Сегодня применение цемента достаточно широко – несмотря на появление новых строительных материалов, бетон на основе цементного вяжущего по-прежнему считается самым популярным, универсальным и предпочтительным во многих случаях вариантом. Цемент представляет собой порошкообразное вещество, относящееся к классу неорганических.
Цемент производят при помоле клинкера, который, в свою очередь, получают путем обжига при высоких температурах глины и извести, взятых в определенных пропорциях. К порошку могут добавляться различные минеральные вещества, пластификаторы для улучшения свойств и т.д. Цемент используют в виде вяжущего при замесе бетонных растворов разного типа и назначения.
Главная функция цемента – качественное скрепление конструктивных элементов создаваемых конструкций и возводимых зданий. Бетонные растворы используют для заливки полов и разных конструкционных элементов, монолитного строительства, производства тех или иных изделий и т.д.
Как работает любой вид цемента:При затворении водой превращается в вязкую пасту.Цвет меняется со светло-серого на темный.Бетон быстро набирает твердость во влажной и теплой воздушной среде.
Смесь в течение 28 дней (как правило) набирает прочность и постепенно превращается в искусственный камень с очень высокими характеристиками прочности, стойкости. Свойства цемента могут быть разными, зависят от массы факторов: вида самого вяжущего, наличия добавок, особенностей и условий применения, соблюдения технологии замеса и укладки.
Основные показатели, которые учитывают при выборе цемента:Прочность – обозначается маркой и буквой М (чем выше рядом число, тем выше прочность: к примеру, М400 говорит о том, что камень может выдержать нагрузку в 400 кг/см2). Также считается в классах (буква В и рядом двухзначное число, которое отображает нагрузку, что может выдержать материал, в МПа).Морозостойкость – важная характеристика, считается в количестве циклов заморозки/оттаивания.Стойкость к коррозии – способность противостоять негативному влиянию окружающей среды. Самый стойкий пуццолановый цемент, его используют для возведения подземных/подводных объектов.Водостойкость – способность схватываться в воде, а также выдерживать при необходимости воздействие воды и влаги.Сульфатостойкость – способность выдерживать воздействие воды с сульфат-ионами, что важно при строительстве гидросооружений, которые соприкасаются с соленой водой.Тонкость помола – оказывает влияние на период затвердевания и прочность. Чем более мелко смолот порошок, тем прочнее получится бетон.
Дополнительные свойства могут обеспечиваться специальными добавками в составе порошка, объем которых производитель всегда указывает на упаковке в маркировке и описании.
Производство цемента
Содержание статьи:
Все разновидности цемента производятся по одной технологии. Могут отличаться составляющие и их пропорции, добавляться какие-то минеральные и другие вещества в конце, но само производство всегда предполагает определенные этапы и действия. Все современные смеси составляются на базе портландцемента.
Упрощенное описание технологии производства цемента:
- Получение первичного сырья: перемолотый известняк и глина смешиваются в шлам в пропорции 4:1.В процессе обжига шлама при температуре +1500 градусов по Цельсию сырье спекают в твердую массу, которая называется клинкер.Клинкер очень мелко смалывается до состояния порошка.
К клинкерному порошку добавляют минеральные присадки, гипс, чтобы получить цемент с нужными свойствами.
Состав
В составе цемента работают несколько составляющих на молекулярном уровне. Материал представляет собой тонкий порошок серого цвета, а вот компоненты в его химической формуле есть разные и отвечают за те или иные процессы в бетоне.
Какие вещества содержит цемент:Кальциевый оксид – в объеме около 67%.Кремниевый оксид – в объеме до 22%.Алюминиевые окиси – до 5%.Оксид железа – в объеме до 3%.Разного типа модифицирующие компоненты – максимум 3%. Материалы, составляющие основу цемента:Клинкер из глины и извести – от его качества зависят прочность и другие свойства материала.
Минеральные компоненты – специальные добавки для улучшения характеристик, расширения сферы использования цемента. Это могут быть измельченные сланцевые материалы, гранулированные шлаки, пуццолановые ингредиенты, известь и т.д.Вспомогательные компоненты с сульфатом кальция – для регулирования особенностей прохождения процесса гидратации.Специальные присадки – синтетические компоненты, повышающие стойкость к кислотам, температурам, агрессивным средам, щелочам. Портландцемент отличается по составу не только из-за добавления в него компонентов в процессе производства, но и из-за особенностей мест добычи сырья. Так, в каждом регионе цемент другой, хоть и отличия несущественные. Варианты составов материала:Разные виды глины (включая глинистый сланец и лесс).Мергель, известняк, мел, другие карбонатные породы.Минеральные присадки: кремнеземы, глиноземы, апатит, флюорит, плавиковый шпат, гипс, фосфогипс и т.д.
