Портландцемент – гидравлическое вяжущее, продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого обжигом до спекания, т.е. частичного плавления сырьевой смеси, обеспечивающей преобладание в нем высокоосновных силикатов кальция. Для улучшения свойств цемента при помоле клинкера добавляют 1,5... 3,5 % гипса (в пересчете на SO3)/
Клинкером называют любой спекшийся материал. В данном случае это так называемый силикатный клинкер. В нем 70...80 % силикатов кальция. Всего в клинкере более десятка веществ, но основных минералов, оказывающих главное влияние на свойства цемента – четыре (табл.1). Гипс (природный минерал или мономинеральная горная порода СaSO4.2H2O) является обязательной составной частью современного портландцемента. Его роль довольно значительна. Во-первых, гипс замедляет схватывание клинкера. Без него схватывание происходило бы за 2-3 минуты, так что цементный материал невозможно было бы уложить и отформовать. Во-вторых, гипс способен при твердении увеличиваться в объеме, а также образовывать химические соединения с алюминатами клинкера также с увеличением объема, что приводит к уплотнению и упрочнению цементного камня.
Таблица 1. Состав портландцементного клинкера
Примечания к таблице
1.. В столбце «Химическая формула» в скобках даны формулы, принятые в химии силикатов и часто встречающиеся в учебниках по строительным материалам. В этих формулах С означает СаО, S – SiO2, A – Al2O3, F – Fe2O3.
2. В таблице приведены так называемые стехиометрические формулы, которые выражают только соотношение в соединении условных оксидов элементов. Фактически приведенные соединения являются солями сильного основания Са(ОН)2 и слабых кислот, содержащих в анионе кремний, алюминий, железо. Например, основной минерал – алит, записанный как 3СаО∙SiO2 можно представить обычной химической формулой Са3SiO5, т.е. как соль кальция от кислоты Н6SiO5 (это одна из поликремниевых кислот).
Таким образом, в состав портландцемента входят минералы клинкера, гипс, а также так называемые активные минеральные или гидравлические добавки, основное назначение которых увеличить водостойкость портландцемента. Зачем это надо и что снижает водостойкость цемента можно понять, выяснив роль каждого компонента в составе цемента, их взаимодействие с водой и между собой, влияние этих взаимодействий на свойства цемента.
