативных документов. Примеси (гипс, слюда, пирит, глинистые и илистые, органические вещества) снижают прочность бетона.

Слюдистые пластинки не соединяются с цементным камнем, поэтому они ослабляют структуру бетона. Их количество не должно превышать 0,5 % от массы песка.

Глинистые вещества, покрывая поверхность зерен песка, препятствуют их прочному соединению с цементным камнем, что также снижает прочность бетона. Содержание глинистых веществ в составе песков должно быть не более 3 %.

Зерновой состав песка имеет большое значение для получения качественного бетона. При использовании песка непрерывного грану­лометрического состава повышается плотность бетона вследствие наилучшего заполнения межзерновой пустотности в нем. При этом расход цемента для получения бетона снижается. При использовании пористых песков расход цемента для получения бетона увеличивается, а плотность бетона снижается.

При изготовлении обычного тяжелого бетона модуль крупности песка должен составлять 2,0-3,5. Пески с модулем крупности 1,5-1 для тяжелых бетонов не рекомендуются, так как с уменьшением мо­дуля крупности увеличивается расход цемента.

Средняя насыпная плотность высушенного кварцевого песка составляет 1500-1700 кг/м³. Насыпная плотность песка зависит от его влажности. Наибольшую насыпную плотность имеют пески с влажностью 6-7 %.

Крупные заполнители.К ним относятся щебень, гравий, шлак и т.п.

Гравий - осадочная порода, сложенная окатанными речными и морскими камнями, имеющими округлые формы и гладкие поверхнос­ти в результате многократного обмывания водой. Пластинчатые и игольчатые зерна снижают прочность бетона, поэтому их содержание в заполнителе должно быть не более 15 %.

Щебень получают дроблением горных пород. Из-за шерохова­той поверхности и остроугольной формы щебень прочно сцепляется с цементным камнем бетона. Поэтому для изготовления бетона мар­ки М400 и выше используется только щебень.

Гравий и щебень по крупности зерен делится на очень мелкий (5-10 мм), мелкий (10-20 мм), средний (20-40 мм), крупный (40-70 мм), очень крупный (70-150 мм). Зерновой состав гравия и щебня определяется просеиванием через стандартные сита с размером ячеек 70, 40, 20, 10 и 5 мм. Максимальная крупность зерен в бетоне выбирается в зависимости от толщины и армирования бетонных конструкций. Размеры самых крупных зерен заполнителя должны быть в 4 раза меньше, чем поперечное сечение конструкции.

Пустотность крупного заполнителя не должна превышать 45%.