Der Portlandzement, infolge der Sinterung spezifisch schwerer als hydraulischer Kalk und Romanzement , hat eine graue Farbe und blättrig-schiefrige Struktur. Er zieht in der Regel langsamer an als Romanzement , erreicht aber in viel kürzerer Zeit bedeutend höhere Festigkeit sowie Luft- und Wasserbeständigkeit als dieser. Beim Abbinden darf sich Portlandzement nicht wesentlich erwärmen; er soll volumenbeständig sein und, wenn er der Luft oder dem Wasser ausgesetzt ist, nicht treiben, rissig werden oder abblättern. Portlandzement wird für alle Bauarbeiten verwendet, bei denen Wasser- und Wetterbeständigkeit, eine große Festigkeit und Dichtigkeit die Haupterfordernisse sind. Aufgrund der längeren Abbindezeit eignet er sich vorzugsweise für solche Arbeiten, bei denen die Verarbeitung des Mörtels nur langsam erfolgen kann. (Handbuch der Architektur, I. 1., S. 118.)
Portlandzement, die höchste Form von unlöschbarem Wasserkalk, wird gewonnen, indem Kalk und Ton in geeignetem Verhältnis gemischt werden, das Gemisch bis zur Sinterung gebrannt und zu Mehlfeinheit gemahlen wird. Im Gegensatz zum Portlandzement wird der römische Zement nur bis zur Rotglut gebrannt; bei höherer Hitze beginnt die Masse zu schmelzen und das Produkt wird unbrauchbar.
An einzelnen Stellen des Erdbodens werden auch natürliche Gemische von Kalk und Ton (Mergel) gefunden, die sich ohne weitere Beimischung zur Herstellung von Portlandzement eignen.
Portlandzement ist ein hydraulischer Kalk von eng begrenzter chemischer Zusammensetzung, der bei einer bestimmten Temperatur gebrannt wird. In der Regel sind 60 Prozent Kalkerde mit 30 bis 32 Prozent kieselsaurer Tonerde verbunden. Es gibt in der Natur an einzelnen Orten Kalkschiefer, die genau die Zusammensetzung einer Portlandzementmischung aufweisen. Diese liefern, bei richtiger Temperatur gebrannt, einen Zement, der dem aus künstlichen Mischungen hergestellten gleichwertig ist. Das Vorkommen solcher Gesteine ist jedoch selten, und so beruht die Portlandzementfabrikation fast durchgehend auf der Herstellung einer künstlichen Mischung der Bestandteile. Den Rohstoff liefern einerseits die natürlichen kohlensauren Kalke, andererseits kieselreiche Tone oder Tonschiefer. Je nach Beschaffenheit des Rohstoffes werden zwei Wege zur Herstellung der Portlandzementmischung beschritten, die man als trockene und nasse Aufbereitung unterscheidet.
Die trockene Aufbereitung erfolgt bei harten Kalksteinen und festen Tonschiefern. Kalksteine, die bereits durch einen Gehalt an Kieselsäure hydraulische Eigenschaften besitzen, sind besonders geeignet. Das Rohmaterial wird durch die kombinierte Anwendung von Steinbrechern, Walzen und Quarzsteinmühlen in feinstes Pulver verwandelt, wobei gleichzeitig die durch Versuche ermittelten Mischungsverhältnisse berücksichtigt werden. Die pulverförmige Zementmischung wird mit Wasser plastisch gemacht und in Ziegelform gepresst, in der sie nach dem Austrocknen für den Brennprozess bereit ist.
Die nasse Aufbereitung geschieht mit weichen Kreiden, Kreidemergeln und Wiesenkalken. Als Silikatzusätze wählt man hier meist reine, in Wasser leicht verteilbare Tone. Die Rohstoffe werden in Schlämmapparaten, wenn nötig unter Beihilfe von Nassmühlen, in feinen Schlamm verwandelt, der in große Schlammgruben abgeleitet wird. Nachdem die Masse dort durch Abziehen und Verdunsten von überflüssigem Wasser befreit wurde, wird sie in einer beliebigen Form, meist in Ziegelform, zum völligen Austrocknen gebracht. Beide Wege liefern gleich gute Ergebnisse, wenn nur die Bedingung einer innigen Mischung der Bestandteile erfüllt wird.
Die trockene Zementmasse wird in Schachtöfen mit Koksschichtung (selten Steinkohle) oder in Ringöfen gebrannt. Zum guten Gelingen dieses wichtigen Vorgangs gehört, dass die Masse durchgehend zu einem dichten, gleichmäßigen Klinker zusammensintert. Bei den meisten Zementen zeigt dieser Klinker eine schwarzgrüne Farbe und liefert beim Zermahlen ein graugrünes Pulver. Nach dem Mahlen der gebrannten Masse ist der Zement gebrauchsfertig.
Die Mühlen müssen wegen der Härte des Rohstoffes von sehr solider Konstruktion sein.
In der Portlandzementindustrie erregt ein Schnelltrockenapparat Aufsehen, für den C. W. Thomsen in Hamburg ein Patent erteilt wurde. Thomsen bringt eine bewegliche Trommel, in der sich das zu trocknende Material befindet, in der Heizkammer an. Diese Trommel ist mit Öffnungen versehen, durch die die Heizgase in das Material eindringen, während an diesen Öffnungen angebrachte Kappen das Herausfallen des Materials verhindern. In diesem Apparat wird im Vergleich zu früheren Geräten die 8- bis 10-fache Verdampfungsleistung erzielt.
Zur Herstellung von Portlandzement werden von der Brennofen-Bauanstalt (G. m. b. H.) in Hamburg und deren Zweigniederlassung in Gießen rotierende Öfen konstruiert, die eine beträchtliche Ersparnis im Betrieb ermöglichen.
Die Pressung von Rohzementmehl in der Portlandzementfabrikation.
Eine Hauptaufgabe in der Portlandzementfabrikation besteht darin, den nach den verschiedenen Fabrikationsstufen erhaltenen, pulverförmigen Rohstoff – das sogenannte Rohzementmehl – zu Ziegelsteinen zu pressen, um diese anschließend in den Brennofen setzen zu können. Nach dem Brennen werden die Steine wieder zu Pulver gemahlen; das fertige Erzeugnis ist der Portlandzement.
Die früher meist übliche Nasspressung wird kaum noch angewendet. Die in Betracht kommenden Stoffe eignen sich fast ausnahmslos zur Trockenpressung, weshalb sich diese immer mehr durchgesetzt hat. Wichtig ist hierbei die Wahl einer zweckentsprechenden und leistungsstarken Presse. Nur bei allmählich wirkendem Druck kann die Luft richtig entweichen, was zur Erzeugung eines guten Fabrikats notwendig ist. Hierzu eignen sich vorzugsweise Kniehebelpressen, wenn man von den teuren automatisch-hydraulischen Pressen absieht.
Solche Kniehebelpressen, die sich vorzüglich bewährt haben, werden von C. Lucke, Maschinenfabrik in Eilenburg bei Leipzig, hergestellt.
Zum Portlandzement gehören außerdem: