А. А. Исматов, Т. А. Отакузиев, Н. П. Исмоилов, Ф. М. Мирзаев

14-§. Портландцемент. Кимёвий ва минералогик
таркиби ва унинг турлари
Кисман эриб ковушиб колгунча куйдирилган клинкер- 
ни гипс, баъзи лолларда эса ма\сус кушимчалар билан 
бирга туйишдан \о си л булган гидравлик богловчи модда 
портландцемент деб аталади. Куйдириш ма\сулотида каль­
ций силикатлар куп булади (70...80%). Кисман эриш нати­
жасида крвиш иб, котиб колган майда-йирик тош булак­
лари клинкер дейилади.
П ортландцемент хоссаларини узгартириб туриш, шу­
нингдек, унинг таннархини камайтириш максадида клин- 
керга актив ва инерт минерал кушимчалар кушишга рух- 
сат этилади. Инерт кушимчалар (охактош, доломит, кварц- 
кум ва б о ш к а л ар ) м икдори 10% д ан , акти в (треп ел, 
диатомит, витроф ир, трасс, шлак, глиеж ва бош калар) 
кушимчалар микдори эса 15% дан ошмаслиги керак. Б и­
рок гидравлик кушимчалар 20% ва ундан ортик булиши 
хам мумкин. У \олд а майдаланган ма\сулот номи кушил- 
ганига караб бошка, яъни кушилма сифатида донадор дом ­
на шлаги ишлатилса 
шлак-портландцемент
деб, табиий гид­
равлик куш илмалар ишлатилса 
пуццолан портландцемент
деб аталади.
Клинкерни туяётганда унга одатда купи билан 3% гипс 
(сульфат кислота ангидридига нисбатан \и соб л аган да) 
кушилади. Бу билан цем ентнингтиш ланиш муддати узай- 
тирилади. Бу эса унинг \оссаларига яхши таъсир килади.
Портландцемент клинкери улчамлари 10...20 мм дан
50...60 мм гача майда ва йирик доналар куриниш ида оли­
нади. Ковушиб пишган клинкер узининг микроструктура- 
сига кура мураккаб заррачасимон турли кристаллар ва 
кисман ш иш асимон ма^сулотлар аралашмасидан иборат. 
Клинкер сифати асосий оксидлар микдори, м инералогик 
таркиби, асосий оксидларнинг узаро нисбатига караб ба- 
\оланади. Портландцемент клинкери ишлаб чикариш учун 
хомашё материаллари сифатида гил ёки лёсс ва о\актош
жинслар ишлатилади. Гил ёки лёсс жинслар турли модда­
лардан ташкил топган. Уларда, асосан учта оксид бор: J
m
0 2, 
А120 . ва F e,O r Лёссда 15—20% атрофида С а С 0 3 бор. Узбе­
кистан цемент заводларида, асосан лёсс ишлатилади. О^ак- 
тошлар асосан кальций карбонатдан иборат. Кальций кар­
бонат эса икки оксид — СаО ва С 0 2 дан иборат. К линкер

---

куйдирилганда С 0 2 гази ажралади: СаО, S i0 2, Д120 3 ва Fe20 1 
асосий оксидлари асосий клинкер м инералларини \оси л
Килади. М агний оксид (MgO), иш корлар (N a20 ва К20 ) , 
титан икки оксид (ТЮ 2), ф осф ор ангидрид (Р 20 3) ва суль­
фат кислота ангидриди ( S 0 3) дир. К линкер таркибида бу 
асосий оксидлар билан бир каторда цемент сифатига маъ­
лум даражада таъсир курсатувчи оксидлар хдм булиши 
мумкин. Одатда асосий ва кушимча оксидлар микдори 
куйидагича булади: СаО 63—67%, S i0 2 21.-24% , А1,0, 4— 
8%, Fe20 3 2 - 4 % , MgO 0 ,5 - 5 % , S 0 3 0 ,3 - 1 % , N a ^
ва 
K.O 0 ,4 - 1 % , T i0 2 0 ,2 -0 ,5 % , Р20 5 0 ,1 -0 ,3 % .
1500°С да куйдирилган эркин магний оксид сув таъси­
рида суниш кобилиятини йукртмаса \а м , у жуда суст суна­
ди. Унинг суниш жараёни котиб колган цементтош да \ам
давом этиш и мумкин. Натижада кориш ма ва бетон ёрила- 
ди. Бундай \авфли хдлатнинголдини олиш портландцемент 
таркибидаги эркин магний оксид микдори стандартда чега- 
раланади: 4,5% дан ошмаслиги зарур.
Портландцементда калий ва натрий оксидлари булма- 
гани маъкул, чунки улар портландцементнинг тиш лаш иш
муддатига таъсир килади. Бундан таш кари, иш корлар бе- 
тонда тулдиргичлар билан узаро кимёвий таъсир этиши 
мумкин. Натижада котган бетоннинг дарз кетиш ига сабаб- 
чи буладиган натрий ва калий силикатлар \о си л булади. 
Бу реакция атроф м у\ит етарлича нам булса, жуда тез ке­
тади. Шу сабабли гидротехник бетонлар учун цемент ва 
тулдиргичлар танлаётганда цементда канча иш кор борли- 
ги \и соб га олиниш и лозим ва тулдиргичларда аморф кум- 
тупрокдан канча борлиги аникданади. И ш корий металл 
оксидлар булса, бетон юзасида шур доглар \о си л булади.
Стандартга кура, портландцемент тарки б и д а иш кор
1—2% микдорда булиши мумкин, аммо гидротехник бетон­
лар учун 0,6% дан, ер усти конструкцияларини куришда иш­
латиладиган коришма ва бетонлар учун эса 1 % дан ортик иш- 
кор булган портландцемент ишлатиш тавсия этилмайди.
Ф осф ат ангидрид 1,5...2% дан ортса, портландцем ент­
нинг котиш жараёни секинлаш ади. Цементда 4% гача ти ­
тан икки оксиди булса, у салбий таъсир курсатмайди, аммо 
куп булса муста\кам лиги камаяди.
СаО, S i0 2, А120 3 ва Fe20 3 оксидлар клинкерда бирикиб 
кальций силикат, кальций алю минат ва кальций алю мо-

---

ф ерритларни \о си л килади. Кальций силикатлар оралиги- 
да ш иш асимон аморф орали к моддалар деб аталувчи алю ­
минат ва алю моферритлар жойлаш ади. М инераллар куйи­
дагича ёзилади ва куйидаги микдорда булади:
45—60% — 3 C a 0 S i 0 2 ёки C 3S — алит — уч кальцийли 
силикат;
15—37% — 2 C a 0 S i 0 2 ёки C2S — белит — икки каль­
цийли силикат;
7—15% — ЗСаО-А120 3 ёки С 3А — уч кальцийли алю ми­
нат;
10—18% — 4 C a 0 A l20 3 Fe20 3 ёки C4AF — т$фт каль­
цийли алюмоферрит.
Ишлаб чикариш ш ароитида СаО ни юкорида курсатиб 
утилган минераллар куриниш ида батамом бириктириш
кийин. Ш унинг учун клинкер таркибида эркин, бирикм а- 
ган х,олда бир оз СаО колиш и мумкин. Клинкерда эркин 
СаО булса, у портландцемент хоссаларига магний окси- 
дига нисбатан хавф лирок таъсир курсатади, яъни унинг 
\аж м и жуда нотекис узгаради. Эркин СаО цементтош ни 
бузиб юбормаслиги учун клинкерни туйишдан олдин э р ­
кин СаО \аводаги нам таъсиридан суниб улгурадиган килиб 
маълум вакт омборларда етилтирилади. Ш унда клинкер 
бирмунча юмшайди ва уни туйиш осонлашади. Клинкер- 
нинг минералогик таркибига караб, портландцемент ку­
йидаги турларга булинади: алит портландцемент, ундаги 
уч кальцийли силикат 60% дан ортик, C 3S:C2S нисбати 
эса 4 дан катта; белит портландцемент таркибида 37% дан 
о ртик икки кальцийли силикат бор, C 3S:C2S нисбати I 
дан кам; алю мина! портландцемент таркибида уч кальций 
алю минат 15% дан ортик. С 3А микдорига караб цементлар 
оз алюминатли (С 3А дан 5% гача) уртача алю минатли 
(5...9% С 3А) ва куп алюминатли (С 3А 9%дан ортик) це- 
ментларга булинади; алю моферрит (целит) портландце­
мент таркибидаги турт кальцийли алюмоферрит 18% дан 
ортик-
Алит — портландцементнинг юкори муста.\камлиги, тез 
котувчанлиги ва бош ка катор хоссаларини таъминловчи 
клинкернинг му^им силикатли минералидир. Унинг кли н ­
кер таркибида микдори 45...80%. Х,озирда у уч кальций 
силикатнинг кам микдордаги MgO, А120 3, Р20 5, Сг20 3 ва 
бош калар билан хрсил килинган каттик эритм аси деб

