При твердінні будь-якого портландцементу проходять процеси гідратації клінкерної складової – клінкерних мінералів. В початковій стадії відбуваються гідроліз і гідратація клінкерних зерен. В результаті гідролізу аліту (С₃S) та беліту (C₂S) виділяється гідрат оксиду кальцію – Са(ОН)₂ – або вапно, яке добре розчиняється у воді і залишається в бетоні. В бездобавочному портландцементі (тип І) міститься дуже мало активного кремнезему (SiO₂), який може зв’язати вапно (Са(ОН)₂), тому в бетонах, виготовлених на основі цементу типу ПЦ І, завжди міститься багато вапна, яке вимивається водою або мігрує на поверхню бетонних виробів. Вступаючи в реакцію з вуглекислим газом з атмосфери,  воно утворює вапняковий наліт білого кольору. В цементах, що містять добавки гранульованого доменного шлаку, опоку, цеоліти, золу виносу, мікросиліку і т.п.,  за рахунок саме цих добавок присутня значна кількість активного кремнезему (SiO₂), який вступає в реакцію з вапном (Са(ОН)₂) з утворенням нерозчинних у воді гідросилікатів за схемою:

m Ca(OH)₂ + SiO₂ + n H₂O = mCaO x SiO₂ x n H₂O.

Таким чином, використання «добавочних» цементів значно зменшує кількість висолів на поверхні бетонних виробів.

Опалубку знімають при досягненні бетоном певної міцності, як правило, – не меншої за 50% від гарантованої. Швидкість набору міцності цементними розчинами залежить від типу і марки використаного цементу (тип І, ІІ або ІІІ, «М-500», «М-400» або за EN – 42,5 або 32,5), швидкості зростання міцності (позначення «Р»), від мінералогічного складу, вмісту гіпсу і т.п. Додаємо таблицю польських спеціалістів з рекомендаціями щодо швидкості набору міцності при різних зовнішніх температурах.

Орієнтовна міцність бетону у % від гарантованої міцності після 28 днів твердіння в нормальних умовах

Використання марок (типів) цементів в різні пори року залежить від потреб споживачів, але має ПЕВНУ закономірність. Так, в теплу пору року споживач надає перевагу цементам із підвищеним вмістом добавок, і тому дешевшим, – ПЦ ІІ/Б-Ш, ШПЦ ІІІ/А, тому що висока зовнішня температура дозволяє без зайвих витрат отримувати потрібну розборочну міцність вже за 1 добу. Крім цього, такі марки цементу дуже важливі для виробників товарного бетону, які розвозять його у міксерах, бо дещо збільшені на 20 – 30 хвилин терміни тужавіння (схоплення) дають можливість довший час тримати бетон у міксері і перевозити його на більші відстані або ж економити на спеціальних добавках – сповільнювачах, які затримують час початку тужавіння (схоплення). У зимовий (холодний) час споживачі, особливо підприємства ЗБВ, віддають перевагу високомарочним цементам (ПЦ І 500Р-Н), тому що значно більша швидкість набору міцності та значно вища при цьому температура виробів дають можливість виробникам економити на енергоносіях (на пропарюванні). Виробники пінобетонів або подібних виробів віддають перевагу високомарочним цементам  («М–500») впродовж цілого року, бо їм необхідно за дуже короткий проміжок часу, з мінімальною витратою теплоносіїв, зафіксувати (закріпити) об’єм виробу. Крім того, високомарочні цементи (подібні до ПЦ І 500Р-Н) дають можливість виробнику економити на складських приміщеннях, тому що  є суттєва різниця, чи  тримати виріб 3 дні до досягнення відпускної міцності чи  реалізувати його через 1 добу ? Виробники сухих будівельних сумішей віддають перевагу цементам від ПАТ «Івано-Франківськцемент» саме за їхній світлий колір, бо чим світлішій фасад, шов або наливна підлога, тим приємніші вони для ока. Якщо ж Ви захочете надати кольору об’єкту, то потреба у барвниках буде значно меншою.

В деяких специфічних галузях дуже важливими є хімічний і мінералогічний склад клінкеру і, відповідно, цементу. Зокрема, при виготовленні дрібних штучних виробів (тротуарна плитка, поребрики, бордюри), а також сакральних виробів (пам’ятники, могильні плити), які перебувають під постійним атмосферним впливом (дощ, сніг, мороз, відлига), спеціалісти вимагають мінімального вмісту у цементі  MgO (похідна від доломіту в сировині). Це пов’язано з тим,  що при значному вмісті (більш ніж 1,5 – 2,0%) вироби через 2 – 3 роки починають розтріскуватися і зовсім розсипатися. Причиною є періклаз, мінерал від MgO, який з часом спричиняє процес перекристалізації із збільшенням об’єму, що й призводить до руйнування виробів.

