Коротко о цементе

Цемент — минеральное гидравлическое вяжущее вещество, в состав которого входят различные неорганические соединения, которые при смешивании с водой вступают с ней во взаимодействие, образуя сплошную, твердую камнеобразную массу.

Гидравлические вяжущие вещества — это вещества, которые способны затвердевать, повышая свои прочностные характеристики, на воздухе и в воде. К таким веществам относится цемент.

Виды цемента

Существуют четыре основных вида цемента:

  1. Портландцемент.
  2. Шлакопортландцемент.
  3. Пуццолановый цемент.
  4. Композитный цемент.

При наличии потребности от потребителя или заказчика, с учетом его запросов в узкоспециализированной области строительства, разрабатываются различные другие виды цемента, которые являются модификациями указанных выше видов, как например:

  • гидрофобный;
  • быстротвердеющий;
  • расширяющийся;
  • напрягающий;
  • пластифицированный, и т.д.

Портландцемент. Немного истории

Портландцемент (англ. Portland cement) — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путём совместного помола цементного клинкера, гипса и добавок, в составе которых преобладают силикаты кальция (70-80 %).

(Википедия)

Остров Портланд на карте.
Местонахождение острова Портланд

Портланд — известняковый остров в Великобритании, расположенный в проливе Ла Манш, размеры которого составляют 6 километров в длину и 2.4 километра в ширину.

Клинкер — спеченная обжигом при высокой температуре — около 1 450 ℃ — сырьевая смесь известняка и специальных сланцевых тугоплавких сортов глины.

Портландцемент был изобретен и запатентован в 1824 году англичанином Джозефом Аспдином (Joseph Aspdin). Причем патент, выданный Аспдину назывался “Улучшение способа производства искуственного камня”. У него был свой бизнес, связанный с добычей дикого камня и производством строительных материалов. Скорее всего, Аспдин экспериментировал с различными комбинациями смесей с целью получения прочного искусственного материала, похожего на используемый им в работе дикий камень. Его работа увенчалась успехом и человечество получило новый строительный материал — цемент (другие значения слова цемент в английском языке: cement (англ.) — вяжущее вещество, клей).

Получаемый из изобретенной смеси искусственный камень (формируемой — смешиванием тонкоизмельченного и равномерно спеченного природного известняка и особой глины — клинкера с гипсом) и других различных добавок, был очень похож на природный камень, добываемый в каменоломнях острова Портланд.

В 1843 году младший сын Джозефа Аспдина — Уильям, принявший руководство семейным бизнесом, представил новый на тот момент усовершенствованный рецепт производства цемента, который является наиболее близким к формуле того, что мы сейчас называем — портландцемент.

Джозеф Аспдин умер в 1855 году в своем доме, передав до этого в 1844 году дела в семейном бизнесе своим сыновьям Джеймсу и Уильяму. Основанный ими в том же — 1844 году — новый завод по производству портландцемента просуществовал до 1900 года.

В настоящее время, учитывая современные технологии и разработку различных специализированных химических добавок, с применением  технических новаций, обеспечивающих широкие возможности для манипуляции различными параметрами производства, появляется все больше возможностей для производства на основе цемента самых различных (порой — удивительно невероятных) материалов.

Шлакопортландцемент

Вид цемента, который изготавливается из клинкера в состав которого входит доменный гранулированный шлак (отходы с доменных печей при выплавке черных металлов) в количестве более 20%. В целом, различных добавок в шлакопортландцементе может содержаться от 20% до 96%.

Этот вид цемента своими свойствами отличается от классического портландцемента более медленными темпами набора прочности, низкой температурой тепловыделения при затвердевании, более активными вяжущими свойствами и меньшей морозостойкостью.

Темп набора прочности и твердения ускоряется, если залитую смесью форму поместить в камеру с повышенной температурой, при этом повышается морозостойкость, ускоряется процесс затвердевания и набора прочности. Изделия из шлакопортландцемента, по сравнению с классическим портландцементом, обладают большей стойкостью к воздействию воды, в том числе — соленой.

Следует отметить важное замечание, применение доменного гранулированного шлака значительно снижает себестоимость единицы произведенного материала из шлакопортландцемента (поскольку доменный шлак — отходы производства), но, в свою очередь, частично влияет на его свойства.

Применяется в:

  • создании монолитных жилых и нежилых объектах;
  • изготовлении тротуарной плитки, бордюрного камня, брусчатки;
  • при строительстве малоэтажных объектов, а именно — заливка фундаментов, стен, панелей перекрытия, погребов, и т.д.
  • изготовлении панелей, ригелей, колонн, балок, других несущих конструкций;
  • изготовлении многих широко используемых современных строительных смесей;
  • при производстве бетонов всех классов до “Б30” включительно.

