54. Портландцемент, определение, свойства, требования госТа, применение

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и гипса, а иногда и специальных добавок. Гипс добавляют для регулирования скорости схватывания и некоторых других свойств.

Основные свойства портландцемента и методы их определения нормируются ГОСТами. К ним относятся: плотность и объемная масса, тонкость помола цементного порошка, способность схватываться и приобретать прочность в определенные сроки, равномерность изменения объема при схватывании и твердении, нормальная густота цементного теста.

Кроме того, портландцемент может характеризоваться такими свойствами, как выделение тепла при схватывании и твердении, изменение объема при твердении (усадка на воздухе, набухание в воде) и др.

В практике строительства портландцемент является основным вяжущим материалом для производства бетона, железобетона и строительных растворов, на нем также изготовляют асбестоцементные, теплоизоляционные и другие материалы.

Плотность портландцемента 3050—3150 кг/м3. Его насыпная плотность зависит от уплотнения и в среднем составляет 1300 кг/м3.

Тонкость помола — один из факторов, определяющих скорость схватывания и прочность цементного камня.

Водопотребность портландцемента характеризуется количеством воды (в % по массе цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, т.е. заданной стандартной пластичности. Нормальную густоту цементного теста измеряют (ГОСТ 310.3—76) погружением пестика, укрепленного на штанге прибора Вика. Она колеблется в пределах 21—28% и зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола. Чем меньше нормальная густота цементного теста, тем лучше качество цемента.

Сроки схватывания и равномерность изменения объема портландцемента определяют на тесте нормальной густоты. На сроки схватывания портландцемента влияют его минералогический состав, тонкость помола, температура окружающей среды и другие факторы.

Прочность портландцемента — важная физико-механическая характеристика, от которой в основном зависит прочность бетонов и растворов в различных условиях твердения.

Активностью называют предел прочности при осевом сжатии половинок призм, испытанных в возрасте 28 сут стандартного твердения. В зависимости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцемент подразделяют на марки 400, 500, 550 и 600. Портландцемент марки 400 рекомендуется для монолитных бетонных и железобетонных деталей, портландцемент марок 500, 550 и 600 — для высокопрочных сборных обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Портландцемент не следует применять для конструкций и сооружений, подвергающихся воздействию морской, минерализованной, а также пресной проточной или работающих под напором воды. В этих случаях используют специальные цементы (цементы с добавками, сульфатостойкие и др.)

55. Производство портландцемента по сухому способу

Сухой способ производства портландцемента применяют тогда, когда в качестве сырьевых материалов используют мергели или смеси твердых известняков и влажных глин. При этом способе в шаровой трубной мельнице совмещаются процессы измельчения, сушки и перемешивания сырья. В этом случае сырьевая смесь выходит из мельницы в виде тонкодисперсной сырьевой муки. Хранится сырьевая мука в железобетонных силосах, где проверяется и корректируется по заданным параметрам ее состав. Перемешивается мука в силосах сжатым воздухом. Готовая смесь поступает на обжиг. Конструкция вращающейся печи для сухого способа производства несколько отличается от аналогичной для мокрого способа, так как на обжиг поступает высушенная сырьевая мука. В данном случае печь оборудуется запечными циклонными теплообменниками, в которых смесь быстро нагревается до 650…800 °С, дегидратируется и частично декарбонизируется. После теплообменников обжиг клинкера завершается в основной секции печи. Получаемый в результате обжига клинкер представляет собой гранулы серовато-зеленого цвета размером от 15 до 70 мм. После обжига клинкер охлаждают до 80…100 °С в холодильнике. Затем его отправляют на склад, где выдерживают в течение 1…2 недель. За это время оставшийся в клинкере после обжига свободный оксид кальция гасится влагой воздуха и уменьшается твердость гранул. Помол клинкера с добавкой 3…5 % гипсового камня осуществляется в многокамерных шаровых мельницах. Мельница может работать «на проход», то есть когда клинкер непрерывно поступает со стороны камер грубого помола, а измельченный материал выходит из камеры тонкого помола. Мельница может работать и по замкнутому циклу. В этом случае в ее конструкцию входит центробежный сепаратор, отделяющий крупные зерна, возвращаемые на домол, обеспечивая высокую тонкость помола.