К числу основных свойств цемента относятся: способность схватываться в определенные сроки; приобретение достаточной прочности в 3. 7 и 28 дней; равномерность изменения объема
Кроме того, существенное значение имеют:
По ГОСТ содержание в цементе вредных примесей ограничивается (SO<33%; MgO<4,5%), а потери при прокаливании должны составлять не более 5%.
Серный ангидрид SO3 вносится главным образом с гипсом, добавляемым при помоле цемента, и с топливом. Содержание серного ангидрида, а следовательно, и гипса должно быть ограничено, так как большие количества этих веществ снижают прочность твердеющего цемента.
Окись магния MgO присутствует в цементе, так как в сырье часто содержится углекислый магний. Содержание окиси магния не должно превышать указанного предела потому, что после обжига она частично остается в свободном состоянии и в дальнейшем может очень медленно вступать в соединение с водой, т. е. гаситься по реакции MgO+H2O=Mg(OH)2. При этом будет увеличиваться объем, и твердеющий цемент может растрескаться.
Потеря при прокаливании определяет содержание в цементе воды и СО2. Вода вносится вместе с гипсом; кроме того, цемент поглощает влагу из воздуха во время хранения, одновременно присоединяется также и углекислый газ
Цементные лепешки, не выдержавшие испытания на равномерность изменения объема: 1— разрушение; 2 — радиальные трещины; 3 —искривление
Скорость твердения цемента цементов зависит от минералогического состава их клинкера, добавок и тонкости помола. Цементы, богатые трехкальциевым силикатом и алюминатом (так называемые алитовые и алюминатные), в первые дни твердеют быстро, а затем медленно; наоборот, цементы с высоким содержанием двухкальциевого силиката (так называемые белитовые цементы) твердеют сначала медленно, а в дальнейшем быстрее, чем алитовые.
Цементы тонкого помола твердеют в первые дни быстро, а затем медленнее цементов более крупного помола. Для быстрой распалубки железобетонных сооружений и передачи их в эксплуатацию при высоких темпах строительства требуются быстро тведеющие цементы.
Из показателей прочности затвердевшего цементного раствора наибольшее значение имеет предел прочности при сжатии через 28 дней (так называемая активность цемента), так как эта величина обычно входит в расчеты составов бетона.
Равномерность изменения объема цемента при твердении требуется от всех цементов. При ускоренном твердении в кипящей воде или в ее парах лепешки из доброкачественного цемента не должны иметь радиальных трещин, сетки трещин или искривлений. He всякие трещины опасны. Волосные трещины, появляющиеся иногда в первые сутки в средней части лепешки (трещины усыхания) и не доходящие до ее краев, не являются признаком недоброкачественности цемента, если на оборотной стороне лепешки нет радиальных трещин, доходящих до ее краев.
Неравномерность изменения объема наблюдается у цементов, которые из-за нарушения технологического процесса обжига содержат много свободных СаО или MgO и не были выдержаны на заводе в течение времени, необходимого для гашения этих свободных окисей кальция и магния.
Удельный вес необходимо знать, для определения рода цемента. Удельный вес портландцемента без добавок 3,05—3,15.
Объемный вес цемент иногда требуется для перевода весовой дозировки цемента в объемную. Он зависит от степени уплотнения и у рыхлого цемента составляет 1000 — 1100 кг[мг, у сильно уплотненного — до 1600 кг/м3; при расчетах составов бетона объемный вес цемента условно принимают равным 1300 кг/т3.
Схватывание и твердение цемента процессы экзотермические. При зимних бетонных работах это тепло полезно, а при летних работах, если бетонируются массивные сооружения (плотины, толстые стены и т. п.), необходимо понизить выделение тепла в бетоне, чтобы не появлялись трещины от температурного расширения. Для этого применяют менее термичные.
Цементы (с пониженным содержанием C3S и С3А, с повышенным белита, с кремнеземистыми и другими добавками), затворяют бетон на холодной воде, ведут бетонирование отдельными блоками, поливают бетон водой и т. п. В массивных сооружениях вследствие малой поверхности охлаждения и большой толщины сооружения температура бетона может подняться очень высоко и долго держаться на этом уровне; так, например, при бетонировании. конструкций толщиной 3—4 м температура внутри бетона. Достигает 50-—60° и снижается только в течение нескольких месяцев
Практически 1 кг цемента марки 300 (по ГОСТ) выделяет в бетоне за 7 суток с момента затворения цемента водой не менее 30 ккал, цемент марки 500 не менее 50 ккал.
Количество тепла зависит от минералогического состава цементного клинкера, введенных добавок и тонкости помола цемента. Из клинкерных минералов, входящих в состав цемента, выше всего тепловыделение у трехкальциевого алюмината, за ним следует трехкальциевый силикат, остальные соединения выделяют при гидратации значительно меньше тепла. Главная масса тепла выделяется в течение первых 3—7 суток твердения цемента.
Это важное свойство, проявляющееся при твердении бетона, используется при возведении железобетонных конструкций. Сцепление бетона или раствора со сталью — механическое. Оно усиливается благодаря усадке бетона при твердении. Портландцемент дает прочное сцепление со сталью, позволяющее широко применять его в железобетонных сооружениях. Кроме того, этот цемент в плотном бетоне защищает стальную арматуру от коррозии.
