Виды и марки цемента. Область применения портландцемента

Цемент (от лат. «caementum» «щебень, битый камень») – это неорганическое вяжущее вещество (порошок), которое при затворении водой образует пластичное тесто и через определенное время вследствие физико-химических процессов способно переходить в камнеобразное состояние. Цемент, как гидравлическое вяжущее, способен твердеть и сохранять свою прочность как в воде, так и на воздухе.

Виды и марки цемента. Область применения портландцементов

Виды и марки цементов

Существуют следующие виды цементов:

  1. Романцемент.
  2. Портландцемент.
  3. Магнезиальный цемент.
  4. Кислотоупорный цемент.
  5. Глинозёмистый цемент.

Так как в настоящее время портландцемент является одним из наиболее распространенным. Рассмотрим более подробно, что такое портландцемент, его разновидности и область применения.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения цементного клинкера с небольшой добавкой гипса (3… 5%), состав которого состоит из силикатов кальция (алит и белит – 70…80%).

Цементный клинкер – это зернистая смесь, состоящая из карбоната кальция (разные виды известняка) и алюмосиликатов (глины, мергель, доменный шлак и др.), который получается путем обжига до спекания при температуре 1400…1450оС. Гипс добавляется в портландцементе для урегулирования сроков схватывания. Название «портландцемент» произошло от названия острова Портленд (Portland, England), на котором добывается природный камень, таким же цветом.

Разновидности портландцемента получаются путем регулирования минералогического состава, введением минеральных и органических добавок, которые имеют свои особенные свойства и область применения. Существуют следующие разновидности портландцемента:

  1. Портландцемент бездобавочный (ПЦ).
  2. Портландцемент с минеральными добавками.
  3. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ).
  4. Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТПЦ).
  5. Шлакопортландцемент (ШПЦ).
  6. Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ).
  7. Пластифицированный портландцемент.
  8. Гидрофобный портландцемент.
  9. Портландцемент на основе клинкера нормированного состава (Н)
  10. Декоративные портландцементы.

1. Портландцемент бездобавочный (ПЦ)

Цемент серо-зеленного цвета, в составе которого, кроме гипса, отсутствуют минеральные добавки. Согласно ГОСТ 10178-85 портландцемент без добавок выпускается таких марок: 400, 500, 550 и 600. Обозначение: ПЦ-500-Д0 (ПЦ – портландцемент, 500 – марка цемента, Д0 – без добавок (0% добавок)). Применяется для строительства надземных, подземных, подводных монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций при отсутствии агрессивного воздействия минерализованной или пресной воды. ПЦ-400-Д0 идеальный для приготовления бетонных смесей и строительных растворов.

2. Портландцемент с минеральными добавками

Цемент в состав, которого вводят следующие добавки:

  • гранулированный доменный шлак – до 20%;
  • природные активные минеральные добавки (опока, трепел) – до 10%;
  • разные активные минеральные добавки – до 15%.

Введение минеральных добавок в портландцемент улучшает его свойства, такие как водонепроницаемость, коррозионная стойкость, уменьшает тепловыделение, но и есть негативное влияние – ухудшается его морозостойкость. За счет ввода минеральной добавки, экономится цементный клинкер без существенного изменения прочностных характеристик, таким образом, он дешевле по сравнению с бездобавочным портландцементом.

Согласно ГОСТ 10178-85 портландцемент с минеральными добавками выпускается таких марок: 400, 500, 550 и 600. Обозначение: ПЦ-500-Д5 или ПЦ-400-Д20 (Д5 или Д20 – процентное содержание минеральной добавки в портландцементе).

Применяется такой цемент во всех сферах строительства, им можно заменять обычный портландцемент, за исключением тех случаев, где необходимо получить конструкции с высокой маркой по морозостойкости. Например, цемент марки ПЦ-400-Д20 широко используют для закладки фундамента, используют для приготовления штукатурных растворов.

3. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)

Данный цемент получается путем тонкого помола алито-алюминатного клинкера (удельная поверхность 3500…4000 см2/г) и регулированием минералогического состава, – вводится большое количество трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (С3S>50%, (C3S+C3A)>60 – 65%). Такой состав и тонкий помол БТЦ обеспечивает быстрый набор прочности: примерно, через 3 суток с момента затворения водой прочность на сжатие составляет не менее 25…28 МПа. Далее, после 3 суток скорость набора прочности замедляется, и на 28 сутки прочность практически не отличается от обычного портландцемента в том же возрасте. Таким образом, БТЦ востребованный там, где необходимо получить высокую прочность бетона в начальные сроки твердения.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ), согласно ГОСТ 10178-85 выпускается марки М400 и М500.

Применение. Эффективно применять при больших объемах производства сборных железобетонных изделий и бетонировании при отрицательных температурах. Преимущества в применении таких цементов заключается в значительном уменьшении расхода цемента, на предприятиях по изготовлению железобетонных изделий уменьшается время тепло-влажностной обработки или совсем обойтись без пропарки.

Ограничения: Запрещается применять данный цемент для строительства массивных конструкций. Бетон, изготовленный из БТЦ не сульфатостойкий.

4. Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТПЦ)

Состоит из ПЦ клинкера, содержащего алит C3S в пределах 65 ÷ 68% и трехкальциевого алюмината С3А не более 8%, а также добавляется гипс. Особо тонкий помол (удельная поверхность 4000…4500 см2/г и более) обеспечивает быстрый набор прочности в начальные сроки твердения, а также высокую марку цемента (М600, М700)

Применяется для строительства монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций. В состав ОБТПЦ не допускается вводить минеральные добавки.

5. Шлакопортландцемент (ШПЦ)

Цемент, в состав которого добавляют гранулированный доменный шлак (20…80%). Шлакопортлан-дцемент обладает пониженным тепловыделением, меньшей усадкой при твердении и набухании в воде по сравнению с обычным портландцементом, более медленными сроками схватывания и твердения. Согласно ГОСТ 10178‑85 шлакопортландцемент выпускается таких марок: 300, 400, 500. Обозначение: ШПЦ-400 (Ш – добавка шлака).

Применение: в основном, предназначен для строительства наземных конструкций, а также для подземных и подводных конструкций, которые подвергаются воздействию пресной и минерализованной воды.

6. Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ)

Производится путем регулирования минералогического состава: трехкальциевого силиката – не более 50%, трехкальциевого алюмината – не более 5%, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%).

СПЦ подразделяются на:

  • сульфатостойкий портландцемент (марка 400);
  • сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками (марка 400, 500);
  • сульфатостойкий шлакопортланцемент (марка 300, 400);
  • пуццолановый портландцемент (марка 300, 400).

Данные цементы предназначены для изготовления бетонов, эксплуатируемых в очень сильной агрессивной среде. Их также применяют для изготовления бетона с повышенной морозостойкостью. Для подземных и подводных гидротехнических конструкций и сооружений, которые подвергаются сульфатной коррозии целесообразно применять сульфатостойкий шлакопортландцемент и сульфатостойкий пуццолановый портландцемент. Так как, сульфатостойкий портландцемент обладает пониженной экзотермией его можно использовать для строительства массивных конструкций.

Согласно ГОСТ 10178-85, в таблице 1 представлен минералогический состав некоторых сульфатостойких портландцементов.

Таблица 1

Состав и содержание минералов, % по массе Клинкер для производства
сульфатостойкого портландцемента сульфатостойкого портландцемента с миниральными добавками сульфатостойкого шлакопортладцемента Пуццоланового портландцемента
Трехкальциевый силикат 3СаО·SiO2, не более 50 Не нормируется
Трехкальциевый алюминат 3CaO·Al2O3, не более 5 5 8
Сумма трехкальциевого алюмината 3CaO·Al2O3 и четырехкальциевого алюмоферрита 4CaO·Al2O3·Fe2O3, не более 22 22 Не нормируется
Оксид магния MgO, не более 5 5 5

7. Пластифицированный портландцемент

На цементном заводе в ПЦ клинкер на этапе помола вводится гидрофильно-пластифицирующая добавка, например лигносульфонат технический (ЛСТ). Данная добавка ПАВ (поверхностно-активные вещества) при затворении водой образует адсорбционные пленки гидрофильного характера, которые осаждаются на поверхности частицы цемента и таким образом «помогают» более полно смачивать воде цемент, что приводит к увеличению пластичности бетонной смеси. ПАВ вводится в количестве 0,1…0,3% от массы цемента. Благодаря пластифицированным добавкам увеличивается прочность бетона, за счет уменьшения В/Ц (водоцементное отношение), или помогают снизить расход дорогостоящего цемента на 8…10%. Пластифицированный портландцемент обладает улучшенными свойствами, такими как плотность, водонепроницаемость, морозостойкость.

