Во все времена человек для своих нужд занимался строительством, начиная древними постройками и заканчивая современными техническими шедеврами. Для того чтобы здания и другие постройки оставались надежными, необходимо вещество, которое не даст распадаться составляющим частям по отдельности.
Цемент - это материал, который служит для связки строительных элементов. Его применение велико в современном мире. Он используется в различных сферах деятельности человека, и от него зависит дальнейшая судьба всех сооружений.
История возникновения
Стали использовать еще в древние времена. Сначала это была необожженная глина. Благодаря своей простоте получения и распространенности она применялась повсюду. Но из-за слабой вязкости и устойчивости глина уступила место термически обработанным материалам.
В Египте были получены первые качественные строительные вещества. Это известь и гипс. Они обладали способностью твердеть на воздухе, благодаря чему и получили широкое применение. Эти стройматериалы удовлетворяли требованиям, пока не начало развиваться мореплавание. Стало необходимо новое вещество, которое сопротивлялось бы действию воды.
В XVIII веке был изобретен материал -- романцемент. Это продукт, который мог твердеть как в воде, так и на воздухе. Но усиленное развитие промышленности требовало более качественных материалов и вяжущих свойств. В XIX веке было изобретено новое вещество для связывания. Оно получило название портландцемент. Этот материал используется и по сей день. С развитием человечества к вяжущим веществам предъявляются все новые требования. Для каждой отрасли используется своя марка, обладающая необходимыми свойствами.
Состав
Цемент - это основная составляющая строительной отрасли. Главными компонентами в ней являются глина и известняк. Они смешиваются между собой и подвергаются термической обработке. Затем получившаяся масса размалывается до состояния порошка. Серая мелкая смесь - это и есть цемент. Если его смешать с водой, то масса со временем станет, как камень. Главной особенностью является способность твердеть на воздухе и сопротивляться воздействию влаги.
Получение цементного раствора
Чтобы строительная масса была необходимого качества, в состав должно входить не менее 25% жидкости. Изменение соотношения в любую сторону приводит к снижению эксплуатационных свойств раствора, а также его качества. Схватывание происходит через 60 минут после добавления воды, а после 12 часов смесь теряет свою эластичность. Все зависит от температуры воздуха. Чем она выше, тем быстрее затвердеет масса.
Для получения раствора необходим песок, в который добавляется цемент. Получившаяся смесь тщательно перемешивается и заливается водой. В зависимости от производимых работ раствор может быть обычным или обогащенным. Первый состоит из пропорций 1:5, а второй - 1:2.
Виды и производство цемента
На данный момент изготавливается много разновидностей вяжущего материала. Каждому присуща своя степень твердости, которая указывается в марке.
К основным видам относятся:
- Портландцемент (силикатный). Это основоположник всех видов. Любая марка использует его как фундамент. Отличием является количество и состав добавок, которые придают цементу необходимые свойства. Сам порошок имеет серо-зеленый цвет. При добавлении жидкости он твердеет и прочнеет. Не используется отдельно в строительстве, а идет как основа для создания
- Пластифицированный состав снижает затраты, обладает способностью убирать подвижность раствора и отлично сопротивляется воздействию холода.
- Шлаковый цемент. Это результат дробления клинкера, и добавления активных присадок. Используется в строительстве для приготовления растворов и бетона.
- Глиноземистый. Обладает высокой активностью, скоростью схватывания (45 минут) и затвердевания (полное происходит уже через 10 часов). Также отличительным свойством является повышенная сопротивляемость влаге.
- Кислотоупорный. Образуется в результате смешивания кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Для приготовления раствора добавляется натриевое Преимущество такого цемента - устойчивость к воздействию кислот. Недостаток - небольшой срок службы.
- Цветной. Образуется при смешивании портландцемента и пигментных веществ. Необычный окрас используется для декоративных работ.
Производство цемента состоит из 4 этапов:
- Добыча сырья и его приготовление.
- Обжиг и получение клинкера.
- Помол до состояния порошка.
- Добавка необходимых примесей.
Способы производства цемента
Есть 3 метода, которые зависят от подготовки сырья к термической обработке:
- Мокрый. При этом методе на всех этапах производства цемента присутствует необходимое количество жидкости. Применяется в ситуациях, когда основные составляющие не могут участвовать в технологическом процессе без использования воды. Это мел с повышенным содержанием влаги, пластичная глина или известняк.
- Сухой. Все этапы изготовления цемента проходят с материалами, содержащими минимальное количество воды.
- Комбинированный. Производство цемента включает в себя и мокрый, и сухой методы. Первоначальная цементная смесь изготавливается с водой, а затем ее максимально фильтруют на специальном оборудовании.
