57. Составы, характеристики и классификации портландцемента.

Портландцементом называется гидравлическое вяжу­щее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специ­альными добавками.

Клинкер получают обжигом до спекания тонкодис­персной однородной сырьевой смеси, состоящей из из­вестняка и глины и некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.). При этом обеспечи­вается преимущественное содержание в нем высокоосновных силикатов кальция (70…80 %). Гипс в портланд­цемент добавляют для регулирования скорости схваты­вания и некоторых других свойств. Клинкерный порошок без гипса при смешивании с водой быстро схватывается и затвердевает в цементный камень, который характе­ризуется пониженными техническими свойствами. По микроструктуре клинкер, получаемый спеканием, представляет собой сложную тонкозернистую смесь мно­гих кристаллических фаз и небольшого количества стек­ловидной фазы.

По вещественному составу различают ПЦ без добавок, ПЦ с минеральны­ми добавками (грану­лированные доменные и электротермофосфорные шлаки в количестве до 20%, активные добав­ки осадочного происхождения (кроме глиежей) не более 10%, активные добавки вулканического проис­хождения, глиежи до 15 %), ШПЦ (доменные или электротермофосфорные шлаки от 21 до 80%).

Химический состав (содержание оксидов), %: СаО-63…67 (ускоряет твердение, обуславливает конечную прочность, снижает водостойкость); SiO₂-17…25 (снижает скорость твердения в нач сроки, увеличивает прочность при длит твердении, повышает водо- и сульфатостойкость); Аl₂O₃-3…8 (ускоряет твердение в нач сроки, снижает морозо-, водо-, сульфатостойкость); Fe₂O₃-2…6 (снижает t-ру спекания, повышает сульфотостойкость); MgO-0,5…5 (неравномерность изменения объема при ТВО); SO₃-0,3…1 (регулирование сроков схватывания и неравномерность изменения объема); Na₂O+K₂O-0,4…1; TiO₂ (способствует кристаллизации) +Cr₂O₃-0,2…0,5; P₂O₅-0,1…0,3 (в небольших кол-вах увеличивает интенсивность твердения и повышает конечную прочность).

Присутствие в малых кол-вах (0,1…0,5%) СаSО₄, СаF₂, Р₂О₅, ТiO₂, Сг₂Оз, содер­жащихся в сырье или специально вводимых в сырьевые смеси соединений оказывает легирующее действие на алит и позволяет получать цементы с повышенной активностью. Возможно эти вещества в процессе обжига способствуют образованию в клинкере кристаллов алита с наиболее благоприятной структурой и размерами и одновременно затрудняют возникновение других клин­керных минералов, например СзА, отличающихся пониженной прочностью.

Минералогический со­став. Алит 3СаО·SiO₂ (С₃S) - 45…60%, оп­ределяет высокую прочность, быстроту твердения и ряд других свойств портландцемента. Белит 2СаО·SiO₂ (C₂S) - 20...30%, отличается медленным твердением, но обеспечивает достижение высокой прочности при длительном твердении портландцемента. Алюминат кальция 3СаО·Аl₂O₃ (С₃А) - 3…15%, отвечает за начальную прочность, но снижает морозо- и сульфатостойкость. Целит 4СаО·Аl₂O₃·Fe₂O₃ (С₄АF – C₆A₁₂F, C₆AF₂, C₂F) - 5…20%.

Качество клинкера может быть охарактеризовано модулями: силикатный (1,7…3,5) – соотношение м/у силикатной и алюмоферритной составляющими; алюминатный (1…2,5) – соотношение м/у алюминатной и железосодержащими составляющими; коэффициент насыщения (0,85…0,95) – отношение количества оксида кальция связанного к количеству необходимого для полного взаимодействия с кремнеземом для образования алита.