8. Гидрофобный портландцемент

В ЦП клинкер вводятся гидрофобные ПАВ, в количестве 0,1÷0,3% от массы цемента. Существует множество гидрофобных добавок, самые распространенные это мылонафт, асидол, окисленный петролатум, синтетические жирные кислоты. Гидрофобные добавки уменьшают водопоглощение и капиллярный подсос, увеличивают водонепроницаемость и морозостойкость бетона до F1000.

Согласно ГОСТ 970-61 пластифицированный портландцемент выпускается следующих марок: 300, 400, 500, 600, 700.

Гидрофобный портландцемент может почти полностью сохранять свою активность на протяжении длительного времени, даже в помещениях с повышенной влажностью.

Применение: Гидрофобный цемент целесообразно применять для строительства гидротехнических, дорожных и аэродромных конструкций.

9. Портландцемент на основе клинкера нормированного состава (Н)

Строго нормируется минералогический состав и используется для строительства очень ответственных и важных конструкций (мосты, опоры ЛЭП и контактной сети, аэродромные покрытия).

10. Белый и цветные портландцементы

Это декоративные гидравлические вяжущие вещества, получаемые путем использования карбонатных пород и глин с очень малым содержанием оксидов железа (до 0,4…0,5%) и марганца (до 0,005…0,15 %) для получения белого клинкера, введения добавок гипса, белого диатомита (до 6%) и пигментов в цементный клинкер.

Белый портландцемент еще подвергают отбеливанию, вследствие восстановления Fe2C>3 до Fe3O4.

При вводе в состав клинкера пигментов, таких как сурик, ультрамарин, кобальт, хром, марганец и другие получают цветные цементы. Пигменты добавляют в следующем количестве:

  • минеральные и синтетические – не более 15%;
  • органические – не более 0,3%.

Выпускают декоративные портландцементы следующих марок: 300, 400 и 500.

В декоративные цементы применяют для отделочных работ и предназначены для улучшения эстетического вида зданий и сооружений.

Область применения портландцементов

Ниже в таблице 2 приводятся основные характеристики и область применения самых распространенных портландцементов.

По таблице можно определить какой именно вид портландцемента целесообразнее применить для данного случая.

Таблица 2

Вид портландцемента Марка Состав Особенности Основное назначение Не допускается применять Не эффективно использовать
Портландцемент бездобавочный(ПЦ-ДО)  400 Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %)
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость: высокая
  4. Сульфатостойкость: низкая и средняя
  5. Значение деформации усадки: средние
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С15-С25. Допускается применять для бетонов со специфицескими условиями эксплуатации при условии дополнительной проверки цемента на стойкость к агрессивному воздействию Заменять сульфатостойкие цементы (кроме использование в слабоагрессивной среде) Для строительных растворов, не рекомендуется применять без предварительной проверки (на стойкость) в бетонах и конструкциях со специальными свойствами
500 Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %), тонкий помол
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость: высокая
  4. Сульфатостойкость: низкая
  5. Значение деформации усадки: среднее
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С20-С30.Допускается применять для бетонов со специфицескими условиями эксплуатации при условии дополнительной проверки цемента на стойкость к агрессивному воздействию Использовать вместо сульфатостойких цементов, для низкотермичных бетонов Для изготовления бетонов класса менее С15
550, 600 Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %), очень тонкий помол
  1. Скорость набора прочности: высокая
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость:

высокая

  1. Сульфатостойкость:низкая
  2. Значение деформации усадки: среднее
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С35 и выше Использовать вместо сульфатостойких цементов, для низкотермичных бетонов Для изготовления бетонов класса менее С30
Портландцемент на основе клинкера нормированного минералогического состава(ПЦ-ДО-Н) 400, 500 Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %), очень тонкий помол, строго регулируемый минералогический состав
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость:средняя
  4. Сульфатостойкость:низкая
  5. Значение деформации усадки: низкие
Дорожные и аэродромные, опоры контактной сети и ЛЭП покрытия, мосты, водопропускные трубы, шпалы и т.д. Можно использовать вместо ПЦ-ДО М400, М500 Заменять сульфатостойкие цементы в условиях средне- и сильноагрессивных сред Для строительных растворов
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) ГОСТ 10178-85 400, 500 Цементный клинкер с большим количеством трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (С3S>50%, (C3S+C3A)>60 – 65%) + тонкий помол
  1. Скорость набора прочности: высокая
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость:высокая
  4. Сульфатостойкость:низкая
  5. Значение деформации усадки: средние
Для всех железобетонных конструкций. Эффективный для монолитного строительства, а также для сборных конструкций Массивные конструкции Для строительных растворов
Портландцемент с минеральными добавками(ПЦ-Д5) 400 Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + гранулированный доменный шлак (до 5 %) или природные активные минеральные добавки (опока, трепел, до 5 %) или другие активные минеральные добавки (до 5 %)
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость: высокая
  4. Сульфатостойкость:низкая
  5. Значение деформации усадки: средние
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С15-С25 Для замены сульфатостойких цементов (кроме случаев слабоагрессивных сред). Для строительных растворов
500 Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С20-С30 Для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов Для производства бетонов классов менее С15
550, 600
  1. Скорость набора прочности: высокая
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость:высокая
  4. Сульфатостойкость:низкая
  5. Значение деформации усадки: средние
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С35 и выше. Для производства бетонов классов менее С30
Портландцемент с минеральными добавками до 20%(ПЦ-Д20) 400 Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + гранулированный доменный шлак (до 20 %) или природные активные минеральные добавки (опока, трепел, до 10 %) или другие активные минеральные добавки (до 15 %)
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: средняя
  3. Морозостойкость: средняя
  4. Сульфатостойкость:средняя
  5. Значение деформации усадки: средние и высокие
Монолитные и сборные конструкции из бетона класса С15 – С25, при добавлении суперпластификатора можно получать бетоны класса С40 Для замены сульфатостойких цементов (кроме случаев слабоагрессивных сред), для изготовления бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок Для строительных растворов
500
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: средняя
  3. Морозостойкость:средняя
  4. Сульфатостойкость:средняя
  5. Значение деформации усадки: средние и высокие
Монолитные и сборные железобетонные конструкции с бетоном класса С20 – С30. При добавлении суперпластификатора можно получать бетоны класса С40 и выше Для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов, для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок. Изготовление бетонов ниже класса С15
Шлакопортландцемент(ШПЦ)  300 Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + гранулированный доменный шлак (20÷80 %).
  1. Скорость набора прочности: низкий
  2. Атмосферостойкость: низкая
  3. Морозостойкость:низкая
  4. Сульфатостойкость: высокая
  5. Значение деформации усадки: высокие
  6. Эффективный с ТВО (тепловлажностная обработка)
Монолитные и сборные железобетонные конструкции с обеспечением ТВО с классом С20 для массивных надземных, подземных и подводных конструкций, которые подвергаются агрессивному воздействию минеральных и пресных вод; строительные растворы, можно использовать вместо сульфатостойких цементов Для бетонов с маркой по морозостойкости F100 и более. Для тяжелых бетонов при температуре твердения ниже 10 оС и отсутствии прогрева Для работы в условиях попеременного увлажнения и высыхания
400
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: средняя
  3. Морозостойкость: средняя
  4. Сульфатостойкость: высокая
  5. Значение деформации усадки: высокие
  6. Эффективный с ТВО (тепловлажностная обработка)
  7. Низкотермичный цемент
Монолитные и сборные железобетонные конструкции с обеспечением ТВО с классом С25 для массивных надземных, подземных и подводных конструкций, которые подвергаются агрессивному воздействию минеральных и пресных вод; строительные растворы Изготовление бетонов с маркой по морозостойкости F100 и выше без воздухововлекающих добавок, Для работы бетона в условиях попеременного увлажнения и высыхания
500
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: средняя
  3. Морозостойкость:средняя;
  4. Сульфатостойкость: средняя
  5. Значение деформации усадки: средние
  6. Эффективный с ТВО (тепловлажностная обработка)
  7. Низкотермичный цемент
Монолитные и сборные железобетонные конструкции с обеспечением ТВО с классом С15 — С30. Можно добавлять суперплас-тификатор для получения бетона класса С40 Для бетонов класса ниже С 15, для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок
Сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ)ГОСТ 22266-94 400, 500 Трехкальциевый силикат – не более 50%, трехкальциевый алюминат – не более 5 %, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%).
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость:высокая
  4. Сульфатостойкость: высокая
  5. Значение деформации усадки: низкие
  6. Низкотермичный цемент
Монолитные и сборные железобетонные конструкций, работающие в высоко агрессивных средах, содержащие концентрацию ионов SO24; Cl; Mg2; CO22. Бетонов, работающих в условиях попеременного замораживания и– оттаивания, увлажнения и высыхания, изготовление массивных конструкций Для бетонов, к которым не предъявляются высокие требования по сульфатостойкости и (или) морозостойкости
Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками(ССПЦ-Д20) 400, 500 Трехкальциевый силикат – не более 50%, трехкальциевый алюминат – не более 5 %, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%) + минеральные добавки 20 %
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость:средняя
  4. Сульфатостойкость: высокая
  5. Значение деформации усадки: средние
Монолитные и сборные железобетонные конструкций, работающие в высоко агрессивных средах, содержащие концентрацию ионов SO24; Cl; Mg2; CO22. Допускается использовать взамен ПЦ-Д20 Для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок, для строительных растворов
Сульфатостойкий шлакопортландцемент (ССШПЦ) ГОСТ 22266-94 300, 400 Трехкальциевый силикат – не более 50%, трехкальциевый алюминат – не более 5 %, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%) + добавка доменного шлака
  1. Скорость набора прочности: низкий
  2. Атмосферостойкость: средняя
  3. Морозостойкость:низкая
  4. Сульфатостойкость: высокая
  5. Значение деформации усадки: высокие
Для сульфатостойкихподземных и подводных бетонных и железобетонных конструкций, для использования как низкотермичного цемента Применение в зоне попеременного замораживания – оттаивания, увлажнения – высыхания
Пуццолановый портландцемент (ППЦ)ГОСТ 22266-94 300, 400 Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + активная минеральная добавка
  1. Скорость набора прочности: низкий
  2. Атмосферостойкость: низкая
  3. Морозостойкость:низкая
  4. Сульфатостойкость: высокая
  5. Значение деформации усадки: высокие
Для подземных и подводных конструкций в сильноагрессивных средах ивоздействию мягких вод. Для внутренних массивов гидротехнических сооружений. Для надземных конструкций, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности Применение в зоне попеременного замораживания – оттаивания, увлажнения-высыхания; для производства изделий и конструкций с применением ТВО В морозостойких бетонах при их твердении в сухих жарких и зимних условиях; в условиях попеременного увлажнения и высушивания
Пластифицирующий портландцементГОСТ 10178-85 400, 500 ПЦ + добавка гидрофильная ПАВ
  1. Скорость набора прочности: высокая
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость:высокая
  4. Сульфатостойкость:низкая и средняя
  5. Значение деформации усадки: среднее
  6. Подвижность бетоной смеси: повышенная
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций. В массовом производстве железобетонных изделий, но необходима некоторая выдержка перед пропаркой (ТВО) изделий Не рекомендуется при производстве пенобетона и для приготовления очень жестких составов
Гидрофобный портландцементГОСТ 10178-85 400, 500 ПЦ + добавка гидрофобная ПАВ
  1. Скорость набора прочности: средняя
  2. Атмосферостойкость: высокая
  3. Морозостойкость:высокая
  4. Сульфатостойкость: средняя
  5. Значение деформации усадки: среднее
  6. Пластичность бетоной смеси: повышенная
  7. Не теряет длительное время своей активности
  8. Повышенная водонепронгицаемость
При изготовлении бетонов для дорожного, аэродромного строительства. Гидротехнические сооружения, для облицовки и штукатурки зданий Не рекомендуется при производстве пенобетона

Автор публикации — эксперт GIDproekt

Конев Александр Валерьевич

Конев_А


Если у вас нет времени почитать наши публикации прямо сейчас, подпишитесь на обновления, и мы будем высылать извещения о новых заметках вам на почту

Введите ваш почтовый адрес: