Сульфатостойкий портландцемент: Сульфатостойкий портландцемент: ГОСТ, состав, применение

Разное

Содержание

Сульфатостойкий портландцемент: ГОСТ, состав, применение

Некоторые полагают, что железобетонные и бетонные конструкции являются самыми надежными. Но это убеждение ошибочно. Такие конструкции подвергаются разрушениям и повреждениям при воздействии определенных факторов. На это могут повлиять морозы, грунтовые воды, деформация грунта, дожди и химические вещества. Спасением в этой ситуации выступает сульфатостойкий цемент. Он популярен в тех странах, где погода диктует свои законы строителям.

Приготовление

Эта разновидность цемента получается из дробленого клинкера, который смешивается с кальциевым и силикатным алюминатом. Особое внимание в этом вопросе уделяется дозировке. Алюминат, например, не должен содержаться в объеме больше 5 %, что касается силиката, то его объем составляет 50 %. Такое соотношение не является случайным. В природе есть множество сульфатов, которые при контакте с трехкальциевым гидроалюминатом становятся причиной сульфатной коррозии. Исходное сырье при этом содержит минимальное количество железа.

Применение

Сульфатостойкий цемент используется при бетонировании подземных и подводных массивов. Он обладает уникальными свойствами, поэтому проявляет устойчивость к внешним химическим и природным факторам. Этот цемент обладает иммунитетом к агрессивным химическим веществам, которые незаменимы в строительстве.

В тех условиях, где обычные строительные материалы не способны создать крепкого сооружения, помогает описываемый цемент. Он обладает малой степенью затвердевания, что и отличает его от обычного цемента. Плотность является основным фактором, который определяет стойкость выполненной работы.

Государственные стандарты. Разновидности. Состав

Сульфатостойкий портландцемент может иметь разный состав и бывает:

  • шлакопортландцементом;
  • с минеральными добавками;
  • пуццолановым портландцементом.

Этот строительный материал проявляет устойчивость к факторам химического и природного происхождения. В составе имеются компоненты, которые позволяют получить постройку, не подвергающуюся разрушениям из-за переменчивой температуры и влаги.

При выборе сульфатостойкого портландцемента нужно ознакомиться с составом, ведь для определенной почвы необходим определенный материал. Описываемый создается на основе клинкера, силиката и кальциевого алюмината. Широко используют его при строительстве гидротехнических сооружений. Такие цементы изготавливаются по ГОСТ 22266-2013.

Характеристики ССПЦ 400-Д0

Сульфатостойкий цемент ССПЦ 400 ДО представляет собой разновидность портландцемента. Он отличается устойчивостью к сульфатным водам. Даже обычные подземные воды имеют в составе большое количество сульфатов. Они способствуют разрушению бетона. Для защиты конструкций из бетона от сульфатной агрессии применяется ССПЦ.

Цемент нашел широкое распространение при строительстве фундаментов, опор мостов при высоком уровне подземных вод. Наряду с определенными преимуществами, этот вид портландцемента обладает всеми основными характеристиками ПЦ 400-Д0. Марка по прочности при сжатии упомянута в маркировке и составляют 400 на 28-е сутки. Скорость твердения — нормально твердеющий. Изготавливается этот материал по ГОСТ 22266-94. Прочность на сжатие на третьи сутки не нормируется. В возрасте 28 суток прочность на сжатие составляет 39,2 МПа. Предел прочности при изгибе на 28-е сутки составляет 5,4 МПа. Начало схватывание происходит на 45-ой минуте, не ранее. Минеральных добавок в этом цементе нет.

Добавки для цемента

Описываемый продукт получается методом измельчения клинкера нормированного минералогического состава и гипса. В продаже можно встретить портландцемент с минеральными добавками в виде электротермофосфатного шлака и гранулированного доменного шлака. Эти вещества добавляют в объеме 20 % от общей массы. Активные добавки могут содержаться в пределах от 5 до 10 %. Такой цемент, ГОСТ которого был упомянут выше, имеет сравнительно невысокий глиноземный модуль, а также коэффициент насыщения.

Для изготовления используется клинкер, в котором не больше 5 % СзА и не больше 50 % C3S. Общая сумма C3A и C4AF не должна оказаться больше 22 %. Добавками для цемента выступают С3А и C3S. В связи с этим, материал имеет пониженное тепловыделение, так как упомянутые вещества содержатся в умеренном количестве. В продаже можно встретить сульфатостойкую разновидность с маркировкой 400. Если имеются минеральные добавки, то марка может быть 500. Предел прочности при сжатии на 28-е сутки составляет 40 МПа, если же имеются минеральные добавки, то этот показатель повышается до 50 МПа.

Используется этот материал для создания бетонных конструкций, гидротехнических сооружений, подверженных воздействию сульфатосодержащих вод.

Расшифровка маркировки

Строительные цементы обладают своей маркировкой, утвержденной и описанной в СНиЛС и ГОСТах. Изготавливаться материал может и по другим нормативным документам. Если среди первых буквенных обозначений вы увидели ПЦ, то перед вами портландцемент. Шлакопортландцемент обозначается аббревиатурой ШПЦ . Понять, что перед вами сульфатостойкий портландцемент, вы сможете по буквам СПЦ или ССПЦ.

Когда присутствуют в материале минеральные добавки, к аббревиатуре добавляется буква Д, тогда маркировка выглядит следующим образом: СПЦД. Сульфатостойкий шлакопортландцемент обозначается маркировкой ССШПЦ. Если перед вами пуццолановый и напрягающий цементы, вы увидите следующие буквы: ППЦ и НЦ соответственно. Белый портландцемент и водонепроницаемый расширяющийся цементы обозначаются буквами ПЦБ и ВРЦ.

Маркировка цемента и расшифровка важна для потребителя. Так он сможет приобрести необходимый ему товар. После первых букв будут указаны цифры, которые в маркировке выглядят следующим образом: ПЦ-500. Это говорит о том, что перед вами цемент марки 500. За маркировкой могут идти другие цифры и буквы. Например, если в цементе имеется максимальное содержание добавок, то вы увидите: Д0, Д5, Д20. Это соответствует процентному соотношению 0,5 или 20 %.

Быстротвердеющий цемент обозначается буквой Б. Пластифицирующий цемент — это ПЛ, гидрофобизированный цемент — ГФ. Материал с нормированным составом клинкера — Н. В конце маркировки указывается нормативный документ. Это могут быть технические условия или государственные стандарты, на основании которых изготавливается материал.

Пластифицированный и гидрофобный портландцемент

Пластифицированный портландцемент отличается от обычного способностью придавать бетонам и растворам повышенную подвижность. Этого эффекта удается достичь за счет введения клинкера в объеме 0,25 %. Гидрофобизирующей добавкой выступает сульфидно-дрожжевая бражка. Она и повышает пластичность цементного теста. Бетонные конструкции с добавлением такого цемента получают пластифицирующий эффект, который позволяет уменьшить водоцементное отношение и повысить плотность, а также водонепроницаемость конструкции.

Гидрофобный портландцемент изготавливается при введении клинкера в объеме 0,1 %, асидола, а также синтетических жирных кислот. В составе могут быть еще и гидрофобизирующие добавки. Эти вещества способны понизить гигроскопичность, поэтому цемент отличается от обычного тем, что при хранении во влажных условиях не портится. Он не комкуется и сохраняет свою активность. В связи с этим сульфатостойкий портландцемент гидрофобного типа рекомендуется использовать в областях с высокой влажностью. Главное вещество там сохраняется в отвердевших материалах и повышает их водонепроницаемость, увеличивая сопротивляемость к внешним агрессивным условиям.

Сульфатостойкий бетон

На сегодняшний день такой бетон можно получить двумя способами. Первый заключается в добавлении цемента со специальными модифицирующими веществами. 2-ая технология выражена в приготовлении раствора с использованием сульфатостойкого цемента. Данная методика более предпочтительна и надежна. Ведь описываемый выше цемент, ГОСТ которого был упомянут в статье, способен защитить материал на всех стадиях жизни конструкции.

Бетон, изготовленный по первой технологии, тоже будет защищен от негативных факторов, но подобную защиту можно сравнить с обработкой обуви водоотталкивающим составом. Что касается сульфатостойкого раствора, то он является аналогом резиновых сапог. Разница здесь существенна. Помимо прочего, существует еще градация по прочности сжатия на 28-е сутки.

В заключение

Сульфатостойкий портландцемент — это разновидность обычного портландцемента. Он отличается устойчивостью к сульфатным водам. Ведь даже обычные грунтовые воды имеют в составе огромное количество сульфатов. Они в конечном итоге и способствуют разрушению бетона.

Для того чтобы эффективно защитить бетонные конструкции от таких воздействий, используется цемент специального назначения. Сегодня он нашел свое широкое распространение при строительстве фундаментов и опор мостов, которые эксплуатируются при высоком уровне грунтовых вод.

Одним из его дополнительных преимуществ можно считать то, что его хранение допустимо в более сложных условиях. Это касается, например, повышенной влажности, при которой не происходит комкования и слеживания со временем.

что это такое, бетон и сваи из цинк сульфатного строительного материала, состав клинкера для цемента

Бытует мнение, что железобетонные изделия являются самыми прочными и долговечными. Однако подобная формулировка является заблуждением. При несоответствующих условиях эксплуатации конструкции из бетона также подвержены серьезным деформациям и повреждениям. На них оказывают негативное воздействие сильные морозы, оседание слоев почвы, кислородное окисление, атмосферные осадки и влияние различных химических веществ.

Лучшим вариантом для строительства считается сульфатостойкий цемент. Наибольшую популярность данный строительный материал получил в тех регионах, где погодные условия оставляют желать лучшего. Это касается территорий, для которых характерными особенностями являются резкие перепады температур и большое количество выпадающих осадков.

Что это такое?

Сульфатостойкий цемент или портландцемент – это специальный строительный материал, который отличается от привычного аналога и является устойчивым к негативным воздействиям химических соединений и переменчивым капризам природы. Основная область применения портландцемента включает в себя постройку насосных станций, водосбросных и водовыпускных сооружений. Бетон и сваи из цинк-сульфатного стройматериала используются для постройки большинства промышленных конструкций.

Сульфатостойкий цемент достаточно медленно застывает, но в затвердевшем состоянии имеет очень высокую плотность. Последний фактор является его основным достоинством среди других строительных материалов.

Виды

По своему составу сульфатостойкий цемент разделяется на следующие разновидности:

  • пуццолановый портландцемент;
  • сульфатостойкий шлакопортландцемент;
  • сульфатостойкий портландцемент;
  • сульфатостойкий портландцемент с добавлением минеральных веществ.

Теперь рассмотрим вкратце каждый из этих строительных материалов:

  • Пуццолановый портландцемент содержит смесь из гранулированного доменного шлака и пуццоланов. Под последними подразумеваются продукты вулканического происхождения в виде пепла, туфа и пемзы. Пуццоланы являются активными минеральными добавками при изготовлении портландцемента. Этот строительный материал сравнительно плохо переносит режим попеременного увлажнения и высыхания, а также оттаивания и резкого замораживания.
  • Сульфатостойкий шлакопортландцемент изготавливается путем смешивания клинкера с доменным шлаком в гранулированном виде (примерно 50-60%) и незначительным количеством гипса. Шлак, который используют для производства, должен содержать ограниченное количество оксида алюминия (приблизительно до 10-12%). Сульфатостойкому шлакопортландцементу присваиваются марки М300 и М400. Он относительно устойчив по отношению к воздействию сульфатов, однако плохо переносит сильные морозы.
  • Сульфатостойкий портландцемент имеет марку М400. Он склонен к медленному затвердеванию и низкому тепловыделению. Является универсальным и выдерживает любые виды температурных режимов и влажности.
  • В сульфатостойкий цемент с минералами добавляется около 15-20% от общей цементной смеси доменного шлака в гранулах или 5-10% минеральных веществ. Этот вид стройматериала выпускается с марками М400 и М500. Сульфатостойкий цемент с минеральными добавками отлично подходит для сооружения различных конструкций, имеет повышенную морозостойкость и устойчивость к сильной влажности и засухе.

Применение

За счет основных компонентов портландцемента, которые можно охарактеризовать, как устойчивые к неблагоприятным факторам природы и вредным химическим соединениям, строения, созданные с его применением, являются долговечными и прочными.

Портландцемент используется для создания сульфатостойкого бетона, а также следующих конструкций:

  • сульфатостойкие сваи;
  • железобетонные сооружения;
  • мостовые опоры;
  • гидротехнические постройки.

Отдельное внимание следует уделить сульфатостойким сваям, чтобы понять, что это такое. Сваи – это изделия, представляющие собой большие стержни, которые производятся из портландцемента. Их основное применение – укрепление конструкций и создание прочной опоры при возведении фундамента.

Качество данных изделий всецело влияет на долговечность и безопасность построек. Сваи закапывают глубоко в почву. Они устойчивы к влаге, осадкам, грунтовым водам и химическим элементам, находящимся в покровах почвы. Чаще всего служат для сооружения крупногабаритных мостов, гидротехнических станций и дамб.

Сульфатостойкий бетон можно сделать даже из обычного цемента, если в раствор включить минеральные добавки. Однако лучше использовать портландцемент при создании смеси для сульфатостойкого бетона. Это увеличит прочность сооружения на всех этапах начиная с процесса бетонирования и заканчивая гарантированной защитой на протяжении всего срока эксплуатации железобетонного изделия.

Состав клинкера

Клинкер является промежуточным изделием при производстве портландцемента. Впервые о нем услышали в 1817 году, когда французский инженер Луи Вика изобрел цементный клинкер. Данное полезное открытие помогло впоследствии в 1840 году создать искусственный цемент (портландцемент).

В состав сульфатостойкого цемента входят компоненты дробленого клинкера, состоящего из минералов. При производстве материала в обязательном порядке учитываются точные дозировки всех необходимых компонентов. Как правило, готовая продукция содержит 5% алюмината и 50% силиката. Данное соотношение обусловлено тем, что в самих слоях почвы и выпадающих атмосферных осадках уже имеется достаточно много сульфатных соединений.

При вступлении в реакцию с алюминатом начинается разрушение сульфатов и, как следствие, деформация самого сооружения. По этой причине в исходном сырье для производства портландцемента должно присутствовать лишь небольшое количество алюминатной фазы.

На основной состав клинкера большое влияние оказывает не только исходное сырье, но и условия изготовления. Когда сырье обжигают, то примеси в нем размещаются хаотично. Данный фактор создает переменчивую структуру клинкерных фаз. Под последними принято подразумевать базовые минералы: алит и белит.

  • Алит представляет собой важный минерал, имеющий большое значение в составе клинкера. Он быстро затвердевает и имеет высокую прочность. Алит проявляет большую активность в соединении с водой.
  • Белит по своей реакции менее активен в отличие от алита. Также его тепловыделение меньше в два раза чем у главного минерала клинкера – алита. Белит медленно застывает и за счет этого обеспечивает высокую прочность материала.

Осноовным промежуточным веществом, участвующим в создании цементного клинкера, является трехкальциевый алюминат. Содержание этого вещества в стандартном замесе сульфатостойкого цемента составляет всего 5-10%. Избыточное количество данного материала может спровоцировать, как уже было отмечено выше, сульфатную коррозию. Этот процесс чреват негативными последствиями в виде разрушения структуры бетона и кристаллизации солей на стенках материалов.

Что касается последнего разрушительного воздействия, то кристаллизация оставляет свой след в виде заметного расширения цементного камня в объеме. Иногда влияние сульфатов приводит к формированию гипса, который также способствует значительному расширению камня и постепенному разрушению построек.

Вредное влияние сульфатов на железобетонные конструкции отмечается при поочередном высушивании и увлажнении почвы и самого сооружения. В качестве примера можно привести постоянно изменяющийся уровень воды в реке. Железобетонные сваи, изготовленные из сульфатостойкого цемента, в ходе этого воздействия влаги подвергаются медленному разъеданию структуры материала и изнашиванию конструкций вплоть до полного разрушения.

Выбирая цемент для работы, следует внимательно изучить его основной состав. Важно учитывать, что для каждого конкретного вида почвы нужен особый вид цемента.

Как сделать?

Получение сульфатостойкого цемента возможно двумя методами:

  • изготавливают цементный раствор со специальными добавками из минеральных веществ;
  • применение особой цинк-сульфатной цементно-песчаной смеси, изготовленной промышленным способом, которая отличается долговечностью и гарантирует защиту сооружения во время всего периода эксплуатации.

При изготовлении растворов следует придерживаться точных соотношений компонентов.

В том случае, если минеральные добавки в несколько раз превышают стандартную норму, прочность раствора значительно снижается, соответственно увеличивается и хрупкость строений, из-за чего происходит их разрушение. Раствор сульфатостойкого цемента обязательно должен соответствовать основным нормам государственных стандартов.

Использование портландцемента является дорогостоящей процедурой, поэтому применяют его не так часто, как простой аналог. Однако сульфатостойкий цемент просто несравним по своим характеристикам с обычным бетонным раствором.

Ведь долговечность портландцемента в несколько раз выше аналогичного показателя обычных материалов. Следует отметить, что его главные отличительные свойства полностью оправдывают высокую стоимость.

Сульфатостойкий цемент надежно защищает здания и постройки от влияния влаги и морозов, повышает износостойкость конструкций. Он также может значительно улучшить качество простого бетонного раствора, в результате чего такой строительный материал прослужит дольше обычного заявленного срока.

