Portlandcements

**Portlandcements** ir hidrauliska saistviela, nozīmīgākais cementa paveids, ko galvenokārt lieto betona izgatavošanai. Nosaukts Anglijas Portlandes salas vārdā, kurā 19. gadsimta vidū sāka tā rūpniecisku ieguvi.

## Ražošana
Portlandcementu ražo no kaļķakmens (var arī no krīta), māliem (var arī no māla slānekļa) un piedevām (parasti dzelzi saturoši rūpnieciskie atkritumi). Portlandcementa ražošana notiek 2 stadijās, un tās ir iespējams realizēt divās dažādās ģeogrāfiskās vietās (bet parasti tā nedara, jo transports ir dārgs):
* cementa klinkera ražošana (sajauc un apdedzina izejvielu maisījumu)
* cementa ražošana (klinkeru samaļ kopā ar piedevām (ģipsi))
Cementa klinkera izejvielas parasti sajauc slapjā veidā. Pēc krāsnī ievadāmā maisījuma mitruma satura, klinkera ražošanas metodes iedala slapjajā un sausajā. Ar slapjo metodi var vieglāk iegūt homogēnu maisījumu, bet ir lielāks enerģijas patēriņš. Ar sauso metodi ir vairāk putekļu. Latvijā, Brocēnos esošajā cementa rūpnīcā, cementu ražo ar sauso metodi. Jebkurā gadījumā krāsnī, saķepšanas zonā temperatūra sasniedz 1500 °C. Šādā temperatūrā sadeg visas organiskās vielas, tāpēc šādā veidā var iznīcināt organiskas izcelsmes bīstamos atkritumus.

Parasti cementa klinkeru apdedzina rotācijas krāsnīs. Rotācijas krāsns ir gara tērauda caurule, kas no iekšpuses pārklāta ar ugunsizturīga materiāla ķieģeļiem (vismaz karstākajā galā). Caurule novietota slīpi un nostiprināta gultņos, lai varētu griezties ap savu asi. Pa augšējo galu ber (ja lieto sauso metodi) vai sūknē (ja lieto slapjo metodi) izejvielu maisījumu. Pa apakšējo galu pūš iekšā gaisu un tajā galā arī atrodas deglis, kur dedzina kurināmo. Dūmi (ar putekļiem) nāk ārā pa augšējo galu. Lietojot sauso metodi, krāsnis ir īsākas, jo tur nav nepieciešama tik gara žāvēšanas zona.

Sākumā izejvielu maisījums izžūst (no tā aiziet prom mehāniski saistītais ūdens), pēc tam sadalās mālu minerāli (aiziet ķīmiski saistītais ūdens), pēc tam sadalās kalcija karbonāts, pēc tam māli daļēji izkūst un izreaģē ar izveidojušos kalcija oksīdu. Klinkeru pēc apdedzināšanas ir strauji jāatdzesē, lai nepaspētu izveidoties lieli kristāli.

## Cementa minerāli
Cements un tā izejvielu minerāli ir jauktie oksīdi, kuru ķīmisko formulu pieraksts ir relatīvi garš. Šī iemesla dēļ lieto saīsinātos apzīmējumus.
* CaO — C
* SiO<sub>2</sub> — S
* Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> — A
* H<sub>2</sub>O — H
Piemēram, viens no galvenajiem cementa minerāliem — alīts (Ca3SiO5) tiek apzīmēts kā C3S.

Galvenie cementa klinkera minerāli ir:
* C3S — alīts — trikalcija silikāts. Nodrošina ātru cietēšanu.
* C2S — belīts — dikalcija silikāts. Cietē lēnāk, tāpēc cietēšanas procesā izdalās mazāk siltuma.
* C3A — trikalcija alumināts. Cietē ļoti strauji, portlandcementā parasti nav lielos daudzumos.

## Īpašības
Cementa kvalitāti Latvijā nosaka cementa standarts LVS EN 197-1:2000. Galvenais nosakāmais parametrs tur ir spiedes stiprība pēc 28 dienu cietēšanas. Pēc tās cementu iedala 3 klasēs:
* 32,5 - spiedes stiprība pēc 28 dienu cietēšanas ir lielāka par 32,5 MPa
* 42,5 - spiedes stiprība pēc 28 dienu cietēšanas ir lielāka par 42,5 MPa
* 52,5 - spiedes stiprība pēc 28 dienu cietēšanas ir lielāka par 52,5 MPa

Cements cietē, tā minerāliem ķīmiski reaģējot ar ūdeni. Sākumā daļēji izšķīst ģipsis un reaģē ar C3A, veidojot kalcija hidroaluminātu (CAH), etringītu un kalcija monosulfātu. Drusku lēnāk ar ūdeni reaģē C3S, veidojot amorfu kalcija hidrosilikāta (CSH) gelu. Šajā reakcijā izdalās kalcija hidroksīds. C2S hidratācija notiek ievērojami lēnāk. Visas šīs reakcijas ir eksotermiskas un to izdalītais siltums ir atkarīgs no reakciju ātruma. Cementa cietēšanas reakcijas ir heterogēnas - vispirms cementa graudu ārpusē izveidojas hidratācijas produktu gela slānis, kuram cauri difundē ūdens.