Что такое портландцемент? Где можно использовать? Основные виды строительных цементов и их свойства

Наверно многие сталкивались с не очень приятной ситуацией, когда в конце дачного сезона (лето — середина осени) остается некоторое количество строительных смесей. Особенно это касается цемента, который как ни стараешься полностью использовать, но мешок или два все же остаются зимовать.

Как же правильно использовать цемент и что же делать со старыми, слежавшимися мешками? Все просто:

• В первом случае нужно постараться в течение нескольких месяцев выработать весь запас. В крайнем случае допускается одна зимовка в сухом месте с потерей качества 10 — 15%.
• После двух зимовок можно смело выбрасывать или использовать в качестве подсыпки.

Как использовать старый цемент?

Если в цементе образовались камневидные комки, то для строительных работ он не годится даже в случае их измельчения. Связующее, преждевременно вобравшее влагу, теряет все свои свойства и раствор с использованием такого компонента не будет обладать должными свойствами.

В качестве эксперимента проверим, какими свойствами будет обладать залежавшийся состав:

Для начала измельчим 50 килограмовый мешок.

Забетонируем несколько столбиков для забора. Стоит учесть, что пропорции цемент — песок — щебень (керамзит) в случае со старым цементом будут иными. Расход цемента измениться. В конкретном случае нужное количество определялось визуально по цвету замешиваемого бетона.

Через месяц молотком условно проверим прочность бетона. Хочется отметить, что осмотр бетона на следующий день подозрений в ненадлежащем качестве не оставил. Столбики забетонированы хорошо. Единственное, что может повлиять на целостность — .

Для более ответственных участков (фундамент, штукатурка) такой цемент однозначно не стоит использовать.

Виды и особенности применения цемента

Цемент — это связующее вещество, которое выпускается в виде мелкозернистого порошка серого цвета. При добавлении воды и перемешивании образует пластичную смесь, способную при застывании превращаться в камневидную массу.

Применение цемента:

• Используется для изготовления монолитного и сборного бетона. Добавляя при формовке каркас из арматуры, после заливки получится железобетон.
• Без связующего компонента невозможно изготовить любой строительный раствор (кладочный, штукатурный, для стяжки).
• Также цемент используется в производстве асбестоцементных изделий.

Самый популярный вид цемента – портланд. Помимо него существуют глиноземный, расширяющийся, магнезиальный, кислотостойкий, быстротвердеющий. Они отличаются друг от друга свойствами и применяются в определенных процессах.

Виды цемента

1. Портландцемент сульфатостойкий имеет пониженное содержание в клинкере алюминатов кальция. Активность такого цемента значительно меньше быстротвердеющего образца марки 400 и 500. Поэтому его применение сводиться к созданию сульфатостойких и морозоустойчивых железобетонных и бетонных конструкций.
2. Быстротвердеющий портландцемент обогащен минеральными добавками, которые гарантируют интенсивное нарастание прочности в первом периоде твердения. Используют такой вид преимущественно для скоростного строительства, а также для создания железобетонных конструкций.
3. Цемент с гидрофобирующими добавками. За счет специальных добавок растворы на таком цементе имеют меньшее водопоглощение. В результате и изготовленный бетон обладает пониженной водопроницаемостью и может использоваться при строительстве объектов контактирующих с водой.
4. Цемент с поверхностно — активными добавками (ПАД). Данные наполнители абсорбируются на зернах цемента, покрывая их особой защитной пленкой, предотвращающей сцепление даже самых маленьких частичек. За счет этого растворы с ПАД обладают повышенной подвижностью и используются при возведении конструктивно сложных объектов.
5. Портландцемент тампонажный разработан специально для тампонирования газовых и нефтяных скважин (изолирует их от грунтовых вод). Данный вид обладает высокой текучестью, стойкостью к давлению и перепадам температуры.
6. Портландцемент белый практически не содержит красящих оксидов (титана, железа, марганца) и отличается от других видов цемента более светлым оттенком. Бетон получается белым, что дает возможность использовать его не только для строительства, но и для создания художественных фигур.
7. Портландцемент цветной. В него на этапе помола клинкера вводят пигменты (органические – не более 0,3%, минеральные – не более 10%).
8. Портландцемент пуццолановый. Обладает повышенной стойкостью к сульфатам и пресной воде, очень быстро отвердевает при высокой температуре. При обработке автоклавом прочность бетона из данного вида цемента значительно превышает прочность бетона, созданного на стандартном портландцементе. Однако при понижении температуры затвердение раствора из пуццолановогой смеси замедляется. Используется такой материал для создания подводных и подземных конструкций, не подвергающихся попеременному замораживанию/размораживанию и увлажнению/высыханию.
9. Шлаковые цементы бывают двух вариантов. Шлакопортландцемент (ШПЦ) состоит из гранулированного доменного шлака, мелкого помола стандартного клинкера и гипса. Основное отличие ШПЦ от обычного состоит в медленном нарастании прочности изготовленного из него бетона. Данный вид обладает низкой экзотермией и повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных сред, поэтому его наиболее часто используют в гидротехническом и портовом строительстве. Из вестково-шлаковый цемент (ИШЦ) создается путем совместного помола извести и доменных шлаков. В его составе также могут присутствовать гипс (до 5%) и портландцемент (не более 20%). ИШЦ твердеет достаточно медленно, но обладает повышенной устойчивостью к пресным и сульфатным водам. Используется для создания низкомарочного бетона и кладочных или штукатурных растворов.
10. Цемент глиноземистый производится из сырьевого материала, богатого глиноземом. Наиболее важный микроэлемент данного вида цемента - алюминат кальция. Именно он обеспечивает быстрое твердение раствора при стандартном времени схватывания (не раньше получаса и не позже 12 часов). Потребность в воде у такого состава выше, чем у обычного портландцемента почти на 10%. Жидкость необходима для гидратации, гарантирующей морозоустойчивость и меньший процент усадки бетона.
11. Цементы расширяющиеся выделяются увеличением в объеме при создании растворов. Производят данный вид цементов из расширяющей добавки и основного вяжущего элемента, между которыми проходит химическая реакция, дающая приращение объема. Существует несколько видов расширяющихся составов: Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) создается на основе глиноземистого цемента и используется для гидроизоляции стволов шахт, заделки трещин в бетонных и железобетонных конструкциях, а также для омоноличивания отдельных элементов сборных сооружений. Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент используется для заделки швов, гидроизоляции штукатурок и для получения водонепроницаемых бетонов. Портландцемент расширяющийся схватывается не ранее, чем через 30 минут, но не позднее, чем через 12 часов. Цемент напрягающийся отличается наличием в своем составе алюминатной составляющей, которая обеспечивает увеличение объема при твердении. Расширяясь, он способен создавать в арматуре предварительное напряжение. Применяется в строительстве сооружений с повышенной непроницаемостью пара, воды и газа.