О том, как правильнозамешивать цементный раствор, смотрите в видео ниже.

что это такое, пуццолановый и сульфатостойкий цемент, свойства и состав по ГОСТу, разновидности и марки

В настоящее время наиболее распространенной разновидностью вяжущего вещества для бетонных растворов по праву признан портландцемент. Он изготавливается из карбонатных горных пород. Нередко его используют в производстве бетона. Сегодня мы детально рассмотрим, какие технические характеристики присущи этому материалу, а также как его можно применять.

Что это такое?

Прежде чем рассматривать характеристики и особенности такого материала, как портландцемент, стоит разобраться, что же он собой представляет.

Портландцемент – это одна из разновидностей цемента, представляющая собой особое гидравлическое и вяжущее вещество. В большей мере он состоит из силикатного кальция. Данный компонент занимает примерно 70-80% процентов такого цементного состава.

Такой тип цементного раствора пользуется популярностью во всем мире. Он заполучил свое название от острова, который находится на берегу Великобритании, так как породы камня с Портланда обладают точно такой же расцветкой.

Плюсы и минусы

Портландцемент обладает сильными и слабыми сторонами.

Для начала стоит рассмотреть, какие преимущества имеет данный материал:

  • Следует отметить прекрасные прочностные характеристики портландцемента. Именно поэтому его чаще всего используют в изготовлении монолитных железобетонных конструкций и других подобных объектов.
  • Портландцемент является морозостойким. Ему не страшны низкие температуры. В подобных условиях материал не подвергается деформации и не покрывается трещинами.
  • Этот материал является водонепроницаемым. Он не страдает от контакта с сыростью и влагой.
  • Портландцемент можно использовать даже при строительстве фундамента в условиях сложных грунтов. Для таких условий используется сульфатостойкий раствор.
  • Существует несколько разновидностей портландцемента – каждый покупатель может подобрать для себя оптимальный вариант. Можно приобрести быстротвердеющий или среднетвердеющий состав.
  • Если вы приобрели действительно качественный портландцемент, то можно не беспокоиться о его последующей усадке и деформации. После монтажа на нем не образовываются трещины и другие подобные повреждения.

Недостатков у портландцемента не так много. Как правило, они связаны с низкокачественными растворами, которых сегодня в магазинах находится очень много.

Среди них можно выделить следующие:

  • Во время своего полного затвердевания низкокачественный материал подвержен деформациям. Это необходимо учитывать при работе. Также следует предусмотреть все усадочные швы.
  • Данный раствор нельзя назвать экологически чистым, так как в его составе, кроме натуральных, находится множество химических компонентов.
  • Работать с портландцементом следует осторожно, так как при контакте с ним можно заработать химический ожог и раздражение. По словам специалистов, в условиях долгого контактирования с этим материалом возможно заработать рак легких.

К сожалению, сегодня многие покупатели сталкиваются с некачественными растворами портландцемента. Этот продукт должен соответствовать ГОСТу 10178-75. В противном случае смесь может оказаться не такой прочной и надежной.

Особенности производства

В составе современного портландцемента присутствует известь, гипс и особая клинкерная глина, прошедшая специальную переработку.

Также этот вид цемента дополняется корректирующими компонентами, улучшающими технические характеристики раствора:

  • обеспечивают ему должную густоту;
  • определяют ту или иную скорость застывания;
  • делают материал устойчивым к внешним и техногенным факторам.

Производство такого вида цемента базируется на силикатах кальция. Чтобы произвести регулировку схватывания, используется гипс. Производят портландцемент путем обжигания (по специальной формуле) определенной смеси с большим количеством кальция.

В производстве портландцемента не обойтись без карбонатных горных пород. К ним относятся:

  • мел;
  • известняк;
  • кремнезем;
  • глинозем.

Также нередко в процессе изготовления нередко используется такой компонент, как мергель. Он представляет собой комбинацию глинистых и карбонатных пород.

Если рассматривать процесс изготовления портландцемента детально, то можно сделать вывод, что он заключается в измельчении необходимого сырья. После этого оно как следует перемешивается в определенных пропорциях и обжигается в печах. При этом сохраняется температурный режим в 1300-1400 градусов. В таких условиях обеспечивается обжиг и плавление сырья. На этом этапе получается продукт, называемый клинкером.

Чтобы получить готовую продукцию, цементный состав еще раз измельчается, а затем перемешивается с гипсом. Получившийся продукт в обязательном порядке должен пройти все проверки для подтверждения своего качества. Проверенный и надежный состав всегда имеет соответствующие сертификаты нужного образца.

Чтобы в результате получился качественный портландцемент, используют несколько способов его создания:

  • сухой;
  • полусухой;
  • комбинированный;
  • мокрый.

Чаще всего используются сухой и мокрый методы производства.

Мокрый

Такой вариант производства предполагает создание портландцемента с добавлением особого карбонатного составляющего (мела) и силиконового элемента – глины.

Нередко применяются добавки, содержащие железо:

  • пиритные огарки;
  • конверторный шлам.

Необходимо следить за тем, чтобы уровень влажности силиконового компонента не превышал 29%, а глины – 20%.

Мокрым данный метод изготовления прочного цемента называется, так как измельчение всех составляющих происходит в воде. При этом на выходе формируется шихта, представляющая собой суспензию на водной основе. Как правило, ее влажность варьируется в показателях от 30% до 50%.

После этого осуществляется непосредственный обжиг шлама в печке. На данном этапе из него выделяется углекислота. Появившиеся клинкерные шарики тщательно перемалывают, пока они не превратятся в порошок, который уже можно назвать цементом.

Полусухой

Для полусухого способа изготовления используют такие компоненты, как известь и глина. По стандартной схеме эти составляющие измельчаются и высушиваются. Далее их смешивают, снова измельчают и корректируют при помощи разнообразных добавок.

В завершении всех этапов производства глина и известь подвергаются гранулированию и проходят обжиг. Можно сказать, что полусухой способ производства почти не отличается от сухого. Одно из различий между этими методами заключается в размере измельченного сырья.

Сухой

Сухой способ изготовления портландцемента по праву признан самым экономичным. Его отличительная черта заключается в том, что всех этапах производства применяется сырье, находящееся исключительно в сухом состоянии.

Та или иная технология изготовления цемента напрямую зависит от физических и химических свойств сырья. Самым популярным является производство материала в условиях особых вращающихся печей. При этом должны использоваться такие составляющие, как глина и известь.

Когда глина и известь будут полностью измельчены в специальном дробильном аппарате, их высушивают до необходимого состояния. Уровень влажности при этом не должен превышать 1%. Что касается непосредственно измельчения и сушки, то они осуществляются в особой сепараторной машине. Далее получившаяся смесь переносится в циклонные теплообменники и остается там совсем недолго – не больше 30 секунд.

Затем следует этап, в ходе которого осуществляется непосредственный обжиг подготовленного сырья. После этого его переносят в холодильник. Далее клинкер «перемещается» на склад, в условиях которого станет производиться его тщательное перемалывание и фасовка. В данном случае предварительная подготовка гипсового компонента и всех добавочных элементов, а также будущее хранение и перевозка клинкера будут происходить точно так же, как при мокром методе изготовления.

Смешанный

Иначе эта технология производства называется комбинированной. При ней шлам заполучают мокрым методом, а после этого получившаяся смесь освобождается от лишней влаги при помощи специальных фильтров. Данный процесс должен происходить до тех пор, пока уровень влажности не составит 16-18%. После этого смесь переносится на обжиг.

Существует еще один вариант смешанного производства цементной смеси. В данном случае предусматривается сухая подготовка сырья, которое затем разбавляется водой (10-14%) и подвергается последующему гранулированию. Необходимо, чтобы размер гранул не был больше 15 см. Только после этого приступают к обжигу сырья.

Чем отличается от простого цемента?

Многие потребители задаются вопросом, в чем же заключается разница между портландцементом и обычным цементом.

Стоит сразу обозначить, что клинкерный цемент – это один из подтипов классического раствора. Как правило, он используется в производстве бетона, а тот, в свою очередь, незаменим в постройке монолитных и железобетонных конструкций.

В первую очередь, отличия двух растворов заключаются в их внешнем виде, эксплуатационных характеристиках и свойствах. Так, портландцемент является более стойким к воздействию низких температур, так как в его составе присутствуют специальные добавки. У простого цемента данные характеристики гораздо слабее.

Портландцемент имеет более светлый, чем у обыкновенного цемента, окрас. Благодаря данной характеристике существенно экономится краситель при строительных и отделочных работах.

Портландцемент является более популярным и востребованным, нежели обычный цемент, несмотря на свой химический состав. Именно его специалисты рекомендуют использовать в строительных работах, особенно если они масштабные.

Виды и характеристики

Существует несколько видов портландцемента.

  • Быстросохнущий. Такой состав дополняется минералами и компонентами шлаков, поэтому полностью твердеет в течение первых трех дней. Благодаря этой особенности ощутимо уменьшается время выдержки монолита в опалубке. Стоит отметить и то, что в процессе высыхания быстросохнущего портландцемента он повышает свои прочностные характеристики. Маркировка быстросохнущих смесей – М400, М500.
  • Нормально твердеющий. В составе такого портландцемента отсутствуют какие-либо добавки, влияющие на срок твердения раствора. Кроме того, ему не нужен тонкий помол. Такой состав должен обладать характеристиками, соответствующими ГОСТу 31108-2003.
  • Пластифицированный. В составе этого портландцемента имеются особые добавочные компоненты, называемые пластификаторами. Они обеспечивают цементу высокую подвижность, повышенные прочностные качества, устойчивость к разным температурным режимам и минимальное влагопоглощение.
  • Гидрофобный. Подобный портландцемент получается путем введения таких компонентов, как асидол, мылонафт и прочих гидрофобных добавок. Главной особенностью гидрофобного портландцемента является незначительное увеличение время схватывания, а также способность не впитывать влагу в свою структуру.

Вода из таких растворов испаряется очень медленно, поэтому их чаще всего применяют в засушливых местностях, где камень должен застывать постепенно, чтобы не утратить прочность.

  • Сульфатостойкий. Сульфатостойкий тип портландцемента используется для получения качественного бетона, не боящегося низких температур и морозов. Данный материал можно применять в строительстве зданий и сооружений, которые испытывают на себе воздействие сульфатных вод. Подобный цемент предупреждает образование на коррозии на конструкциях. Марки сульфатостойкого портландцемента – 300, 400, 500.
  • Кислотоупорный. В содержании этого портландцемента присутствует кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Эти компоненты не боятся контакта с агрессивными химическими веществами.
  • Глиноземистый. Глиноземистый клинкерный цемент отличается составом, в котором присутствует окись алюминия в высокой концентрации. Благодаря этому компоненту данный состав имеет минимальные сроки схватывания и высыхания.
  • Пуццолановый. Пуццолановый цемент богат минеральными добавками (вулканического и осадочного происхождения). Эти составляющие занимают примерно 40% от всего состава. Минеральные добавки в пуццолановом портландцементе обеспечивают более высокие показатели водонепроницаемости. Однако они не способствуют образованию высолов на поверхности уже засохшего раствора.
  • Белый. Подобные растворы производят из чистой извести и белой глины. Чтобы добиться большего отбеливающего эффекта, клинкер проходит процесс дополнительного охлаждения водой. Белый портландцемент чаще всего применяется в отделочных и архитектурных работах, как и цветной. Также он может выступать основанием для цветного раствора портландцемента. Маркировка данного состава – М400, М500.
  • Шлакопортландцемент. Такую разновидность портландцемента применяют для изготовления жаростойкого бетона. Такой материал отличается низким коэффициентом морозоустойчивости, поэтому его так часто используют при возведении не только наземных, но и подземных и подводных сооружений.

Характерной чертой шлакопортландцемента является то, что в нем присутствует высокое содержание мельчайших частичек металла из-за добавления доменных шлаков.

  • Тампонажный. Особый тампонажный портландцемент чаще всего используется при цементировании газовых и нефтяных скважин. Состав этого цемента минералогический. Он разбавляется шлаком кварцевым песком или известняком.

Существует несколько разновидностей этого цемента:

  1. песчанистый;
  2. утяжеленный;
  3. низкогироскопичный;
  4. солестойкий.
  • Шлакощелочной. Такой портландцемент имеет добавки из щелочки, а также молотого шлака. Встречаются составы, в которых присутствуют глинистые составляющие. Схватывается шлакощелочной цемент точно так же, как и обычный портландцемент с песчанистой основой, однако отличается повышенной устойчивостью к негативным внешним факторам и низким температурам. Также подобный раствор обладает низким уровнем влагопоглощения.

Как можно заметить, технические и физические свойства разных видов портландцемента сильно отличаются друг от друга. Благодаря такому широкому выбору можно подобрать раствор и для строительных, и для отделочных работ в любых условиях.

Маркировка

Все разновидности портландцемента различаются по своим маркировкам:

  • М700 – это очень прочный состав. Именно он используется при изготовлении высокопрочного бетона для возведения сложных и крупных конструкций. Стоит такая смесь недешево, поэтому ее крайне редко используют для возведения мелких сооружений.
  • М600 – это состав увеличенной прочности, который чаще всего применяется в производстве ответственных железобетонных элементов и сложных конструкций.
  • М500 –тоже отличается высокой прочностью. Благодаря такому качеству его можно использовать при реконструкции различных зданий, перенесших серьезные аварии и разрушения. Также состав М500 применяют для укладки дорожных покрытий.
  • М400 – является самым доступным и распространенным. Он отличается неплохими параметрами морозостойкости и влагоустойчивости. Использовать клинкер М400 можно для строительства сооружений любого назначения.

Сфера применения

Как упоминалось выше, портландцемент представляет собой усовершенствованный тип вяжущего раствора. От непосредственного вида наполнителя напрямую зависят те или иные технические характеристики, присущие данному материалу. Так, быстросохнущий портландцемент с маркировкой 500 и 600 может похвастаться быстрым затвердеванием, поэтому его подмешивают в бетон для сооружения массивных и крупногабаритных сооружений, причем они могут быть и наземными, и подземными. Кроме того, к данному составы зачастую обращаются и в тех случаях, когда требуется максимально скорый набор прочности. Чаще всего данная необходимость возникает при заливке фундамента.

Более распространенным по праву признан портландцемент с маркировкой 400. Он является универсальным в вопросах своего применения. Его используют при создании мощных монолитных и железобетонных деталей, к которым предъявляются повышенные требования прочности. Данный состав немного отстает от портландцемента марки 500, однако стоит дешевле.

Сульфатостойкий вяжущий состав зачастую используется для подготовки смесей, участвующих в строительстве различных конструкций, находящихся под водой. Этот усовершенствованный портландцемент незаменим в подобных условиях, так как подводные строения особенно подвержены вредным воздействиям сульфатных вод.

Цемент с пластификатором и маркировкой 300-600 приумножает свойства пластичности раствора, а также увеличивает его прочностные характеристики. Используя такой портландцемент, можно сэкономить около 5-8% вяжущего, особенно если сравнивать его с простым цементом.

Особые разновидности портландцемента не так часто используются для строительных работ небольших масштабов. Это объясняется их высокой стоимостью. Да и не каждый потребитель хорошо знаком с подобными составами. Все-таки портландцемент, как правило, используется в строительстве крупных и важных объектов.

Когда нельзя применять?

Портландцемент наделяет обычный бетон специальными свойствами и прочностными качествами, что делает его весьма востребованным в строительных работах (особенно масштабных). Однако такой раствор нельзя применять в проточных речных руслах, соленых водоемах, а также в воде, отличающейся повышенным содержанием минеральных веществ.

Даже сульфатостойкий вид цемента не будет справляться со своими основными функциями в подобных условиях, так как он рассчитан на эксплуатацию в статичных и умеренных водах.

Советы по использованию

Портландцемент является более сложным по своему составу, нежели обычный раствор.

Работая с такими материалами, следует прислушаться к советам и рекомендациям специалистов:

  • Чтобы раствор поскорее затвердел, необходимо подобрать подходящий минералогический состав цемента, а также применить специальные добавки. Нередко в таких случаях обращаются к электрическому прогреву или тепло-влажной обработке.
  • Для замедления затвердевания применяют нитраты натрия, калия и аммония. Э
  • Необходимо учитывать и сроки схватывания цементного теста. Начало данного процесса происходит не раньше, чем через 30-40 минут, а завершение – не позже, чем через 8 часов.
  • Если портландцемент планируется использовать для обустройства фундамента в условиях сложного грунта, то специалисты настоятельно рекомендуют выбрать сульфатостойкий раствор, который отличается высоким содержанием минеральных компонентов.
  • Для оформления полов идеально подходит цветной или белый портландцемент. С использованием такого раствора можно создавать красивые мозаичные, плиточные и брекчиевидные покрытия.
  • Портландцемент не является редкостью. Его можно купить практически в любом строительном магазине. Его необходимо грамотно подготовить к работе. Для этого нужно взять 1,4-2,1 воды на каждые 10 кг цемента. Чтобы рассчитать точное количество требуемой жидкости, вам необходимо обращать внимание на степень густоты раствора.
  • Обращайте внимание на состав портландцемента. Если в нем присутствуют различные добавки для улучшения влагоустойчивых качеств, то морозостойкие характеристики уменьшатся. Если вы подбираете цемент для влажного климата, то обычный раствор вам не подойдет. Лучше приобрести шлакопортландцемент.
  • Цветным и белым клинкерным смесям необходимо обеспечить транспортировку и хранение в специальной таре.
  • Сегодня в магазинах продается очень много поддельных клинкерных составов. Специалисты настоятельно рекомендуют при покупке знакомиться с сертификатами качества товаров, в противном случае цемент может оказаться низкокачественным.

