Общие сведения о портландцементе
Портландцемент – продукт совместного тонкого помола портландцементного клинкера и гипса, так же с добавлением, по необходимости, активных минеральных добавок.
Портландцементным клинкером называется продукт, образующийся в результате обжига до спекания (максимальная температура достигает 1450°С) тонкоизмельчённой и тщательно гомогенизированной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины, взятых в соотношениях, которое обеспечивает в клинкере преобладание высокоосновных силикатов кальция.
Портландцементный клинкер содержит четыре основных оксида: СаО (63-67%); SiO2 (20-25%); Аl2О3 (4-8%); Fе2О3 (2-6%). Эти оксиды образуют четыре главных минерала клинкера: 3CaO·SiO2 (С3S) - трехкальциевый силикат (алит); 2CaO·SiO2 (C2S) - двухкальциевый силикат (белит); 3СаО·Аl2О3 (С3А) - трехкальциевый алюминат и 4СаО·А12О3·Fе2О3 (С4АF) - четырехкальциевый алюмоферрит. Их содержание в клинкере обычного портландцемента находится в следующих пределах: С3S – 40-65%; C2S – 15-40%; С3А – 3-15%; C4AF – 10-20%.
Состав портландцементного клинкера и сырьевой смеси для его изготовления характеризуется модулями, к которым относятся: коэффициент насыщения (КН), силикатный (n), глиноземистый (p) и гидравлический (m) модули. Их значения характеризуют соотношение в клинкере главных оксидов (СаО, SiO2, Аl2О3 и Fе2О3) и, кроме того, делят определенную характеристику его минералогического состава. Значения модулей определяются следующими выражениями (для КН приводится принятый для расчёта сырьевой смеси, упрощённая формула):
СаO – 1,65 Аl2О3 – 0,35 Fе2О3
КН= -------------------------------------------------;
2,8 SiO2
SiO2
n = ---------------------;
Аl2О3 + Fе2О3
Аl2О3
р = --------------;
Fе2О3
CaO
m = --------------------------;
SiO2 + Al2O3 + Fе2О3
где CaO, Al2O3 и Fe2O3 – содержание оксидов, %.
Следует отметить, что при использовании КН для характеристики состава клинкера отпадает необходимость применения гидравлического модуля, поэтому в н. в. расчёт состава сырьевой смеси обычно ведётся по значениям КН, n и p.
Если состав основных сырьевых материалов (известняка, глины) не обеспечивает нужного соотношения в клинкере оксидов, то в сырьевые смеси вводятся корректирующие добавки, повышающие или понижающие значения того или иного модуля. В качестве кремнеземистых корректирующих добавок используются богатые SiO2 материалы - трепел, глина с высоким содержанием SiO2, песок и т.д., в качестве железистых добавок - колчеданные огарки, колошниковую пыль, железную руду и т. д. в качестве глиноземистых добавок - глины с высоким содержанием Al2O3, бокситы и т.д.
Клинкерные минералы не равноценны по своим свойствам. Наиболее важным и ценным минералом является С3S, который быстро твердеет и уже в ранние сроки твердения образует цементный камень высокой прочности. Поскольку современные методы строительства требуют применения цементов с высокой прочностью и ее быстрым нарастанием во времени, в обычных портландцементных смесях стремятся повысить содержание С3S, что связано с необходимостью повышения в них СаО, однако это должно сопровождаться одним непременным условием. Известь должна быть связана с другими оксидами в клинкерные минералы и не должна присутствовать в клинкере в значительных (>1-2%) количествах в свободном состоянии. Если содержание СаОсв. в портландцементе >2%, то может обнаружиться нежелательное явление, которое называется неравномерностью изменения объема. | 