Любой из видов цемента используют следующим образом: в порошковый состав при непрестанном перемешивании постепенно добавляют воду до образования массы нужной консистенции. В зависимости от того, нужен ли раствор или бетон, в первом случае добавляется песок определенной пропорции, а во втором — помимо песка, гравий мелкой фракции или щебень (металлургический шлак, керамзит, опилки и другие наполнители). В чистом виде это связующее практически не применяется (цемент перемешанный с клеем ПВА может использоваться как дополнительное защитное покрытие бетона).

Цемент – это вяжущий порошок, применяемый для изготовления стройматериалов, строительства зданий и других конструкций. Производится из клинкера, известняка, различных минералов и гипса. От состава и пропорций компонентов зависит область использования, характеристики и свойства цемента. Наиболее распространенным является портландцемент. Для его производства к глине добавляется известняк.

На цементную конструкцию, которая уже затвердела, постоянно воздействует окружающая среда. Так, если она расположена на улице, то на нее попадают осадки, соли. Она замерзает и оттаивает. Чтобы улучшить устойчивость к коррозии, к цементному порошку на этапе производства добавляются полимерные добавки. Они уменьшают степень микропористости, делая материал более надежным.

От такого параметра как тонкость помола зависит не только цена вяжущего компонента, но и его качество. Чем меньше фракции, тем лучше получится исходный материал. Процесс затвердевания мелкофракционного портландцемента происходит значительно быстрее, чем порошка с крупными частицами. Чтобы цемент имел оптимальные характеристики, смешиваются разные фракции.

Один из главных параметров, на который следует обращать внимание при выборе портландцемента, – это степень морозоустойчивости. Чем больше циклов замораживания и оттаивания он может выдержать, тем дольше прослужит построенная из него конструкция, и тем меньше ремонта она будет требовать. От этой характеристики полностью зависит область применения цемента. Каждый раз, когда бетон замерзает, вода, содержащаяся в нем, расширяется и разрушает его изнутри. Чтобы улучшить степень морозоустойчивости, в цементный порошок вносятся минеральные добавки, например, абиетат натрия или нейтрализованный древесный пек.

Различается цемент и по прочности. Для определения марки приготавливается раствор из одной части цементного порошка и трех частей кварцевого песка. Все тщательно перемешивается до однородной консистенции и заливается в форму. Через 28 суток тестовый образец укладывается под пресс и давится. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Для ее определения тестируется 6 пробников. Из 4 лучших вычисляется среднее арифметическое. Полученный результат считается его маркой по прочности. Измеряется этот показатель в МПа и кг/см2.

Еще одна характеристика, от которой зависит область применения цементного порошка – время схватывания. Этот параметр особенно важен в условиях, где требуется аварийный ремонт или в холодном климате. Скорость затвердевания портландцемента можно регулировать с помощью гипса или других добавок. Также влияет температура окружающей среды и вода. Чем воздух холоднее, тем дольше цемент застывает. При оптимальных условиях и правильном замешивании цементный раствор схватывается через 45 минут.

Маркировка и расшифровка

Каждый вид цемента имеет определенную маркировку. Она показывает, для какой области применения подходит вяжущий порошок. Состоит из чисел и букв.

Таблица с расшифровкой маркировок цемента разных видов:

Марка вяжущего порошка по прочности обозначается буквой М и числом после нее, например, М500. Это означает, что материал выдерживает нагрузку 500 кг/см2. Также эта характеристика может быть указана только числом – 22,5, 32,5, 42,5 и 52,5. В этом случае ее называют не маркой, а классом. Она означает, что изделие выдерживает давление, например, в 22,5 МПа.

Таблица с новыми и старыми маркировками марок цемента:

Также на мешках помимо маркировки о прочностных характеристиках и морозостойкости указывается быстрота затвердевания.

Расшифровка марок выглядит следующим образом:

1. ЦЕМ I – портландцемент, имеет самую высокую скорость затвердевания. Уже на второй день после заливки раствора бетон достигает 50%-ой прочности. Содержит до 5% добавок от общего объема цементного порошка.

2. ЦЕМ II – застывает чуть медленнее. Портландцемент содержит 6-35% добавок. Именно от их количества зависит быстрота затвердевания смеси. Чем больше их, тем дольше схватывается раствор.

3. ЦЕМ III – шлакопортландцемент с нормальной скоростью затвердевания. На 36-65% состоит из доменного шлака в виде гранул.

4. ЦЕМ IV – пуццолановый с нормальной скоростью затвердевания. В его состав включен микрокремнезем (обозначается буквой М или МК), зола-унос (маркировка З), пуццоланы (П). Количество добавок составляет 21-35%.

5. ЦЕМ V – композиционный вяжущий порошок с нормальной скоростью затвердевания. На 11-30% состоит из золы-уноса, 11-30% доменный шлак в виде гранул. Марка цемента по прочности – 32,5.

Количество добавок указывается буквами А и В. Расшифровка следующая: А означает 6-20%, В – 21-35%. Используется эта маркировка для всех видов цемента, кроме ЦЕМ I. Буква В означает наличие известняка, Ш – шлака. Быстрота набора прочности указывается буквами Н – нормальная и Р – высокая ранняя.

Маркировка вяжущего порошка начинается с вида цемента ЦЕМ, после чего указывается %-ое содержание и тип добавок. Далее отмечается класс прочности и скорость схватывания. Например, ЦЕМ II/В-Ш 22,5Н – портландцемент с гранулированным доменным шлаком 21-35 %, класс прочности 22,5, с нормальной скоростью твердения.

Маркировка может выглядеть и по-другому. Сначала указывается вид цемента, сорт, марка, количество добавок (обозначается буквой Д и числом после нее – Д0, Д5, Д20), пластифицирующий ПЛ или гидрофобизированный ГФ или Н – с нормированным составом клинкера.

Виды цемента и область их применения

1. Портландцемент без добавок (Д0) выпускается марок М400, М500, М550 и М600. М400 и М500 имеют среднюю скорость набора прочности, атмосферостоек, марка по морозостойкости высокая. Сфера использования: производство сборных, монолитных бетонных и железобетонных конструкций. М550 и М600 обладает аналогичными характеристиками, но быстро набирает прочность.

2. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) производится марками М400 и М500. Быстро набирает прочность, устойчив к морозам. Применяется для бетонных и железобетонных сооружений, а также для строительства монолитных и сборных систем.

3. Портландцемент с минеральными добавками выпускается марками М400-М600. ПЦ-Д5 марок М400 и М500 имеет среднюю скорость набора прочности. Область применения – изготовление бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций. Портландцемент М550 и М600 используется для тех же целей, но имеет высокую скорость затвердевания.

4. Шлакопортландцемент изготавливается марок М300, М400 и М500. ШПЦ М300 имеет низкую скорость набора прочности и слабый показатель морозоустойчивости. Особенно эффективен с термовлажностной обработкой, благодаря которой может использоваться для строительства конструкций над и под землей, и в воде. ШПЦ М400 обладает средней скоростью набора прочности и морозостойкостью. ШПЦ М400 и М500 являются низкотермичными цементами.

5. Сульфатоский портландцемент применяется для сооружений, которые будут находиться в агрессивных средах. Выпускается марок М400 и М500.

6. Пуццолановый портландцемент имеет низкую скорость набора прочности, но устойчив к агрессивным средам. Используется для конструкций, которые будут находиться в воде и под землей. Бывает марок М300 и М400.

7. Гидрофобный портландцемент подходит для изготовления бетонных растворов, которые применяются при строительстве дорог и аэродромов, а также гидротехнических сооружений.

Перед тем как приобрести цемент, нужно точно определить требуемую марку. Для этого необходимо учесть следующие факторы:

• температура эксплуатации;
• процент влажности;
• состав воды и грунта;

Если использовать для строительства низкомарочный цемент, то конструкция может не выдержать тяжести и бетон начнет разрушаться. Также следует обращать внимание на срок годности. Чем материал свежее, тем выше будут его прочностные характеристики.

Предисловие

Цементы - это большая группа гидравлических вяжущих веществ. Большая их часть - это силикаты и алюминаты кальция, которые образуются в результате обжига до состояния спекания сырьевой смеси соответствующего состава.

Cодержание

Все виды цементов являются одними из основных стройматериалов, получаемый путем измельчения минерала гипса и клинкера. В зависимости от прочности этот материал маркируют по ГОСТу. Основополагающая роль в русской цементной промышленности принадлежит химику Шуляченко А. Р. Также большой вклад в развитие этой важной строительной отрасли внесли ученые Торопов, Бутт, Пономарев, Рояк, и многие другие специалисты.

Что такое цемент и что значит его марка

Что же такое цемент, и какие его виды применяются наиболее часто? Цементы - это большая группа гидравлических вяжущих веществ. Большая их часть - это силикаты и алюминаты кальция, которые образуются в результате обжига до состояния спекания сырьевой смеси соответствующего состава.

Самое большое распространение получили такие виды строительного цемента, как портландцемент, шлакопортландцемент и глиноземистый. Они применяются для , бетонных смесей, асбестоцементных изделий.

Что значит марка цемента, и от чего она зависит? Марка цемента – это условный показатель для обозначения максимальных прочностных качеств вещества. То есть, марка цемента зависит от его прочности. Для всех основных видов цемента, кроме глиноземистых, расширяющихся и безусадочных, марка соответствует пределу прочности при изгибе образцов-балочек размером 40x40x160 мм и сжатии их половинок из пластичного раствора состава 1:3 (по массе) в возрасте 28 суток.

Марку для глиноземистого цемента устанавливают по результатам испытания через 3 суток.

Тонкость помола цементов - это величина остатка на сите с сеткой, которая установлена в соответствии с утвержденными стандартами и техническими условиями номера. На скорость схватывания и твердения как раз и влияет тонкость помола. Такое свойство всех видов цемента, как прочность, особенно в начальные периоды твердения, повышается, если клинкер мелко измолот.

Механизм процесса твердения цемента и коррозия цементного камня

Процесс твердения цемента заключается в том, что цементное тесто, которое изготовлено из вяжущего вещества, постепенно утрачивает подвижность и переходит из полужидкого состояния в плотное.

В механизме твердения цемента различают три периода:

1. Растворение - растворимые продукты реакции переходят в раствор, обнажая следующие слои цементных зерен, в свою очередь реагирующие с водой. Этот период длится до полного насыщения жидкой фазы продуктами реакции.

2. Коллоидация - схватывание, во время которого твердые продукты реакции уже не могут растворяться в насыщенной жидкой фазе, вследствие чего они образуют коллоидальную систему в форме геля или студня. В этот момент цементное тесто утрачивает свою подвижность.

3. Кристаллизация - период, когда образовавшиеся гели переходят в укрупненные, менее растворимые кристаллы, которые дают так называемый кристаллический сросток. Именно этим и объясняются высокие механические свойства затвердевшего цемента.

Чтобы ускорить твердение цемента, выбирают надлежащий минералогический состав цемента, используют специальные добавки, применяют электро-прогрев или тепло-влажностную обработку. В качестве замедлителей используют нитраты натрия, калия и аммония, увеличивающие растворимость свободной извести в воде.

Коррозия раствора (бетона) чаще всего начинается с коррозии цементного камня. Его стойкость значительно меньше скорости заполнителей. Выделяют три вида коррозии, которая поражает раствор: растворение и вымывание (выщелачивание) гидроокиси кальция из цементного камня пресной водой; образование легкорастворимых солей при взаимодействии составляющих цементного камня с веществами окружающей среды и вымывание этих солей; образование в цементном камне (под влиянием проникающих в него веществ) соединений, имеющих больший объем, чем исходные продукты реакции, что приводит к образованию трещин в бетоне.

Методы защиты от коррозии цемента разнообразны и разделяются на следующие группы: выбор соответствующего цемента; изготовление более плотного бетона; применение защитных покрытий и облицовок, которые исключают воздействие агрессивной среды на бетон.

Что такое портландцемент и шлакопортландцемент, для чего их используют

Что такое портландцемент, и чем он отличается от шлакопортландцемента? Портландцемент - это гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое при совместном тонком измельчении клинкера и необходимого количества гипса, добавляемого для регулирования сроков схватывания.

Портландцемент используют для закладки , приготовления штукатурных растворов.

Для получения портландцемента такие технологические операции, как изготовление сырьевой смеси; превращение ее путем обжига до спекания в клинкер и помол последнего в тонкий порошок, являются основными.

Химический состав клинкера портландцемента определяется по содержанию важнейших окислов, которые должны находиться в следующих пределах.

Этому условию отвечают природные мергели, а также смеси известняка с глиной в соотношении 3:1 (по массе). Можно заменить известняк мелом.

Трехкальциевый силикат (алит) в реакции с водой химически активен. Он способен быстро твердеть, имея при этом высокую прочность.

Двухкалъциевый силикат (белит) менее активен, твердеет медленнее, и продукт твердения обладает невысокой прочностью.

Трехкальциевый алюминат - химически активный минерал. Он быстро твердеет, но продукт твердения обладает низкой прочностью.

Промежуточное положение по активности в реакции с водой, по скорости твердения и прочности между трехкальциевым и двухкальциевым силикатами занимает четырехкальциевый алюмоферрит.

Процесс взаимодействия цементного порошка с водой сопровождается выделением тепла. Количество теплоты зависит от скорости гидратации и минералогического состава цемента. Тонкость помола, сроки и условия хранения оказывают на этот показатель меньшее влияние.

Изготовленные из портландцемента образцы при кипячении в воде должны равномерно изменять объем, поэтому количество ангидрида серной кислоты SO3 в портландцементе и его разновидностях должно быть не менее 1,5 и не более 3,5%, а содержание окиси магния MgO в исходном клинкере - не более 5%. Портландцемент с минеральными добавками может содержать до 20% гранулированного шлака, или до 10% активных добавок осадочного происхождения (кроме глиежей), или до 15% прочих активных добавок, включая глиежи.

А что такое шлакопортландцемент и где он применяется? Это гидравлическое вяжущее вещество изготовляется путем совместного помола портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака (21-60%) и необходимого количества гипса. Быстротвердеющий шлакопортландцемент - основная разновидность этого цемента. Основное отличие шлакопортландцемента от портландцемента – более медленная скорость схватывания и твердения. Применяется там же, где и портландцемент.

Какие бывают цементы: виды портландцементов

Этот раздел статьи посвящен тому, какие бывают цементы их категории портландцементов, и где их используют.

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют из клинкера нормированного минералогического состава. Клинкер состоит максимум из 5% трехкальциевого алюмината и трехкальциевого силиката, содержание которого не должно превышать 50%. Сумма трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита - не более 22%. Сульфатостойкий портландцемент не должен содержать каких-либо добавок, кроме гипса. Он обладает повышенной стойкостью при взаимодействии с водой, содержащей сульфаты (соединения серы), и морозостойкостью. Основная область применения этого вида цемента – изготовление облицовочных растворов, находящихся в условиях сульфатной среды, при одновременном систематическом попеременном замораживании и оттаивании.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) перед использованием мелко измельчается, вследствие чего интенсивно набирает прочность в начальный период твердения. На этот процесс уходит 1-2 суток. БТЦ применяется при ремонтных работах.

Гидрофобный портландцемент. При его изготовлении в мельницу при помоле клинкера вводится по 0,1-0,2% мылонафта и других гидрофобизирующих добавок (асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков). Добавки снижают гигроскопичность этого вида портландцемента при его хранении, но повышают подвижность, удобоукладываемость растворных (бетонных) смесей и морозостойкость затвердевших материалов. Гидрофобный портландцемент при длительных перевозках и хранении практически не теряет своих свойств. Выпускаются марки 300 и 400.

Пластифицированный портландцемент получают путем введения при помоле клинкера около 0,25% концентрата сульфитно-спиртовой бражки. Она пластифицирует растворные смеси и повышает их морозостойкость. Применяется наравне с портландцементом и выпускаются марки 300, 400 и 500.

Говоря о том, какие виды цемента существуют, особо выделяют белый и цветной портландцемент.

Белый портландцемент изготавливается из белого маложелезистого клинкера, минеральных добавок и гипса. Используется в архитектурно-отделочных работах. Существует два вида такого цемента: белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками. Выпускается 400 и 500 марок.

Цветной портландцемент получается из клинкера белого цемента и цветного клинкера, из отбеленных клинкеров - при тщательном смешивании или совместном помоле с различными пигментами (например, с охрой, железным суриком, окисью хрома). Пигменты должны быть щелоче- и светостойкими.

Белый и цветной портландцементы применяются при устройстве мозаичных, плиточных, террацциевых и брекчиевидных .

Пуццолановый портландцемент изготовляется путем совместного помола цементного клинкера нормированного минералогического состава, гипса и активной минеральной добавки вулканического или осадочного происхождения. Он хорошо твердеет в воде и в любых влажных условиях. Растворные смеси на основе этого цемента не дают высолов и обладают повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью. Пуццолановый портландцемент используется при строительстве гидротехнических сооружений и при облицовке плавательных бассейнов, плоскости которых подвержены воздействию морской и хлорированной воды.

Что такое глиноземистый цемент, его состав, свойства, особенности и применение

Что такое глиноземистый цемент и каковы его характеристики? Глиноземистый цемент - быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. Получается путем измельчения клинкера или сплава, изготавливаемого путем расплавления (реже обжигом до спекания) сырьевой смеси (бокситов и известняков) надлежащего состава. В готовом продукте преобладают низко-основные алюминаты кальция.

Нельзя смешивать глиноземистый цемент с другими цементами и известью. Он разрушается при взаимодействии даже со слабыми растворами щелочей. Одно из основных условий нормального твердения этого цемента и длительного сохранения его прочности - пониженная (ниже 25 °С) положительна температура раствора (бетона) в период твердения и при эксплуатации. В противном случае он теряет до 50% прочности. Из-за особенностей глиноземистого цемента применение этого вяжущего вещества в условиях жаркого климата исключено. По этой же причине изделия из него нельзя пропаривать.

Прочность сопротивления сжатию и растяжению глиноземистого цементного камня нарастает с большой скоростью и уже через сутки достигает 50% проектной прочности. Он используется для получения кислотостойких растворов расширяющихся и безусадочных цементов. Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент получается путем совместного помола кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Кислотоупорный цемент затворяется водным раствором натриевого жидкого стекла. Цементный камень может быть устойчив к действию некоторых минеральных и органических кислот, но при взаимодействии с водой он теряет прочность. В едких щелочах он полностью разрушается.

Благодаря своему составу и свойствам, основное применение глиноземистого цемента – это изготовление кислотостойких бетонов (растворов). Для такого цемента используются заполнители из кислотостойких пород: гранит, андезит, бештаунит. Свежеуложенная в конструкцию кислотоупорная бетонная (растворная) смесь в период твердения обрабатывается минеральной кислотой (откисловывается), например соляной. При этом бетонная (растворная) смесь уплотняется за счет выделения новых количеств геля кремниевой кислоты и обезвоживания дигидрата Si(OH)4 концентрированной кислотой. Гель кремниевой кислоты переходит в твердый опаловидный кремнезем Si02-H20. Прочность при сжатии обработанного концентрированной кислотой кислотоупорного бетона достигает 50-60 МПа.

Сроки схватывания цементного теста: начало - не ранее чем через 20-40 мин, окончание - не позднее чем через 8 ч.

При применении глиноземистого цемента содержание окиси кремния не должно быть в процентном отношении менее 92%, кислотостойкость - не ниже 93%.

Цемент представляет собой вяжущий минеральный порошок, при перемешивании с водой который превращается в вязкую массу темно-серого цвета и достаточно быстро твердеет на воздухе. Получают такой порошок путем измельчения клинкера и последующей добавкой к нему минералов и гипса.

В промышленном строительстве, как правило, применяется портландцемент. Для его производства в специализированных печах обжигают смеси глины и известняка, взятые в определенном процентном соотношении. В результате получается материал, обладающий высоким качеством и надежностью с широкими возможностями использования. Популярность портландцемента обусловлена наличием у данного материала определенных характеристик и полезных свойств, приобретенных в процессе изготовления цемента.

Характеристики и свойства цементов

Стойкость к коррозии

На затвердевший цемент негативное влияние может оказывать как агрессивная среда, так и нахождение в обычной воде. Для того, чтобы данная характеристика материала была улучшена, меняют минералогический состав цемента, вводя в него гидроактивные материалы, которые препятствуют химической активности солей.

Также стойкость к коррозии можно повысить путем добавления в исходное сырье специальных полимерных добавок, существенно снижающих микропористость и препятствующих негативному физическому и химическому влиянию окружающей среды. Дополнительное использование различных ингредиентов позволяет получать исключительно надежный материал.

Например, для улучшения коррозийной стойкости широко используемого в строительстве портландцемента, необходимо уменьшить содержание в минералах трехкальциевого силиката, процесс затвердения которого сопровождается выделением большого количества извести.

Потребность материала в воде

Разные виды цемента могут впитывать различное количество воды. Зерна цемента обладают высокой плотностью (выше воды в три раза), поэтому если воды добавить слишком много, то часть ее останется на поверхности раствора. При этом частицы цемента осядут, соответственно, верхняя часть конструкции из такого материала будет непрочной и склонной к быстрому разрушению.

Характеристики водопотребности цемента в большинстве случаев определяются процентным соотношением воды и исходного материала, необходимым для получения раствора идеальной густоты. В целом, объем воды для создания раствора средней густоты соответствует максимальному количеству, которое способен удержать цемент. Например, потребность в воде портландцемента составляет 22-28%.

Тонкость помола

Цена на цемент, как правило, обусловлена тонкостью его помола (мелкий стоит значительно дороже). Вызвано это тем, что материал мелкого помола затвердевает намного быстрее и качество его выше, нежели у цемента, состоящего из более крупных частичек.

Определяется тонкость помола зерновым составом материала и его удельной поверхностью. Зерновой состав вычисляется путем просеивания цемента через очень мелкое сито, размер ячеек в котором составляет до 80 мкм. В идеале большая часть материала должна успешно просеяться. Однако необходимо учитывать, что слишком мелкий помол существенно увеличивает водопотребность раствора. Поэтому в состав цемента должны быть включены как мелкие частицы (до 40 мкм), так и крупные (до 80 мкм). Только в таком случае материал будет обладать наиболее оптимальными свойствами.

Устойчивость к низким температурам

Одним из главных показателей качества цемента является его способность (в затвердевшем состоянии) к многократному оттаиванию и замораживанию. Дело в том, что вода, которая находится в порах цементного камня, при замерзании увеличивается в объеме на 8%. При многократном повторении это приводит к растрескиванию бетона и разрушению созданной из него конструкции.

Именно поэтому в строительстве не используется чистый цемент. Такие минеральные добавки как нейтрализованный древесный пек, абиетат натрия и др. повышают долговечность бетона и усиливают его сопротивляемость к перепаду температур.

Прочность

Цемент разных марок обладает различной прочностью. Вычисляется данная характеристика на пределе сжатия испытуемого образца в течение 28 суток. В результате такого теста рассчитывают и определенные единицы прочности, называемые активностью цемента и измеряемые в МПа. Таким образом определяется марка материала.

