Что такое цемент и каким он бывает?
Цемент, пожалуй, — самый популярный материал для строительства. В зависимости от содержания минеральных и гипсовых добавок, которые входят в его состав, существуют различные типы цемента. При смешивании с водой, сухой цемент превращается в раствор, который при высыхании становится прочным. Этот материал широко используется в строительстве. Однако, для разных видов строительных работ требуются различные свойства цемента — износостойкость, огнестойкость, водонепроницаемость, способность к расширению. Поэтому, постоянно разрабатываются новые виды цемента с разными характеристиками.
Технические характеристики цемента можно определить по его маркировке, которая включает цифры, обозначающие его вид. Чем выше число после буквы М (обычно от 200 до 600), тем выше прочность цемента. Например, цифра 300 указывает на то, что цемент способен выдерживать нагрузки весом в триста кг/см³. Кроме того, маркировка цемента может содержать информацию о процентном содержании добавок. Например, цифра 0 после буквы Д указывает на отсутствие добавок, а цифра 20 — на то, что добавки составляют двадцать процентов.
Химический состав некоторых видов цемента в процентах
| Состав веществ, % | Характеристика | ||||
| Кальций оксид (CaO) | Кремнезем (SiO2) | Алюминий оксид (Al2O3) | Железо оксид (Fe2O3) | Другие оксиды | |
| Портландцемент | |||||
| 63…66 | 21…24 | 4…8 | 2…4 | 3…5 | Нормально твердеющий |
| Глиноземистый цемент | |||||
| 35…43 | 5…10 | 39…47 | 2…15 | 1,5…2,5 | Быстро твердеющий |
Основной компонент производства цемента – клинкер. Это промежуточный полуфабрикат, получаемый путем обжига смеси известняка (мела, мергеля или других пород) в количестве 75% и 25% глины. Сырьевые компоненты плавятся с образованием гранул. Клинкер перемалывают и соединяют с молотыми добавками.
Весь процесс производства цементного вяжущего можно условно разделить на 3 этапа:
- изготовление клинкера путем обжига – основной процесс, наиболее затратный и трудоемкий;
- помол клинкера до получения тонкодисперсного порошка;
- смешивание порошка клинкера с порошкообразными добавками.
Процесс изготовления клинкера состоит из следующих этапов:
- поставка сырья для клинкера на цементный завод;
- измельчение сырьевых компонентов;
- Для последующего обжига, необходимо смешивать компоненты в пропорциях, указанных в технической документации.
Время схватывания цемента
Время схватывания определяется испытанием цементного теста с нормальной густотой. Стандартные значения: начало процесса схватывания не ранее, чем через 45 минут, и его окончание не позднее, чем через 12 часов после заливки строительной смеси или раствора. Слишком быстрое или слишком медленное схватывание считается недостатком данного строительного материала. В первом случае требуется очень быстрая укладка приготовленного раствора. Во втором случае замедляются сроки строительства.
На время схватывания теста влияют следующие факторы:
- Тонкость помола. Чем тоньше помол, тем выше прочность цемента, скорость его схватывания и твердения.
- Минералогический состав. Чем выше процентное содержание трехкальциевого алюмината, тем быстрее происходит затвердевание вяжущего вещества, находящегося в воде.
- Степень обжига. Чем выше температура термической обработки, тем медленнее происходит затвердевание.
- Водоцементное соотношение. Чем выше это соотношение, тем медленнее протекает процесс затвердевания.
- Температура окружающей среды. Чем она выше, тем быстрее затвердевает цемент.
Основные виды цементов и область их применения
- Портландцемент. Это высококачественный материал, который получается путем смешивания клинкера с шлаком и золой. Он отличается морозостойкостью и водостойкостью, и используется для производства бетонного раствора и различных железобетонных изделий. Однако марка цемента и марка раствора не соответствуют одним и тем же параметрам.
- Шлакопортландцемент — содержит большое количество доменного шлака и немного гипса. Хотя он не обладает высокой морозостойкостью, он имеет огнестойкость класса Е15. Он медленно затвердевает и часто используется в составе штукатурных смесей. Благодаря высокой водостойкости, он идеально подходит для аварийного бетонирования подводных скважин.
- Гидрофобный. Этот цемент обладает высокой водостойкостью и способен длительное время находиться во влажной среде, не затвердевая. Он широко используется в судостроении.
- Белый. Для производства этого цемента используется каолин. Он не обладает высокой морозостойкостью и применяется в основном в малярных и гипсовых смесях. Это единственный вид строительного клея, который может иметь различные оттенки. Он быстро затвердевает, и его марка редко превышает М 100.
- Расширяющийся. Экстренный тип цемента, применяется для быстрого восстановления оснований, заделки швов, заливки в скважины. Он обладает водонепроницаемостью и быстрым временем затвердевания.
Определить марку цемента визуально невозможно, так же как и приобрести уже затвердевший клинкер, превратившийся в каменную глыбу. Такой строительный материал не только не прочный, но и быстро распадается, нарушая несущие характеристики стен и основания. В результате — быстрое разрушение. Лучше приобретать цемент для основания более высокой марки, чем необходимо, чтобы быть более надежным.
Данный видеоролик поможет более подробно разобраться в новой системе маркировки:
Сравнение старой и новой маркировки
Новые правила маркировки строительных цементов предоставляют более подробную информацию о их качестве и составе, чего не было в предыдущем ГОСТе. Расшифровав обозначения, можно получить максимальное количество данных о добавках. Однако сам процесс производства цемента не претерпел значительных изменений, поэтому старые и новые марки могут быть сопоставлены друг с другом.
- Все марки цемента, расшифровка которых начинается с ЦЕМ I, это традиционный портландцемент любой марки без добавок, например, ПЦ500 Д0 соответствует ЦЕМ I 42,5.
- Если содержание добавок не превышает 20% (Д20), то это ЦЕМ II/А.
- Шлакопортландцемент соответствует ЦЕМ III или ЦЕМ II/В – в зависимости от количества добавок.
Производство цемента
Глина и известняк нагреваются до 1450 °С, что приводит к образованию отдельных гранул клинкера. После этого они смешиваются с гипсом, образуя цемент. В цемент могут добавляться минеральные компоненты, которые снижают стоимость строительного материала и улучшают его устойчивость к кислотам, холоду и другим воздействиям.
После распада Римской империи использование цемента продолжалось, но технологии производства материала с уникальными свойствами были утеряны.
Цемент также применяется в качестве цементного теста (содержание воды составляет 40-50%).
3. Шлаковый. Используется для создания цементных растворов, применяемых в подземных и подводных сооружениях. Состав шлакового цемента определяется процентным содержанием его компонентов: известково-шлаковый цемент содержит 10-30% извести и 5% гипса, а сульфато-шлаковый цемент содержит 15-20% гипса или ангидрита и 2% портландцемента или извести.
4. Цветной. Применяется для декоративных целей при оформлении архитектурных и индустриальных сооружений, а также при создании дорожных покрытий. Состав цветного цемента определяется добавлением цветовых пигментов, таких как охра, железный сурик и оксид хрома.
5. Гидрофобный. Применяется в условиях повышенной влажности. Состав данного цемента отличается наличием гидрофобизирующих добавок, таких как асидол, мылонафта, олеиновая кислота и другие вещества. Именно благодаря этим добавкам цемент приобретает свойства, такие как морозостойкость, устойчивость к температурным перепадам и влагоустойчивость.
Кроме того, существуют и другие виды цемента, обладающие своими специфическими свойствами и качествами.
Цена на модифицированный цемент с добавками и дополнительными свойствами немного выше, чем у обычного цемента. Однако на сегодняшний день он является неотъемлемым материалом для строительства.
Цена на модифицированный цемент с добавками и дополнительными свойствами немного выше, чем у обычного цемента. Однако на сегодняшний день он является неотъемлемым материалом для строительства.