Прочность
Прочность является одним из самых важных свойств цемента, которое определяет сферу применения, предполагаемые нагрузки, технические характеристики конструкции из бетонного монолита. Нормативную прочность на сжатие цемент приобретает по прошествии 28 дней с момента затворения.
Прочность можно посмотреть по марке (самые популярные марки цемента М300, М400 и М500, указывают на прочность в кг/см2) и классу (указанным маркам соответствуют примерные показатели В20, В30 и В40). Приготовленный раствор твердеть начинает в течение 1-2 часов, завершается процесс минимум через 12 часов после укладки.
Далее появляется гидратационное тепло и бетон набирает прочность в течение 28 суток. При низких наружных температурах тепло позволяет цементу набрать полный цикл прочности, при высоких – может спровоцировать ускорение прохождения реакции, в результате чего распространяются трещины из-за появления температурных напряжений.
Прочность цемента смотрят на упаковке и в специальных таблицах, для каждой сферы и типа конструкции, определенной нагрузки ищется оптимальный показатель. На прочность влияет также соблюдение технологии замешивания раствора, укладки, ухода после.
Виды цемента
Когда рассматривают цемент, виды указывают в достаточно большом количестве, но и они не исчерпывают все многообразие материалов, что можно создавать из вяжущего. Ведь при правильном подходе придавать цементу разные свойства можно, вводя в состав те или иные добавки. А ввиду того, что цемент используется в самых разных сферах и областях, вариантов приготовления смеси существует множество. Варьироваться состав порошка может также за счет особенностей сырья, добываемого в том или ином регионе.
Рассмотрение наиболее популярных видов цемента:Портландцемент – универсальный базовый материал, который применяется в самых разных ремонтно-строительных работах практически во всех сферах.Глиноземистый – производится на базе известняка или глиноземов, актуален для срочных аварийных работ, зимой, при воздействии минерализованных вод, так как быстро схватывается. Не применяется в жарком климате.Магнезиальный – сделан на базе оксида магния, затворенного хлоридами и сульфатами магния. Цемент влагостойкий и прочный, используется в разных областях.Известково-шлаковый – в нем 30% извести и 5% гипса.Тонкомолотый – портландцемент с песком и миндобавками (известняки, перлиты, зольные, шлаковые, вулканические материалы).
Фосфатный – в его составе есть оксиды, фосфорная кислота и иные составы, которые в соединениях производят фосфатное затвердевание.Смешанный – основное вещество оксид кремния, в состав введены добавки (шлаки, обожженные глины, зольные и топливные вещества, керамзит, гипс, осадочные горные породы и т.д.).Кислотоупорный – в смесь введены растворимое стекло, кислотоупорные наполнители для твердения, водный раствор силиката натрия.Специальный тампонажный цемент – для его производства измельчаются вместе гипс, клинкер и триэтаноламин.Цветной – белый портландцемент смешивают с пигментами или добавляют натуральные красители (охра, железный сурик, окись хрома) еще на этапе обжига клинкера с дальнейшим помолом.Водонепроницаемый – основными ингредиентами выступают бокситы, известняки, оксид алюминия.Кладочный – цемент включает в составе 20% портландцементного клинкера, а также доменные шлаки, разные минеральные материалы.
Шлакощелочной – производится из отходов и шлаков доменных печей, которые создают с щелочами прочный и качественно твердеющий строительный материал.Сульфатостойкий – обыкновенный состав с модифицирующими добавками, которые делают вяжущее стойким к негативному воздействию и более прочным.Расширяющийся – цемент, который увеличивается в объеме в процессе твердения на воздухе за счет введения в состав определенных гидравлических добавок.Карбонатный – его делают на базе сидеритовых или глинистых карбонатных пород с 25-30% доломитов или известняков.Гидрофобный – состав со специальными добавками, которые делают его стойким к воздействию воды.Пуццолановый цемент – собирательное название категории материалов, в составе которых есть минимум 20% активных минеральных добавок.
Кроме того, на рынке можно найти много других составов, которые могут использоваться при выполнении определенных видов работ в тех или иных условиях, сферах.
Основные марки
Марки цемента обозначаются буквой М и цифрами от 25 до 1000. Самые распространенные марки – М100, М200, М300, М400 и М500. Остальные применяются для конкретных задач и намного реже. Самые универсальные и прочные марки цемента – М400 и М500. Как было указано выше, цифры рядом с индексом говорят о нагрузке в кг/см2, которую может выдержать застывший камень.