Процесс получения портландцемента можно посмотреть ниже.

Сульфатостойкий цемент (портландцемент) — что это такое

Бетонные и железобетонные сооружения отличаются прочностью и долговечностью, однако под влиянием атмосферных факторов они начинают разрушаться. Причинами снижения прочности становятся перепады температуры, повышенная влажность, солнечные лучи и т.п. Добавление в состав бетона сульфатостойкого цемента помогает увеличить срок службы конструкции.

Цемент этого вида помогает увеличить срок службы.

Что это такое

Сульфатостойкий бетон, называемый иначе портландцементом, — это материал, содержащий клинкер, алюминат кальция, силикат. Такие строительные смеси используют при сооружении гидротехнических построек. Материал противостоит негативному влияют дождевых вод, содержащих сульфаты.

Основной состав

Основные компоненты сульфатостойкого бетона те же, что у стандартного бетона: в роли основы выступают песок и цемент, смешивающиеся в соотношении 1:3.

Вводятся минеральные добавки, улучшающие технические характеристики. В состав сульфатостойкого бетона вводят клинкер, гипсовый камень или иное сырье, содержащее сульфат кальция.

Разновидности

Строительные смеси, устойчивые к воздействию агрессивных факторов, делятся на такие типы:

  • усиленный минеральными присадками цемент;
  • пуццолановый вяжущий гидравлический состав;
  • сульфатостойкий портландцемент;
  • шлакопортландцемент.

Портландцемент увеличивает устойчивость бетонных смесей к перепадам температур, снижает агрессивность сульфатов, если эти вещества содержатся в материале в большом количестве.

Способы получения

Бетон, имеющий нужные характеристики, получают 2 способами:

  1. Изготовление строительного раствора с последующим введением минеральных присадок.
    Если объем добавляемых веществ превышает норму, прочность бетонной конструкции снижается. Повышенная хрупкость становится причиной обрушения сооружения. При изготовлении таких растворов нельзя отклоняться от рекомендаций, содержащихся в нормативных актах.
  2. Добавление сульфатостойкого портландцемента.
    Введение этого компонента повышает прочность, защищая конструкцию в течение всего срока эксплуатации. Сульфатостойкий раствор приобретает нужные качества через 28 дней. Портландцемент содержит 20% шлака. При изготовлении шлакопортландцемента этот компонент можно заменять золой, количество которой в объеме раствора не должно превышать 10%.

Виды цементов

При изготовлении сульфатостойкого бетона используют такие виды цемента:

  1. Простой портландцемент.
    Введение балластных и минеральных добавок в такой материал запрещено. Цемент универсален, морозоустойчив и нечувствителен к повышенной влажности.
  2. Портландцемент, содержащий минеральные присадки.
    В качестве последних применяют шлак, микрокремнезем или пуццолан. Смесь должна содержать не более 10% минерального компонента.
    Материал выдерживает большое количество циклов замораживания, не разрушается под воздействием влаги
  3. Шлакопортландцемент. Основой состава является прессованный доменный шлак, который смешивается с клинкером в соотношении 1:1. Этот компонент составляет 40-60% от общего количества бетона. Шлак должен содержать соответствующее норме количество оксида алюминия. Недостатком этого строительного материала является чувствительность к перепадам температур.
  4. Пуццолановый цемент.
    В состав входят пуццоланы и печной шлак. Первые представляют собой минеральные вещества, выбрасываемые вулканами. В отличие от предыдущих типов, этот материал более устойчив к воздействию сульфатов, однако чувствителен к резким изменениями температуры и влажности.

Свойства

К основным свойствам сульфатостойких строительных смесей относятся:

  1. Быстрое затвердевание.
    Раствор схватывается за 1-10 часов.
  2. Водопотребление.
    Этот показатель помогает правильно разводить сухую смесь водой для получения раствора нужной вязкости. У устойчивого к сульфатам цемента этот параметр составляет 22-28%.
  3. Размер фракции.
    Объем остающихся про просеивании через сито с ячейками 80 мкм частиц не должен превышать 15%.

Портландцемент М500 Д0.

Цветной и белый портландцемент

Вместе с защищенностью от воздействия агрессивных факторов цемент должен обладать хорошими эстетическими качествами.

Существует 2 вида смесей:

  1. Белый портландцемент.
    Изготавливается по той же технологии, что и простой цемент. Отличием является содержание белого клинкера. Важный показатель — тип используемой глины. Она должна содержать небольшое количество оксидов металлов, придающих желтизну. Белизны добиваются путем превращения карбида железа в окись.
  2. Цветной.
    Изготавливается на основе белого цемента путем добавления красителей. В роли последних выступают гематитовая руда, фталоцианиновые пигменты, окись железа, сажа.

Область применения

Сфера использования обуславливается преимуществами цемента.

Еще одна марка сульфатостойкого цемента.

Смеси применяются для строительства объектов, подвергающихся негативным факторам окружающей среды:

  • морозы или резкое повышение температуры;
  • регулярные атмосферные осадки, повышение влажности, приливные и подземные воды;
  • вспучивание или усадка грунта;
  • воздействие агрессивных веществ, содержащихся в сточных водах;
  • землетрясения.

Сульфатостойкий бетон используют для строительства фундаментов, гидротехнических сооружений, мостовых свай, железобетонных обсадных конструкций колодцев, речных и морских молов.

Маркировки

При покупке устойчивого к сульфатам портландцемента обращают внимание на марку, указанную на упаковке. Этот параметр отражает прочность материала при сдавливании. Шлакопортландцемент обозначается как М300, 400, 500. Маркировки М400 и М500 можно обнаружить на упаковке строительной смеси с минеральными присадками. Цемент без добавок имеет марку М400, пуццолановый — М300, 400.

При долгом хранении наблюдается потеря прочности — за полгода этот показатель может уменьшиться на 10%.

что это такое, цинк-сульфатный материал, состав клинкера и применение цемента для изготовления бетона и бетонных свай

В прочности и долговечности железобетонных конструкций мало кто сомневается, но все же стоит отметить, что под воздействием внешних факторов среды материал имеет свойство довольно быстро разрушаться. Основными причинами разрушения бетона являются ветер, грунтовые воды, солнечные лучи, частые дожди и морозы. Именно поэтому применение новых технологий в производстве строительных смесей так важно.

На помощь в борьбе с разрушением бетонных конструкций приходит специализированный сульфатостойкий бетон.

Особенности

Сульфатостойкий цемент производится на основе крошки портландцементного клинкера тонкого помола в смеси с гипсом, частный случай обычного портландцемента с особенностью в виде повышенной устойчивости к воздействию сульфатов.

Особые требования выдвигаются к качеству клинкера, используемого в изготовлении сульфатостойкого цемента. Так, его химический состав строго нормируется:

  • концентрация трехкальциевого силиката не более 50%;
  • концентрация алюмината – не более 5%;
  • глиноземный модуль – должен быть более 0,7%;
  • совместное содержание C3A+C4AF – менее 22%.

Такие ограничения вводятся, чтобы обезопасить полученную конструкцию от сульфатной коррозии.

Использование

Использование сульфатостойких цементов обосновано для строительства сооружений, подверженных агрессивным воздействиям окружающей среды.

А именно:

  • сильные морозы и перепады температур;
  • частые атмосферные осадки и перепады влажности, затопления, приливы и отливы, паводок, грунтовые воды;
  • движение грунта, его просаживание или, наоборот, вспучивание;
  • воздействие агрессивных химических жидкостей, например, грунтовые воды с нестабильным составом;
  • сейсмическая активность.

Поэтому чаще всего сфера применения сульфатостойких цементов – это:

  • цинк-сульфатные мостовые сваи;
  • гидротехнические сооружения, работающие с морской или океанической водой;
  • подводные и подземные массивы;
  • морские и речные молы;
  • железобетонные сооружения;
  • конструкции с повышенной напряженностью.

Разновидности сульфатостойкого цемента

Рассмотрим основные виды сульфатостойкого цемента в зависимости от состава:

  • Портландцемент без добавок. Введение минеральных и инертных добавок в этот вид цемента недопустимо. Является универсальным материалом, стоек к перепадам температуры и влажности.
  • Шлакопортландцемент. Основной добавкой является гранулированный доменный шлак, он перемалывается вместе с клинкером и составляет 40—60% от общего объема смеси. Шлак, используемый в качестве добавки, должен соответствовать норме на присутствие в нем оксида алюминия – не более 10-12%. Слабое место шлакопортландцемента – неустойчивость к замораживанию.
  • Портландцемент с добавлением минеральных добавок. В качестве минеральных добавок может быть использован шлак в количестве 15-20% от общего объема, пуццолан, комбинация пуццолана или микрокремнезема со шлаком. Минеральные добавки обычно составляют 5-10%. Этот вид сульфатостойкого цемента обладает отличной стойкостью к замораживанию и перепадам влажности.
  • Пуццолановый портландцемент. Содержит в своем составе смесь из доменного шлака и пуццоланов. Пуццоланами называются активные минеральные добавки вулканического происхождения, такие как, например, пепел или пемза. В отличие от портландцемента более стоек к сульфатной коррозии, но при этом хуже переносит резкие перепады температур и перепады влажности.

Маркировки сульфатостойкого цемента

Приобретая сульфатостойкий цемент, стоит уделить внимание маркировке на упаковке. Она означает максимальную прочность при сжатии. Основные распространенные марки – М300, М400, М500. Соответственно, прочность этих цементов будет составлять от 300 до 500 кг/см² (или от 30 до 50 МПа).

Необходимо помнить, что при длительном хранении прочность состава может снижаться, так, за 3 месяца она может снизиться на значение до 10%.

Своей максимальной прочности на сжатие цемент достигает на 28 сутки после заливки.

  • Сульфатостойкий шлакопортландцемент бывает всех доступных маркировок – М300, М400 и М500.
  • Портландцемент с добавлением минеральных добавок маркируется – М400 и М500.
  • Портландцемент без добавок имеет маркировку – М400.
  • Пуццолановый маркируется – М300 и М400.

Свойства сульфатостойких цементов

Сульфатостойкие цементы являются быстросохнущими.

  • Сроки схватывания – от 45 мин до 10 часов.
  • Водопотребность 22-28%. Это важная характеристика, которая используется для правильного разведения исходной смеси с водой, чтобы получить раствор нужной консистенции.
  • Тонкость помола. Для цементов с содержанием минеральных добавок осадочного происхождения остаток на сите с ячейками 80 мкм – не более 15%

Цветной и белый портландцемент

Агрессивные условия окружающей среды не повод забыть об эстетическом виде сооружения. Особое распространение имеют белые портландцементы, механизм изготовления которых очень схож с обычным цементом, за исключением использования белого клинкера.

Важным моментом в производстве белого клинкера является применение карбонатных пород и глины с очень низкой концентрацией оксидов железа и марганца. Для усиления белизны клинкера его выбеливают с помощью химического восстановления карбида железа 3 до оксида железа Fe3O4.

В белом портландцементе особо ценится его показатели белизны, так, выделяют 3 степени белизны цемента, которые между собой отличаются степенью отражения света.

На этой основе производится и цветной портландцемент. Его несложно сделать из белого клинкера в смеси с красящими веществами. Чаще всего для окраски используется железная гематитовая руда (для получения красного и коричневого оттенков), фталоцианиновые пигменты (для получения зеленого и голубого), железоокисный пигмент (желтый) и сажа для получения серых и черных оттенков.

Рекомендации

    Стоит отметить, что сульфатостойкие цементы являются важной частью в постройке конструкций, подвергающихся суровым испытаниям климатическими условиями, такими как переменчивая влажность и скачки температур.

    Необходимо с должной ответственностью относиться к выбору материалов, ведь для разных условий сульфатостойкие цементы подбираются индивидуально.

    В большинстве случаев важным критерием выбора является тип почвы, ее кислотность и плотность. Но также стоит при выборе обращать внимание на то, чтобы приобретаемая продукция соответствовала государственным стандартам качества (ГОСТ).

    О том, как выбрать цемент, смотрите в следующем видео.

    что это такое, состав и свойства, разновидности и марки по ГОСТ, сульфатостойкий пуццолановый портландцемент

    Для изготовления бетона применяются неорганические вяжущие вещества, которые при смешивании с водой образуют тестообразный раствор, набирающий прочность по мере застывания. Разновидностью такого вяжущего состава является портландцемент.

    Особенности и изготовление

    О портландцементе нередко ведут разговор, когда речь заходит о необходимости прочного и устойчивого к негативным воздействиям среды раствора. Портландцемент представляет собой разновидность вяжущего вещества для бетонных растворов.

    Он является сухой смесью, которую разводят водой. Спустя определенное время происходит схватывание продукта при взаимодействии с воздухом.

    Портландцемент в основе имеет мелко смолотый клинкер, а также гипс, ускоряющий схватывание смеси. В зависимости от вида и марки изделия его формула может включать те или иные добавки и примеси.

    Смесь была изобретена еще в 1824 году американским каменщиком, а своим названием обязана внешнему сходству с известняком Портленда, который добывался в одном из английских графств.

    Для получения данного состава используются карбонатные горные породы (известняк, мел, глинозем и кремнезем), а также мергелий (смесь карбонатных пород и глины, переходная порода от известняковых к глинистым). Процесс производства начинается с тщательного измельчения сырья и смешивания его в определенных пропорциях. Следующий этап – обжиг сырья в печах при температуре 1300-1400°С. Результатом оплавления становится материал, называемый клинкером.

    Клинкер вновь измельчается и смешивается с гипсом. При необходимости добавляются прочие элементы, повышающие эксплуатационные характеристики готового продукта. Данная смесь проходит контроль качества и при соответствии принятым стандартам получает сертификат соответствия.

    Существует несколько вариантов обжига сырья:

    • Мокрый. Сначала происходит измельчение компонентов, затем глина замачивается до тех пор, пока показатель влажности не достигнет 70%. После этого она в мельницах смешивается с известняком.
    • Сухой. Процесс перемалывания и сушки смеси происходит одновременно, что позволяет сократить трудозатраты и расходы производства. В результате обработки в мельницах получают порошкообразное сырье.
    • Комбинированный. При данной технологии совмещаются 2 типа производства – сухой и мокрый. Влагонасыщение сырья поднимается до 14%, после чего продукция измельчается и высушивается в специальных мельницах.

    Состав и свойства

    Как уже говорилось, портландцемент состоит из клинкера. В природе готовые гранулы встречаются достаточно редко, поэтому клинкерную крошку получают искусственным методом путем смешивания и обжига карбоновых и глинистых смесей.

    Готовый клинкер смешивают с гипсом, содержание которого в составе не превышает 5%. Его вводят для того, чтобы обеспечить подвижность раствора в течение 45 минут, что необходимо при формовке изделий или выполнении некоторых видов работ.

    Состав и процентное содержание компонентов смеси регулирует ГОСТ 10178 85 «Портландцемент и шлакопортландцемент». Именно соблюдение гостребований при производстве гарантирует высокие технические и эксплуатационные характеристики продукта.

    На его упаковке обязательно должно быть указание на производство по ГОСТу. При отсутствии последнего имеется ввиду, что портландцемент изготовлен в соответствии с ТУ (технические условия), а это значит, что его свойства отличаются от принятых.

    Для придания портландцементу определенных технических характеристик, в состав вводят минеральные добавки, содержание которых не превышает 20-25%.

    Наиболее востребованными являются следующие:

    • Алюминат увеличивает сроки схватывания цемента, но имеет невысокие показатели прочности (возможное содержание в портландцементе – не более 15%).
    • Алюмоферрит имеет те же свойства, что и предыдущая добавка, однако его содержание в готовом продукте уменьшается до 10-18%.
    • Белит оказывает вяжущее действие, способствует увеличению времени затвердевания, однако чрезмерное содержание способно негативным образом сказываться на прочностных характеристиках состава (допустимое содержание – не более 15-37%).
    • Алит широко используется (процентное соотношение может достигать 60%) в составах высоких марок, поскольку обеспечивает быстрое их отвердение.

    Свойства портландцемента определяются его составом. Основными критериями, по которым производится оценка качества продукта, являются следующие:

    • Период схватывания. Схватывание смеси при соблюдении технических требований ее разведения должно происходить спустя 40-45 минут. Минералогический состав, тонкость помола и температура, при которой ведутся работы – именно эти факторы в первую очередь влияют на скорость схватывания изделия.
    • Водопотребность. Под данным термином понимается количество воды, требуемое для получения густого, подходящего для работы цементного теста. Обычно влага не должна превышать 25% от состава смеси. С целью снижения требуемого количества воды применяется сульфитно-дрожжевая бражка или пластификаторы.
    • Водоотделение. Данный термин обозначает отжим воды в готовом растворе, возникновение которого обусловлено оседанием более тяжелых цементных частиц. Снизить этот показатель позволяют минеральные добавки.
    • Морозостойкость – способность продукта переносить определенное количество циклов заморозки и разморозки без потери своих эксплуатационных характеристик.

    Для повышения морозостойкости в состав добавляют абиетат натрия или смыленный древесный пек.