Тампонажний цемент («ПЦТ») – це ще один тип спеціального цементу. Він використовується для облаштування свердловин для видобутку нафти або газу. Поряд з високими вимогами до реології (рухомості) розчинів закладено і високі вимоги до температури експлуатації. Так, позначка ПЦТ-50 (100) означає робочу температуру до 50 ⁰С (до 100 ⁰С) відповідно.

Крім того, тампонажні розчини працюють при високих (і дуже високих)  тисках навколишніх пластів на глибинах до 10 км в оточенні агресивного середовища. Грунтові води, розчини солі, нафта, газ (дуже часто із сірководнем), висока температура – це ті несприятливі фактори, впливу яких можуть зазнавати тампонажні цементи. В цілому світі стандартом для тампонажних цементів є вимоги від «АРІ» («American Petroleum Institute», США). На ПАТ «Івано-Франківськцемент» освоєно випуск 2-х тампонажних цементів – ПЦТ-50 і ПЦТ-100.

Позначення «ССПЦ» означає Сульфатостійкий портландцемент – спеціальний цемент на основі клінкеру з дуже жорсткими обмеженнями по мінералогічному складу. За вимогами Європейського Стандарту EN-197 може бути 4 типи сульфатостійкого цементу із вмістом:

для ПЦ І та ПЦ ІІ

1) С₃А до 1%

2) С₃А до 3%

3) С₃А до 5%

для шлакопортландцементу

4) С₃А до 8% .

 Використовують Сульфатостійкий цемент для будівництва споруд на узбережжі морів та  фундаментів при агресивних грунтових водах.  Сертифікований ССПЦ від «Івано-Франківськцемент» використовували в будівництві стадіону у Львові до Євро 2012 та для цілого ряду споруд на Буковелі і т.д.

Дорожній (аеродромний) цемент виробляється на основі клінкеру «Н» з нормованим мінералогічним складом, що задовільняє цілий ряд спеціальних вимог по:

1) стійкості до стирання;

2) морозостійкості;

3) сульфатостійкості;

4) стійкості до паливно-мастильних матеріалів і т.п.

Центральний інститут цементної промисловості України «СЕПРОЦЕМ» (м. Харків) виконав відповідні дослідження і надав «Івано-Франківськцементу» право виробляти дорожній (аеродромний) цемент.

«Н» або «N»- це позначка не самого цементу, а портландцементного клінкеру – основного компоненту, з якого виготовляється цемент. Врна дає можливість спеціалісту зрозуміти, що вміст найбільш активного клінкерного мінералу – целіту (С₃А) є обмеженим від 3 до 8%. Ці істотні обмеження мінералогічного складу клінкеру дозволяють випускати на його основі широкий асортимент цементів, як звичайних, так і спеціальних – для виробництва шиферу, дорожній, для аеродромів, сульфатостійкий і ще цілий ряд спеціальних цементів. «Р» або «R» позначає цемент з високою ранньою міцністю, тобто швидкотверднучий. Так, цементи «Р» від ПАТ «Івано-Франківськцемент» при твердінні в нормальних умовах вже на 7-й день мають не менше 75% гарантованої міцності, а при пропарюванні бетонів на підприємствах ЗБВ ця міцність досягається вже через 1 добу.

Це перевага активної мінеральної добавки (ГДШ) над переважно інертною (простим наповнювачем). Із збільшенням вмісту шлаку зростає корозійна стійкість виробів (розчинів, бетонів) та істотно зменшується утворення висолів (вапна, вапняку) на поверхні готових виробів. В якості ж композиційної добавки дуже часто використовують тонкомелений вапняк.

Світлий колір цементу пов’язаний з властивостями сировини, що використовується, та мінеральним складом клінкеру. Крім того на колір сильно впливає тонина помелу цементу-  чим дрібніше помелений цемент, тим він світліший. Оскільки на ПАТ «Івано-Франківськцемент» використовують помольні установки замкнутого циклу помелу з сепараторами останнього покоління, то вироблений цемент є швидкотверднучим і має світлий колір. Саме за ці показники його високо цінують та використовують виробники сухих будівельних сумішей і пінобетонів.  

