Основные свойства портландцемента определяются химическим и минералогическим составом клинкера, наличием добавок и, в значительной степени, тонкостью помола. В частности, этот показатель оказывает существенное влияние на повышение прочности портландцемента в первые сроки твердения.
С увеличением тонкости помола портландцемента повышается его прочность. Увеличение прочности цементного камня открывает позволяет снижать расход портландцемента при производстве бетонных изделий. Комплекс мероприятий, позволяющих более полно использовать массу цементных частиц при скреплении отдельных зерен заполнителя в единый монолит называют активацией портландцемента.
Помимо тонкости помола, из-за чего увеличивается площадь контактной поверхности цементного зерна, на активность материала также оказывает влияние и структура этой поверхности.
Интересно, что физические дефекты в подрешетках и решетках минералов, которые возникают при механическом воздействии на цементные зерна, ускоряют элементарные взаимодействия поверхностного слоя вяжущего с водой. Как следствие, сокращается время набора портландцементом марочной прочности.
На практике зачастую реальная марка портландцемента, доставленного потребителю, не соответствует марке, заявленной производителем.
Особенно остро проблема несоответствия заявленной марки портландцемента реальной стоит перед предприятиями строительной отрасли занятыми в производстве сборного железобетона. Производство предполагает помимо точного соблюдения дозировок компонентов бетонной смеси, жесткий контроль основных физико-механических характеристик выпускаемой продукции. Для получения заданных показателей бетона (прочности, морозостойкости) требуется частая корректировка состава смеси с учетом активности поступающего на предприятия портландцемента. Вынужденное увеличение расхода портландцемента для получения изделий нормируемых характеристик резко увеличивает себестоимость выпускаемой продукции и ставит производителя в жесткую зависимость от множества случайных факторов, оказывающих влияние на активность портландцемента.
Комплекс мероприятий по активации портландцемента непосредственно на производстве бетонных изделий позволяет не только оптимизировать расход дорогостоящих вяжущих веществ, но и открывает возможности получения портландцемента, свойства которого изменены с учетом специфики производства.
Исследования позволили выявить следующую зависимость между количеством зерен определенного размера и скоростью твердения портландцемента.
– частицы размерами 0-5 мкм оказывают решающее влияние на рост прочности цементного камня в первые часы твердения,
– частицы размером 5-10 мкм влияют на прочность цементного камня в 3-7 суточном возрасте,
– частицы размером 10-20 мкм определяет прочность в 28 суточном и более позднем возрасте.
Установлено, что, измельчая один и тот же портландцементный клинкер и соответственно изменяя долю частиц размером 5-20 мкм в общей массе цементного порошка, можно получать портландцемент марок 600, 700 и 700 ОБТЦ (аббревиатура ОБТЦ расшифровывается как особо быстро твердеющий цемент).
Помол цементного клинкера с получением тонкодисперсного порошка – дорогостоящая операция. Альтернатива – корректировка гранулометрического состава цементного порошка. Это экономически выгодный способом повышения полезных свойств портландцемента при его активации.