    • Коррозийная стойкость. Данная характеристика связана с тонкостью помола смеси и степенью пористости готового бетона.
    • Тепловыделение. Имеется в виду способность бетона выделять тепло в процессе затвердения. Стремительно отдающий тепло состав оптимизируют путем добавления в него активных минеральных компонентов.

    Характеристики

    Портландцемент имеет более высокие прочностные характеристики по сравнению с другими видами цемента, что обусловлено особенностями состава. Те или иные добавки могут вступать в реакции, изменяя технические свойства материала. Последние же связаны с его механической стойкостью и возможностями эксплуатации.

    Нельзя говорить о том, что одна из технических характеристик является более приоритетной. Так, например, прочный, но слишком медленно застывающий портландцемент может увеличить сроки строительства. А морозостойкий, но подверженный коррозии состав может применяться лишь для решения узкого круга задач.

    Сегодня производители стремятся создавать универсальные составы, в которых одинаково сильно проявляются наиболее важные для цемента свойства.

    В то же время существуют специализированные составы, имеющие особое назначение. Таковым можно считать пуццолановый портландцемент, имеющий максимальные показатели коррозийной стойкости и влагопрочности, но достаточно низкие показатели прочности на начальных этапах работы (в первые дни схватывания).

    Технические

    Среди технических характеристик следует выделить:

    • Удельный вес продукта – 1100 кг/м³ для насыпных смесей, 1600 кг/м³ для уплотненных.
    • Тонкость помола в среднем составляет 40 микрон (определяется способностью смеси проходить через сито № 008), что обеспечивает необходимую прочность цемента и время его отвердения, а также влияет на его эксплуатационные качества.
    • Потребление воды, оптимальное содержание жидкости в составе не должно превышать 25-28%, поскольку этот показатель влияет на прочность состава (при излишках происходит расслаивание бетонного теста, при недостатке на готовом изделии появляются трещины).
    • Плотность зависит от марки и наличия определенных добавок в составе. В рыхлом состоянии смесь имеет плотность 1,1 т/м³, в уплотненном – 1,5-1,7 т/м³.
    • Продолжительность схватывания после смешивания с водой не превышает 40-45 минут, дальнейшее отвердение зависит от особенностей состава и условий среды (в зимнее время процесс замедляется), но не превышает 10-12 часов (измеряется с помощью прибора Вика).
    • Изменение объема при застывании означает уменьшение цементного тела в объеме на 0,5-1 мм/м на открытом воздухе и его набухание до 0,5 мм/м в воде. Важным моментом является равномерность изменений по всему объему раствора.

    Физические

    • Антикоррозийная устойчивость достигается благодаря введению в состав гидроактивных материалов, препятствующих химической активности солей, а также добавлению примесей, уменьшающих пористость бетона.
    • Длительность хранения составляет не более 12 месяцев при условии сохранения заводской упаковки (3-4-х слойные, герметично закрытые бумажные мешки), поскольку уже через 3 месяца хранения теряется до 20% активности состава, через год – до 40%. Вернуть такому цементу былые качества можно только путем вторичного перемалывания.
    • Прочность на сжатие. В соответствии с данной характеристикой выделяют 4 класса прочности – 22,5; 42,5; 42,5; 52,5. Этот показатель напрямую связан со скоростью схватывания раствора.

    Механические

    Показатели механической прочности портландцемента составляют не менее 42,5 мПа на 28 сутки после заливки. Определение проводится в лабораторных условиях на примере образца. В соответствии с полученными результатами цемент маркируется (например, М 500). Коэффициент при этом указывает на то, какое давление способен выдержать образец (измеряется в кг/см³).

    Чем выше данный коэффициент, тем больше прочностные показатели состава. Прочностные характеристики зависят от степени помола (чем она мельче, тем большей активностью обладает раствор), наличия присадок и добавок.

    Показатели прочности, в свою очередь, влияют на степень схватывания раствора (определяется с помощью иглы Вика).

    Отличия от простого цемента

    Портландцементом считается разновидность цемента, который чаще всего используется при заливке бетона. Последний, в свою очередь, используется в монолитном и железобетонном строительстве, при возведении объектов, к которым предъявляются повышенные прочностные характеристики.

    Благодаря наличию клинкерных гранул и прочих добавок, портландцемент обладает большим запасом прочности, имеет более высокие показатели морозостойкости, устойчивости к воздействию агрессивных сред. Это делает портландцемент востребованным материалом при строительстве объектов нефтяной и газовой отраслей.

    Он подходит для возведения фундамента на сложных неустойчивых грунтах, в таком случае рекомендуется применять сульфатостойкую смесь. Такой состав почти не дает усадки зданий, на его поверхности не образуются трещины.

    Вопрос о различиях между цементом и портландцементом несколько некорректен, поскольку последний является разновидностью цемента. Иначе говоря, цемент – это общее название, портландцемент является его разновидностью с определенным набором прочности.

    Различия логичнее проводить, опираясь на марочную прочность цементов. Так, например, портландцемент М 400 уступает в своей прочности цементу М 600. Сам по себе портландцемент мало отличим от цемента (по способу монтажа, технологии схватывания, особенностям использования), разница тех или иных отличительных характеристик обусловлена присутствием добавок.

    Виды

    Все виды цемента делятся на бездобавочные и добавочные. Бездобавочный состав не содержит минеральных добавок, помимо гипса. Он подходит для надземных, подземных и подводных объектов монолитного характера, а также сборных бетонных и железобетонных конструкций, которые эксплуатируются в условиях отсутствия агрессивной среды.

    Наличие минеральных добавок улучшает технические свойства портландцементов, благодаря чему их можно применять в агрессивных условиях, при длительном контакте конструкции с водой. Среди наиболее распространенных добавок минерального происхождения выделяют: доменный шлак, активные минеральные добавки и природные активные миндобавки.

    За счет введения той или иной добавки происходит улучшение таких показателей, как водонепроницаемость, коррозийная стойкость, однако их присутствие способствует снижению морозостойкости.

    В зависимости от особенностей состава выделяют следующие разновидности портландцемента:

    • Быстросохнущий. Отвердение смеси происходит уже в первые 3 дня заливки благодаря входящим в состав шлакам и специальным минералам. Немаловажно, чтобы степень помола смеси была минимальной. Выпускается в марке М400 и М500. Использование данного состава позволяет снизить время выдержки смеси в опалубке и существенно увеличить темпы строительных работ.

    Применяется в основном для быстровозводимых и железобетонных объектов.

    • Нормальноотвердевающий. Он не содержит специальных добавок, не столь требователен к степени помола смеси. Выпускается в соответствии с ГОСТом 31108-2003.
    • Гидрофобный вариант характеризуется способностью не впитывать влагу и уменьшенным временем схватывания. Подобные свойства обеспечивают входящие в раствор мылонафты, асидолы. Находит применение при возведении объектов, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности, а также расположенных на подтопляемых участках.
    • Пластифицированный. Характерной особенностью продукта является наличие в нем пластификаторов, обеспечивающих необходимую подвижность, снижение водопоглощения, термостойкость. Пластификаторы закладываются при помоле смеси, благодаря чему они словно обволакивают частицы цемента, предотвращая их склеивание. В результате получается подвижный, удобный в нанесении состав, который широко применяется для возведения сложных по форме архитектурных конструкций.
    • Тампонажный. Обладает способностью тампонировать, то есть защищать скважины от воздействия грунтовых вод. Широко используется в нефтяной и газовой отраслях, поскольку не зависит от давления и температуры и надежно удерживает колонны в скважинах даже на начальных этапах застывания. Существует еще одна разновидность данного вида цемента – тампонажный облегченный портландцемен, имеющий в составе «облегченные» добавки.
    • Расширяющийся. Подобные смеси могут иметь различный состав, но все их объединяет способность увеличиваться в объеме при замешивании раствора. Это обусловлено тем, что между основным и добавочным компонентами начинается химическая реакция, которая и дает приращение объема.

    Как правило, такие составы применяются для заполнения швов и трещин на поверхностях, подверженных воздействию повышенной влажности.

    • Сульфатостойкий. Такой бетон противостоит воздействию сульфатных вод, вызывающих развитие коррозии. Как правило, сульфатостойким делается морозопрочный цемент марки М300,400, иногда – М 500.

    Применяется для создания свайного и других типов фундамента на болотистых и кислых почвах.

    • Шлакопортландцемент. В составе изделия присутствуют доменные шлаки, чем и обусловлено высокое содержание в нем частиц металла. Смесь используется для получения жароустойчивого бетона, а также при сооружении объектов под землей, водой, на высоте. Имеет невысокую морозостойкость.
    • Шлакощелочной состав отличается более высокими, по сравнению с портландцементом, характеристиками. Он устойчив к воздействию агрессивных сред, перепадам температур, имеет высокую морозостойкость и низкий показатель поглощения влаги. Подобные способности достигаются благодаря включению в состав молотого шлака и щелочи, иногда – глины.
    • Белый портландцемент. Сфера применения смеси – отделочные и архитектурные работы, также она выступает в качестве основы для цветных цементов. Белоснежный оттенок получают благодаря изготовлению продукта из чистых известняков и белых глин, а также путем дополнительного охлаждения клинкера водой.
    • Магнезиальный – состав на основе оксидов магния (нагревается до температуры 800С) и 30% водного раствора хлорида магния. Благодаря входящим в него компонентам и особенностям технологии производства удается получать прочную белую массу, которая легко поддается обработке (легко полируется, не подвержена воздействию плесени, грибка).

    Материал применяется в качестве отделочного покрытия, а также для создания сложных с точки зрения форм конструкций. Бетон на основе магнезиального цемента, по сути, является разновидностью искусственного камня.

    • Цветной портландцемент также используется для декоративных работ. Получается он путем смешивания белой модификации и пигмента. В качестве последнего могут выступать железный сурик, охра, окись хрома. Главное, чтобы пигменты были свето- и щелочестойкие.
    • ​​​​​​Пуццолановый. В составе смеси находятся цветной портландцемент, гипс и добавки, имеющие вулканическое или осадочное происхождение. Полученный раствор имеет повышенную гидростойкость, он застывает не только в условиях повышенной влажности, но и под водой. Это позволяет применять его при организации гидротехнических сооружений, облицовке бассейнов и прочих резервуаров для хранения воды, поверхностей (в том числе наклонных), контактирующих с морской или хлорированной водой. Застывшая поверхность характеризуется прочностью, химической инертностью, отсутствием высолов.
    • Глинозёмистый состав представляет собой быстротвердеющий и прочный цемент на основе клинкера и расплавленных известняков. Готовая смесь содержит большое количества низко-основных алюминатов кальция.

    Для обеспечения качественного сцепления и набора необходимой прочности застывание должно вестись при температуре ниже 25%С. В противном случае теряется до 50% прочности бетона.

    Еще одной особенностью глинозёма является недопустимость его смешивания с другими цементами и известью, составами, даже в небольшом количестве содержащими щелочи. Глинозёмный портландцемент подходит для изготовления кислостойких бетонных растворов, заполнения кислостойких пород (гранита, бештаунита). Скорость схватывания – около 8 дней.

    Марки

    Марка определяется как прочность образца при испытании его на изгиб и сжатие. Для изготовления образца применяются портландцемент и песок, взятые в пропорции 1: 3. Из данного раствора изготавливается образец размером 4х4х16 см, который застывает в течение 28 суток, твердение происходит в условиях повышенной влажности. Для ускорения застывания разрешается прибегать к технике пропаривания образца.

    Наиболее распространенными сегодня являются марки портландцемента М 400, 500, 600:

    • М 400 – наиболее востребованная марка цемента. Заложенные в ней технические характеристики (прочности, морозостойкости) подходят для возведения большинства объектов.
    • М 500 – цемент, обладающий несколько большим запасом прочности, что позволяет применять его в работах по реконструкции или восстановлению объектов после аварии, использовать для ремонтно-дорожных работ, строительства объектов военно-технического назначения, сооружений из асбестоцемента.
    • М 600. Состав имеет повышенную прочность, что делает возможным его применение при возведении ответственных железобетонных конструкций, инженерных сооружений.
    • М 700 – портландцемент максимальной прочности, применяемый для бетонной смеси для возведения напряженных конструкций. Использование его при обычном строительстве (например, в частном домовладении) нерационально из-за высокой стоимости.
    • М 900 – сверхпрочный цемент, используемый только для военных объектов, например, для создания бункеров.

    Существуют также «промежуточные» марки цемента, например М 550 (по своим техническим характеристикам близки к М500, но отличаются чуть большей прочностью).

    В каких случаях не подходит?

    Благодаря многообразию составов портландцемента он подходит практически для любого типа строений. Главное – верно определить наиболее важное свойство цемента и подобрать соответствующую добавку. Некоторые из них при совместном использовании нивелируют свойства друг друга. Так происходит, например, при одновременном добавлении компонентов для улучшения влагостойкости и морозоустойчивости. Первые (повышающие влагостойкость) ощутимо снижают морозостойкость состава.

    Иначе говоря, портландцементы с добавками не подходят для условий, в которых происходит значительное снижение температуры эксплуатации. В данном случае должны применяться портландцементы без добавок. Для влажных климатов не подходит стандартная смесь портландцементов, лучше выбрать шлакопортландцемент.

    Немаловажно учитывать и назначение материала. Так, для возведения монолитных объектов и конструкций гражданского назначения (например, мостов, высоковольтных линий) не подходит портландцемент М400. Для решения указанных задач допустимо применять смесь с марочной прочностью не менее М 500.

    Ни один из видов портландцемента не подходит для использования в текучих водах, соленых водоемах, проточных руслах рек, водах с высоким содержанием минералов.

    Даже сульфатостойкая разновидность портландцемента, обладающая повышенными показателями влагопрочности, применяется только в статичных умеренных водах. В остальных случаях (например, для организации плотин, дамб и прочих инженерных сооружений) применяют особые виды цемента.

    Приставка «портланд» обозначает присутствие в смеси большого количества силикатов кальция, поэтому она не рекомендована для блоков и конструкций специального назначения. Пуццолановый цемент не подходит для эксплуатации в условиях значительного снижения температуры.

    О том, как происходит получение портландцемента смотрите в следующем видео.

    Сульфатостойкость портландцемента — Big Chemical Encyclopedia

    Тип II. Портландцементы с умеренной теплотой затвердевания и сульфатостойкие портландцементы предназначены для использования там, где требуется умеренная теплота гидратации, или для обычных бетонных конструкций, подверженных умеренному воздействию сульфатов. [Стр.156]

    Тип IV. Низкотемпературные портландцементы содержат более низкий процент силиката кальция и алюмината кальция, что снижает тепловыделение. Тип V. Сульфатостойкие портландцементы — это те, которые по своему составу или обработке более устойчивы к сульфатам, чем другие четыре типа.Тип V используется, когда требуется высокая сульфатостойкость. [Pg.156]

    Хлориды, обычно в форме натриевой соли, обнаруживаются в осадочных отложениях, особенно в морских и прибрежных районах. В железобетоне они могут увеличить скорость коррозии стали. Хлориды также могут отрицательно повлиять на характеристики сульфатостойких портландцементов. BS 5328 [8.9] определяет содержание хлоридов в бетоне для различных типов и применений. BS 882 (Приложение C) [8.2] предоставляет руководство по предельным значениям содержания хлоридов в агрегатах, когда требуется ограничить содержание хлорид-иона в диапазоне от 0.01 до 0,05%. [Стр.72]

    Рис. 6.4 Пороговое значение хлоридов для начала коррозии в зависимости от содержания межфазных пустот (бетоны, изготовленные с использованием различных типов цемента, OPC = обычный портландцемент, SRPC = сульфатостойкий портландцемент) [14]. ..

    Используя обычный и сульфатостойкий портландцемент для представления различных хлоридных сред, для определения характеристик коррозии использовались краткосрочный электрохимический мониторинг и SEM [34].Стальные электроды проявляли пассивность в растворе с высоким содержанием алюмината кальция, до 1% масс. хлористый. При 1,75% мас. хлорид, коррозия стальных электродов. Все уровни хлорида привели к коррозии стали из-за низкого содержания алюмината кальция. На поровый раствор также повлияли условия воздействия строительного раствора. Воздействие атмосферы сильно повлияло на концентрацию гидроксида в поровом растворе, но не повлияло на концентрацию хлорида. Карбонизация также исследовалась, образцы в запечатанном контейнере имели соотношение хлорид / гидроксид вдвое меньше, чем незапечатанные образцы.[Pg.537]

    A отверждение на воздухе W подводное отверждение HH полугидрат гипса OPC обычный портландцемент SRPC сульфатостойкий портландцемент MS микрокремнезем D дезинтеграция образцов Источник Odler and Balzer (1992) … [Pg.198]

    Сульфат- Стойкий портландцемент характеризуется пониженным содержанием C, A в клинкере. [Pg.286]

    OPC = обычный портландцемент SRPC = сульфатостойкий портландцемент SSC = суперсульфатированный цемент PFA = пылевидная зола GGBFS = измельченный гранулированный доменный шлак… [Pg.291]

    Сульфатостойкий портландцемент, в отличие от обычного портландцемента, не содержит или содержит только пониженное количество C3A и не дает соли Фриделя или дает очень мало соли Фриделя даже в присутствии чрезмерных концентраций CE. Поэтому этот цемент особенно опасен для применений, в которых требуется защита стальной арматуры от коррозии, вызванной хлоридом. [Стр.293]

    Для обеспечения надлежащих характеристик бетон, подвергающийся воздействию морской воды, должен иметь высокое содержание цемента и низкое соотношение вода / цемент.В конструкциях, армированных сталью, важное значение имеет надлежащее покрытие из стали. Портландцемент может применяться в этих областях, но присутствие пуццолановых компонентов или доменного шлака обычно улучшает коррозионную стойкость бетона (Eglinton, 1998). В ходе прямого сравнительного исследования было обнаружено, что скорость проникновения хлорид-ионов в бетон меньше в смесях, сделанных с дымом кремнезема и доменным шлаком, чем в смесях, сделанных с обычными или сульфатостойкими портландцементами (Sakoda ei a /., 1992). [Стр.294]

    По химическому составу. Цементы для нефтяных скважин классов G и H представляют собой портландцементы с низким содержанием CgA, и спецификации обоих типов обычно соответствуют сульфатостойким портландцементам с высоким содержанием железа (см. Также раздел 2.8). Содержание свободной извести в этих цементах не ограничивается спецификациями API, но оно должно быть ниже 0,5 мас.%, Чтобы избежать проблем с реологией цементного раствора и замедлителем схватывания. При производстве цементов для нефтяных скважин классов G и H оксид железа (в виде остатков гематита или пирита) обычно должен добавляться в сырьевую смесь для получения большего количества ферритной фазы за счет алюмината трикальция.Требуемое количество Fe203 больше, когда производится цемент марки HSR, а не MSR. [Pg.347]

    Наиболее часто производимым цементом является портландцемент по британскому стандарту BS 12, который составляет 90% рынка, который включает такие продукты, как быстротвердеющие и крупнозернистые цементы, а также белый портландцемент (WPC). Другие цементы, на которые распространяются другие британские стандарты, включают сульфатостойкий портландцемент (SRPC), портландцемент для доменных печей, доменный цемент с высоким содержанием шлака и портландцемент PFA.[Стр.479]

    Сульфатостойкий портландцемент типа V (SRPC) 41 Обладает высокой сульфатостойкостью. Это специальный цемент, который используется, когда возможно сильное поражение. [Pg.433]

    Сульфатостойкий портландцемент типа V (SRPC) … [Pg.974]


    Сульфатостойкий портландцемент — Big Chemical Encyclopedia

    Тип II. Портландцементы с умеренной теплотой затвердевания и сульфатостойкие портландцементы предназначены для использования там, где требуется умеренная теплота гидратации, или для обычных бетонных конструкций, подверженных умеренному воздействию сульфатов.[Стр.156]

    Тип IV. Низкотемпературные портландцементы содержат более низкий процент силиката кальция и алюмината кальция, что снижает тепловыделение. Тип V. Сульфатостойкие портландцементы — это те, которые по своему составу или обработке более устойчивы к сульфатам, чем другие четыре типа. Тип V используется, когда требуется высокая сульфатостойкость. [Pg.156]

    Хлориды, обычно в форме натриевой соли, обнаруживаются в осадочных отложениях, особенно в морских и прибрежных районах.В железобетоне они могут увеличить скорость коррозии стали. Хлориды также могут отрицательно повлиять на характеристики сульфатостойких портландцементов. BS 5328 [8.9] определяет содержание хлоридов в бетоне для различных типов и применений. BS 882 (Приложение C) [8.2] содержит руководство по предельным значениям содержания хлоридов в агрегатах, когда требуется ограничить содержание хлорид-иона в диапазоне от 0,01 до 0,05%. [Стр.72]

    Рис. 6.4 Пороговое значение хлоридов для начала коррозии в зависимости от содержания межфазных пустот (бетоны, изготовленные с использованием различных типов цемента, OPC = обычный портландцемент, SRPC = сульфатостойкий портландцемент) [14]…

    Используя обычный и сульфатостойкий портландцемент для представления различных хлоридных сред, для определения характеристик коррозии использовались краткосрочный электрохимический мониторинг и SEM [34]. Стальные электроды проявляли пассивность в растворе с высоким содержанием алюмината кальция, до 1% масс. хлористый. При 1,75% мас. хлорид, коррозия стальных электродов. Все уровни хлорида привели к коррозии стали из-за низкого содержания алюмината кальция.На поровый раствор также повлияли условия воздействия строительного раствора. Воздействие атмосферы сильно повлияло на концентрацию гидроксида в поровом растворе, но не повлияло на концентрацию хлорида. Карбонизация также исследовалась, образцы в запечатанном контейнере имели соотношение хлорид / гидроксид вдвое меньше, чем незапечатанные образцы. [Pg.537]

    A воздушное отверждение W подводное отверждение HH полугидрат гипса OPC обычный портландцемент SRPC сульфатостойкий портландцемент MS микрокремнезем D дезинтеграция образцов Источник Odler and Balzer (1992)… [Стр.198]

    Сульфатостойкий портландцемент характеризуется пониженным содержанием C, A в клинкере. [Pg.286]

    OPC = обычный портландцемент SRPC = сульфатостойкий портландцемент SSC = суперсульфатированный цемент PFA = пылевидная зола GGBFS = измельченный гранулированный доменный шлак … [Pg.291]

    Sulfate- Стойкий портландцемент, в отличие от обычного портландцемента, не содержит или содержит только пониженное количество C3A и не дает соли Фриделя или дает очень мало соли Фриделя даже в присутствии чрезмерного содержания CE.Поэтому этот цемент особенно опасен для применений, в которых требуется защита стальной арматуры от коррозии, вызванной хлоридом. [Стр.293]

    Для обеспечения надлежащих характеристик бетон, подвергающийся воздействию морской воды, должен иметь высокое содержание цемента и низкое соотношение вода / цемент. В конструкциях, армированных сталью, важное значение имеет надлежащее покрытие из стали. Портландцемент может применяться в этих областях, но присутствие пуццолановых компонентов или доменного шлака обычно улучшает коррозионную стойкость бетона (Eglinton, 1998).В ходе прямого сравнительного исследования было обнаружено, что скорость проникновения хлорид-ионов в бетон меньше в смесях, сделанных из микрокремнезема и доменного шлака, чем в смесях, сделанных с обычными или сульфатостойкими портландцементами (Sakoda ei a /., 1992). . [Стр.294]

    По химическому составу. Цементы для нефтяных скважин классов G и H представляют собой портландцементы с низким содержанием CgA, и спецификации обоих обычно соответствуют сульфатостойким портландцементам с высоким содержанием железа (см. Также раздел 2.8). Содержание свободной извести в этих цементах не ограничивается спецификациями API, но оно должно быть ниже 0,5 мас.%, Чтобы избежать проблем с реологией цементного раствора и замедлителем схватывания. При производстве цементов для нефтяных скважин классов G и H оксид железа (в виде остатков гематита или пирита) обычно должен добавляться в сырьевую смесь для получения большего количества ферритной фазы за счет алюмината трикальция. Требуемое количество Fe203 больше, когда производится цемент марки HSR, а не MSR. [Стр.347]

    Наиболее часто производимым цементом является портландцемент по британскому стандарту BS 12, который составляет 90% рынка, который включает такие продукты, как быстротвердеющие и крупнозернистые цементы, а также белый портландцемент (WPC). Другие цементы, на которые распространяются другие британские стандарты, включают сульфатостойкий портландцемент (SRPC), портландцемент для доменных печей, доменный цемент с высоким содержанием шлака и портландцемент PFA. [Стр.479]

    Сульфатостойкий портландцемент типа V (SRPC) 41 Обладает высокой сульфатостойкостью.Это специальный цемент, который используется, когда возможно сильное поражение. [Стр.433]

    Сульфатостойкий портландцемент (SRPC) типа V … [Стр.974]


    Сульфатостойкий портландцемент

    СРПК 400-Д0 ГОСТ 22266-94, ГОСТ 30515-97

    Производственный цикл:

    • сырье для приготовления муки;
    • хлебопекарная выпечка и изготовление клинкера;
    • помол клинкера с гипсом и производство сульфатостойкого портландцемента;

    Использование :

    Сульфатостойкий портландцемент предназначен для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, устойчивых к коррозии при воздействии агрессивных по сульфатному содержанию сред.

    ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛИНКЕРА

    ЦЕМЕНТ

    НЕДВИЖИМОСТЬ

    Химический анализ
    % SiO 2 21,43 …. 21,50 21,40 …. 21,51
    % Al 2 O 3 4,43 …. 4,52 4,20…. 4,50
    % Fe 2 O 3 4,53 …. 4,90 4,55 …. 4,95
    % CaO 62,35 …. 62,70 62,5 …. 63,7
    % MgO 1,50 …. 1,52 1,60 …. 1,72
    % К 2 О 0,92 …. 1,35 0,99 …. 1,24
    % Na 2 O 0,18…. 0,25 0,17 …. 0,30
    % SO 3 0,59 …. 0,73 2,20 …. 2,40
    Рейтинговый модуль
    SR (степень насыщения) 88,60 …. 89,70 88,58 …. 89,75
    Силикатный модуль 2,34 …. 2,40 2,32 …. 2,39
    Алюминатный модуль 0,96…. 0,98 0,94 …. 0,98
    Силикат трикальция (C3A),% 3,92 …. 4,42 0,70 …. 3,20
    Физические испытания

    Удельная поверхность,

    см 2 / г

    2800 …. 3000

    Предел прочности при сжатии

    в возрасте 28 суток, МПа

    39,4…. 40,4
    Начальная установка, не менее 235 …. 250
    Окончательная установка, не менее 280 …. 325

    СРАВНЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ БЕТОНОВ ИЗ СУЛЬФАТУСТОЙКИХ ПОРТЛАНДСКОГО ЦЕМЕНТА И ПОРТЛАНДСКОГО ЦЕМЕНТА …

    Časopisi po područjima

    Uredništva

    Autori

    Политика и размена


    Stručni rad

    https: // doi.org / 10.13167 / 2019.19.8

    СРАВНЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ БЕТОНОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ СУЛЬФАТНОСТОЙКОГО ПОРТЛАНДСКОГО ЦЕМЕНТА И ПОРТЛАНДСКОГО ЦЕМЕНТА С ДОБАВКОЙ ПОЗЦОЛАНА

    Сергей Кровяков
    ; Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Украина

    Михаил Заволока
    ; Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Украина

    Лидия Дудник
    ; Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Украина

    Виталий Крыжановский

    орхидея.org / 0000-0003-1332-1922

    ; Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Украина

    Puni tekst: engleski, pdf (228 KB)

    ул. 81-86 preuzimanja: 97 * ситирадж
    АПА 6-е издание
    Кровяков С., Заволока М., Дудник Л. и Крыжановский В. (2019). СРАВНЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ БЕТОНОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С СУЛЬФАТУСТОЙКИМ ПОРТЛАНДСКИМ ЦЕМЕНТОМ И ПОРТЛАНДСКИМ ЦЕМЕНТОМ С ДОБАВКОЙ ПОЗЦОЛАНА. Электронный журнал факультета гражданского строительства Osijek-e-GFOS, 10 (19), 81-86. https://doi.org/10.13167/2019.19.8


    MLA 8-е издание
    Кровяков Сергей и др. «СРАВНЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ БЕТОНОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С СУЛЬФАТУСТОЙКИМ ПОРТЛАНД ЦЕМЕНТОМ И ПОРТЛАНДСКИМ ЦЕМЕНТОМ С ДОБАВКОЙ ПОЗЦОЛАНА». Электронный журнал строительного факультета Osijek-e-GFOS , vol. 10, комн. 19, 2019, ул. 81-86. https://doi.org/10.13167/2019.19,8. Citirano 23.11.2020.


    Чикаго 17-е издание
    Кровяков, Сергей, Михаил Заволока, Лидия Дудник и Виталий Крыжановский. «СРАВНЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ БЕТОНОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С СУЛЬФАТУСТОЙКИМ ПОРТЛАНД ЦЕМЕНТОМ И ПОРТЛАНДСКИМ ЦЕМЕНТОМ С ДОБАВКОЙ ПОЗЦОЛАНА». Электронный журнал инженерно-строительного факультета Osijek-e-GFOS 10, br. 19 (2019): 81-86. https://doi.org/10.13167/2019.19.8


    Гарвард
    Кровяков С. и др.(2019). «СРАВНЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ПРОЧНОСТИ БЕТОНОВ ИЗ СУЛЬФАТУСТОЙКИХ ПОРТЛАНДСКИХ ЦЕМЕНТОВ И ПОРТЛАНДСКИХ ЦЕМЕНТОВ С ДОБАВКОЙ ПОЗЦОЛАНА», Электронный журнал инженерно-строительного факультета Осиек-е-ГФОС , 10 (19), ул. 81-86. https://doi.org/10.13167/2019.19.8


    Ванкувер
    Кровяков С., Заволока М., Дудник Л., Крыжановский В. СРАВНЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ БЕТОНОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С СУЛЬФАТУСТОЙКИМ ПОРТЛАНДСКИМ ЦЕМЕНТОМ И ПОРТЛАНДСКИМ ЦЕМЕНТОМ С ПОЗЗОЛАНОВОЙ ДОБАВКОЙ.Электронный журнал факультета гражданского строительства Osijek-e-GFOS [Интернет]. 2019 [приступлено 23.11.2020.]; 10 (19): 81-86. https://doi.org/10.13167/2019.19.8


    IEEE
    С. Кровяков, М. Заволока, Л. Дудник и В. Крыжановский, «СРАВНЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ БЕТОНОВ ИЗ СУЛЬФАТУСТОЙКИХ ПОРТФЕЛЬНЫХ ЦЕМЕНТОВ И ПОРТОВЫХ ЦЕМЕНТОВ С ДОБАВКОЙ ПОЗЗОЛАНА Электронный журнал Факультета гражданского строительства Osijek-e-GFOS , vol.10, br. 19, стр.81-86, 2019. [Online]. https://doi.org/10.13167/2019.19.8

    Sažetak
    В этом исследовании было проведено сравнение прочности и долговечности бетона с сульфатостойким цементом и цемента с добавкой пуццолана. При оценке прочности бетона сравнивали три показателя: сульфатостойкость, водопроницаемость и морозостойкость. Все бетонные смеси использовались без примесей. Отсутствие химических добавок в бетонных смесях было связано с необходимостью тщательного сравнения свойств бетонов с разными цементами без влияния модификаторов, что может привести к разной эффективности для разных типов вяжущих.Были представлены бетонные составы марок С20 / 25 и С30 / 35. Использование портландцемента с добавкой пуццолана в бетонных смесях обеспечило необходимый уровень коррозионной стойкости и морозостойкости бетона, а также более высокую водопроницаемость и меньшее содержание цемента по сравнению с использованием сульфатостойкого портландцемента.

    Ključne riječi
    сульфатостойкость; пуццолана; сульфатостойкий цемент; морозостойкость; водопроницаемость; прочность на раннее сжатие

    Hrčak ID: 231921

    URI
    https: // hrcak.srce.hr/231921


    Kontakt

    Мой профиль

    Registracija novih korisnika

    Promjena načina autorizacije

    Часто задаваемые вопросы | Цемент Австралия

    Общего назначения (Портленд) GP Для общего использования во всех типах зданий и сооружений

    Универсальный смешанный (GB) Для общего использования во всех типах зданий и сооружений.Ранние темпы набора прочности могут быть ниже, чем у типа GP, и отверждение может быть более важным для полного развития прочности.

    Высокая ранняя прочность (HE) Когда ранняя прочность является критическим требованием (например, для раннего снятия опалубки), в очень холодную погоду при ремонте бетонных конструкций.

    Low Heat (LH) Там, где повышение температуры бетона должно быть ограничено, чтобы избежать термического напряжения (например, в массовых бетонных конструкциях или в очень жаркую погоду).Где требуется умеренная устойчивость к некоторым формам химического воздействия.

    Shrinkage Limited (SL) Там, где ограничение усадки при высыхании необходимо для контроля трещин в дорожных покрытиях и мостовых конструкциях.

    Сульфатостойкость (SR) Там, где требуется высокая устойчивость к сульфатам, например, в сульфатсодержащих почвах и грунтовых водах.

    Белый и Off-White При производстве архитектурного бетона и бетонных изделий.Обычно соответствует требованиям AS 3972 для цемента типов GP, GB или HE.

    Цветной При производстве бетонных изделий, бетонных покрытий и аналогичных материалов.

    Кладка Раствор для кирпичной, блочной и каменной кладки. Непригоден для использования в конструкционном бетоне.

    Нефтяная скважина Затирка газовых, нефтяных и других глубоких скважин и скважин. Обычно соответствует требованиям Американского института нефти.

    Цемент с высоким содержанием глинозема (HAC) Там, где требуется высокая начальная прочность и / или устойчивость к очень высоким температурам (например, огнеупорный бетон и заводские полы).

    (получено из руководства Австралии по бетонным конструкциям)

    Цементные печи

    : О цементе

    Истоки портландцемента

    Портландцемент — один из многих материалов, которые можно получить, приготовив тонкоизмельченную смесь известняка и глины и обжигая смесь при температуре выше 1000 ° C.Свойства полученного продукта сильно различаются в зависимости от состава смеси и температуры горения.

    Этот объект занимается производством портландцементного клинкера и изделий из него. Основные процессы цементного завода оставались неизменными на протяжении веков.