Марки ниже М100 и М200 применяются для штукатурки, кладки, выше М600 – для возведения объектов особого назначения (военных, бункеров, ракетных шахт и т.д.).
Кроме прочности, маркировка цемента может представлять много другой важной информации. В первую очередь, обращают внимание на буквы. Что обозначают буквы в маркировке цемента:ПЦ – портландцемент.ШПЦ – шлако-портландцемент.Б – быстротвердеющий состав.СС – вяжущее с сульфатостойкими свойствами.ПЛ – цемент уже с пластификатором в составе.Н – нормированный, цемент с подтвержденной прочностью.ВРЦ – водонепроницаемый цемент (применяется в возведении гидротехнических сооружений).
Также по ГОСТу 31108 указывают наличие добавок в порошке: I обозначает, что добавок нет; II – в цементе есть минеральные компоненты. Объем добавок обозначается буквами: А – 6-20% минкомпонентов, Б – 21-35%. Добавками могут выступать пуццолан, шлак, полимеры и т.д. Скорость твердения также обозначается буквами: Н – нормально твердеющее вяжущее, С – скорость средняя, Б – быстротвердеющие смеси.
Добавки в цементе также индексируются буквой Д и цифрами, отображающими процент содержания. Д0 – добавок нет, Д20 – в состав цемента включено 20% добавок, в результате чего вещество получается более пластичным. Общее правило такое: чем выше марка, тем больше прочность; чем выше процент добавок, тем эластичнее цемент (но при критичном содержании прочность может падать).
Наиболее востребованные марки цемента:М100, М200, М300 – производство разных элементов и изделий с нужными характеристиками.М400 – применяются при заливке сборного/монолитного железобетона.М500 – актуален для производства гидротехнических конструкций и плит, которые находятся в воде переменного уровня, для заливки бордюров и тротуаров, фундаментов всех видов.М600 – бетонирование сборных конструкций повышенного качества.М700 – работа с постройками, где отмечены высокие нагрузки и зоны напряжения.
Область применения
Область применения цемента напрямую зависит от его свойств и характеристик. В СНиПах и ГОСТах указаны все правила и особенности применения разных марок цемента с определенными техническими характеристиками в строительстве зданий, производстве изделий и т.д. Также влияют на выбор цемента условия его применения, поставленные задачи, особенности эксплуатации.
Где применяют цемент:Проведение общестроительных работ – от строительства хозпостроек и малоэтажных домов до заливки многоэтажных зданий, в сборных и монолитных фундаментах и перекрытиях, заливке полов, стен. Применяется цемент также для замеса кладочного, штукатурного раствора.
Дорожно-промышленное строительство – возведение взлетно-посадочных полос, мостов, гидротехнических конструкций, несущих частей многоэтажных зданий.Добывающая промышленность – укрепление технических сооружений, тампонирование газовых/нефтяных скважин.Сооружения, эксплуатируемые в сложных и агрессивных условиях – при повышенных сульфатах, в кислотах, где наблюдается частое замораживание/оттаивание.
Несколько полезных советов по использованию цемента
Чтобы произведенный из цемента бетонный раствор соответствовал всем требованиям и был пригодным для создания прочных, надежных, долговечных конструкций и изделий, необходимо помнить о некоторых правилах.
Полезные рекомендации по применению цемента:Хранить вяжущее нужно не больше 3 месяцев и только в защищенном от влаги, ветра месте. Лучше всего на специальных поддонах, в заводских мешках.Правильный рецепт следует искать сразу и добавлять компоненты можно лишь на этапе смешивания сухих ингредиентов. Когда цемент затворен водой, добавлять сухие компоненты уже нельзя. Поэтому воду изначально льют по чуть-чуть, добиваясь нужной консистенции.
Открытый мешок с цементом хранить можно не больше 1 недели при условии низкий влажности и максимум 1 день при высокой влажности.Скомковавшийся цемент нельзя использовать – некоторые советуют разбить камни и применять как обычное вяжущее, но реакция уже прошла и обратно не вернуть химическую формулу. Применять такой цемент можно лишь в виде наполнителя и то в объеме, не превышающем треть от общего объема наполнителей.При замешивании бетона нужно четко следовать пропорциям, любое отклонение понизит свойства.В мороз применять нужно специальный морозостойкий цемент. В сильную жару лучше не работать или организовать тщательный уход за затвердевающим бетоном.Больше цемента или слишком высокая марка – не значит выше прочность. Всегда нужно ориентироваться на стандарты и применять ту марку, которая подходит для конкретного вида работ. При выборе вяжущего низкой марки бетон не обеспечит нужные характеристики, высокой – расходы будут не оправданны неактуальными свойствами.
Источник