Портландский цемент

Портландский цемент является одним из лучших вяжущих материалов, твердеющих как на воздухе, так и в воде.

Портландский цемент получается обжигом до полного спекания при температуре 1450° природных известковых мергелей или искусственных смесей, состоящих из 22—25% глины и 78—75% углекислого кальция. Обжиг сырья производится в шахтных или вращающихся печах.

Полученный после обжига мергель или искусственную смесь называют клинкером. Клинкер после обжига выдерживают на складе в течение 1—3 недель. Это необходимо для того, чтобы имеющаяся в клинкере свободная известь погасилась под действием содержащейся в воздухе влаги. Выдерживание делает клинкер менее твердым, что облегчает его помол, а также замедляет схватывание цемента и придает ему свойство равномерно изменять свой объем.

После выдерживания клинкер перемалывают, добавляя при помоле 2—5% необожженного гипса, который необходим для регулирования схватывания цемента. Кроме того, при помоле в цемент добавляют до 15% шлака или активных минеральных добавок1 или до 10% инертных, т. е. недействующих на цемент добавок (песок, известняк) которые, не понижая качества цемента, увеличивают его количество.

В готовом виде цемент представляет собой зеленовато-серый порошок.

Перемолотый цемент хранят в силосах (складах), в которых он охлаждается (после помола цемент имеет температуру +120— +150°), и в нем полностью гасится оставшаяся свободная известь. Цемент выдерживают в ямах до тех пор, пока при испытании он не будет давать равномерного изменения объема.

Тонкость помола клинкера оказывает большое влияние на прочность цемента. Поэтому ГОСТ требует, чтобы через сито с 4900 отв/см² просеивалось не менее 85% цемента.

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее чем через 45 мин., а конец—не позднее чем через 12 час. с момента затворения его водой.

Начало схватывания определяют следующим образом: наливают на стекло немного чистого цементного теста и через некоторое время пробуют его концом отрезовки; если разрез теста перестает заплывать, значит, цемент начал схватываться.

В теплое время года или в теплом помещении цемент схватывается быстрее, в холодное время схватывание цемента замедляется. Цементное тесто затвердевает в результате происходящего между цементом и водой химического процесса. Процесс превращения цементного теста в твердое тело — цементный камень — происходит долгие годы. Однако уже на 28-й день цементный камень приобретает необходимую прочность, т. е. способность выдерживать определенную нагрузку и не разрушаться.

Предел прочности определяет наибольшую нагрузку, которую выдерживает испытуемый материал. Числовое значение (в кг/см²) предела прочности на сжатие образца, приготовленного из раствора состава 1:3 (1 часть цемента и 3 части песка по весу), после затворения водой носит название марки цемента. Например, марка 200 означает, что образец разрушается при нагрузке в 200 кг/см²; марка 400 — при нагрузке в 400 кг/см²; марка 600— при нагрузке в 600 кг/см².

По прочности цемент делится на шесть марок: 200, 250, 300, 400, 500 и 600. Для штукатурных, работ обычно применяют цемент марки 200.

Об активных минеральных добавках см. §10
Цемент должен храниться в сухих складах с дощатыми полами, поднятыми на 50 см от земли. От воздействия сырости цемент портится, а от длительного хранения теряет свои качества. При хранении цемента даже в сухом складе он через 3 месяца теряет прочность до 20 %, через 6 месяцев — до 30 %, а через 1 год — до 40%.

Значительно снижают прочность цементного раствора сернокислые соли, соляная, уксусная, щавелевая кислоты, а также сернокислое железо, морская вода, сахар. Поэтому штукатурные работы в условиях, в которых возможно воздействие этих веществ, производят особыми сортами цемента.

Нефть, керосин, масло и смолы, если они не содержат некоторых видов кислот, на прочность цемента не влияют.

Для ускорения схватывания и твердения портландцементных растворов применяют хлористый калий, хлористый натрий, а для замедления — сернокислое железо и др.