---

хисобланади. C3S таркибида бу моддаларнинг микдори кам 
булишига (2...4%) карамай, улар C3S нинг структура ва 
хоссаларига маълум даражада таъсир курсатади.
Алит кристаллари, одатда олтиёкли ёки т у ф и бурчак 
ш аклида булади. У нинг зичлиги 3,15 г /с м 3. Т о за C,S
1200... 1250°С дан 1900...2070°С гача температура оралигида 
баркарор булади. Бу температурадан пастда C 3S — C 2S ва 
СаО га парчаланади, 2070°С дан юкорида эса C 7S эрийди. 
Паст температура чегараси амалий ахамиятга эга, чунки 
клинкер саноат печининг совиш зонасида совиётганида 
бир оз вакт 1200...1250°С чегарасида сакяан иб колади. бу 
эса C 3S нинг парчаланиш ига олиб келади, бу эса клин- 
кернинг сиф атини ёмонлаштиради.
П ортландцементнинг 
м у с т а \к а м л и
гига ва бош ка хос­
саларига клинкердаги алит кристалларининг ш акли \ам
анча таъсир курсатади. П етроф аф и к тах^илларнинг курса- 
тиш ича, 500...600 маркадаги портландцементни тайёрлаш
учун клинкер таркибидаги турли улчамли алит кристалла­
р ининг орасида, асосан улчами 3...20 мкм йирикликдаги 
кристаллар купрок, булиши керак. П ортландцем ент клин- 
керида ^осил буладиган алит таркибини куйидаги ф орм у­
ла билан ифодалаш мумкин:
54СаО 16Si02 MgO А120 3
Белит — портландцемент клинкерининг иккинчи асосий 
минералларидан биридир. У алитдан дастлабки (1—3) кунда 
секин котиши билан фар кутан ад и. Икки кальций силикат, 
алит сингари кам микдордаги кушимчалар (1...3%) билан 
каттик эритма \осил килиб белитга айланади. Бундай кушим- 
чаларга А120 3, Fe20 3, Сг20 3 ва бошкалар киради. И кки каль­
ций силикатнинг бешта полиморф шакли борлиги аник- 
ланган: Р — C 2S ; a —C 2S ; а ' —C 2S; 
у
— C 2S ; 
р ' 
— C 2S.
Эриш температураси 2130...1425°С чегарасида а -м оди­
ф икация баркарор булади, бу температурадан пастда а ' - 
шаклга утади. Саноат клинкерларида а -м о д и ф и к а ц и я н и
баркарорлаш тириш кийин булгани учун у кам учрайди, 
а '
— C 2S 1425...830°С да баркарор. Бундан паст температура­
да, секин совитиш ш ароитида тоза a '- C 2S тури паст тем ­
пературада баркарор булган Y -C 2S ш аклга утади. a '- C 2S 
тез совитилганда 670°С гача хамма температурада барка-

---

pop булмаган ва у — C 2S га айланиш га мойил булган ш акл­
га утади. Аммо бу ж араённинг кетишига P - C 2S кристалл 
турига кам микдорда (1...3%) кириб колган кушимчалар 
\алал беради. Баркарорлаш тирувчи кушимчалар ролини 
A12O
v
Fe20 3, MgO, N a20 , К 20 ва Сг20 3 \ам да бошкалар 
бажаради. р — C 2S ш аклнинг у -C 2S га айланишида умумий 
\аж м и 10% га ортади. Ш унинг учун материал доналари- 
нингёрилиши ва кукунга айланиши кузатилади, у — C2S 100°С 
гача температура му\итида деярли сув билан реакцияга ки- 
ришмайди. Ш унинг учун у богловчи ^усусиятларини намо­
ён килмайди. Ф акат иссик-нам шароитда ишлов берилган- 
да у богловчи хусусиятлари ни намоён килади. Р — C2S нинг 
зичлиги 3,28 г/см 3, 
У 
— C 2S ники эса 2,97 г/см 2.
Белитнинг гидравлик активлиги, алит каби кристалла- 
рининг тузилиши, кристалларнинг улчами, зичлиги, ёрик- 
лар, куш имчаларнингструктурасига боглик* Тождор четли 
думалок зич структурали уртача улчамлари 20...50 мкм 
булган белитли целитлар юкори муста^камликка эга. Юкори 
температура таъсирида эриган \олдаги алюминат, алю мо- 
ф ерритлар ва бош ка иккинчи даражали минераллар ора- 
л и к модда таркибига киради.
Туйиниш коэф ф ициенти (ТК) юкори булмаган ва одат- 
даги кумтупрок модулли клинкерларда кальций алю ми- 
натларнинг С^А, ва С 3А шакли учрайди. Т К юкори булган 
кликерларда эса алю моферритлар билан бирга ф акат C 3S 
\оси л булади. К линкернинг алюмоферритли кисми узга- 
рувчан таркибга эга булиб, C 2F, С МА7 ва эркин СаО дан 
иборат каттик эритм а \оли д а булади.
Кальций алюмоферритларнинг каттик эритмасида куйи­
даги бирикмалар аникданган: C ^ F , C ^ F , C4AF, C 2F. Клин­
керларда куп учрайдиган C4AF модда каттик эритмалардаги 
катор бирикмаларнинг оралик моддаси хисобланади.
П асттемпературали пиш ириш боскичида (1300°С гача) 
хомаш ёнинг таркибий кисмлари дастлаб парчаланади, шу 
жараёнларнинг кечишида кристаллар бузилиб, м инерал­
лар «аморф» ланади. Купчилик гил минераллар «аморф» 
\олатининг температураси 300...800°С га тенг.
Портландцемент хомашё аралаш маларининг реакц и я­
га кириш иш и кобилиятининг энг му\им параметри кум- 
тупрокди таркибий кисм нинг дисперслигидир.