Пуццолановый цемент

Вид цемента, основанный на добавлении в известь специальной измельченной вулканической породы — пуццоланы (смесь вулканического пепла, туфа и пемзы). Самый распространенный и востребованный строительной отраслью пуццолановый портландцемент. Первоначально применялся для подводной кладки, но с внедрением новых технологий производства, благодаря использованию новых присадок и добавок, предоставилась возможность варьировать его свойствами и параметрами. Что, в конечном итоге, привело к расширению сферы его применения.

Основными компонентами которого являются:

  • доля портландцементного клинкера — 65-80%;
  • доля пуццолана и других активных добавок — 20-35%;
  • вспомогательные присадки — 0-5%.

К основным свойствам пуццоланового портландцемента можно отнести:

  • при затвердевании и схватывании выделяется меньше тепла;
  • более высокая водонепроницаемость;
  • стойкость к щелочным соединениям;
  • более низкая себестоимость производства единицы продукции;
  • более светлый цвет, по сравнению с классическим портландцементом;
  • более прочный, наблюдается меньшая способность к образованию трещин;

С учетом своих особенных свойств, пуццолановый портландцемент применяется для строительства различных гидросооружений, в том числе в которых есть контакт с морской соленой водой, а именно молы, доки, набережные, плотины, волнорезы. Также применяется при строительстве водопроводов и канализации, тоннелей, стволов шахт, оросительных систем, различных искусственных емкостей для воды.

Композитный цемент

Композитные цементы — это цементы, которые широко применяются в зубопротезировании. Эта группа цементов изготавливается из самых различных неорганических компонентов, включая различные химические добавки и присадки, которые по своим физическим и химическим свойствам абсолютно не похожи друг на друга, но при их сочетании образуется абсолютно новый материал с полность новыми физическими и химическими свойствами.

Мы в своей статье лишь упомянем об этой группе цементов, поскольку их сфера применения — медицина.

Изготовление цемента

Для производства классического портландцемента, в различных пропорциях с целью достижения определенных свойств и характеристик, применяются два основных сырьевых элемента:

  • известь; сюда можно отнести: известняк, ракушечник, мергель, мел, гипс.
  • глинозем, как например: глина, глинистый сланец, доменный шлак.

Использование различных химических элементов (добавок и присадок) также существенно влияет на свойства строительного материала.

В больших вращающихся печах, тонко перемолотые компоненты (сырьевые материалы) перемешиваются при температуре около 1450 ℃. В данном процессе между сырьевыми материалами происходит химическое взаимодействие и спекание. Частично оплавленный ( “спекшийся”) материал, который является производным результатом этого процесса, и называется — клинкером о котором мы упоминали выше.

Затем после тщательного помола, клинкер перемешивается с другими молотыми элементами, как например, — гипсом или другими специальными добавками. Манипуляции с соотношениями компонентов при изготовлении клинкера и дальнейшими добавками приводит к получению самых разнообразных видов цемента, отличающихся по свойствам, прочностным характеристикам после затвердевания.

Качественные характеристики цемента

Эксплуатационные параметры качества цемента характеризуются его маркой, густотой цементного теста и сроками схватывания. Основной и базовый срок, необходимый для полноценного, качественного формирования цементного камня, является — 28 дней. Именно по прошествии этого периода, эталонные образцы подлежат исследованиям на прочность, морозоустойчивость, изменение объема при затвердевании, коррозионную стойкость, т.д.

Для элементарного понимания достаточно понимать, что марка бетона — это максимальное значение прочности по прошествии 28 суток с момента замеса раствора цемента с песком определенного качества на основе нормативных долей этих компонентов, оговоренных стандартами и техническими условиями. Если проще, создается эталонный образец, который затем проверяется на прочность на специальном оборудовании.

Существует понятие — схватывание цемента. Это — возможность использования приготовленной смеси (сохранение текучести) на основе цемента в течении определенного временного периода с момента полного приготовления и до момента затвердевания. Момент, когда начинается потеря текучести, называется началом схватывания. Дальнейший процесс сопряжен с образованием кристаллической структуры, момент полного образования которой, и является — концом схватывания. До начала схватывания с цементом можно производить любые механические воздействия, как например перемешивание. Но после начала схватывания эти действия могут привести к нарушению целостной кристаллической структуры, что довольно существенно влияет на прочность.

Классификация цемента

Любой производитель цемента на упаковке наносит специальное обозначение (маркировку),по которым потребитель может определить вид приобретаемого строительного материала, поняв его качественные характеристики и свойства.

Цементы классифицируются по трем основным критериям:

  1. По составу.
  2. По прочности.
  3. По скорости схватывания.

Классификация цемента по составу

Условное обозначение Вид цемента в классификации по составу
ПЦ І Портландцемент без каких либо добавок
ПЦ ІІ Портландцемент с минеральными добавками от 6% до 35%
ШПЦ Шлакопортландцемент
ППЦ Пуццолановый цемент
КЦ Композитный цемент

*Примечание.

  1. Если добавок в классическом портландцементе содержится от 6% до 20%, на упаковке ставится обозначение — ПЦ ІІ / А-Ш.
  2. Если добавок содержится от 21% до 35% обозначение указывается — ПЦ ІІ / Б-Ш.

Классификация цемента по прочности

Маркировка цемента по прочности основывается на способности эталонного образца приготовленного из конкретного вида цемента, выдержать нагрузку в кг на см. куб. Прочность цемента определяется буквой — М и соответствующим числом: 300, 400 или 500. К примеру, М300; М400; М500.

Конкретная маркировка М400 говорит, что эталонный образец, изготовленный из данного вида цемента, выдерживает нагрузку в размере 400 кг/см.куб.

Классификация цемента по скорости схватывания

Цементы по скорости схватывания подразделяются:

  • медленно схватывающийся — нормативный срок начала схватывания более двух часов;
  • нормально схватывающийся — нормативный срок начала схватывания от 45 минут до 2-х часов;
  • быстро схватывающийся — с нормируемым сроком начала схватывания — до 45 минут.

Инертные материалы

Это — природные или искусственные материалы из камня, применяемые для изготовления цементного раствора и бетона. Основная задача — увеличение объема и массы строительного материала, уменьшая при этом себестоимость единицы продукции.

Инертные материалы часто называют — наполнителем или заполнителем. Они подразделяются на:

  • мелкие фракции. Это — материалы, в которых размер зерна не более 5 мм по внешним краям. Яркий представитель мелкой фракции — песок.
  • крупные фракции. Сюда относят материалы, в которых внешний размер зерна более 5 мм, как например — гравий и щебень.

Гравий имеет окатанную поверхность, а щебень — дробленый каменный материал с поверхностью ломанной “неправильной” формы.

Цементный раствор

Это — смесь цемента с мелким инертным наполнителем (как например, — песок) и воды, в результате получается цементный раствор, который обладает собственными физическими, прочностными и химическими свойствами.

При контакте с водой цементные зерна смачиваются ею, при этом клинкерные элементы, входящую цементную смесь, начинают взаимодействие с водой, вступая в химическую реакцию. Этот процесс химической реакции — взаимодействия цемента с водой, называется — гидрацией.

Виды цементных растворов по назначению

Существует множество цементных растворов, назовем основные по назначению:

  • штукатурные (обработка различных видов вертикальных поверхностей);
  • кладочные (заполнение швов, соединение строительных элементов, например — кирпичей, плит или панелей).
  • конструкционные (создание при необходимости определенных видов конструкций из цемента);
  • ремонтные (восстановление горизонтальных или вертикальных поверхностей, стен и т.д.);
  • растворы для стяжек (обработка различных видов горизонтальных поверхностей).

Категории цементных растворов по составу

По составу цементные растворы можно разделить на две категории:

  1. Цементно — песчаный раствор. Чаще всего применяемый состав цементного раствора, основными составляющими которого являются цемент и песок. Используется для кладочных, ремонтных и штукатурных работ. Стойкий к образованию трещин и усадке.
  2. Цементно-известковый раствор. Это — сочетание двух вяжущих компонентов: цемента и извести. Цемент выступает в качестве вяжущего водного отвердителя, а известь — воздушного. Известь придает раствору хорошую пластичность и подвижность, снижает себестоимость единицы продукции, а также уменьшает скорость схватывания. Основное применение — штукатурные работы для внутренних и внешних поверхностей стен. К достоинствам этой категории цементных растворов следует отнести: пластичность, прочность, влагостойкость, экономичность, стойкость к различным грибковым и плесени образующим формам. Довольно важное свойство — возможность послойного нанесения.

Бетон

Бетон — это композитный материал, полученный из смеси, цементного теста,; связываемого при помощи различных мелких и/или крупных инертных материалов, с последующим затвердеванием этого теста вследствии химического взаимодействия цемента и воды, и постепенным превращением в единую камневидную массу.

Главное отличие цементного раствора от бетона — состав, который и обеспечивает индивидуальные свойства каждого материала. Для изготовления бетона помимо цемента, песка и воды требуется крупный или мелкий заполнитель (например, — гравий или щебень).

 

P.S. В дальнейшем мы будем уделять внимание именно продукции из бетона (во всех возможных вариантах его применения), поскольку это и является основным видом производственной деятельности нашей компании.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Your Comment

Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Нажав "Принять", вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов, с системой обработки персональных данных и Политикой конфиденциальности!
Принять