Цемент основной строительный материал

Где используется цемент

В качестве вяжущего при изготовлении бетона, штукатурки чаще всего выступает цемент. Он связывает между собой остальные компоненты смеси и обеспечивает прочность при застывании.

Описание и свойства материала

Цемент – гидравлическое вяжущее вещество неорганического происхождения. Под действием воды, водных растворов и других жидкостей он сначала превращается в пластичную массу, а затем в камневидное тело. В отличие от других вяжущих – гипса, извести – материал твердеет во влажных условиях и не только на воздухе.

Преимущества гидравлического вяжущего обнаружили еще в Древнем Риме. Однако только в средние века заметили, что обжиг известняка, загрязненного глиной, приводит к образованию строительного камня, который по прочности не уступает римским пуццолановым смесям. Так были выделены главные компоненты материала.

Цемент – мелкодисперсный порошок серого цвета, может иметь зеленоватый или желтоватый оттенок. Тонкость помола влияет на стоимость: чем тоньше порошок, тем дороже, так как быстрее схватывается. На рынке материал предлагают в бумажных и полиэтиленовых мешках разного объема.

Состав и производство

Главные составляющие – известняк и глина. Добывают их из горных пород. Карбонатные ингредиенты получают из мела, известняка, доломита. Глинистые – из глинистых сланцев, суглинка, монтмориллонита. В зависимости от назначения и типа цемента потребуются и дополнительные компоненты: железо, кремний, глинозем.

Состав цемента не точен. Доля компонентов варьируется в определенном диапазоне, чтобы получить необходимые свойства на базе имеющихся материалов.

Получают материал по 3 основным технологиям.

• Мокрый – таким методом производят цемент из мела, глины и добавок, содержащих железо. Берут материалы с высокой влажностью: 20 процентов у глины, 20 процентов у мела. Сырье перемалывают в водной среде и получают шихту с влажностью от 30 до 50%. Материал обжигают в печи. В результате получают цементный клинкер. Его растирают в порошок с добавками, определяющими некоторые свойства смеси.
• Сухой – сырьевая шихта сухая, потому что все составляющие во время или до помола высушиваются. Метод рекомендуется, если влажность исходного сырья не превышает 10%.
• Комбинированный – предполагает 2 способа. Замес представляет собой шлам, перемешанный с водой. Его обезвоживают на фильтрах до 16–18% и обжигают. Другой вариант: сырье высушивают и перемалывают, а затем шихта гранулируется с добавкой 10–14% воды. Гранулы обжигают и измельчают.

Расход тепла при мокром способе значительно выше, поэтому в последнее время предпочтение отдается сухим способам.

Технические характеристики

Главная характеристика цемента – марка. Хотя это и условная величина, именно она определяет, на сколько прочным будет застывший кладочный или штукатурный состав. Определяется она как предел сжатия, который может выдержать образец, находясь под нагрузкой в течение 28 суток. Нагрузка измеряется в МПа. По данным тестов рассчитывают единицы активности цемента и определяют его прочность.

В маркировке величина обозначается литерой «М». Выпускают марки М200, М300, М400, М500, М600. Цифра указывает, какое давление выдерживает материал при сжатии.

Другие свойства цемента:

• Стойкость к коррозии. Агрессивные вещества – кислотные ангидриды в дыме, соли, растворенные воде – вызывают разрушение. Чтобы увеличить стойкость к коррозии в сырье вводят гидроактивные материалы, подавляющие активность солей. Такой же эффект могут дать полимерные добавки.
• Водопотребность – процентное соотношение воды и цемента, необходимое для образования качественного раствора. Показатель для разных смесей отличается: зерна по-разному впитывают воду, поэтому разводить материал нужно разным количеством жидкости. Например, водопотребность портландцемента составляет 22–28%.
• Тонкость помола – чем тоньше измолот цемент, тем пластичнее готовая смесь и тем быстрее застывает. В то же время тонкость помола увеличивает водопотребность, но не растворимость.
• Морозостойкость – определяется как способность выдерживать полный цикл замораживания и оттаивания. В порах застывшего раствора остается вода, а она при замерзании увеличивается в объеме и разрывает материал. Чтобы компенсировать этот недостаток, в цемент добавляют древесный лак, абиетат натрия.
• Срок схватывания – зависит от многих факторов. Как правило, слишком быстрое схватывание не является достоинством. В норме первые признаки фиксации должны появиться через 45 минут, а полное затвердевание наступает спустя 10 часов.

При выборе материала важны все его характеристики.

Разновидности и область применения

Применение цемента определяется его составом и характеристиками.

• Портландцемент – база для самых разнообразных кладочных растворов, штукатурки и конструкционных бетонов. Обычно предлагается в виде сухой смеси. Разнообразные добавки изменяют свойства: регламентируют сроки схватывания, морозостойкость, устойчивость к агрессивным химическим веществам.
• Сульфатостойкий – состав, устойчивый к кислотам и щелочам. Применяется для изготовления бетона для подземных и подводных объектов.
• Глиноземный – в исходное сырье добавляют гипс и глиноземный шпат. Первая составляющая обеспечивает быстрое схватывание, вторая – водостойкость. Глиноземный цемент берут при производстве материалов для стен, перекрытий, фундамента, эксплуатирующихся в условиях высокой влажности.

На сегодня известно более 30 разновидностей цемента, имеющих как широкое, так и специальное назначение.

Источник

Цемент – виды, характеристики и методы производства

Цемент – основной строительный материал. Представляет собой искусственное вяжущее вещество, которое затвердевает при контакте с водой. В сырьевом виде – обычно серый или серо-зеленый порошок, реализуемый в мешках или насыпью.

История получения

Потребность в связующем материале появилась вместе с первыми «строительными» попытками. Вначале и долгое время роль вяжущего играла глина. Она не отличалась прочностью.

Древние греки и римляне заметили, что известь тоже способна скреплять материалы. Римляне, которым от Везувия достался вулканический пепел, стали добавлять последний в известковую смесь. Раствор стал гораздо прочней.

Материал, подобный современным цементным смесям, путем экспериментов получили только в 19 в. Сейчас существует несколько видов цементов, отличающихся характеристиками и назначением.

Состав

Состав цемента: глина, известняк и гипс. Основные компоненты – первые два. Именно они отвечают за связывание материалов. Гипс служит регулятором скорости твердения. От его количества в смеси зависит то, насколько быстро раствор приобретет необходимые характеристики.

В отличие от других смесей, цементные твердеют при взаимодействии с водой. Потребность в воде состав испытывает не только на стадии замешивания, но и на этапе кристаллизации. Для равномерного отвердения необходимо регулярное увлажнение изделия. Особенно актуален вопрос в жаркую погоду – высокая температура и прямые солнечные лучи для цементной массы, не дошедшей до стадии готовности, губительны.

Смеси могут включать и другие компоненты. Благодаря им составы приобретают свойства, необходимые для решения конкретных задач. Отдельные элементы повышают морозостойкость, пластичность, кислотоупорность цементов.

Получение цементных смесей

Цемент – материал, который получают в процессе, разбитом на два основных этапа:

• получение клинкера; известняк дробится на небольшие куски и смешивается с глиной (соотношение – примерно 3:1); затем эта масса спекается при температуре 1400-1500 °C;
• превращение клинкера в порошок; на этой стадии клинкер смешивают с гипсом и другими добавками, после чего измельчают до состояния мелкозернистого порошка.

Это грубая производственная схема. В каждом случае свои особенности изготовления – типы и количество добавок, температура обжига, фракция наполнителя и т. д.

Виды цемента

По прочности смеси делятся на марки, выражаемые в буквенно-цифровом формате – М200-М600. Марка определяется пределом прочности образцов на сжатие – соответственно, 10-60 МПа, или 100-600 кг/м 2 . Самые популярные марки – М400 и М500. Смеси М600 называют «военными» – их используют для строительства особо прочных, ответственных объектов (бункеров, аэродромов и т. п.). Коэффициент прочности проверяют после 28 дней выдержки массы – столько времени требуется цементу для полной кристаллизации (исключение – быстротвердеющие составы).

Классифицируют смеси и по другим признакам. Например, по скорости застывания выделяют такие виды цемента:

• быстросхватывающиеся смеси – застывают менее чем за 45 мин;
• нормально схватывающиеся – скорость отвердения в пределах 45-120 мин;
• медленно схватывающиеся – застывающие более 2-х часов.

Далее – о самых распространенных видах.

Портландцемент

Самый ходовой вариант – реализуется в любом строительном магазине. Помимо клинкера и гипса, в составе преобладают силикаты кальция. Сырье обжигают при температуре 1470 °C 2-4 часа. Впервые смесь получил француз Л. Вика, а название происходит от английского города Портленд.

Портландцемент пуццолановый

Напоминает смесь, которую изготавливали в Древнем Риме – состав включает вулканические компоненты. Раствор быстро твердеет и на открытом воздухе, и в воде. Смеси характеризуются гигроскопичностью и не образуют высолов. Сфера применения – объекты с повышенной влажностью (например, бассейны).

Портландцемент быстротвердеющий

Это ПЦ с мелкозернистым наполнителем. Мелкая фракция – причина более интенсивной химической реакции и быстрого схватывания. Уже через 1-3 дня смесь набирает высокую прочность. Составы используют, в основном, для выполнения ремонтных работ (например, для оперативного зачеканивания протекающих элементов).

Портландцемент пластифицированный

Смесь с повышенной пластичностью и морозостойкостью. Свойства достигаются за счет добавления в клинкерный помол 0,25%-й бражки на базе спирта и сульфита.

Безусадочный водонепроницаемый

В составе – спецдобавки, отвечающие за очень быстрое схватывание. Для застывания цемента требуется несколько минут. Используется для ремонтных работ и для образования гидроизолирующего слоя железобетонных конструкций.

Глиноземистый

Основа цемента – сырье, насыщенное глиноземом. Среди минеральных компонентов преобладает однокальциевый алюминат. Он и определяет многие свойства – прочность, быстрое схватывание, отличную адгезию с арматурой, огнеупорность, устойчивость к агрессивным средам. Этот вид выпускается трех марок – 400, 500, 600.

Гидрофобный

Производят путем смешивания гипса с портландцементным клинкером и включением в состав гидрофобизирующих добавок. Смесь отличается малым водопоглощением, поэтому даже во влажных условиях долгое время не теряет свойства. Бетон на базе гидрофобных цементов не расслаивается и не трескается со временем.

Белый

Материал изготавливают из отбеленного маложелезистого клинкера. Это цемент, характеристики которого уникальны – от прочих его отличает сочетание функциональных параметров с художественными возможностями. Используется как в строительстве, так и для создания декоративных элементов. Добавляя в состав красители, получают цветные цементы.

Кислотостойкий

В основе – кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Смесь устойчива к большинству кислот. Даже в очень влажных условиях не теряет физические характеристики. Но при контакте с щелочами разрушается.

Маркировка

Специальные буквенные или буквенно-цифровые обозначения говорят о типах смесей:

• ПЦ – портландцемент;
• ШПЦ – шлакопортландцемент;
• СС – сульфатоустойчивый;
• БЦ – белый;
• ГФ – цемент строительный гидрофобный;
• ПЛ – пластифицированный;
• Д20 – смесь с добавками; число означает количество добавок в процентах.

Методы производства цемента

В зависимости от характера подготовки сырья к термообработке, есть три метода изготовления вяжущих смесей – сухой, мокрый и комбинированный. В первом случае все производственные стадии подразумевают отсутствие или минимум воды. При мокром методе жидкость необходима. Ее объем привязан к характеристикам готового цемента. Метод используют тогда, когда основные компоненты не способны участвовать в «сухих» химических процессах.

Комбинированный способ включает в себя элементы обоих вариантов. На первой стадии производства добавляют воду. После получения необходимых теххарактеристик смесь обжигают по «сухому» методу.

Классификация бетона

Бетон – смесь, образующаяся смешиванием цемента, щебня, воды и добавок. От цементно-песчаного раствора отличается включением наполнителя и назначением.

В зависимости от типа вяжущего, бетон делится на:

• цементный; наиболее распространенный вид;
• гипсовый; отличается высокой скоростью отвердения и небольшой объемной массой;
• силикатный; производят на основе извести и кремнеземистых компонентов; параметрами похож на цементный, используется в производстве ЖБИ;
• полимерный; в основе – полиэфирные смолы; хороший материал для отделочных работ – подходит для использования на горизонтальных и вертикальных поверхностях.

Бетон бывает обычным и специализированным. Первый применяют в гражданском и промстроительстве. Второй используют для возведения конструктивно сложных и специфических объектов.

Стоимость цемента

На цену смесей влияют характеристики, производитель, фасовка, количество. В фасованном виде цементы реализуются в мешках по 25-50 кг. Чем больше вес, тем выгодней стоимость. Для решения мелких задач целесообразно сходить в строительный магазин. При объемном ремонте рационально обращаться к оптовикам. При возведении крупных объектов разумно приобретать смесь у производителя.

Цены разных поставщиков на один и тот же вид цемента не могут отличаться очень сильно. Если разница велика, скорее всего, продукт или просроченный, или разбавленный более дешевым. Экономия важна, но куда важней конечное качество изделия. Хотя на больших объемах заметную роль играют даже незначительные прайс-отличия.

Расход цемента

Расход цемента определяется параметрами состава и строительными задачами. В каждом случае показатель индивидуален. Смешивать компоненты «на глазок» или опираясь на недостоверные данные нельзя – от качества конструкции могут зависеть жизни.

Для определения расхода необходимо обращаться за помощью к строительным нормам и правилам (СНиП). Они указывают на все факторы, влияющие на качество состава и изделия. Отталкиваясь от вида и марки цемента, учитывая все аспекты и зная объем работ, можно достаточно точно рассчитать необходимое количество смеси.

Источник