Гіпс додається до портландцементного клінкеру при помелі для майбутнього сповільнення процесу схоплення (тужавіння) портландцементу в розчині (бетоні). Певні штучні (випечені в печі «аліт» та «целіт») клінкерні мінерали при додаванні води починають дуже швидко гідратуватися з утворенням кристалів. Ці кристали спричиняють різке згущення цементного розчину та «схоплення». Гіпс енергійно реагує з целітом (найктивним мінералом) з утворенням на його поверхні тонкої плівки гідросульфоалюмінату, яка перешкоджає швидкому проходженню реакцій («схопленню» або «тужавінню») і дає можливість користувачу декілька годин використовувати свіжо виготовлений розчин (бетон).

При виробництві добавочних (тип ІІ та ІІІ) цементів в якості основної добавки використовується Гранульований Доменний ШЛАК. ГДШ – продукт, що утворюється при різкому охолодженні розплавленого шлакового розчину, отриманого в доменній печі в процесі виплавки з руди чавуну.  У хімічному складі ГДШ, що наближається до хімічного складу портландцементу, містяться, в основному, три оксиди – кальцію, кремнію та алюмінію, які вже утворили зародки мінералів портландцементного клінкеру. Внаслідок цього він активно проявляє в’яжучі властивості, взаємодіючи з продуктами гідратації клінкерних мінералів і гіпсом, що входять до складу цементу.

Для отримання гідравлічних властивостей, тобто «активності», гранульований доменний ШЛАК необхідно розмолоти до тонини, як мінімум, цементу.   На якому з будівельних майданчиків України Ви знайдете відповідне обладнання ?

Ні, це зовсім не так,  хоча кожен випадок треба розглядати окремо. Зазвичай ці добавки є активними в той чи іншій спосіб, тобто такими, що беруть участь у процесах твердіння бетону, впливаючи на  них або надаючи виробам певних властивостей.  Наприклад, шлак (гранульований доменний) є активною добавкою, який навіть без цементу при дуже тонкому помелі здатний мати марочну міцність у 150 – 200 кг/см ².  Його додають для продовження життя бетонного розчину, оскільки шлак дещо сповільнює швидкість твердіння свіжого бетону. Це дуже важливо для виробників товарних бетонів у літній час, які транспортують їх автомобілями – міксерами до будівельних майданчиків протягом тривалого часу.   Зола не є активною добавкою, але її користь чи шкода для споживача залежить від кількості, яку додають до цементу. Якщо це мінімальна правильно розрахована кількість, то зола сприяє рухомості свіжих бетонів, заповнює мікропори і робить бетон більш щільним (монолітним). Якщо переступити розраховану межу і збільшити кількість, то ніякої користі споживачеві від цього не буде. У такому випадку це означає, що золою просто розвели цемент, і, відповідно, – «розвели» покупця. В Білорусі, за відсутності достатньої кількості доменних шлаків, офіційно дозволено в якості добавки вводити до складу цементу кварцовий (звичайний) пісок. Це добре для виробів автоклавного твердіння (температура твердіння 100 – 120 ⁰С і тиск у 7 – 9 бар (атм.)), а для звичайних бетонів (виробів)  – це баласт, бо пісок виконує функцію всього лиш дрібного наповнювача. Тому який сенс купувати Білоруський пісок за ціною цементу ???

Не лише споживачам, але й  багатьом продавцям складно правильно прочитати маркування цементу. Насправді нічого складного в цьому немає – маркування здійснюється за вимогами стандарту України – ДСТУ або Європейським – EN. Найпоширенішим маркуванням цементів є  ПЦ І – 500Р- Н (СЕМ І 42,5R N), ПЦ ІІ / А – Ш 400Р- Н (СЕМ ІІ / А – S 32,5R N) або ШПЦ ІІІ / А – 400Р Н (СЕМ ІІІ/А-S 32,5R  N). Перші букви «ПЦ» або «СЕМ» – абревіатура повної назви ПортландЦемент, або ж «ШПЦ» для ШлакоПортландЦементу. Наступні римські цифри І, ІІ або ІІІ вказують тип цементу за вмістом добавок,  тобто, І – це бездобавочний цемент, ІІ – з добавками до 35% і ІІІ – з добавками до 80%. Букви «А» або «Б» (латинська «В») означають кількість добавок – «А» – обмежено до 20%, «Б» – обмежено до 35% – для цементів І та ІІ, і обмеження у 60 та 80%, відповідно, для цементів ІІІ та ІV типу. Букви «Ш» (S), «К» означають тип добавок – Ш – гранульований доменний шлак, «К» – композиційна добавка, до якої можуть входити 2, 3 або більше добавок таких як Шлак + Зола (ТЕС) або  Шлак + Вапняк + Опока + Зола або будь-яка інша комбінація з поміж усіх дозволених добавок, на вибір виробника. Число «500»(400) або «42,5» (32,5) вказує гарантовану марку цементу, тобто міцність у 28-денному віці – «500» (у кг/см²), та «42,5» (у МПа (Мегапаскалях) за Європейськими стандартами). Буква «Р» (R) позначає ШВИДКОТВЕРДНУЧИЙ цемент. «Н» (N) позначає цемент, виготовлений з клінкеру (спеціального) нормованого мінералогічного складу. Такий клінкер можна використовувати для виробництва цілого ряду спеціальних цементів.

Так, ІСНУЮТЬ, але це, переважно, «вузькоспеціалізовані» види цементів, які використовують в окремих галузях господарства. Наприклад, тампонажний цемент застосовують при бурінні в нафто-газовій промисловості для облаштування свердловин, чи сульфатостійкий цемент, що виготовляється  для будівництва споруд на морському узбережжі або фундаментів на місцевості з агресивними грунтовими водами і т.п. Для виробництва волокнистоцементних виробів (шиферу) теж використовується спеціальний цемент. В крамницях Ви зможете купити лише портландцементи.

Абсолютно НІЧИМ. Портландцемент і є звичайним цементом загальнобудівельного призначення, з якого виготовляють бетони і будівельні розчини (штукатурні, кладочні (мулярні), вирівнювальні, клеєві і т.п.) та суміші. Цю назву цемент отримав у 1824 році від містечка Портланд (Portland) на південному узбережжі Англії, тому що кольором був схожим до місцевого природного каменю – вапняку. З того часу ця назва поширилась у цілому світі, стала загальновживаною і введена до державних та міжнародних стандартів.

Дійсно, в ті роки присутність цементу виробництва ПАТ «Івано-Франківськцемент» навіть на теренах області була дуже незначною. При колишніх обсягах виробництва цементу (550 тисяч тонн) більшість цементу використовувалась для власного виробництва (виготовлення шиферу, азбестоцементних труб і залізобетонних виробів), певна частина йшла на експорт, і тільки незначна частка потрапляла на внутрішній ринок.  Введення в дію першої та другої черг нового цементного заводу значно збільшило потужності виробництва – до 2,3 – 2,5 млн тонн. На сьогодні ПАТ «Івано-Франківськцемент» в стані максимально забезпечити споживачів як внутрішнього ринку, так і експорт (до Білорусі, Польщі, Угорщини, Словаччини, Румунії, Молдови) високоякісним, сертифікованим в ЄС, цементом.

Контроль за якістю цементу здійснюється у випробувальних лабораторіях підприємства,  акредитованих за ДСТУ ISO/IEC 17025:2006 Національною Агенцією з Акредитації України. Із запуском нового заводу лабораторія оновилась на 90%. За допомогою найсучаснішого контрольного обладнання лабораторії (нейтронні аналізатори в потоці – «PGNAA», рентгено – флуоресцентні дифрактометри «ARL 9800», «ARL 9900») висококласні спеціалісти мають можливість системно контролювати і прогнозувати якість від сировинних матеріалів до виробництва і відвантаження цементу.  Всі типи цементів загальнобудівельного призначення сертифіковані провідними лабораторіями Угорщини  (ЕМІ, Будапешт), Польщі («Instytut Techniki Budowlanej», Варшава), Білорусі («Белорусский государственный институт метрологии», Минск), Росії (НИИ «Железобетон», Москва) і мають Сертифікати Відповідності ЄС.

Новий завод, введений в дію в 2014 році, є високотехнологічним об’єктом, укомплектованим найсучаснішим обладнанням провідних світових фірм – виробників цементних заводів з Данії (FLS), Німеччини (СРВ), Австрії (MFL) та ін. Всі процеси від видобутку сировини в кар’єрах до пакування цементу в мішки перебувають під постійним контролем аналітичної техніки останнього покоління. Це найбільш сучасний завод не тільки в Україні, а й у Європі, а технологія “сучасного способу” є енергозберігаючою та високопродуктивною.