---

Реакцияга мойил С а С 0 3 да ва унинг доналарида СА, 
CS ва бош калардан иборат кобикдар \о си л булиши мум­
кин, бу эса С 0 2 нинг ажралиб чикдииига ва тузнинг пар- 
чаланиш ига мойиллик килади. Ф акат коби к кайта крис- 
таллангандан кейингина ж араённинг кечиши яна тезла- 
ш ади, яъни С а С 0 3 н и н г парчалан и ш и икки б оски чда 
булиши ва у ж араённинг кечиш ига ижобий таъсир ки ли ­
ши мумкин, чунки у СаО нинг кайта кристалланиш ига 
тускинлик килади, бу \олда активлиги кам булган СаС О , 
нинг бир боскичда диссоциланиш и кузатилади. Куйдири- 
лаётган аралашмада дастлабки эритма 580...680°С да \о си л
булади ва у каттик фазали реакцияларнинг кечиш ини тез- 
лаш тиради. М асалан, йирик дисперсли шихтапарда белит 
икки боскичда хрсил булади: биринчиси 1115... 1125°С да 
кузатилиб, бунда S i0 2 доналарида C2S дан иборат кобик 
\осил булади; иккинчиси 1150... 1165°С да руй беради, бунда 
ана шу кобикдар бузилиб C 2S нинг янги кристаллари \осил 
булади.
Аралашмалар иштирокида паст температурали боскичда 
Куйидаги оралик бирикмалар \о си л булади:
2(2СаО S i0 2) C a C 0 3 — спуррит; 2СаО S i0 2 C aF 2;
3(СаО А120 3 C a S 0 4; 
2СаО S i0 2;
2(2СаО S i0 2) C a S 0 4.
Бир канча хром ато-хром итлар ва кальц и й ф осф атл ар , 
ш унингдек С а С 0 3 нинг иш кор сульфатлари билан кон- 
тактида иккиламчи тузлар \о си л булади. Таркиби мурак­
каб булган оралик бирикм аларнинг \о с и л булиш и С а С 0 3 
ва S i0 2 нинг узаро таъсирлашиш температурасини 38...80°С 
га пасайтиради.
Ю кори температурали боскичда (1300°С дан юкори) 
нордон ва асосий иш корий эритмалар кушилиб кетади, 
бирок клинкер доналарнинг кизиб зич ёпишган айрим кисм- 
ларида таркиби фаркданадиган эритма томчилари мавжуд 
булиши ээ^гимол. C 2S ва СаО дан иборат кобикдар оралиги- 
даги эритмада Са2+ ионларининг, асосан S i0 4 ионларига 
диффузияланиш и йули билан C 3S кристаллари \о си л була 
бошлайди. Агар C 3S кристаллари усган зонага Са2+ кира ол- 
маса, бунда нордон C3S кристаллари C 2S ва СаО га кадар 
парчалаб емириши мумкин. Клинкер зоналарида 1450°Сда 
\о си л булган эритма куйидаги хоссаларга эга; ковуш ок-