    см. Схему расположения цементного завода

    Первоначальное «изобретение» или «открытие» портландцемента устанавливает стандарт для всей последующей истории цементной промышленности, поскольку он окутан паутиной дезинформации, недопонимания и лжи.В данной работе термин портландцемент применяется только в современном понимании. «Портландцемент в том виде, в каком мы его знаем», можно просто определить как известковый цемент, содержащий (намеренно!) Значительные количества алита («трехкальциевый силикат»). Этот минерал производится только в том случае, если химическая масса в массе содержит достаточно оксида кальция для его образования, и когда используется достаточно высокая температура горения (> 1300 ° C). Ранее известковые цементы обжигались при более низких температурах, и их основными компонентами, придающими прочность, были белит («силикат дикальция») и различные алюминаты кальция.Многие различные цементы этой категории производились с конца восемнадцатого века, отвечая потребностям индустриально развивающихся стран.

    Продукт под названием портландцемент был запатентован Джозефом Аспдином в 1824 году (хотя есть и другие претенденты на первое использование этого термина). Джозеф Аспдин, как и его отец до него, родился в Лидсе и всю жизнь прожил в Йоркшире.

    Для моей французской аудитории: Yorkshire est en Angleterre !! Joseph Aspdin N’ÉTAIT PAS ÉCOSSAIS !! Если серьезно, они это знают, так почему они продолжают говорить, что он был шотландцем? Могу только предположить, что для них очень важно, чтобы он не был англичанином.Здесь, как и везде, объективная правда имеет второстепенное значение.

    По общему мнению, этот продукт не был «настоящим» портландцементом, и последний был впервые коммерчески произведен его сыном Уильямом в 1842 году. Похоже, Уильям Аспдин считал, что если бы он запатентовал свой новый продукт под новое имя, патент был бы легко нарушен безнаказанно его конкурентами, и поэтому он решил сделать вид, что на его цемент распространяется патент его отца, и сохранил прежнее название продукта.В то же время он очень старался скрыть детали своего процесса от шпионажа и даже от своих сотрудников. Он придумал тщательно продуманный и вымышленный послужной список своего продукта.

    Из-за «дыма и зеркал», окружающих ранний продукт, и отсутствия в те дни каких-либо юридических требований для правильного описания продукта часто бывает трудно определить, когда фирмы впервые начали производить «настоящий» портландцемент. Прежние участники отрасли были обмануты распространенной дезинформацией, полагая, что портландцемент должен быть довольно легким в изготовлении (и эта ошибка все еще совершается сегодня!), И в итоге они пришли к чрезмерно упрощенным процессам производства продуктов, которые в лучшем случае были маргинальными качество, а зачастую и вовсе не соответствовало истинному определению продукта.Более ранние продукты, в том числе продукция Джозефа Аспдина, здесь не рассматриваются.

    Согласно этим определениям, первым заводом, производившим этот продукт, был завод Уильяма Аспдина в Ротерхите с 1842 года. Появление продукта в районе Лондона произвело достаточную сенсацию — во многом благодаря гиперболической рекламе Аспдина — что главный римский производитель цемента (Дж. Б. Уайт) немедленно приступил к копированию, и он был произведен в Суонскомбе с 1845 года (см. описание этого процесса IC Johnson).Аспдин перенес производство в Нортфлит (то, что впоследствии стало называться Робинз Воркс) в 1846 году. Первые несколько основанных заводов, по-видимому, были:

    Однако в то время даже в тяжелом промышленном строительстве все еще преобладала кирпичная кладка, и более ранние виды цемента уже были хорошо освоены на этом рынке. В частности, на рынке доминировал римский цемент (полученный путем кальцинирования септарных конкреций), и большинство производителей портландцемента также производили его в больших количествах. К портландцементу обычно относились с подозрением, отчасти потому, что вскоре стала очевидной экстравагантность ранних заявлений Аспдина, а отчасти потому, что хитрые ловушки, поджидающие начинающего производителя, должны были сделать продукт ненадежным.

    Во Франции еще в 1817 году Луи Вика разработал продукт, аналогичный тому, что позже сделал Джозеф Аспдин, но с гораздо более научным подходом. Он ввел термин «гидравлика» для цементов, застывающих под водой. На протяжении девятнадцатого века большая часть теории цемента разрабатывалась во Франции, а не в Великобритании, и сегодня здесь избегают использования термина «Портленд». Поэтому парадоксально, что именно во Франции портландцемент впервые нашел свой настоящий рынок: портовые работы велись в 1840-1860 годах во многих местах французского побережья, особенно в Шербурге, Дьепе и Бресте, и широко использовался бетон, с использованием портландцемента, импортированного из Англии.Хотя его производство во Франции началось в 1853 году в Па-де-Кале, Англия оставалась основным источником в 1850-х и 1860-х годах.

    Завод Дюпон и Демарль в Булони, как и многие ранние английские заводы, первоначально (1848 г.) производил «римский» цемент, используя септарии из местной Киммериджской глины. С 1853 года они производили так называемый «натуральный портландцемент», используя мелкий мергель, смешанный, высушенный, измельченный и брикетированный перед обжигом. Это было «материнское предприятие» Société des Ciment Français et des Ciment Portland de Boulogne-sur-Mer et de Devres и оставалось крупным предприятием, пока оно не было разрушено в 1941 году, после чего не было возрождено.

    Этот экспортный рынок позволил английским предприятиям расширять производство и совершенствовать свои технологии, а внутренний рынок продукции начал расти с 1860 года, быстро обогнав рынок более ранних продуктов. Экспорт по всему миру оставался основной частью бизнеса отрасли до 1890-х годов, когда внезапно стало очевидно, что иностранцы и колониалы также могут производить портландцемент.

    В книге Лесли, стр. 42, цитируется американский импортер:

    «В 1876 или 1877 годах начали появляться немецкие цементы, Dyckerhoff, Alsen и Star, и вскоре было обнаружено, что они были лучшего качества, чем английские цементы, поскольку они шлифнее и имели большую прочность на разрыв.Последовала постепенная дискриминация в их пользу. Когда английские производители были проинформированы о превосходстве немецких цементов, они высмеяли это заявление и отказались принять предложение ввести аналогичные улучшения в собственное производство, заявив в характерной английской манере, что они следуют точно таким же методам, которые применялись в прошлом. тридцать лет, и они не видели причин для перемен. В результате английский цемент в конечном итоге был полностью вытеснен в этой стране немецкими и бельгийскими брендами: первые из-за высшего качества, вторые из-за низкой цены.”

    Этот взгляд со стороны довольно точно резюмирует ситуацию на протяжении большей части последующей истории.

    Процесс догонения с иностранными конкурентами преобладает в период времени (1895-2016), охватываемый этим сайтом.

    Ранняя история портлендского цемента

    Предшественники

    Этот предмет представляет множество трудностей, прежде всего потому, что принятые значения терминологии значительно изменились с годами. Не в последнюю очередь среди неправильно понимаемых терминов — «цемент».Более века представители цементной промышленности сетовали на то, что в просторечии «цемент» означает «бетон». До недавнего времени в «Простой английской» версии Википедии в статье о цементе говорилось: «Чаще всего его называют бетоном»!

    Однако происхождение этого термина — латинское caementum, что означало «каменная кладка»: caementarius был масоном, и в английском языке это значение использовалось до середины девятнадцатого века. Словарь Самуэля Джонсона говорит: «то, что объединяет; раствор », а патент Джозефа Аспдина на портландцемент был« моим методом изготовления цемента или искусственного камня ».Однако к 1850 году «официальная» терминология изменилась.

    • Раствор представляет собой смесь песка, цемента и воды, достаточную для образования густой пасты, которая затвердевает при стоянии.
    • Бетон представляет собой смесь мелких камней или гравия («заполнитель»), песка, цемента и достаточного количества воды, чтобы смесь могла течь во время процесса формования, которая затвердевает при стоянии.
    • Цемент — это порошок, который используется в обоих перечисленных выше случаях: его химическая реакция с водой обеспечивает прочность, которая удерживает раствор или бетон вместе.

    Поэтому раннюю историю цемента следует рассматривать с точки зрения истории строительного раствора и бетона. Ясно, что строительные растворы использовались до тех пор, пока кладка возводилась из камня или кирпича, и параллельные инновации имели место в разных частях мира. Известь возникла как наиболее распространенный «вяжущий» материал в нескольких местах самостоятельно. Известь легко приготовить (хотя и неэкономично!) На примитивном оборудовании: какой-нибудь удобный источник карбоната кальция, например мел, известняк, мрамор или морские ракушки, нагревают примерно до 900 ° C, превращая его в оксид кальция.Затем добавляют воду, и происходит бурная экзотермическая реакция, превращающая оксид в гидроксид кальция. Наиболее примитивное применение извести, вероятно, заключалось в промывке глиняных стен: она коагулирует мелкие глины, затвердевает и стабилизирует поверхность. Комбинация извести и навоза крупного рогатого скота, также с помощью процесса коагуляции, дает гибкий и водостойкий слой, подобный ПВХ, и это обычно было основой конструкции «плетень и мазня». Слабо растворимый в воде гидроксид, смешанный с водой до состояния густой пасты, использовался отдельно или в сочетании с песком для покрытия наружной части каменной конструкции (как «штукатурка»), чтобы сделать ее водонепроницаемой или получить более эстетически приятную гладкую поверхность .Впоследствии раствор стал использоваться для образования швов между кирпичами или каменными блоками. Раствор сначала затвердевает за счет удаления воды из пасты, испарения и впитывания в кладку, что позволяет наращивать последовательные ряды без выдавливания раствора. Добавление песка действительно способствует этому процессу, увеличивая предел текучести раствора. Во многих текстах предполагается, что последующее отверждение происходит в результате реакции гидроксида с атмосферным углекислым газом с повторным образованием карбоната кальция.Этот аргумент используют производители извести, чтобы предположить, что известь «углеродно-нейтральна»! Однако, это не так. Отверждение происходит за счет «каннибалистического» роста кристаллов гидроксида кальция. В смеси мелких и крупных кристаллов вещества, взвешенных в растворителе, насыщенном этим веществом, мелкие кристаллы имеют тенденцию растворяться, а более крупные — расти, в процессе, который сводит к минимуму энтальпию системы. Таким образом, более крупные кристаллы «съедают» более мелкие.

    Гидроксид кальция (минеральное название портландит) образует длинные игольчатые кристаллы, которые по мере роста образуют сложную взаимосвязанную сетку кристаллов увеличивающейся длины. Эта матрица обеспечивает прочность. Реакция с углекислым газом происходит только в том случае, если раствор достаточно плохо затвердевает и допускает проникновение воздуха. Сегодня существуют нормандские и даже римские структуры на основе извести, которые спустя много веков все еще лишь поверхностно карбонизированы.

    Римский бетон .Из вышеприведенного описания будет ясно, что чистый известковый раствор может использоваться только в системах, где структурная прочность обеспечивается в первую очередь за счет укладки кирпича или камня: раствор просто «заполняет зазоры» и дает небольшую прочность. Кроме того, поверхность раствора под воздействием воды имеет тенденцию растворяться. Потребность в растворе, устойчивом к воде, возникла раньше, чем потребность в прочности, по крайней мере, в тех местах, где был доступен хороший строительный камень. В Древней Греции и Италии проблема решалась добавлением пуццолана в раствор.Пуццолан — это материал, состоящий из диоксида кремния и алюмосиликатов в таком физико-химическом состоянии, что он будет реагировать с гидроксидом кальция с образованием гидратированных силикатов кальция. Обычно материал находится в стеклообразной фазе, образованной вулканической деятельностью. Пуццоланы получили свое название от деревни Поццуоли, недалеко от Неаполя, и от различных мест в окрестностях горы. Везувий тысячелетиями поставлял выветрившийся вулканический пепел для строительства. «Земля Санторина» — это английское название аналогичного материала, используемого по всему Эгейскому морю и полученного с вулканического острова Санторини.Эти материалы довольно быстро реагируют с известью, образуя нерастворимую матрицу, устойчивую к воде.

    Еще одно преимущество добавления пуццолана стало очевидным для римлян: минометы, содержащие их, значительно прочнее. Это привело к развитию римского бетона, состоящего из щебня, песка, извести и пуццолана, смешанного до очень твердой консистенции с минимальным количеством воды и утрамбованного на месте со значительной силой. Хорошо известная обратная зависимость между влагосодержанием и прочностью бетона, а также важность полной консолидации были поняты с самого начала.Результат этой технологии оказал глубокое влияние на последующее понимание: многие из римских сооружений, достаточно прочных, чтобы дожить до наших дней, использовали бетон, и европейцы, которые восхищались им в период после возрождения, были вынуждены попытаться подражать этому римскому достижению. . Конечно, в Европе было принято говорить, что римляне изобрели бетон. Однако почти идентичные системы были независимо разработаны ранее как в Индии, так и в Китае и, вероятно, в других местах.

    Знаковые сооружения, такие как Колизей и Пон-дю-Гар, основаны на бетоне из-за своей долговечности, но больше всего впечатлило строение более поздних времен Пантеон в Риме. Это строение 2 века имеет бетонный купол без опоры диаметром 43 м, размер которого равен только куполу Флорентийского собора 1436 года и не превосходит собор Святого Павла в Лондоне или собор Святого Петра в Риме. Только в девятнадцатом веке железные конструкции смогли превзойти его по размеру. Обладая очень изысканным дизайном, он остается почти идеальным по сей день.Даже в Британии в римский период использовался прочный бетон. Практически первая римская постройка Британии — ворота в порту Ричборо в 43 году нашей эры — была бетонной. Плохая транспортировка означала, что вулканические пуццоланы Средиземноморья нельзя было использовать, но искусственный пуццолан был доступен в виде молотых кирпичей и плиток. Хотя это и не обязательно стеклообразное, дегидроксилирование глинистых минералов при температуре около 1000 ° C делает их кремнезем очень реактивным.

    Часто говорят, что искусство бетона было потеряно в Европе после падения Римской империи. Конечно, количество амбициозных структур уменьшилось за 500 лет, но бетон продолжал использоваться на протяжении всего средневекового периода, по крайней мере, в качестве наполнителя в каменных конструкциях. Похоже, что строгая дисциплина римской практики была утеряна. Известь частично обгорела; кирпич и плитка, хотя и были в комплекте, не были мелко измельчены, и уплотнение было плохим. С этим постепенно угасло представление о бетоне как о инженерном материале, а к эпохе Возрождения оно исчезло совсем.

    Отчасти, возможно, из-за относительно высокой стоимости бетон до недавнего времени оставался лишь исторической диковинкой. Инновации были продиктованы необходимостью водонепроницаемости. Были две различные области интереса: все более широкое использование лепнины в высококлассной домашней архитектуре, чтобы придать меньшим строительным материалам вид, напоминающий тесак; и растущее число промышленных предприятий. Для штукатурки требовался материал, который можно было обрабатывать и затирать, как жирный известковый раствор, но который достаточно быстро схватывался и становился водонепроницаемым.Это вызывало особую озабоченность во влажном климате Британии. Промышленное использование сосредоточено вокруг водного транспорта: каналы и доки для постоянно увеличивающихся размеров судоходства, где от строительных растворов и растворов требовались как прочность, так и водонепроницаемость. В то же время, в эпоху разума, научный подход применялся к разработке лучших материалов.

    Джон Смитон

    Джон Смитон

    Восстановленная верхняя часть бывшего маяка Эддистоун. Построен в 1759 году Джоном Смитоном и перестроен на Плимут-Хоу на новой базе в 1882 году.© Copyright Rod Allday и разрешено для повторного использования в соответствии с этой лицензией Creative Commons.

    Среди первых разработок выделялась работа Джона Смитона , инженера-строителя. У него была проблема со строительством третьего маяка Эддистон. Расположенный на крошечной скале, затопленной во время прилива, в 14 км от берега, первый (1698–1703) и второй (1709–1755) оба поддались стихии, и Смитону было поручено построить нерушимое сооружение. Его конструкция была из гранитных блоков с ласточкиными хвостами, и в качестве незначительной детали ему требовался водостойкий раствор, чтобы заделать стыки.Что характерно, он приступил к кропотливой исследовательской программе, чтобы найти лучший доступный материал. В то время (1756-1759) два аспекта конструкции минометов были уже хорошо известны. Во-первых, в Европе существовали различные источники пуццолана, добавление которого улучшало бы водонепроницаемость: к тому времени при строительстве каналов использовался трасса из Рейнской области. Во-вторых, известь из определенных источников имела явную тенденцию к застыванию (а не просто к застыванию) при отверждении и была водостойкой.Еще в 1570 году Палладио в своем трактате упоминает об использовании гидравлической извести, сделанной из известняка, добытого в карьере недалеко от Падуи. Эти известь назывались «водяная известь». Более поздний термин «гидравлическая известь» является характерным для французского эллинизма и вошел в английский язык только в конце девятнадцатого века, когда французские достижения в технологии извести стали известны в Англии. Этот термин, по-видимому, первым использовал Вика.

    За исключением этой характеристики, они были похожи на обычную известь: известняк был слегка обожжен, а затем гашен до образования тонкой пасты.Хорошая водная лайм была известна исключительно из анекдотов, и у разных практикующих были свои местные фавориты. Они включали известь Grey Chalk со всего Доркинга и некоторых других мест, а также различные источники извести Blue Lias. Следует иметь в виду, что стратиграфическая геология, основанная Уильямом Смитом, появилась только в 1790-х годах, поэтому отдельные карьеры не обязательно считались геологически связанными.

