Гидравлик боғловчи моддалар

Портландцемент
Таркиби, асосан, (70–80 %) силикат кальцийдан ташкил топган гидравлик боғловчи моддалар портландцемент деб аталади. У қисман эриб, тош ҳолатга айланган клинкерни гипс ёки бошқа
қўшилмалар билан биргаликда туйишдан ҳосил бўлган гидравлик боғловчи моддадир.
Портландцемент хоссаларини ўзгартириш, шунингдек, таннархини камайтириш мақсадида клинкерга фаол – гидравлик ва инерт минерал қўшилмалар қўшилади. Инерт қўшилмалар (оҳак-тош, доломит, кварц қум) миқдори 10 %дан, фаол (трепел, диатомит, трасс) қўшилмалар миқдори эса 15 %дан ошмаслиги керак. Бироқ гидравлик қўшилмалар 20 % ва ундан ортиқ бўлиши ҳам мумкин. Клинкерни туйганда унга одатда кўпи билан 3 % гипс (сульфат кислота ангидридга нисбатан ҳисобланганда) қўшилади. Бу билан цементнинг қуюқлашиш муддати узайтирилади. Бу эса унинг хоссаларига яхши таъсир қилади.
Клинкер. Портландцементнинг сифат кўрсаткичлари (мус­таҳ­кам­лиги, чидамлилиги, мустаҳкамликни ошириш тезлиги) асосан, клинкер сифатига боғлиқ. Портландцемент клинкери ўлчамлари 10–20 мм. дан 50–60 мм. гача майда ва йирик доналар кўринишида олинади. Куйган клинкер ўзининг микротузилишига кўра мураккаб заррачасимон кристаллар ва қисман шишасимон маҳсулотлар аралашмасидан иборат. Клинкер сифати асосий оксидлар микдори (кимёвий таркиби бўйича), минералогик таркиби ва асосий оксидларининг ўзаро нисбатига қараб баҳоланади.
Клинкернинг кимёвий таркиби катта оралиқда ўзгариб туради. Портландцемент клинкерини ишлаб чиқариш учун хом ашё сифатида гил (25–30 %) ва оҳактош (65–70 %) ишлатилади. Уларда асосан 3 та оксид бор: Sio₂ А1₂О₃ ва Ғе₂О₃. Оҳактош асосан кальций карбонатдан иборат. Кальций карбонат эса СаО ва СО₂ дан иборат. Клинкер куйдирилганда СО₂ гази ажралади. СаО, SiO₂, А1₂О₃ ва Ғе₂О₃ оксидлар асосий клинкер минералларини ҳосил қилади.
1500°С ҳароратда куйдирилган эркин магний оксид сув таъсирида сўниш қобилиятини йўқотмаса ҳам, жуда осон сўнади. Унинг сўниш жараёни қотиб қолган цемент-тошда ҳам давом этиши мумкин. Натижада, қоришма ва бетон ёрилади. Цемент ҳажмининг нотекис ўзгаришининг олдини олиш учун портландцемент таркибидаги эркин магний оксид миқдори стандарт томонидан чегараланади ва 4,5 %дан ошмаслиги керак. Бундан ташқари, портландцементда кўп миқдорда ишқорий металл оксидлар бўлса, бетон юзасида шўр доғлар ҳосил бўлиши мумкин.
Стандартга кўра, портландцемент таркибида ишқор исталган микдорда бўлиши мумкин, аммо гидротехник бетонлар учун 0,6 % дан, ер усти конструкцияларини қуришда ишлатиладиган қоришма ва бетонлар учун эса 1 %дан ортиқ ишқори бўлган портландцемент ишлатиш тавсия этилмайди. Юқорида кўрсатиб ўтилган тўрт оксид (СаО, SiO₂, А1₂О₃ ва Ғе,О₃) портландцемент клинкерида бирикиб кальций силикат, кальций алюминат ва кальций алюмоферритларини ҳосил қилади. Цемент клинкерининг шлифи микрбскоп орқали кўрилганда у асосан кристалл структурали кальций силикатлардан иборат. Кальций силикатлар оралиғида шишасимон аморф моддалар деб аталувчи алюминат ва алюмоферритлар жойлашади. Портландцемент хоссалари ана шу минераллар миқдорига боғлиқ. Портландцемент клинкеридаги асосий минераллар миқдори қуйидагича:
- уч кальцийли силикат (алит) – ЗСаОSiO ёки С₃S – 45– 60 %;
- икки кальцийли силикат (белит) – 2СаОSO₂ ёки С₂S – 15-37%;
- уч кальцийли алюминат – 3СаОА1₂О₃ ёки С₃А – 7–15 %;
- тўрт кальций алюмоферрит (целит) – 4СаОАl₂OҒе₂О₃ ёки С₄АҒ- 10-18 %.
Клинкерда эркин СаО бўлса, у портландцемент хоссаларига магний оксидга нисбатан хавфлироқ таъсир кўрсатади, яъни у ҳажмий жуда нотекис ўзгаради. Эркин СаО цемент тошини бузиб юбормаслиги учун клинкерни туйишдан олдин эркин СаО ҳаводаги нам таъсиридан сўниб улгурадиган қилиб маълум вақт омборларда етилтирилади. Клинкернинг минералогик таркибига қараб, портландцемент қуйидаги турларга бўлинади:
- алит портландцемент, ундаги уч кальцийли силикат 60 % дан ортиқ, С₃S:С₂S нисбат эса 4 дан катта;
- белит портландцемент таркибида 37 %дан ортиқ икки кальцийли силикат бор, С₃S:С₂S нисбат 1 дан кам;
- алюминат портландцемент, таркибида уч кальцийли алюминат 15 %дан ортиқ. С₃А миқдорига қараб цементлар с алюминатли (С₃А–5 %гача), ўртача алюминатли (С₃А–5–9&) ва кўп алюминатли (С₃А–9 %дан ортиқ) цементларга бўлинади;
- алюмоферрит (целит) портландцемент таркибидаги тўрт кальций алюмоферрит 18 %дан ортиқ.
Ҳозирги кунда портландцементнинг қуйидаги асосий турлари ишлаб чиқарилади: таркибида 30–60 % донадор домна тошқоли бўлган тошқол портландцемент; таркибида 20–40 % пуццолан қўшилмаси бўлган пуццолан портландцемент; тез қотувчан портландцемент; пластик ва гидрофоб портландцемент; таркибида кўпи билан 50 % С₃S ва 5 % С₃А бўлган сульфатга чидамли портландцемент; ўртача экзотермияли портландцемент; оқ ва рангли портландцементлар.