Бетон
Это строительный материал, который образуется при смешивании цемента, наполнителя, жидкости и необходимых добавок. Другими словами, он представляет собой затвердевшую смесь, в которую входят щебень, песок, вода и цемент. Бетон отличается от строительного раствора своим составом и размерами наполнителя.
Классификация
В зависимости от того, какой связывающий материал используется, бетон может быть:
- Цементный. Самый распространенный в строительстве вид. В основе используется портландцемент, а также его разновидности.
- Гипсовый. Обладает повышенной прочностью. В качестве вяжущего материала берется
- Полимерный. В основе лежат Подходит для работ на горизонтальных и вертикальных поверхностях. Является прекрасным материалом для отделочных и ландшафтных работ.
- Силикатный. Вяжущим материалом являются известь и кремнеземистые вещества. По своим свойствам очень похож на цементный и используется в производстве железобетонных конструкций.
В зависимости от назначения, бетон может быть:
- Обычный. Используется в промышленном и гражданском строительстве.
- Специальный. Нашел свое применение в гидротехнических сооружениях, а также при дорожных, изоляционных и декоративных работах.
- Специального назначения. стойкий к химическим, термическим и другим специфическим воздействиям.
Стоимость цемента
Изготовители выпускают продукцию, расфасованную по массе. Вес мешков цемента бывает 35, 42, 26, а также 50 кг. Выгоднее всего покупать последний вариант. Он наиболее оптимально подходит для загрузки и позволяет сэкономить на упаковке. В зависимости от объекта, на котором будут вестись ремонтные работы, используется цемент различных марок, имеющий свою собственную стоимость. При оплате учитывается каждый мешок цемента. Цена его фиксированная и может колебаться в зависимости от требований продавца.
Перед тем как начать рассчитывать денежные затраты, необходимо определиться с еще одним нюансом. Иногда можно увидеть объявление, в котором указана стоимость ниже стандартной. Не стоит попадаться на такую ловушку. В таких случаях дорогой цемент разбавляется более дешевым. Выигрывая несколько рублей, вы потеряете качество строительного материала.
Возьмем один 50 килограммовый мешок цемента. Цена марки М400Д0 составит 220 рублей. Стоимость других может изменяться, но в среднем это:
- М400Д20 - 240 рублей.
- М500Д0 - 280 рублей.
- М500Д20 - 240 рублей.
Если нужно использовать только пару мешков цемента, то их наиболее выгодно покупать в ближайшем магазине по продаже строительных материалов. А если нужно большое количество, то следует обратиться на завод-изготовитель.
Расход цемента
Перед выполнением любых строительных работ возникает вопрос о том, сколько цемента необходимо и какой консистенции должен быть раствор. В идеальном случае должна сохраняться прочность и не превышаться пропорциональность составляющих.
Когда предстоит ответственная и серьезная работа, смешивать цемент и песок «на глаз» недопустимо. Если не жалеть вяжущий материал, то при больших объемах он обойдется в огромные суммы денег.
Так сколько цемента необходимо для производимых работ? Ответить помогут строительные нормативы (СНиП). Здесь учитываются все причины, влияющие на изготовление смеси. Ориентируясь на марку состава и учитывая все факторы, можно четко узнать норму расхода цемента на 1 кубический метр раствора.
Главная особенность, которую не учитывают многие застройщики, - это то, что цемент распределяется в пустотах между частицами песка. Помните, что состав обладает активностью. При долгом хранении в помещении марка 500 через несколько месяцев станет 400. Поэтому при покупке всегда следует просить сертификат с датой выпуска.
Цемент и его применение в строительстве играет большую роль. Он представляет собой строительный порошкообразный материал, состоящий из клинкера или гипса. Взаимодействуя с водой, он образует вязкое вещество, называемое цементным тестом.
Область применения цемента практически не ограничена. Его используют при возведении фундаментов и устройстве кровель, укладке напольных покрытий и установке сантехнических приборов. Основной функцией является скрепление конструктивных элементов возводимых зданий. Он входит в состав бетонных растворов, применяемых для изготовления строительных конструкций, с его помощью выравнивают различные поверхности.
Виды цемента их свойства и применение.
На самом деле, приобретая цемент, большинство покупателей знают о данном строительном материале не так уж и много. Соответственно, растворные стяжки, фундамент и кирпичная кладка получаются низкого качества и начинают быстро разрушаться под действием грунтовых вод, мороза или тяжелой физической нагрузки. Кроме того, незнание особенностей того или иного вида цемента приводит к перерасходу материала.
Поэтому, для сокращения денежных затрат и повышения качества создаваемых объектов, необходимо иметь хотя бы общее представление о свойствах и специфике часто используемых в строительстве разновидностей цемента. От содержания минеральных составляющих во многом зависят характеристики цемента и его разновидности.