    Для маяка требовался строительный раствор, который стал бы прочным и водонепроницаемым в промежутке между последовательными приливами, во время которых будет происходить строительство.Смитон собрал образцы как извести, так и камня, из которого она была обожжена, из всех возможных мест. Он подверг лайм простому физическому испытанию: их отмерили (то есть затирали шпателем с постепенным добавлением воды) до твердой консистенции, скатывали в шарик и помещали в воду, а затем оценивали их способность затвердевать без разрушения. Он провел грубый химический анализ известняков, растворив их в кислоте. Он отметил, что характеристики извести в воде напрямую связаны с количеством нерастворимого в кислоте материала в исходном известняке, и действительно хорошие извести гашатся очень неохотно.В конце концов он остановился на растворе извести Blue Lias от Watchet и Aberthaw и пуццолана, привезенного из Civita Vecchia, недалеко от Неаполя. Его маяк использовался до 1876 года, когда эрозия подстилающей скалы потребовала его замены. Фактически, его замена была необходима, когда еще совершенно неподвижный маяк начал раскачиваться на своем основании при сильном ветре. Сам маяк был конструктивно прочным, а его верхняя часть была восстановлена ​​на Плимутском мосту, где его можно увидеть сегодня.

    То, что мы сейчас называем гидравлической известью, производится из глинистого известняка, в котором содержание глинистого вещества находится в диапазоне 10-20%. При обжиге при 900-1000ºC получается материал, содержащий ß-дикальций силикат (белит), количество которого пропорционально содержанию кремнезема в известняке. Соответственно образуется меньше свободного оксида кальция, так что интенсивность реакции гашения уменьшается. Белит медленно реагирует с водой с образованием нерастворимых гидратов, придающих прочность.

    Смитон не стал углубляться в свои наблюдения, но они были опубликованы. Смысл его наблюдения состоит в том, что там, где природа не может предоставить достаточно загрязненный известняк, должно быть возможно получить водную известь путем сжигания однородной смеси известняка и глины в соответствующем соотношении. Однако в инженерных приложениях использование обычной извести с трассой оставалось нормальной практикой. Для применения в штукатурке было предложено множество рецептур, ни на одну из которых Смитон не повлиял.Ряд исследователей во Франции независимо друг от друга отметили взаимосвязь между содержанием глины и водостойкостью, и по крайней мере один из них произвел искусственную гидравлическую известь еще в 1774 году. В Англии в области штукатурки произошла революция с появлением в 1796 году «римского» цемента Паркера.

    «Римский цемент» Паркера

    Использование этого сбивающего с толку названия иллюстрирует то, как люди все еще искали волшебный ингредиент, делавший римский бетон таким прочным. Фактически, римляне никогда не использовали ничего похожего на цемент Паркера.Паркер основал производство в Нортфлите, на месте, которое стало известно как Робинс, где была сдана в аренду древняя приливная водяная мельница. Он занимался там обжигом извести более десяти лет, прежде чем он открыл, и сразу запатентовал «римский цемент» в 1796 году (см. Патент). Продукт был получен путем обжига известковых конкрементов септариев, которые встречаются во многих типах глины. Помимо карбоната кальция они содержат большое количество глинистого материала, а также немного пирита и апатита.Жилки в конкрециях в основном состоят из кальцита. Их можно было найти во многих прибрежных местах, где материнская глина размывается под воздействием моря, оставляя относительно твердые септарии в виде пляжной гальки. Классические локации находились в лондонской глине на острове Шеппи и вокруг Харвича, в третичных глинах в Соленте и в юрских глинах вдоль берегов Дорсета и Северного Йоркшира: лучшим, который использовал Паркер, был глина Шеппи. . Первоначально септарии собирали с пляжей, а затем в огромных количествах выкапывали из прибрежных морей.Септарии были грубо раздроблены и сожжены при относительно высокой температуре (не из-за химического состава, который легко сжигается, а из-за большой неоднородности конкреций), а затем измельчены с помощью жерновов. Полученный цемент измеряли с добавлением песка или без него и быстро наносили: схватывание происходило через пять-тридцать минут.

    По химическому составу эти цементы обычно имели соотношение кремнезем / известь больше, чем у белита, поэтому они содержали мало свободной извести и некоторое количество негидравлических низших силикатов.Поскольку они не содержали свободной извести, их нельзя было гашить, и, в отличие от гидравлической извести, измельчение было неизбежным. Благодаря содержанию в них алюминатов кальция они быстро застывались. Для лепнины это сделало их идеальными. За счет умеренного темпа традиционной кирпичной кладки его можно было использовать в качестве раствора в (относительно) высокопрочных каменных конструкциях, и он был широко использован Марком Брунелем в своем туннеле в Темзе. Его использование в государственных верфях стало настолько стратегически важным, что, когда начали возникать сомнения относительно запасов хорошего камня, была предложена система нормирования и налогообложения.Такая паника была сильным стимулом для разработки «искусственного цемента», который имитировал бы его характеристики, и предложения начали появляться в первые три десятилетия девятнадцатого века.

    См. Также страницу Roman Cement .

    Таким образом, у нас есть две отдельные композиции, используемые в несколько разных приложениях:

    • Гидравлическая известь с более высоким содержанием извести, состоящая в основном из белита, но со значительным количеством гидроксида кальция, полученная легким обжигом и гашением и используемая в медленно схватывающихся водостойких строительных растворах
    • «Римские» цементы с более низким содержанием извести, состоящие в основном из белита с небольшими количествами негидравлических силикатов и химически активных алюминатов, полученные путем более твердого обжига и измельчения и используемые в быстросхватывающихся водостойких растворах.

    В настоящее время общеизвестно, что сырьем для быстротвердеющих и / или гидравлических цементов должен быть глинистый известняк, природный или искусственный. Во Франции материал, подобный «римскому» цементу, был приготовлен в 1796 году путем сжигания и измельчения определенной пляжной гальки в окрестностях Булони. Это были септарии из Киммериджской глины.

    Первое зарегистрированное предположение о том, что «искусственный» известняк может быть получен путем перемалывания мела и глины в суспензию, относится к заявлению Vicat в 1817 году: он и многие другие континентальные производители использовали эту технику для производства гидравлической извести.Искусственная гидравлическая известь Vicat производилась и в двадцатом веке. В Великобритании основной целью было воспроизвести быстротвердеющий «римский» цемент, и было выдано несколько патентов на составление суспензионных смесей с низким содержанием извести. Из них самым важным был Фрост.

    «Британский цемент» Джеймса Фроста

    Джеймс Фрост был крупным производителем (на самом деле, вероятно, когда-то крупнейшим) римского цемента и главным государственным подрядчиком в этой роли.Фрэнсис предполагает, что его отношения с правительством защищали его от судебного преследования, поскольку он делал римский цемент, пока патент Паркера все еще был в силе. Еще до 1810 года он экспериментировал с искусственными композициями, хотя он не получил патента на свой «британский цемент» до 1822 года (см. Патент). Он основал его в Суонскомбе в 1825 году. В патенте не упоминается суспензия как метод производства сырой смеси. Похоже, Фрост черпал вдохновение у Вика, работы которого он посетил, возможно, между 1822 и 1825 годами.Его метод представлял собой классический мокрый процесс, который впоследствии почти два столетия применялся в цементной промышленности с небольшими изменениями. Мягкий мел со стороны Темзы смешивали с аллювиальной глиной Медуэй и водой в стиральной мельнице, которая уже была обычным явлением для приготовления глиняного шликера в керамической промышленности. Полученную жидкую суспензию поместили в «заднюю часть суспензии»: большой неглубокий резервуар, в котором ей дали высохнуть, частично путем слива через пористую основу, а частично путем слива воды, которая поднялась наверх.Когда он достигал «кожаной» консистенции, знакомой керамистам, его разрезали на куски подходящего размера и сушили на «сушильных площадках»: поверхности из кирпича или железа, нагреваемые снизу угольной печью. После сушки до достаточно твердых комков они были загружены в печь для обжига извести чередующимися слоями с коксовым топливом и сожжены. Этот цемент производился вместе с римским цементом примерно до 1850 года. В целом, он оставался дешевой, но худшей альтернативой римскому цементу. Фрост уехал в 1832 году, продав растение Фрэнсису и Уайту.

    Изображение: © Ben Dalton 2010, и разрешено для повторного использования в соответствии с этой лицензией Creative Commons. Мемориальная доска в память о первом предприятии Аспдина в Лидсе.

    «Портлендский цемент» Джозефа Аспдина

    Среди других, гораздо менее значимых игроков был Джозеф Аспдин , который получил патент на аналогичный продукт в Лидсе в 1824 году. Это, конечно, был знаменитый патент на «портландцемент» (Британский патент 5022, 1824: Усовершенствование режимов изготовления искусственного камня .См. Патент).

    Отчасти из-за того, что его сын искажал информацию, точная природа и значение ранних действий Джозефа Аспдина остались неясными. Неакадемические истории цемента часто включают раздражающее утверждение, что Джозеф Аспдин изобрел портландцемент «в своей кухонной плите». Ни один из первоисточников не предполагает этого, да и технически это невозможно. Однако сам Джеймс Паркер сказал, что он «открыл» римский цемент, случайно сжигая септарии в камине своей гостиной (см. Фрэнсис, стр. 27), и Роберт Лесли, похоже, небрежно сложил эти истории, исследуя историю отрасли.Как президент Портлендской цементной ассоциации США, его отчет стал священным писанием, и PCA продолжила предоставлять статьи по истории цемента, например, в Энциклопедию Британника. . Процесс Джозефа Аспдина отличался от метода Фроста тем, что он использовал твердый известняк и использовал процесс «двойного обжига»: известняк был приготовлен путем обжига его в кусковой форме, гашения его, а затем добавления глины и воды для образования суспензии. который впоследствии был высушен и обожжен, как по методу Фроста.Все комментаторы согласны с тем, что патент подразумевает продукт, который, по крайней мере, изначально был похож по свойствам на «римский» цемент. Аспдин переехал в Уэйкфилд и работал на двух участках в Киркгейте. Его старший сын Джеймс был его бухгалтером, а второй сын Уильям стал отвечать за повседневное производство. Такая договоренность продолжалась, не привлекая внимания за пределами Йоркшира до 1841 года, когда Уильям поспешно уехал. Следующее уведомление появилось в Leeds Mercury 7 августа 1841 года (стр. 1):

    Строителям и другим.- Я, Джозеф Аспдин, из Уэйкфилда, производитель цемента, пользуюсь этой возможностью, чтобы выразить мою самую лучшую благодарность моим друзьям и общественности за многочисленные милости, которые я получал от них в течение многих лет; и прошу сообщить им, что я только что заключил со мной своего Сына, Джеймса Аспдина; и что в дальнейшем мы будем вести Бизнес под фирмой «Джозеф Аспдин и сын».
    Я считаю правильным одновременно уведомить о том, что мой покойный агент, Уильям Аспдин, сейчас не на моей работе, и что он не уполномочен получать какие-либо Деньги или заключать какие-либо Долги от моего имени или от имени новой Фирмы.
    Joseph Aspdin,
    Cement Works, Wakefield, 2d Uug. 1841.

    Джозеф ушел на пенсию в 1844 году в возрасте 65 лет и оставил Джеймса, чтобы управлять заводом самостоятельно.

    Такова была ранняя история «портландцемента». Этот термин был использован Аспдином из-за сходства полученного цементного раствора с портландским камнем. Ключевым атрибутом, связанным с названием Portland, является светлый цвет: все римские цементы были оранжевого / коричневого цвета из-за количества присутствующего несвязанного оксида железа. Фрост в одной из своих более поздних работ ( Журнал Института Франклина штата Пенсильвания, , XVI , декабрь 1835 г., стр. 376) описал римский цемент как «предмет одиозного цвета».Это сравнение часто проводилось при использовании лепнины в Англии. Портлендский камень был и остается престижным строительным камнем южной Англии. Он имеет очень бледно-серый цвет и мелкозернистую оолитовую текстуру (обычно с россыпью мелких окаменелостей ракушек), которая в свежем виде легко распиливается, долбится и гладко шлифуется. Смитон сравнил с ним свои ступки по цвету и твердости. Фрэнсис отмечает, что Уильям Локвуд из Вудбриджа продавал продукт под названием портландцемент в 1823 году.Это был обычный римский цемент, сделанный из местных септариев. Холстед цитирует забавную книгу Бернелла 1850 года по извести и цемент, относящуюся к «портландцементу, как это очень нелепо называется». Маловероятно, что такие названия продуктов сильно повлияли на человека, который знал, как на самом деле выглядит портлендский камень.

    Уильям Аспдин

    В 1841 году Уильям Аспдин, второй сын Джозефа, переехал в Лондон. Он начал, как только мог, производить и продавать продукт, который он назвал портландцементом, и это явно произвело сенсацию. Исаак Джонсон в своих мемуарах саркастически отзывался о «звуках труб», связанных с новым цементом. В частности, был привлечен независимый подрядчик для проведения испытаний по сравнению продукта Aspdin с нынешними римскими цементами, которые показали, что продукт значительно прочнее. Аспдин также чрезмерно раздумывал над продвижением своего продукта экстравагантными заявлениями. В частности, он утверждал, что изделие его отца использовалось при аварийном ремонте тоннеля Марка Брунеля в Темзе, который был одним из самых известных проектов гражданского строительства того времени.На самом деле дневники и записи Брюнеля были чрезвычайно тщательными, и из них ясно, что использовался только «римский» цемент. Заявление Аспдина было одной из многих неприкрытых лжи, которые он сказал в ходе своей независимой карьеры.

    Однако его продукт явно был «портландцемент, каким мы его знаем». Сегодня термин портландцемент означает известковый цемент, содержащий трехкальциевый силикат (алит). То, что цемент Аспдина содержал алит, можно продемонстрировать путем анализа частично прореагировавшего из него бетона.Алит гораздо более реактивен, чем белит, и приводит к быстрому приросту силы. Для получения алита температура обжига должна быть выше 1250ºC (обычно значительно выше), и на практике необходимо спекать (частично плавить) материал с образованием клинкера. Клинкер всегда производился в небольших количествах случайно при производстве гидравлической извести и «римского» цемента в результате «перегорания». Клинкерный материал всегда выбрасывали, потому что он не гаснет, а если измельчать, то оказывается, что он не реагирует.Еще одна практическая причина отказа от клинкера заключалась в том, что из-за своей твердости он быстро разрушал внешний вид обычных плоских камней, используемых для измельчения. Попытки измельчить его, несомненно, были одной из причин поспешного ухода Уильяма Аспдина из Уэйкфилда.

    Отчет Джонсона о его собственном независимом открытии достоинств клинкера показывает, как продолжалась предыдущая работа Уильяма Аспдина: он измельчал клинкер и смеси клинкера с более мягко обожженным материалом и превращал их в пасту.Смеси быстро схватились и стали теплыми обычным образом, но один клинкер был все еще мягким и холодным после обычного получасового периода схватывания, поэтому он отказался от этого и оставил его. Вернувшись через несколько дней, он обнаружил, что слой только для клинкера намного тверже, чем смеси, «кроме того, цвет был приятного серого». Ясно, что молотый клинкер не обладал теми быстротвердеющими качествами, которые требуются от «римского» цемента, но он придавал прочность. Похоже, что Уильям Аспдин в своем продукте тщательно объединил недообожженный материал в количестве, достаточном для удовлетворения требований к быстрому схватыванию, при этом клинкер обеспечивает дополнительную прочность.Интересно, что Лесли (например, стр. 26) говорит, что в США несколько производителей «натурального цемента», постепенно переходя на производство портландцемента, производили «улучшенные» натуральные цементы путем смешивания этих двух продуктов.

    К тому времени, когда Исаак Джонсон, который был менеджером завода Джона Бэзли Уайта в Суонскомбе, преуспел в подражании продукту Аспдина, последний был на рынке уже три года. Джонсон в своих мемуарах утверждал, что его продукт намного превосходит продукт Аспдина (незначительное утверждение, не подтвержденное независимыми испытаниями в то время), и подразумевал, что только он один обнаружил необходимость производства клинкера.Аспдин, напротив, всегда держал свои процессы в секрете и не делал никаких заявлений о степени сжигания, которую он использовал. Более того, он всегда утверждал, что его продукт был таким же, как и у его отца, и защищался тем же патентом. Возможно, из-за незаслуженного презрения, которое испытывала промышленность к Уильяму Аспдину, Джонсон долгое время считался изобретателем «настоящего» портландцемента, первым заявившим о важности твердого обжига. Статьи о цементе в последующих изданиях Британской энциклопедии постоянно приписывают это ему.Тем не менее, изобретение принадлежит Аспдинам более поздними технически компетентными авторами. Во-первых, сравнительные испытания показали, что продукты Джонсона и Уильяма Аспдина были очень похожи, имели примерно одинаковую прочность и оба значительно превосходили римский цемент. Совершенно очевидно, что цемент Аспдина был признан компанией Johnson and White’s лучшим, потому что:

    • много усилий было вложено в эмуляцию продукта
    • , они и все последующие производители использовали торговую марку Aspdins для своей продукции.

