Портландцемент и его разновидности являются основным вяжущим материалом в современном строительстве. Портландцемент представляет собой порошкообразное гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, состоящее главным образом из силикатов кальция. Получают портландцемент тонким измельчением клинкера с гипсом (3...7 %), допускается введение в смесь активных минеральных добавок (10...15 %). Клинкер — продукт обжига (до полного спекания) искусственной сырьевой смеси, состоящей приблизительно из 75 % карбоната кальция (обычно известняка) и 25 % глины. Основные свойства портландцемента обусловливаются составом клинкера.
Химический состав портландцемента. Портландцемент характеризуется довольно постоянным химическим составом. Содержание основных составляющих окислов в нем колеблется в сравнительно небольших пределах, %: CaO (64...67), SiO2 (19...24), AI2O3 <4..,7), Fe2O3 (2...6), MgO (не более 5), SO3 (не менее 1,5 и не более 3,5).
Минералогический состав портландцемента. В процессе обжига сырьевой смеси перечисленные окислы вступают в химическое взаимодействие.
После распада каолинита AI2O3 • SiO2 • 2ЩО -> AI2O3 + 2S1O2 + + 2ЩО и термической диссоциации СаСОз по реакции СаСОз -* -* СаО + СОг в процессе обжига происходит химическое связывание СаО в твердом состоянии.
Относительное содержание минералов в портландцементом клинкере колеблется в следующих пределах, %: ЗСаО • SiO2 — 42...65; 2СаО • SiO2 - 15...50; ЗСаО • А12Оз - 2... 15; 4СаО • AI2O3 х х Fe2O3 — 10...25.
Сырье для получения портландцемента. В качестве сырья иногда используют природные горные породы — мергели. В них содержатся необходимые для производства портландцементов количества каро-натных (75...78%) и глинистых пород (25...22 %). В большинстве случаев необходимое сочетание пород получается искусственным путем. В этом случае в качестве карбонатных пород используются известняки, мел, известковые ракушечники; в качестве глинистых — глины, глинистые сланцы, лёссы, доменные шлаки; кроме того, в состав сырьевой смеси вводятся различные корректирующие добавки, например гипс.
Гипс необходим для регулирования сроков схватывания. С увеличением количества гипса увеличиваются (замедляются) сроки схватывания. Однако максимальное количество вводимого гипса регламентируется химическим составом портландцемента.