Основными из них являются:
- портланцемент (пластифицированный, быстротвердеющий, пуццолановый) – имеет широкую область применения практически во всех строительных сферах;
- глиноземистый – незаменим при срочных аварийных работах, в зимний период времени и при возможном воздействии минерализованных вод. Он быстро схватывается, но в условиях жаркого климата не применяется;
- магнезиальный – используют при устройстве магнезиальных полов;
- белый – относится к портландцементам, но имеет свои уникальные характеристики, которые позволяют изготавливать из него скульптурные композиции и архитектурные фасадные элементы. При добавлении в состав цветного пигмента белый цемент используют в качестве декоративных покрытий;
- кислотоупорный – предназначается для изготовления бетонов и растворов с кислотоустойчивыми свойствами, но при воздействии воды и едких щелочей он теряет свою прочность;
- гидрофобный – находит применение при производстве ячеистых бетонов, обладает высокой морозостойкостью и малым водопоглощением;
- водонепроницаемый – основополагающий материал, используемый при устройстве гидроизоляции конструкций, испытывающих повышенную влажность, в том числе для заделки раструбов и трещин в железобетонных конструкциях, подвергающихся воздействию влаги;
- шлаковый – применяют в подземных и подводных строениях, при изготовлении автоклавных материалов.
Портландцементы — свойства, применение.
Как и к любому строительному материалу, высокие требования выдвигают к компонентам, из которых производят портландцемент. ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент» регламентирует состав и качество ингредиентов для данного типа вяжущего:
- Цементный клинкер с массовой долей оксида кремния не более 5%.
- Гипс, соответствующий ГОСТ 4013-82. Допускается наличие соединений фосфора, бора и фтора в количестве, не противоречащем нормативной документации.
- Минеральные добавки определенного свойства, необходимые для создания смесей нужного вида.
Для разных видов портландцемента могут быть использованы различные составляющие, к которым также предъявляют определенные технические требования, прописанные в ГОСТе.
На заводах, где ведется производство, все компоненты проходят необходимые испытания на соответствие, четко соблюдаются пропорции создания сухих и рабочих смесей.
Выпускаемый портландцемент ГОСТ и его обозначение содержит на упаковке и в сопроводительной документации. Если такового нет, то продукт изготовлен по ТУ, его свойства могут отличаться от общепринятых.
Свойства.
Как уже сказано, бетон приобретает определенные качества, когда в него добавляют тот или иной портландцемент. Характеристики каждого из них по-своему уникальны, но существуют общие для всех параметры:
- Абсолютная плотность в пределах 3050-3150 кг/м3, насыпная для разных видов ПЦ будет отличаться.
- Тонкость помола портландцемента должна быть определена по ситу №008 проходимостью порошка не менее 85%.
- Удельный размер поверхности после отсева 2500-3000 см2/г.
- Сроки схватывания: начало – 45 минут, конец – 12 часов. Определяют по шкале Вита.
Прочность измеряют испытанием образцов с габаритами 4х4х16 см, сделанных из цементно-песчаного раствора в соотношении 1:3 при отношении воды к цементу 0,4, через 28 суток твердения. Готовые призмы подвергают изгибу и сжатию, определяя их значение и соответствие показателям марки.
Шлаковые цементы — применение и их характеристики.
Шлаковый цемент – группа гидравлически вяжущих цементов, получаемых совместным помолом доменных гранулированных шлаков и добавок-активизаторов (ангидрит СaSO4, строительный гипс CaSO4 0,5H2O, известь СаСО3 и др.) или смешением ранее раздельно измельченных компонентов.
В эту группу цементов входят:
- известково-шлаковый – содержание активизаторов: извести 10-30%, гипса до 5% от общей массы цемента;
- сульфатно-шлаковые – не содержат или содержат в незначительных количествах портландцементный клинкер.
Свойства шлаковых цементов. Вяжущие свойства всех групп шлаковых цементов существенно зависят от:
- состава цемента;
- металла, при выплавке которого образовался шлак;
- особенностей технологического режима печи;
- способа и температуры грануляции и др.
Шлаковые цементы выпускаются марками от 200 до 400. Они отличаются:
- медленным твердением и схватыванием;
- достаточно высокой механической прочностью;
- удовлетворительными показателями морозостойкости и воздухостойкости.
Шлаковый цементный порошок являются разновидностью цементов с активными минеральными добавками, в которых последние представлены доменными гранулированными шлаками. Способность этих шлаков к самостоятельному водному твердению позволяет получать шлаковый цемент по качеству выше, чем пуццолановый (с другими видами активных минеральных добавок).
Класс шлакоцемента зависит и от используемого вида шлака: это могут быть основные, кислые, гранулированные и негранулированные шлаки. Особое значение в определении прочности имеет не физическая структура, а химический состав. На данной закономерности основывается правило выбора сырья.
С экономической стороны предпочтение стоит отдать гранулированным видам, в связи с тем, что использование негранулированных масс усложняет производственный процесс. Цемент со шлаком, который получается в результате, затвердевает медленнее обычного, потому что содержание шлака в нем варьируется в пределах 20-80% общей массы.
Состав возможных смесей шлакобетона.
| Класс шлакобетона | Объемный состав (в частях) | Объемный вес | ||||
| Цемент 400 | Песок | Известь или глина | Крупный шлак | Мелкий шлак | ||
| 50 | 1 | 3 | 0,6 | 5 | 6 | 1300 |
| 35 | 0,9 | 2 | 0,3 | 3 | 3 | 1500 |
| 35 | 1 | 3 | 0,8 | 8 | 6 | 1100 |
| 25 | 0,9 | 2 | 0,5 | 5 | 3 | 1300 |
| 25 | 1 | 2 | 1 | 12 | 6 | 900 |
| 10 | 0,9 | 1 | 0,7 | 8 | 3 | 1100 |
| 10 | 0,9 | 1 | 2 | 12 | 5 | 700 |
Цемент расширяющиеся — состав, применения, характеристика.
Он представляет собой цементную массу, которая увеличивается в размерах при отвердении раствора. Этот эффект наблюдается только в условиях повышенной влаги. При обычных условиях и сухой погоде такой материал не дает усадки при затвердевании.
Основное свойство состава - расширяемый объем цемента глиноземистого типа при введении специальной добавки при достаточно быстром затвердении массы.
Расширяющийся цемент имеет следующие основные типы:
- водонепроницаемый расширяющийся состав;
- гипсоглиноземистый расширяющийся материал;
- расширяющийся цемент;
- напрягающий цемент;
- пластифицированный расширяющийся цемент.
Несмотря на заметные отличия в свойствах, все типы основаны на цементе глиноземного типа или смеси цементов, в которые входит глиноземный элемент. Для того чтобы материал выполнял свое функциональное предназначение, в него вводится специальная активная добавка.
Можно выделить основные виды таких добавок:
- гидросульфоалюминат кальция;
- гидрат окиси магния;
- сульфаты алюминия и хлористого кальция;
- сульфитно-спиртовая барда;
- алюминиевая пудра;
- алунит.
Как самая недорогая наибольшее распространение нашла первая добавка, хотя самая эффективная - гидрат окиси магния.
Цемент глиноземистый — характеристика, виды.
Цемент глиноземистый отличается преобладанием однокальциевого алюмината в составе клинкера, определяющим главные характеристики связующего. Также содержится геленит в роли балластной примеси и двухкальциевый силикат, характерная особенность которого заключается в медленном твердении.
При затворении водой начинает гидратироваться однокальциевый алюминат. Вещества, формирующиеся при этом, выступают в качестве составной части застывшего материала. Расширяющийся цемент начинает схватываться через 45-60 минут, полное застывание происходит после 10 часов. Возможно изменение периода схватывания добавлением ускорителей (гипс, известь) или замедлителей (хлористый кальций, борная кислота).
Характеристика.
Цемент глиноземистый отличается низкой способностью к деформированию, так как формирующий камень имеет крупнокристаллическую структуру. Помимо этого, присутствие гидратированного кубического моноалюмината приводит к потере массы при формировании.
Данный материал способен обеспечить получение раствора и бетона с влагонепроницаемостью и значительной плотностью. Но он подвержен быстрому разрушению при влиянии щелочей и солей аммония.
Виды цемента глиноземистого.
Существует 2 типа материала: высокоглиноземистый и стандартный цемент. Определяется марка на третьи сутки после производства образцов. С учетом высокой стоимости и недостатка сырья цемент реализуется в относительно небольшом объеме. Материал представляет собой мелкий порошок черного, коричневого или темно-зеленого цвета. Цемент глиноземистый, цена которого начинается от 40 рублей за кг, фасуется в контейнеры и мешки по 50 кг. Возможность быстрого застывания в воде является наиболее важной характеристикой.
Тампонажные цементы — классификация, характеристики.
Тампонажный цемент – это вяжущее, которое практически не отличается от портландцемента за исключением повышенных требований к минералогическому составу клинкера. Допускается применение добавок, оказывающих влияние на отдельные свойства материала.
Делиться на группы:
- I – бездобавочный тампонажный ПЦ, который делится на два типа: I-G – с нормированными требованиями при водоцементном соотношении 0,44, I-H – с установленными требованиями при в/ц 0,38;
- II – тампонажный цемент с добавками минерального происхождения;
- III – тампонажный ПЦ с регулирующими плотность теста добавками.
Для данного типа вяжущего разрешено применение только минеральных и некоторых синтетических добавок, среди которых:
- Триэтаноламин, способствующий повышению гигроскопичности изоляции нефтяных скважин;
- Известняк (гипс) – добавка для расширяющихся цементов;
- Кварцевый песок для утяжелённого и солестойкого цемента;
Шлаки; - Шпаты, гематиты и другие утяжеляющие добавки.
Классификация.
Требования к тампонажным цементам предъявляет ГОСТ 1581-96. Он нормирует основные характеристики материала и приводит его подробную классификацию. Кроме того, документ демонстрирует деление вяжущего по нескольким ключевым признакам. Все они отражаются в маркировке цемента и принимаются к сведению при выборе компонентов для строительства.
Основные технические показатели.
Поскольку тампонажный цемент применяется в строительстве скважин нефтедобычи и сопутствующих продуктов, его свойства строго регламентированы ГОСТом, которые настоятельно рекомендуется придерживаться производителям вяжущего.
Основные характеристики ПЦТ по ГОСТ 26798.1-96 выведены в таблице:
| Свойство | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Насыпная поверхность | 250…1500 м 2 /кг | Параметр зависит от тонкости помола, минералогического состава порошка и включённых в состав добавок. |
| Плотность насыпная удельная | 800…1200 кг/м 3 | |
| Водосодержание (отношение массы воды к твердой фазе сухого вещества) | 0,2…0,25 (в теории), 0,35…0,4 (на практике) | Для получения пластичного раствора добиваются 18 см расплыва материала по конусу АзНИИ, то есть для каждой партии и раствора количество воды превышает нормируемое. |
| Подвижность | В пределах 18…25 см при в/ц=0,5 | Нижний предел подвижности – 16 см. В таком состоянии раствор еще сохраняет пластичность, но она критично низкая. |
| Срок схватывания | Начало – не ранее 1 час 45 мин, конец – не позже 10 часов | Гидратационное твердение тампонажного цемента в шахте зависит от состава и условий. В «горячих» скважинах гидратация происходит интенсивно благодаря нагреванию раствора, в «холодных» - из-за активных компонентов. Время определяют лабораторно посредством иглы Вика (от её провала до 1-2 мм на поверхности). |
| Водоотделение при гидратации* | 7,5…8,5 мл на 250 мл раствора | В зависимости от состава и условий твердения |
| Прочность | 27-62 кг/см 2 | Определяется на вторые сутки, ключевой показатель. Также проводятся испытания образцов через 8 часов от формовки (мин. 2,1 МПа при температуре 38°С и мин. 10,3 МПа при 60°С). Через 28 суток такой цемент не тестируют. |
| Усадка | Не допускается | Для обустройства нефтяных и газовых шахт подходят только безусадочные или расширяющиеся тампонажные цементы. |
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%.
Без какого материала не обходится сегодня современное строительство? Конечно же, без цемента. Цемент является основным компонентом при заливке фундаментов, возведении монолитно-каркасных зданий, производстве железобетонных плит, приготовлении штукатурных растворов и строительных смесей. На сегодняшний день альтернативы этому уникальному материалу нет. Так как продукт относительно недорогой и имеет высокие показатели прочности, его применяют практически во всех строительных сферах.
Из чего состоит цемент — какими свойствами обладает?
Цемент представляет собой мелкодисперсный порошок серого (белого) цвета, образующий при добавлении воды пластичную вязкую массу, которая может принимать любую форму. При высыхании она становится подобна камню по прочности. Причем, затвердевать цементу свойственно, как на воздухе, так и в воде.
Производится цемент в 4 этапа:
- Сначала добывают сырье . К сырью относятся такие породы, как мел, известняк, ракушечник, глина, глинистые сланцы, лессы. Очень ценятся доломиты и карбонатные осадочные породы. Может добавляться шлак.
- Затем производится переработка сырья . Известняк смешивается с глиной в соотношении 75:25 и сырье отправляется в печь. Обжиг производится при температуре 1450 градусов, происходит частичное плавление пород..
- В результате обжига получают гранулы клинкера . После добавления 3-5% гипса клинкер измельчают до порошкообразного состояния. Гипс нужен для ускорения процесса схватывания.
- Добавляют нужные примеси . В зависимости от марки цемента добавляют специальные добавки для усиления свойств получаемого продукта.
Свойства цемента таковы, что при смешивании его с водой и образовании кристаллогидратов выделяется тепло. Это обязательно нужно учитывать при проведении строительных работ, поскольку в монолитах верхние слои остывают быстрее, а внутренние медленнее, что в результате может приводить к образованию трещин.
Из-за гигроскопичности цемента хранить его рекомендуется в сухих помещениях, поскольку под воздействием влаги в нем образуются комки. Такой материал теряет свои изначальные свойства и не может использоваться на ответственных участках.
Кроме того, цемент характеризуется:
- Тонким помолом.
- Коррозионной устойчивостью.
- Морозостойкостью.
Марка цемента означает предел его прочности на сжатие. Так, например, марка М 200 означает, что выдерживаемая нагрузка не превышает 200 кгс/см 2.
Преимущества и недостатки цемента
Из явных преимуществ цемента можно выделить:
- Устойчивость к неблагоприятным климатическим условиям и химическому воздействию.
- Возможность использования бетона и штукатурных растворов в водной среде.
- Высокую адгезию материала.
- Невысокую стоимость, благодаря широкому распространению и несложной добыче известняка, сланцев и других природных ископаемых, являющихся основными компонентами при производстве цемента.
Долговечность. Срок эксплуатации бетона не меньше, чем сооружений из скальных пород. - Высокую прочность. Цемент марки М 700 может выдерживать до 700 кгс/см 2.
Недостатки цемента:
- При длительном контакте с цементом и несоблюдении правил техники безопасности при работе с ним, у человека могут развиваться легочные заболевания.
- Его способность впитывать влагу приводит при длительном хранении к частичной потере прочностных свойств.
Виды цемента — выбираем, какой лучше?
Существует много разновидностей цемента, но основным компонентом для их производства служит портландцемент. После внесения в него добавок, в определенном составе и количестве, происходит изменение технических характеристик вида.
Основными видами цемента на сегодняшний день являются:
- Портландцемент силикатный
Отдельно не используется, а служит основой для производства других видов цемента.
- Шлаковый
Получается в результате помола клинкера, шлака, добавления активных веществ. Использование шлаков способствует снижению стоимости продукта.
- Глиноземистый
Для него характерна повышенная огнестойкость. Даже при температуре 16000С его технические характеристики почти не меняются. При застывании выделяет тепло.
- Быстротвердеющий
Имеет, как правило, повышенные прочностные характеристики. Набирает расчетную прочность намного быстрее конструкций, создаваемых на основе обычного цемента.
- Расширяющийся
Компенсирует усадку бетона за счет своего расширения на этапе схватывания и затвердения раствора.
- Пуццолановый
Легко затвердевает в жидкой среде, отличается повышенной морозоустойчивостью, водонепроницаем. На воздухе затвердевает медленней.
- Сульфатостойкий
После затвердевания проявляет особую устойчивость к сульфатной среде.
| Вид цемента | Рекомендовано применение | Состав (без портландцемента) |
| Быстротвердеющий | Скоростное строительство, железобетонные конструкции | |
| Шлаковый | Приготовление растворов и бетонов | Шлаки, известь, гипс |
| Расширяющийся | Соединение железобетонных конструкций, заполнение трещин и швов, фасадная штукатурка стен из ракушечника | Гипс, кальция гидроалюминат и другие добавки |
| Глиноземистый | Промышленное строительство, связанное с агрессивной газовой или водной средой, высокими температурами. Аварийные и ремонтные работы. Возможно временное заделывание пробоин в кораблях. | Гипс, высокоглиноземистые шлаки |
| Пуццолановый | Для подводных и подземных конструкций, не подвергающихся резкому перепаду температур | Трепел, диатомит, гипс |
| Сульфатостойкий | Гидротехническое строительство | Силикат, кальция гидроалюминат |
Как видим, разновидностей цемента много. Обширна и сфера их применения. Поэтому сказать, какой из цементов лучше, однозначно не получится. В зависимости от тех или иных условий, температурного режима при эксплуатации, расчетной прочности и так далее следует выбирать подходящий вид и марку материала.
Марок цемента тоже достаточно много, поэтому остановимся на самых основных:
- Цемент марки 400 применяется при изготовлении монолитов и ж/бетона.
- М 500 – для строительства гидротехнических сооружений, производства асбестоцементных конструкций, заливки фундаментов, бордюров, тротуаров.
- М 600 – при бетонировании с высоким качеством.
- М 700 – при производстве высокопрочных бетонов (класс от В35), работе с высоконапряженными конструкциями.
Как выбирать цемент?
Цемент лучше покупать в мешках. На них хоть указаны характеристики материала, рекомендации по применению, данные о производителе. Желательно также проверить у продавца сертификаты качества. Еще обратите внимание на внешний вид цемента. Он должен быть серым, без зеленоватого оттенка. Если взять цемент в руку, то он должен просыпаться сквозь пальцы, как мука, без всяких комочков.
Сферы применения цемента: для каких целей рекомендовано применять?
Цемент повсеместно используется при проведении строительных, ремонтных и реставрационных работ:
- Из него делают бетон, перемешивая с гравием или измельченным камнем. Бетон используется для заливки фундаментов, сооружения дамб, строительства промышленных зданий.
- Получают железобетон, добавляя нужное количество арматуры. Такой продукт отличается особой прочностью и долговечностью. Примером этого может служить Останкинская телебашня, построенная из железобетона почти 60 лет назад на высоту 540 м. Современная область применения – монолитно-каркасные здания, плиты перекрытия, балки, подземные и подводные сооружения, строительство метро.
- В составе штукатурного раствора цемент применяют для кладки стен, выравнивания стен и полов, наружной и внутренней отделки помещений, обустройства садовых дорожек и отмостков в ландшафтном дизайне.
Под термином «цемент» принято понимать вяжущий строительный материал неорганического происхождения, при взаимодействии с водой образующий раствор, превращающийся в плотное монолитное образование повышенной прочности. Используется для производства бетонов и других составов, применяющихся на различных стадиях строительного производства.
Основой для является известняк с примесью глины и добавок, который после дробления становится рассыпчатым веществом, состоящим из мелких однородных фракций, в зависимости от сочетания и процентного соотношения компонентов, обладающих различным набором физико-технических характеристик, обуславливающих дальнейший характер его использования.
Одним из важнейших показателей, характеризующих качество цемента, является его прочность на сжатие. Данный параметр определяется в ходе лабораторных испытаний, по результатам которых материал разделяется на марки, имеющие числовые обозначения от 100 до 800 и обозначающие степень сжатия в БАР или МПа.
Помимо стандартных, в строительном производстве используются особые разновидности цемента, имеющие особый набор качеств и индивидуальных свойств, отличающих их от аналогов.
Для обозначения марки цемента по прочности используется аббревиатура ПЦ или М. К примеру, маркировка в виде М400, нанесенная на упаковку, обозначает, что он способен выдержать давление до 400 кг/см3. Кроме того, на ней может содержаться информация о наличии добавок в общей массе вещества, обозначаемая буквой Д и их количеством в процентах.
Фото различных марок цемента в бумажных мешках
Для их маркировки используются специальные буквенные обозначения:
- Б, указывающая на скорость застывания материала;
- ПЛ, свидетельствующая о наличии пластифицирующих добавок;
- СС, подтверждающая наличие сульфатостойких характеристик;
- Н, используемая для обозначения нормированного цемента, производимого на основе клинкера.
До недавнего времени в строительстве активно использовались цементы различных марок, включая самый «слабый» вариант с показателем прочности М100, однако в настоящее время эта разновидность снята с производства.
Аналогичная «участь» постигла и цементы марок 150 и 200, которые из-за своей недостаточно высокой прочности перестали использоваться в строительном производстве, «уступив место» качественным, прогрессивным материалам более высоких марок.
На данный момент самыми хоршими, востребованными и популярными являются цементы марок 400 и 500, максимально соответствующие запросам и требованиям современного строительного производства. От марки цемента, используемого для приготовления бетонной смеси, напрямую зависит и марка получаемого в итоге строительного раствора.
При этом данная зависимость будет выглядеть следующим образом:
| Марка бетона | Марка цемента |
| М150 | М300 |
| М200 | М300 и М400 |
| М250 | М400 |
| М300 | М400 и М500 |
| М350 | М400 и М500 |
| М400 | М500 и М600 |
| М450 | М550 и М600 |
| М500 | М600 |
| М600 и выше | М700 и выше |
Сферой применения марки М400-Д0 является изготовление сборных конструкций из бетона и железобетона, в создании которых используется метод термовлажностной обработки. Цемент марки М400 Д20 также находит широкое применение в различных отраслях промышленности, включая производство фундаментов, плит перекрытия и изготовление бетонных и железобетонных изделий различной сложности. Имеет хорошую морозостойкость и водостойкость.
Вышеуказанным параметрам и технико-физическим нормам максимально соответствует марка М500 Д20, используемая в строительстве жилья, а также создании промышленных и сельскохозяйственных объектов. Цемент этой марки также используется в работах кладочного, штукатурного и отделочного характера.
Отличительной характеристикой цемента марки М500 Д0 является высокая прочность, сочетающаяся с повышенной морозо- и водостойкостью, что делает этот материал незаменимым при проведении работ повышенной сложности, с высокими требованиями к качеству строительства.
Более высоких марок, таких, как М600, М700 и выше в свободной продаже встречаются достаточно редко. Основной областью их применения является военная промышленность, где эти составы, обладающие максимально высокой степенью крепости, используются для создания укрепительных и специализированных сооружений.
Состав и фракции
Помимо используемых добавок, на качество и характеристики цементов прямое влияние оказывают такие факторы, как тонкость их помола, гранулометрический состав продукта, а также форма частиц, входящих в порошковую смесь.
Основную массу цементных составов, как правило, составляют зерна, имеющие размеры от 5-10 до 30-40 мкм. Качество помола материала определяется наличием остатков на ситах с размерами ячеек 0,2, 0,08 или 0,06 мм, а также проверкой на специализированных приборах, определяющих удельную поверхность порошка.
Данные приспособления служат и для определения воздухопроницаемости материала.
Современная промышленность выпускает цементы максимально тонкого помола, обладающие повышенной прочностью и высокой скоростью застывания. К примеру, портландцементы обычного вида измельчаются до 5-8 % остатка частиц на сите 0,08. Измельчение быстротвердеющих цементов происходит до остатка 2- 4 % и меньше.
Показатели удельной поверхности при этом составляют 2500-3000 см2/г продукта в первом случае и 3500-4500 см2/г материала – во втором.
После достижения удельной поверхности в 7000-8000 см2/г, прочностные характеристики цемента начинают снижаться. По этой причине считается, что чрезмерное измельчение цемента в пыль является нерациональным.
Согласно проведенным исследованиям и практическим опытам в области испытания цементов различных марок, было доказано, что основное влияние на активность материала в краткосрочном периоде оказывают фракции, размер которых составляет до 20 мкм. Зерна более крупных размеров (в пределах 30-50 мкм), влияют на активность цементов в более поздние сроки их застывания.
Таким образом, измельчая исходный материал до более мелкого состояния, можно получать цементы различной степени прочности и марок. К примеру, материалы с маркировкой М600, М700 и М800 получаются из клинкера, измельченного до содержания в общем составе порошка 45, 50, 65 и 80 % фракций с размерами от 0 до 20 мм.
На видео рассказывается о маркировке цемента по старому и новому ГОСТу и их различиях:
Классификация по видам
Помимо марок, классов, типов и степени помола, цементы принято различать на несколько основных видов, отличающихся между собой сочетанием отдельных компонентов и составом.
В их число входят:
- портландцемент; Получается из размола портландцементного клинкера – продукта обжига до состояния спекания сырьевой смеси, включающей известняк, глину и другие материалы типа доменного шлака, мергеля и т.п., с добавлением гипса и специальных добавок. Бывает чистый, с примесью минеральных добавок, шлакопортландцемент и т.д.
- пуццолановый; К этой категории относят группу цементов, имеющих в своем составе порядка 20% минеральных добавок. Получают способом совместного помола портландцементного клинкера, составляющего в общей массе готового состава около 60-80 %, минерального компонента активного типа, доля которого равняется 20-40 %, и гипса. Имеет повышенную коррозионную стойкость, меньшую скорость затвердения и небольшую морозостойкость.
- шлаковый; Производится путем совместного помола доменных шлаков и добавок-активаторов в виде гипса, извести, ангидрита и т.д. Бывает известково-шлаковым (с 10-30 % содержанием извести и 5 % содержанием гипса) и сульфатно-шлаковым (где гипс или ангидрит составляют 15-20 % от общей массы). Цементы данного вида находят подземных и подводных сооружений.
- глиноземистый; Отличается высокой скоростью затвердения и хорошей огнеупорностью, что делает его незаменимым при изготовлении высокоплотных растворов и бетонов, обладающих повышенной водонепроницаемостью.
- цемент с наполнителями, романцемент; Материал, изготавливаемый способом измельчения обожженного сырья без подвергания его процессу спекания. Применяется для кладочных и штукатурных работ, а также производства бетонов низких марок.
- фосфат цемент; Разделяется на два основных подвида: твердеющие при нормальных температурах и при нагревании до температуры 373 – 573 К. Обладает большой механической прочностью.
- напрягающий; Имеет короткий период схватывания и хорошую прочность. Обладает высоким давлением в процессе твердения. Применяется для изготовления напорных труб, используемых для создания емкостных сооружений.
- гидроизоляционный; Разделяется на подвиды с проникающей и обмазывающей способностью. После застывания приобретает водонепроницаемые качества и крепость.
- магнезиальный; Представляет собой мелко дисперсионный состав порошкового типа, основу которого составляет оксид магния. Применяется для устройства бесшовных полов монолитного типа.
- тампонажный; Используется в ходе работ по цементированию газовых и нефтяных скважин.
- цинкфосфатный; Производится путем обжига шихты, в состав которой входят оксиды цинка, магния и кремнезем. Обладает высокой прочностью на сжатие, составляющей 80-120 МПа.
- силикофосфатный; Процесс производства заключается в обжиге шихты до ее полного расплавления, после чего состав подвергается резкому охлаждению в водяной бане. Имеет высокую прочность и стойкость.
- высокопрочный; Отличается очень высокой скоростью схватывания, обладает хорошей пластичностью и прочностью.
- облегченный и т.д.
Перспективные виды цементов и их преимущества
Помимо масштабного строительного производства бетон широко применяется в частной сфере, для возведения и реконструкции жилья и построек сельскохозяйственного назначения. По этой причине при покупке этого материала перед потребителями возникает вопрос: какой из существующих цементов лучший по качеству и набору индивидуальных характеристик?