Время схватывания

Данная характеристика подразумевает определенный промежуток времени, на протяжении которого меняются пластические свойства цемента. Замер застывания производится подручными методами или же с помощью соответствующих приборов. Правильно составленный раствор из качественного цемента должен застывать не слишком медленно, но и не слишком быстро. Скорость схватывания регулируется добавлением гипса, точно рассчитанное количество которого может повысить или снизить скорость застывания. Также влияют на схватываемость объем воды и температура воздуха. При использовании стандартного материала (к примеру, портландцемента) начало застывания должно фиксироваться уже через 45 минут, а завершение – не позже чем через десять часов.

Какая из характеристик наиболее важна: на что обратить внимание в первую очередь?

Абсолютно все свойства цемента являются определяющими факторами при выборе материала для строительства. То есть нельзя сказать, что главной характеристикой является прочность или морозоустойчивость, так как прочный, но медленно застывающий цемент может привести к нарушению сроков строительства, а морозоустойчивый, но подверженный коррозии материал, можно использовать только для узкого круга работ. Соответственно, все свойства и характеристика цемента одинаково важны.

Поэтому есть универсальные марки, объединяющие в себе все позитивные качества материала. Но вместе с тем существуют и особые виды цемента, в которых за счет снижения одних характеристик значительно улучшены другие свойства материала. К примеру, пуццолановый цемент обладает самой высокой антикоррозийной защитой, но прочность его (особенно в начале создания конструкции) достаточно низка.

Технология производства цемента

Производство цемента — видео

Производство цемента – энергоемкий и дорогостоящий процесс, состоящий из двух этапов:

1. Получение клинкера. Для начала путем разработки известняковых месторождений добываются сырьевые материалы, в частности известняк. Затем материал дробится на куски, диаметр которых составляет 10 см., подсушивается и смешивается с другими составляющими элементами. После этого сырьевая смесь обжигается. В результате получается так называемый клинкер.
2. Превращение клинкера в порошок. На данном этапе клинкер и гипсовый камень измельчают, подсушивают минеральные добавки, а затем производится совместный помол всех составляющих частей. Однако качество и физико-технические характеристики сырья (влажность, плотность и т.п.) бывают разные, поэтому способы производства цемента могут различаться.

Способы производства цемента

В настоящее время цементная промышленность производит цемент тремя основными способами:

• Мокрым . Его используют в том случае, если цемент создается из глины (силикатного компонента), мела (карбонатного продукта) и добавок, содержащих железо (конверторного шлама, пиритных огарков, железистого продукта). При этом влажность мела должна составлять не более 29%, а влажность глины – не более 20%. Измельчение сырьевой смеси проходит в водной среде, и в результате получается шихта в виде растворенного в воде шлама с влажностью от 30 до 50%. Затем шлам отправляется для обжига в специальную печь диаметром 7 м и длиной – от 200 м. В процессе обжига из сырья выделяется углекислота и образуются шарики-клинкеры. Их растирают в порошок, получая таким образом требуемую марку цемента.
• Сухим . Особенность данного способа состоит в том, что все сырьевые материалы до (или во время) помола высушиваются. Поэтому сырьевая шихта сразу получается в виде измельченного сухого порошка.
• Комбинированным . В таком случае цемент может быть произведен по двум различным технологиям:
  • сырьевая смесь готовится в виде шлама, перемешанного с водой, а затем обезвоживается до влажности 16-18% на особых фильтрах и отправляется в печь для обжига, после чего измельчается и превращается в цемент.
  • сырьевая смесь высушивается и измельчается, а полученная шихта гранулируется путем добавления 10 -14% воды и подается на обжиг. Затем гранулы извлекаются из печи, и производится их помол.

Раньше цемент в большинстве случаев производили мокрым способом, но в настоящее время предпочтение отдается сухой технологии.

Как выбрать способ производства цемента?

1.​ Расход тепла значительно возрастает при мокром способе производства цемента. Но наличие в мельницах воды облегчает измельчение сырья. Поэтому если влажность исходного сырья составляет более 10%, то наиболее целесообразно создавать цемент по мокрой технологии.

2.​ Если сырьевая смесь состоит из двух мягких материалов, то предпочтительно также производить цемент мокрым способом, поскольку сырье легко измельчается путем обычного размешивания в воде.

3.​ Сухой способ используется в том случае, если влажность сырья составляет не более 10%.

4.​ Если сырьевой материал — достаточно пластичный, то можно отдать предпочтение комбинированному способу производства цемента.

Виды цемента и их применение

Портландцемент сульфатостойкий. Главное преимущество данного вида цемента – его сульфатостойкость – достигается за счет снижения в клинкере алюминатов кальция. На сегодняшний день производятся:

• портландцемент сульфатостойкий с активными минеральными добавками;
• портландцемент сульфатостойкий без активных минеральных добавок.

Активность обоих вариантов цемента значительно меньше, нежели БТЦ марки 400 и 500. Поэтому они часто используются для создания сульфатостойких и морозоустойчивых железобетонных и бетонных конструкций (в том числе и предварительно-напряженных).

Быстротвердеющий портландцемент (сокращенно называемый БТЦ) – это материал, обогащенный минеральными добавками, которые гарантируют интенсивное нарастание прочности в первом периоде твердения. Достигается повышенная механическая прочность такого портландцемента особым соотношением всех его составляющих элементов. Используют БТЦ преимущественно для скоростного строительства, а также для создания железобетонных конструкций.

Цемент с гидрофобирующими добавками. Особенностью такого материала является его возможность в течение первых пяти минут после добавления воды не впитывать ее. За счет специальных добавок растворы на таком цементе имеют меньшее водопоглощение. В результате и отвердевший цементный камень обладает пониженной водопроницаемостью, что дает возможность использовать его при строительстве объектов, расположенных в воде или же подвергающихся угрозе затопления.

Цемент с ПАД (поверхностно — активными добавками). Поверхностно-активные добавки (пластифицированные) вводятся в материал при помоле. Затем они абсорбируются на зернах цемента, покрывая их особой защитной пленкой, которая предотвращает сцепление даже самых маленьких частичек. За счет этого растворы на цементе с ПАД обладают повышенной подвижностью и удобоукладываемостью и используются при возведении сложных с архитектурной точки зрения конструкций.

Портландцементы тампонажные. Разработаны специально для тампонирования газовых и нефтяных скважин (изолируют их от грунтовых вод). Обладают высокой текучестью, независимы от давления и температуры, способны надежно закрепить колонны труб в стволе скважины благодаря значительной прочности цементного раствора даже на ранней стадии застывания.

Портландцементы белые. Практически не содержат красящих оксидов (титана, железа, марганца) и отличаются от других видов цемента более светлым серым оттенком. Бетон из таких цементов получается практически белым, что дает возможность использовать его не только для строительства и проведения отделочных работ, но и для создания художественных фигур.

Портландцементы цветные. Для того, чтобы получить определенный цвет, в обычный портландцемент на этапе помола клинкера вводят пигменты (органические – не более 0,3%, минеральные – не более 10%). Применяют цветные портландцементы в самых различных сферах деятельности, как правило, с целью улучшить эстетико-визуальные характеристики создаваемой конструкции (фигуры и т.п.).

Портландцемент пуццолановый. Обладает повышенной стойкостью к сульфатам и пресной воде, очень быстро отвердевает при высокой температуре. При обработке автоклавом прочность бетона из данного вида цемента значительно превышает прочность бетона, созданного на стандартном портландцементе. Однако при понижении температуры затвердение раствора из пуццоланового цемента замедляется, а при 0 o С и ниже и вовсе прекращается. Соответственно, использовать пуццолановый цемент при проведении зимних работ не представляется возможным. Используют такой материал для создания подводных и подземных конструкций, не подвергающихся попеременному замораживанию/размораживанию и увлажнению/высыханию.

Цементы шлаковые. Выпускаются в двух вариантах:

— шлакопортландцемент (ШПЦ). Состоит из гранулированного доменного шлака, мелкого помола стандартного клинкера и гипса. Существуют марки 500, 400 и 300. Основное отличие ШПЦ от обычного портландцемента состоит в том, что прочность созданного на его основе бетона нарастает очень медленно. Вместе с тем ШПЦ обладает низкой экзотермией и повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных сред, поэтому его наиболее часто используют в гидротехническом и портовом строительстве. Но резкие перепады температур воздействуют на шлакопортландцемент негативно.

— известково-шлаковый цемент (ИШЦ). Создается путем совместного помола извести и доменных шлаков. В его состав могут быть также добавлены гипс (до 5%) и портландцемент (не более 20%).ИШЦ твердеет достаточно медленно, но обладает повышенной устойчивостью к пресным и сульфатным водам. Часто используется для создания низкомарочных бетонов и кладочных или штукатурных растворов.

Цемент глиноземистый. Не имеет в своем составе ни минеральных добавок, ни гипса. Производится из сырьевого материала, богатого глиноземом. Наиболее важный микроэлемент данного вида цемента — алюминат кальция. Именно он обеспечивает быстрое твердение раствора при стандартном времени схватывания (не раньше получаса и не позже 12 часов). Глиноземистый цемент мелкого помола схватывается еще быстрее, сохраняя возможность быстрого отвердения.

При этом потребность в воде у такого материала выше, нежели у обычного портландцемента почти на 10%. Жидкость необходима для гидратации, гарантирующей морозоустойчивость и меньший процент усадки произведенного из глиноземистого цемента бетона.

Выпускается три марки глиноземистого цемента: 600, 500 и 400. Все они отличаются повышенной устойчивостью к сульфатным, углекислым, хлористым и другим минерализированным водам. Но растворы щелочей способны разрушить цементный камень. Широко применяется данный вид цемента на скоростных строительствах, зимнем бетонировании и аварийных работах. Можно получить на его основе и жаростойкие бетоны.

Цементы расширяющиеся. Характерная особенность таких материалов – увеличение в объеме при создании растворов. Производят данный вид цементов из расширяющей добавки и основного вяжущего элемента, между которыми проходит химическая реакция, дающая приращение объема. В настоящее время существует несколько видов расширяющихся цементов:

• Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ). Создается на основе глиноземистого цемента. Схватывается и застывает очень быстро (от 4 до 10 минут). Используется для гидроизоляции стволов шахт, заделки трещин в бетонных и железобетонных конструкциях, а также для омоноличивания отдельных элементов сборных сооружений.
• Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент. Схватывается не ранее, чем через 10 минут, но не позднее, чем через четыре часа. Расширение заканчивается только на третьи сутки. Как правило, используется для заделки швов, гидроизоляции штукатурок и для получения водонепроницаемых бетонов.
• Портландцемент расширяющийся. Схватывается не ранее, чем через 30 минут, но не позднее, чем через 12 часов. Используется так же, как и предыдущие виды расширяющихся цементов.
• Цемент напрягающийся. Отличается наличием в своем составе алюминатной составляющей, которая обеспечивает увеличение объема при твердении. Расширяясь, способен создавать в арматуре предварительное напряжение. Схватывается не ранее, чем через 30 минут, но не позднее, чем через четыре часа. Применяется в строительстве сооружений с повышенной паро-, водо- и газонепроницаемостью.

Что особенно важно помнить при выборе определенного вида цемента?

Поскольку видов цемента существует очень много, главное что необходимо учитывать при выборе данного материала – это потенциальное предназначение бетона, который планируется из него создавать. Также очень важно учесть особенности окружающей среды, где будет возводиться и эксплуатироваться сооружение из определенного вида цемента. Необходимо точно знать:

• температуру воздуха и ее предельные колебания (если объект строится на суше);
• состав воды и ее температурные колебания (если конструкция создается в воде);
• погодные особенности, способные повлиять на эксплуатационные характеристики бетона (частые дожди, повышенная влажность, резкие перепады давления и т.п.).

Маркировка цемента

Финальный этап производства наделяет цемент характерными особенностями, дающими возможность использовать этот материал в различных условиях и с разной целью. Очень важной характеристикой качественного цемента является его прочность, в зависимости от которой на упаковку с готовым продуктом наносят соответствующие цифры:

• 52,5 – цемент способен выдерживать давление в 52,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 600);
• 42,5 – цемент способен выдерживать давление в 42,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 500);
• 32,5 – цемент способен выдерживать давление в 32,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 400). Соотношение цены и качества в данном случае наиболее оптимально, поэтому такая марка цемента – одна из самых популярных в строительстве;
• 22,5 – цемент способен выдерживать давление в 22,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 300).

Маркировка в зависимости от скорости набирания прочности

Очень часто качество выполняемых работ зависит от быстроты затвердевания раствора. При этом не всегда нужно именно быстро схватывание. Соответственно в маркировке цемента всегда указывается и эта характеристика материала, обозначаемая следующими аббревиатурами:

• ЦЕМ V – нормальнотвердеющий композиционный цемент с прочностью 32,5 МПа. Содержит доменный гранулированный шлак (от 11 до 30%) и золу-унос (от 11 до 30%).
• ЦЕМ IV – цемент пуццолановый нормальнотвердеющий с прочностью 32,5 МПа. Содержит микрокремнезем (МК), золу-унос (З) и пуццоланы (П), в сумме которые могут сотавлять от 21 до 35% сырьевого материала.
• ЦЕМ III – нормальнотвердеющий шлакопортландцемент с прочностью 32,5 МПа. Содержит доменный гранулированный шлак от 36 до 65%.
• ЦЕМ II – содержит от 6 до 35% добавок (а точнее подтип А – от 6 до 29%, а подтип В – от 21 до 35%), от которых и зависит скорость затвердевания раствора: добавок больше – раствор схватывается медленнее; добавок меньше – раствор схватывается быстрее.
• ЦЕМ I – обладает максимально возможной скоростью затвердевания. Уже на вторые сутки прочность материала равна 50% проектной. Добавок в таком цементе не более 5%.

Маркировка разных видов цемента

• ПЦ – обычный портландцемент;
• ШПЦ – шлакопортландцемент, содержащий более 20% примесей;
• БЦ – белый цемент;
• ПЛ – пластифицированный цемент, способный переносить резкие колебания температур;
• СС – цемент, стойкий к сульфатам. Можно эксплуатировать в агрессивной среде;
• ВРЦ – водонепроницаемый расширяемый цемент. Очень быстро схватывается как на суше, так и в воде;
• ГФ – гидрофобный цемент, способен не впитывать воду первые 5 минут, поэтому отлично транспортируется, обладая при этом высокой морозоустойчивостью и отличной пластичностью.

Выбираем качественный цемент

Подделок цемента на сегодняшний день существует не так уж и мало, поэтому чтобы не потратить деньги впустую, необходимо:

1.​ Определиться с производителем. Отечественные марки будут стоить дешевле, да и вернуть товар, который не устроил своим качеством, можно будет без проблем. А приобретая импортный цемент, обязательно нужно смотреть на дату выпуска, поскольку иногда зарубежный товар данной категории может быть не очень свежим или даже просроченным. Качество же свежего импортного цемента – просто превосходное. Правда, и цена за счет этого значительно выше.

3.​ Внимательно осмотреть упаковку. Она должна представлять собой трех- или четырехслойные мешки сшитые или склеенные с клапаном марок БМП, БМ, НМ с закрытой горловиной. В обязательном порядке на упаковке должны быть указаны контактные данные производителя и полная информация о свойствах находящегося в ней цемента.

4.​ Разобраться с маркой цемента. Принцип маркировки в данном случае прост – чем выше марка цемента, тем прочнее создаваемые на его основе конструкции. Кроме того, нормальнотвердеющий материал может обозначаться буквой «Н», а быстротвердеющий – буквой «Б».

5.​ Подумать над стоимостью. Качественный цемент не может быть слишком дешевым. Помните, что чем выше марка, тем выше цена на цемент. С другой стороны, цемент навалом стоит значительно дешевле, чем цемент в мешках. Необоснованно низкая цена может свидетельствовать о неправильном хранении товара или о его фальсификации.

6.​ Посмотреть на дату расфасовки цемента. Это очень важно, так как лежалый цемент растрачивает практически все свои полезные свойства и характеристики, поэтому срок его годности составляет всего лишь 60 дней. Особое внимание необходимо уделить товару при покупке оптовой партии. Лучше всего проверить каждый мешок, так как часто к свежему товару примешивают просроченный.

Цемент, это вяжущий порошок темно серого цвета, который при взаимодействии с водой быстро твердеет. Его получают из измельченного клинкера с добавлением гипса и минералов.

Основные характеристики цемента

1. Повышенная стойкость к коррозии. Гидроактивные материалы в составе смеси обеспечивают снижение химической активности солей. Использование полимерных добавок повышает прочность цементных конструкций и их устойчивую реакцию на воздействие окружающей среды.
2. Цемент хорошо впитывает воду. Плотность цемента выше плотности воды в три раза. Если при приготовлении раствора добавить избыточное количество воды, она выступит на поверхности застывшего материала. Верхняя часть такой конструкции станет менее прочной и быстро разрушится. Для качественного раствора требуется четкое соблюдение пропорций, при замесе составных частей.
3. На качество цемента влияет тонкость помола. Самые мелкие частицы застывают намного быстрее. Степень помола определяется путем просеивания частиц.
4. Отличительная способность цементной конструкции многократно оттаивать и замораживаться. Вода в порах при замораживании увеличивается в объеме, поэтому очередное оттаивание может привести к разрушению изделия из цемента.
5. Цемент не зависимо от марки, обладает высокой прочностью.
6. Правильно приготовленный цементный раствор меняет свои пластичные свойства на другие в течение 45 минут. Время застывания можно регулировать, добавляя в раствор гипс.

Виды цемента

В строительстве применяют следующие виды:

• портландцемент с минеральными добавками;
• портландцемент без добавления активных минеральных примесей;
• портландцемент быстро твердеющий;
• цемент с гидрофобирующими добавками;
• цемент с поверхностно активными добавками;
• тампонажный;
• белый;
• глиноземистый;
• сульфатостойкий.