1. Цементы общестроительные

Согласно классификации ГОСТ 30515 к цементам общестроительного назначения относятся портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, быстротвердеющий портландцемент, шлакопортландцемент и быстротвердеющий шлакопортландцемент.

Основной составной частью цементов этой группы являет­ся тонкоизмельченный клинкер нормированного минералогического состава

Клинкер представляет собой зернистый материал, полу­чаемый обжигом до спекания (при 1450°С) сырьевой смеси, состоящей в основном из углекислого кальция (известняки различного вида) и алюмосиликатов (глина, мергель и др.).

Качество клинкера, определяющее основные свойства портландцемента и цементов на его основе, зависит от его минералогического состава.

Для определения минералогического состава используют раз­личные экспериментальные методы: оптическую и электронную микроскопию, рентгенофазовый анализ и др.

Основными минералами клинкера являются: трех- и двухкальциевые силикаты, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит.

3CaO•SiO₂ (или C₃S) – основной минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента; содержится в клинкере в количестве 45- 60%.

Твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества (2-4%) MgO, A1₂O₃, Р₂О₅, Сг₂О₃ и других примесей, которые могут существенно влиять на его структуру, называют алитом.

2СаО • SiO₂ (или C₂S) - второй по важности и cодержанию (20-30%) силикатный минерал клинкера. Твердый раствор двухкальциевого силиката и небольшого количества (1-3%) А1₂О₃, Fe₂O₃, MgO, Сг₂О₃ и других примесей называют белитом.

Содержание минералов-силикатов в клинкере портланд­цемента в составляет в сумме около 75%, поэтому гидратация алита и белита в основном определяет технические свойства портландцемента.

Трехкальциевый алюминат ЗСаО•А1₂О₃ (или С₃А) в клин­кере содержится в количестве 4-12%.

Четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО • А1₂О₃ • Fe₂O₃ (или C₄AF) в клинкере содержится в количестве 10-20%. Алюмоферритная фаза промежуточного вещества клинкера представляет собой твердый раствор алюмоферритов кальция разного состава, в клинкерах обычных портландцементов ее состав близок к 4СаО • А1₂О₃ • Fe₂O₃.

Клинкерное стекло присутствует в промежуточном веще­стве в количестве 5-15%; оно состоит в основном из СаО, А1₂Оз, Fe₂O₃, MgO, K₂O, Na₂O.

Оксид магния входит в состав алюмоферритной фазы и клинкерного стекла, а также присутствует в свободном со­стоянии в виде кристаллов медленно гидратирующегося мине­рала периклаза его гидратация происходит очень медленно и переход в Mg(OH)₂ сопровождается увеличением объема твердой фазы в уже затвердевшем цементном камне. При содержании оксида магния более 5% это может явиться при­чиной неравномерного изменения объема портландцемента при твер­дении.

Свободный оксид кальция (СаО_своб.) находится в свежеобожженном клинкере в виде зерен, его содержание не долж­но превышать 1%. При более высоком содержании СаО_своб. снижается качество цемента и может проявиться неравно­мерное изменение его объема при твердении, связанное с пе­реходом СаО в Са(ОН)₂.

Щелочи (Na₂O, K₂O) входят в алюмоферритную фазу клинкера, а также присутствуют в цементе в виде сульфатов. Содержание щелочей в клинкере ограничивается (до 0,6%) в случае применения заполнителя (песка, гравия), содержа­щего реакционноспособные опаловидные модификации дву­окиси кремния, из-за опасности разрушения бетона в конст­рукциях.

Основные свойства отдельных клинкерных минералов, затворенных

водой, представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Свойства клинкерных минералов

Минерал	Степень гидратации, % полной гидратации, в возрасте, сут.				Глубина гидратации, мкм, в возрасте, сут.				Относительная прочность * в возрасте, сут.
	3	7	28	180	3	7	28	180	1	7	28	180
C3S	61	69	73	74	3,5	4,7	7,9	15	1	4,2	5,9	6,7
C2S	18	30	48	66	0,6	0,9	1	2,7	0	0,1	0,63	5,2
C3A	56	62	82	96	10,4	10,7	11,2	14,5	0,02	0,18	0,4	0,6
C4AF	31	44	66	91	7,7	8	8,4	13,2	0	0,2	0,25	0,4

*За единицу принята прочность C₃S в суточном возрасте

* Приняты сокращенные написания химических формул: CaO – C, SiO₂ – S, Al₂O₃ – A, Fe₂O₃ - F

Скорость химического взаимодействия каждого из минералов цементного клинкера различна и, соответственно, различны их степень гидратации, глубина и теплота гидратации.

Значение того или другого клинкерного минерала в создании теплового эффекта проявляется к определенному сроку твердения тем сильнее, чем больше у него тепловыделение и чем выше скорость гидратации.