    Тогда возникает вопрос, был ли, как утверждал Уильям Аспдин, его отец изобретателем «портландцемента, каким мы его знаем». И Холстед, и Скемптон склонны утверждать, что это так, хотя производство и использование клинкера было разработано спустя некоторое время после получения оригинального патента. Причины, выдвинутые в пользу этого:

    • Уильям Аспдин сказал, что это так
    • Уильям Аспдин дал своему продукту то же имя, что и продукт его отца.
    • Продукт Джозефа Аспдина был неизвестен или не отмечен в Лондоне не потому, что это был малоизвестный и обыденный штукатурный цемент, а потому, что Уэйкфилд находился слишком далеко, чтобы его можно было туда доставить.
    • Сушильные камеры Wakefield имели размер, пригодный для жесткого обжига.

    Однако есть убедительные контраргументы:

    • Все утверждения Уильяма Аспдина ненадежны: в его интересах было заявить, что его продукт был таким же, как и у его отца, поскольку это давало ему покрытие патентом отца без необходимости. раскрытия, которое произойдет, если будет запрошен новый патент.
    • Продукт

    • вполне мог быть доставлен в Лондон из Уэйкфилда по воде, и если бы он был лучше, его стоимость окупила бы любые транспортные расходы.Лайм Blue Lias в Мидлендсе и «римские» цементы Аткинсона и Масгрейва, изготовленные в районе Уитби, были хорошо известны и использовались в большом количестве в Лондоне.
    • Размер более ранних обжиговых печей Уэйкфилда неизвестен: большие печи, описанные впоследствии, были построены только в 1848 году.
    • есть все основания предполагать, что Уильям Аспдин покинул Уэйкфилд из-за разногласий по поводу процедур.

    Подводя итог, можно сказать, что, хотя вполне возможно, что «портландцемент в том виде, в каком мы его знаем», был впервые произведен в более раннее время в Уэйкфилде, он, безусловно, был произведен в Ротерхите в 1842 году, и баланс вероятностей таков на самом деле именно там он был впервые коммерчески произведен.

    Распространение технологии

    Увеличение объемов производства и приемки продукта после 1842 г. было резким. Его первоначальный медленный прогресс, вероятно, был связан с тем, что в Англии его главным конкурентом был «римский» цемент, так что он был разработан для быстрого схватывания, хотя это противоречило его наиболее очевидному историческому применению — бетону. Еще одна серьезная проблема заключалась в том, что из-за отсутствия «стандартной рабочей процедуры» для ее производства новым участникам приходилось либо получать технологию у существующих производителей, либо «изобретать колесо заново».Те, кто использовал последнюю стратегию, потерпели неудачу. Уильям Аспдин передал свои методы Робинсу и Бевансу, а затем и различным немецким фирмам. Джонсон передал свои методы Джорджу Берджу, который распространил их по Медуэю.

    Возможный быстрый рост рынка портландцемента идет параллельно с ростом использования бетона, который впервые получил развитие во Франции. Гидравлическая известь Vicat позволила получить медленный, но надежный бетон, а технологиям производства бетона во Франции уже исполнилось 30 лет, когда появился английский портландцемент.Было легко доставлять цемент на северное побережье Франции с прибрежных британских заводов, и в 1840-1860 годах наблюдалась значительная активность в повышении рейтинга предприятий в северных французских портах: особенно в Дьепе, Гавре, Шербурге. и Брест. В портовых работах использовался как монолитный, так и сборный бетон. Например, более 6000 тонн (производство за четыре года в печи) было отправлено в Шербур одним только Дж. Б. Уайтом. Эта работа предоставила британским предприятиям запасной рынок, позволив им развивать свой бизнес и методы работы в эти скудные годы.Он также предоставил проверенные примеры бетонной практики британским инженерам-строителям, и с 1860 года в Великобритании наблюдался быстрый рост бетонного строительства, причем портландцемент был почти единственной базой. Канализационная система Столичного управления работ была новаторским проектом, позволившим получить широко разрекламированные данные о преимуществах портландцемента. Французские историки склонны преуменьшать важность появления английских цементов во Франции, но и здесь появление римского цемента Parker’s в 1800 году и портландцемента на берегу Темзы в 1840-х годах привело к интенсивной деятельности по их подражанию.Оба были впервые произведены во Франции в Булони, где доступны как септарии Киммериджа, так и мел. Жюри Всемирной выставки (Париж, 1855 г.), на которой продукт из Булони получил золотую медаль, отметило, что «supériorité du ciment de Portland (anglais) неоспоримо».

    Развитие производства портландцемента за пределами Англии происходило естественным образом там, где существовали сырье и рынок. Как и в случае с некоторыми округами в Англии, к утверждениям о том, что «настоящий» портландцемент был произведен на ранней стадии, следует относиться с некоторым скептицизмом, но Скемптон приводит следующее:

    000

    000

    9000 9000 9000

    9000

    Примечание

    Страна Место Начато
    Франция Булонь (Па-де-Кале) 1853
    Польша * Щецин
    Германия

    1858
    Австрия 1860
    Дания Рингстед (Шелланд) 1868
    Швейцария Лютербах (Золотурн)

    США

    1871
    Бельгия Кронфесту (Эно) 1872
    Швеция Ломма (Сконе) 1873
    Нидерланды

    * первое:

    * завод за пределами Англии и Франции находился в Щецине, затем в Пруссии, теперь в Польше.Пожалуйста, свяжитесь со мной, если сможете заполнить пробелы.

    Относительно поздний старт в США примечателен. «Натуральные» цементы, отдаленно связанные по минералогии с «римскими» цементами, изначально были получены случайно путем сжигания глинистых магнезиальных известняков, встречающихся в штатах Нью-Йорк и Пенсильвании. Впоследствии они производились в огромных количествах и использовались во многих проектах гражданского строительства, особенно в каналах, которые разрастались в 1820-х годах. Если в конце 1860-х гг. Производство английского портленда обогнало «римский» цемент, то в США производство портландцемента впервые превысило производство природного цемента только в 1901 году.Первый зарегистрированный импорт британского цемента в США был в 1868 году, а импорт из всех европейских источников достиг пика в 0,5 миллиона тонн в 1895 году. Местное производство предположительно началось в 1871 году на заводе David O. Saylor’s Coplay, Пенсильвания. В его патенте в США утверждалось, что он «во всех отношениях равен портландцементу, произведенному в Англии». Несколько других последовали их примеру, но к 1880 году было все еще меньше дюжины обжиговых печей, а общий объем производства составил 7070 тонн. Следуя примеру природного цемента, большая часть продукции производилась в шахтных печах непрерывного действия, обычно производительностью 10 т / сутки.В 1880-х годах рынок портландцемента внезапно расширился, увеличившись в 17 раз в период с 1878 по 1888 год: за этот период почти 90% поставлялось за счет импорта. Местное производство отставало, но впоследствии феноменально увеличилось: пик роста пришелся на десятилетие 1893–1903 годов, когда он увеличился в 38 раз, с 0,101 до 3,811 миллиона тонн. Он обогнал британское производство в 1902 году, был мировым лидером в 1904 году и составлял 50% мирового производства в 1911 году. Это, конечно, точно соответствует развитию вращающихся печей.Первая успешная вращающаяся печь была запущена в производство в 1890 году, и эта технология быстро вытеснила статические печи, при этом большинство из многих новичков в бизнесе приобрели вращающиеся системы «в готовом виде». Этот период подробно описан в книге Лесли. Торговля цементом в США была тщательно определена количественно, и следующая диаграмма суммирует изменения в ее «героический век».

    События 1910-1970 годов

    Период лидерства США в области производства цемента и бетона привел к тому, что во всем развитом мире возросла осведомленность о потенциальных возможностях использования цемента, а затем последовал период 70 лет, в течение которого наблюдался, поначалу быстрый, базовый спрос.Параллельно с этим постоянно росли и ожидания пользователей в отношении качества. Сформировалась географическая структура спроса — поскольку портландцемент гораздо проще использовать круглый год в теплом климате, более высокий спрос на душу населения составил в более южных частях Европы и Северной Америки.

    Несмотря на рост базового спроса, на портландцемент особенно сильно повлияло (и остается) влияние экономики в целом. Как и в других отраслях, на потребление влияют ресурсы, доступные в той или иной экономике.Но кроме того, поскольку цементная промышленность связана со многими долгосрочными строительными проектами, на нее влияет «деловая уверенность». В результате возникает цикл спроса на цемент, который несколько предшествует общеэкономическому циклу и имеет значительно большую амплитуду. В результате рынок «взлетов и падений» оказал глубокое влияние на историю британской цементной промышленности. Влияние на технологию производства обсуждается в разделе «Тенденции».

    Конечное использование цемента становится все более индустриализированным.Это характеризовалось:

    • большие бетонные заводы с профессиональными операторами на крупных строительных объектах
    • компаний, специализирующихся на массовом производстве «бетонных изделий», таких как брусчатка и уличная мебель, строительные блоки и трубы, а также крупная промышленность по производству асбестоцементных плит.
    • с конца 1950-х гг. — быстрый рост производства товарных бетонных смесей.

    Рост числа профессиональных пользователей привел к улучшению качества цемента, а также к разработке множества различных типов цемента — не все из портландцемента.Среди них в приблизительном хронологическом порядке:

    • Портлендский доменный шлаковый цемент : полученный путем измельчения портландского клинкера с гранулированным (закаленным водой) доменным шлаком. Первоначальная мотивация заключалась в том, чтобы производить более дешевый продукт, заменяя клинкер шлаком, который, по сути, был отходом. В Великобритании производство этого продукта было практически ограничено Шотландией, где из-за небольшого количества местного производства клинкера импорт клинкера был дорогим. Позже гранулированный шлак стал намного важнее на национальном уровне.
    • Быстротвердеющий портландцемент : цемент, который иногда изготавливают из клинкера с более высоким содержанием алита, но часто просто путем измельчения клинкера до более мелкого размера с целью получения более высокой начальной прочности. Это было особенно востребовано в индустрии «бетонных изделий», потому что более быстрое развитие прочности позволило быстрее переворачивать формы. В Великобритании он занял нишу на рынке, на долю которого приходится около 5% продаж. По мере того, как в течение столетия прочность обычных цементов улучшалась, прочность RHPC была увеличена на пропорционально , но высокопроизводительные RHPC, найденные где-либо в мире, никогда не производились.
    • Цемент на основе алюмината кальция (не портландцемент): его получали, как правило, путем полного плавления в отражательной печи из смеси боксита и известняка. Цемент набирал прочность намного быстрее, чем любой портландцемент, но был значительно дороже. В 1920-е годы производство было предпринято в нескольких местах, но в Великобритании существовала только одна постоянная производственная площадка — завод Lafarge в Вест-Терроке.
    • Белый портландцемент : при использовании клинкера с низким содержанием железа и других переходных элементов (см. Страницу о клинкере) можно избежать обычного серого цвета портландцемента, а при использовании подходящих заполнителей бетона можно получить белый бетон.Клинкер относительно дорогой, а цемент предназначен только для использования в престижных архитектурных элементах. Рынок серого цемента обычно составляет около 1%.
    • Цветной портландцемент : пигменты, тщательно отобранные, чтобы не мешать схватыванию и развитию прочности, могут быть добавлены в цемент для создания декоративных эффектов. В обычном цементе цвета приглушены, но с белым цементом можно получить яркие, живые цвета. В послевоенные десятилетия спрос вырос примерно до 1% рынка, но из-за примитивных технологий производства было трудно получить прибыль, и продукты практически исчезли.
    • Masonry Cement : предназначен для изготовления растворов с удобоукладываемостью, прочностью, связью и непроницаемостью, аналогичными тем, которые сделаны с известью, и состоит из портландцемента с добавлением воздухововлекающего вещества и мелкого минерала, который может быть измельченным известняком или известью. Несмотря на большое количество раствора, сделанного как с портландцементом, так и с известью, кладочные цементы никогда не были популяризированы в Великобритании. Он достиг пика в 2,8% рынка в 1970 году, а затем снизился. В некоторых частях мира кладочный цемент занимает 20% рынка.
    • Сульфатостойкий портландцемент : при использовании клинкера с модифицированным химическим составом (см. Страницу о клинкере) он сопротивляется воздействию сульфатов в грунтовых водах в фундаментах и ​​т. Д. Или в морской воде при морских работах. Сульфатостойкость также может быть достигнута добавлением в бетонную смесь гранулированного шлака. Рынок достиг пика около 5%, но с появлением на рынке измельченного гранулированного шлака спрос на продукт снизился.
    • Oilwell Cement : использует портлендский клинкер с модифицированным химическим составом вместе с рядом добавок, цель которого — создать непроницаемую футеровку, заполняющую пространство между стальной трубой и окружающей коренной породой в нефтяной (или газовой) скважине.В зависимости от давления и температуры, ожидаемых в скважине, производится большое количество марок. Британское участие в их добыче только началось с разработки месторождений в Северном море.
    • Portland Pozzolanic Cements : объединение портландского клинкера с пуццоланом для получения более дешевой альтернативы чистому портландцементу. Во многих частях света пуццолан добавляют почти повсеместно, но в Великобритании этого не делали до 1970-х годов. Природные пуццоланы недоступны в Великобритании.Очевидной искусственной альтернативой является измельченная топливная зола (pfa), но неэффективные британские электростанции обычно производят золу, сильно загрязненную несгоревшим углеродом, что препятствует ее использованию в бетоне.

    Сложность ассортимента продукции и общий рынок в Великобритании в послевоенный период неуклонно расширялся с кратковременными перерывами в рецессии до пика в 1973 году, когда Великобритания произвела 21,6 миллиона тонн цемента, а ирландский рынок Республика еще 1,6 млн тонн.

    События после 1970 года

    Падение спроса на цемент в Великобритании после пика 1973 года было столь же устойчивым, как и рост до этой даты. Первоначальный спад явился результатом серьезной рецессии и утраты доверия, последовавших за ростом мировых цен на энергоносители. Падение было консолидировано ростом затрат и цен на производство цемента из-за более высоких затрат на энергию, что сделало продукт менее конкурентоспособным по сравнению с другими системами.

    Рынок в Ирландии исторически примерно следовал британской модели, но период после 1973 года был осложнен последствиями пузыря «кельтского тигра».Результатом стало создание более эффективной промышленности, чем в Британии, и несколько более высокое потребление цемента на душу населения в при нормальной экономике.

    В последнее время озабоченность по поводу выбросов CO 2 усугубила необходимость сократить количество дорогостоящего портландского клинкера в бетонных смесях. Период после 1970 г. характеризуется увеличением использования «заменителей цемента» в бетоне, состоящих в основном из измельченного гранулированного доменного шлака (ggbs) и золы пылевидного топлива (pfa) .

    На металлургическом заводе требуется специальная установка для гранулирования шлака. Гранулирование вызывает затвердевание расплавленного шлака в стекловидном состоянии, в котором шлак легко вступает в реакцию со щелочью или известью с образованием придающих прочность силикатных гидратов, практически таких же, как и при использовании портландцемента. Без быстрого охлаждения гранулята шлак кристаллизуется в инертные минералы. После 1970 года рынок гранулированного шлака вырос, и начали устанавливаться грануляторы. Но последовал резкий спад производства стали в Великобритании.Как упоминалось выше, у Portland Blastfurnace Slag Cement был небольшой рынок, в основном в Шотландии, начиная с Первой мировой войны. Во многих других странах он составлял значительную часть рынка. Однако к 1970-м годам потребительский рынок цемента был сложным, и пользователи предпочитали добавлять измельченный шлак в смеситель, а не поставлять его в виде «добавленной стоимости» как часть цемента. Произошло некоторое увеличение количества произведенных PBFC, но они остаются лишь на нескольких процентах рынка.

    Пылевидная зола производится электростанциями, сжигающими пылевидный уголь. Поскольку минеральное вещество в мелкодисперсных частицах угля, взвешенных в воздухе, выделяется непосредственно в интенсивное пламя, это вызывает чрезвычайно быстрое плавление — настолько быстро, что вода и углекислый газ в его химическом составе еще не образовались. Это приводит к тому, что частица «взрывается» в пузырек с тонкой оболочкой, который впоследствии замерзает в этой форме. Большая из этих «ценосфер» часто содержит внутри много меньших сфер.В определенной степени ПФА может действовать как пуццолан и способствовать прочности бетона, в который он добавлен. Возможно, более важным является текучесть, обусловленная сферической природой частиц, что позволяет снизить соотношение вода / цемент и, следовательно, более низкое содержание цемента для заданной прочности. Исторически сложилось так, что чистота золы была проблемой — ее загрязняли смолистые частицы углерода, которые вызывали замедленное схватывание и плохой внешний вид бетона. Совсем недавно были разработаны методы для лучшего контроля горения на электростанциях, получения более чистой золы и отделения углерода от грязной золы.Как и в случае с гранулированным шлаком, пользователи обычно добавляют его в бетономешалку. Несколько цементных заводов производили портландские пуццолановые цементы с использованием ПФА, но они оставались относительно небольшими объемами продукции.

    Применение мер по сокращению выбросов углерода за последние двадцать лет привело к гораздо более целенаправленному подходу к сокращению количества производимого портлендского клинкера. Даже самая эффективная цементная печь, сжигающая газ, выделяет 0,7 тонны CO 2 на тонну изготовленного портландского клинкера, и будущие технические усовершенствования не могут существенно повлиять на это.Поэтому текущие исследования сосредоточены на разработке новых цементных систем, которые могут заменить портлендский клинкер. Поскольку портлендский клинкер является предметом этого веб-сайта, эти новые продукты выходят за рамки его сферы действия.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *