Портландцемент.

Портландцемент - гидравлическое медленнотвердеющее вяжущее. Он был получен впервые в 1824 году английским каменщиком Джозефом Аспдином. В настоящее время портландцемент является лидером среди вяжущих веществ, применяемых в строительстве. Его применяют для изготовления бетона и железобетона.

В качестве сырья используют мергель – горная порода осадочного происхождения, содержащая известняк СаСО₃ – 75 -78% и глину –20-25%. При его отсутствии готовят искусственную смесь отвечающую данному составу. Так же вводят корректирующие добавки (песок, железную руду и др.). Сырье измельчают и смешивают с водой. Так получают шлам, который затем подвергают термической обработке путем обжига в печи.

Для обжига шлама обычно используют вращающуюся цилиндрическую печь длиной до 185 м, диаметром 5-7м, с частотой вращения 0,8-1,2 об/мин под углом 3-4⁰ к горизонту.

Рассмотрим подробнее процессы, протекающие при обжиге сырья портландцемента. Сначала в верхний конец печи вводят предварительно подготовленный шлам (сырьевую смесь). Печь немного наклонена, топливо поступает противотоком (относительно сырья), а горячие газы, образующиеся за счет сгорания топлива, поступают навстречу сырьевой смеси и обжигают ее. Все процессы, протекающие в печи можно разделить на шесть температурных зон.

Чтобы не образовывались крупные куски, при выходе из печи материал охлаждают в специальном холодильнике. Материал из печи высыпается в виде гранул и называется клинкером.

Качество цементного клинкера зависит от его химического и минералогического состава. Химических состав выражается рядом оксидов, главные из которых – это оксиды кальция, кремния, алюминия и железа (III). Наряду с ними имеется ряд оксидов, содержащихся в незначительных количествах (оксиды натрия, калия и магния). Минералогический состав клинкера портландцемента определяется пропорциональным содержанием входящих в его состав минералов, представляющих собой соединение главных 4-х оксидов.

Название минерала	формула	Условные обозначения	Содержание в клинкере, %
Трехкальциевый силикат (алит)		C3S	40–65 %
Двухкальциевый силикат (белит)		C2S	15–40 %
Трехкальциевый алюминат		C3A	5–15 %
Четырехкальциевый алюмоферрит (целит)		C4AF	10–20 %

Все минералы образованы при высокой температуре и поэтому безводны. Продукты дегидратации практически нерастворимы в воде. Трехкальциевый силикат подвергается гидролизу, поэтому раствор цемента в воде имеет щелочную реакцию. Остальные минералы клинкера портландцемента подвержены реакции гидратации:

Полученные гидросиликат и гидроксид кальция образуют пересыщенный раствор, из которого они могут или кристаллизоваться, или первоначально выделяться в коллоидном состоянии в виде геля. Гель склеивает частицы цемента и зерна песка в цементном растворе, цементное тесто начинает густеть, теряет пластичность. Этот процесс называется схватыванием цементного теста.

Для снижения стоимости и уменьшения усадки изделий чистый цемент не используют. Используют композиции: цемент с гравием или щебнем и песком в качестве наполнителей.