---

лиги 0,1...0,3 П а.с, сирт таранглиги 350...480-Юг3 Н /м . У 
\о л д а кальций и о н л ар и н и н г ди ф ф узи я ко эф ф и ц и ен ти
Д C a2 t-(5,3...8 ,6)10 ‘5, тем и р н и к и Д Fe3+ -(5,7... 14,2) 1 O'6, 
алю м и ний ники Д А13+ —
(2,3---7,1) - 10-6 ва крем н и й н и ки
Д Si4+-(4,7...15,8)10-7CM2/c .
Курсатиб утилган микдорларнинг узгариб туришига Na, 
К, Cr, Р, F аралаш малари сабабчидир. СаО доналарининг 
1450°С да эритмада эриш тезлиги (1,6...8) • 10"6; C 2S д он а­
ларининг эриш тезлиги эса (2...3) -10_6 см /с, яъни СаО нинг 
эриш тезлиги C 2S нинг эриш тезлигидан 3...4 марта куп. 
Бирок, жараёнда эритм ани микроликвацияга (иккита ва 
ундан ортик, аралашмайдиган суюьушкларнинг хосил були­
ши ва уларнинг аралаш май к,атламланиши) олиб келувчи 
куплаб Na ва К иш тирок этса, C 2S нинг эриш тезлиги кес­
кин ортади, хатто C 2S нинг эриш тезлигидан бир неча 
марта узиб кетиши хам мумкин.
Оз микдорда ф осф ор, хром ва олтингугурт (0,1...0,3% ) 
хамда барий, фтор, хлор, марганецнинг анчагина м икдо­
ри (1% дан ортикрок,) муайян шароитда клинкер хосил 
булиш жараёнига яхши таъсир курсатади.
Совиш ж араёнида C 3S, С3А, C 2S парчаланиш и мум­
кин, парчаланиш нинг кандай кечиш и бир канча ф актор- 
ларга боглик,; совиш тезлиги, аралаш маларнинг тури ва 
микдори, газ атм осф ерасинин г хусусияти ва бош калар. 
Эритма ш иш а сифатида котаётганда хажми кичраяди. Mg, 
F, Cr иш тирокида эса кристалланиш ж араёнининг кечи ­
ши туфайли турли температура интервалларида д еф о рм а­
ция к у зати л ад и : (1350...1100°С да хаж м и к и ч р а я д и , 
1 Ю0...900 'С да хажм кенгаяди). C3S, С 3А ва C 4AF минерал- 
ларининг 25...600°С да чизикли термик кенгайиш к о эф ­
фициенти (10... 13)-10~* градус. C,S термик кенгайиш ининг 
чизикли коэф ф ициенти 19,5• 10 -6 градусга тенг, яъни C2S 
нинг термик кенгайиш коэф ф ициенти бош ка минераллар 
кристалларига нисбатан тахминан икки марта катта, б и ­
нобарин, бу хол клинкер доналарида ф изик кучланиш - 
ларга сабаб булиши мумкин.
Цемент клинкерининг сифати куйидагилар билан и ф о­
даланиш и мумкин:
1- алохида оксидларнинг микдори (кимёвий таркиби);
2- асосий оксидлар микдорининг нисбатини ифодалов- 
чи модуллар киймати;

---

3- 
асосий минералларнинг микдори. К линкернинг энг 
м у\им тавсиф и алохида оксидларнинг узаро нисбати ва 
клинкер минералларининг микдори билан берилади.
К линкерни ташкил этувчи минераллар таркиби икки 
хил усул билан аникданади: бевосита петрографик ёки рент- 
г е н о ф а ф и к та\лил усули, ёхуд бевосита х^исоблаб ан и к- 
лаш усули. Мухим оксидларининг ф оиз нисбати икки хил 
модуль (силикат ва гилтупрок,) \ам д а туйиниш к о эф ф и ­
циенти билан ифодаланади. Бу модуллар ва коэф ф и ц и ен т 
микдори хомаш ё аралашмаси учун \а м , клинкер учун х,ам 
амалда бир хил булади.
С иликат модуль (п) кумтупрок модуль деб ^ам аталади. 
Бу модуль реакцияга кириш ган кремний икки оксид мик,- 
д орининг алю миний ва темир оксидлари микдорига нис- 
батини ифодалайди:
% SiP2 
Л 
%Al20 3 + % F e20 3
С иликат модуль (л) бош ка оксидлар билан реакцияга к и ­
риш ган кремний оксид микдорини ва клинкер тарки б и ­
даги алю м иний ва темир оксидлар йигиндиларига нисба- 
тини курсатади.
Хомашё аралашмаси таркибидаги крем ний икки оксид 
ох^ак билан \ам м а вакт C 3S BaC2S \о л и д а бирикаверм асли- 
ги туфайли бириккан кумтупрок микдори кремний икки 
оксиднинг умумий микдори S i0 2, умумий ва эркин \олд а 
колган крем ний икки оксиди S i0 2 эрки н микдори ай и р- 
маси билан ифодаланиши мумкин. Ш унинг учун силикат 
модуль куйидагича ёзилади: