Портландцемент
Портландцемент является важнейшим неорганическим связующим материалом в сухих строительных смесях. После добавления воды для получения суспензии он представляет собой цементный материал, способный твердеть на воздухе и в воде. Портландцементы различаются по характеристикам и назначению и подразделяются на цементы общего назначения, такие как обычный портландцемент и шлаковый портландцемент; специального назначения, такие как быстротвердеющий цемент, цемент для плотин, экспансивный цемент, цемент для нефтяных скважин. Кроме того, по составу он может быть разделен на портландцемент, высокоглиноземистый цемент (алюминатный цемент) и сульфоалюминатный цемент.
Портландцемент — это гидравлический цементный материал, состоящий из портландцементного клинкера, 0-5% известняка или гранулированного доменного шлака и соответствующего количества гипса, который можно разделить на два типа: Портландцемент без добавок называется портландцементом I типа, его код — П-I; при измельчении портландцементного клинкера известняк или гранулированный доменный шлак в количестве не более 5% от массы цемента называется портландцементом II типа, его код — П-II.
Реакция гидратации и свойства
Портландцемент смешивается с соответствующим количеством воды, образуя пластичную пасту, которая может быть сцементирована с такими заполнителями, как песок и камень. После периода выдерживания он постепенно превращается в цементный камень с определенной механической прочностью. Поскольку гидратация и твердение цемента — это сложный процесс физико-химических и физико-химических изменений, постоянно образуются новые продукты гидратации, происходят экзотермические реакции, приводящие к изменению объема и росту прочности.
Скорость гидратации трикальцийсиликата в процессе гидратации цемента относительно высока, что позволяет быстро твердеть цементу и образовывать продукты гидратации со значительной прочностью. Частицы силиката трикальция с размером частиц 40-50 г могут быть гидратированы примерно на 75% через 28 дней после добавления воды, поэтому прочность развивается относительно быстро, ранняя прочность высока, скорость сильного роста довольно велика, и прочность через 28 дней может достичь уровня-70%~80% от годовой прочности. Что касается 28-дневной и годичной прочности, то трикальцийсиликат является самым высоким среди четырех основных минералов.
Физико-механические свойства портландцемента
(1) Тонкость
Тонкость помола цемента тесно связана с рядом свойств, таких как время схватывания, прочность, усадка при высыхании и скорость выделения тепла при гидратации, поэтому она должна регулироваться в соответствующих пределах. Различные показатели, такие как процентное содержание сит, удельная поверхность, средний диаметр частиц и градация частиц, могут характеризовать тонкость помола цемента.
(2) Последовательность
Консистенция — это потребность в воде, когда цементный раствор достигает определенной степени текучести, и это одно из основных свойств цемента. Поэтому для точного и сопоставимого определения времени схватывания и стабильности цемента цементная паста должна достигать однородной консистенции при определенном методе испытаний, которая называется стандартной консистенцией, а количество воды для затворения, необходимое для достижения цементной пастой формальной консистенции (выражается в процентах от массы цемента), называется водопотребностью стандартной консистенции.
Факторами, влияющими на консистенцию цемента, являются минеральный состав цементного клинкера, производительность и дозировка смешанных материалов, добавок, а также тонкость помола цемента.
(3) Время коагуляции
Процесс схватывания цемента, начиная с момента смешивания с водой и заканчивая потерей текучести, т.е. переходом из жидкого состояния в более плотную твердую форму, называется процессом схватывания цемента, а необходимое для этого время — временем схватывания. Для более точного отражения времени схватывания цемента и облегчения строительства зданий его подразделяют на начальное и конечное время схватывания. Начальное время схватывания относится к моменту смешивания цемента с водой, когда цементный раствор начинает терять свою пластичность; конечное время схватывания относится к моменту смешивания цемента с водой, когда цементный раствор полностью теряет свою пластичность и начинает набирать прочность.
На время схватывания цемента влияет множество факторов. В производстве для регулирования времени схватывания цемента используется коагулирующий агент (чаще всего гипс).