Snabzhenec-ufa.ru

Строительные материалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое цемент

И вот тут-то кое-кто придет в недоумение: «Как из клинкера? Ведь это же брусчатка, кирпич или специальная керамическая плитка!». Увы, это не совсем так, поскольку все вышеперечисленные материалы сами сделаны из того самого клинкера, потому часто в народе им же и называются.

На самом деле клинкер – всего лишь вид глины. Причем, чем меньше в ней содержится солей, тем она лучше. Чтобы получить цемент, глину спекают при температуре около 1 450 градусов. А дальше образовавшиеся гранулы размалывают в порошок и смешивают с гипсом. И только после добавляют наполнители и модифицирующие добавки, определяющие марку цемента.

Вы, наверное, замечали, как на стенах или заборах из симпатичного клинкерного кирпича появляются белые разводы. Это высолы. Они возникают тогда, когда конечный продукт изготавливался из клинкера с большим содержанием солей. В результате от намокания они проникают наружу и буквально уродуют фасад строения. Пройдет ни один год, пока атмосферные осадки не удалят все соли, содержащиеся в таком кирпиче.

Разновидности цемента

Сейчас на рынке представлено большое множество видов этой строительной смеси, в зависимости от вида стройки и особенностей применения. Самые распространенные среди них:

  • портландцемент (ПЦ I). Свое название получил от острова в Англии. Он широко применяется во всех странах и занимает 60 % рынка. Применять его рекомендуется при постройке монолитных и сборных конструкций из бетона и железобетона;
  • портландцемент с добавками (ПЦ II). В качестве добавок используют известняк, шлак, пуццолану, золу-унос. Для понимания, какая добавка входит в состав смеси, на упаковке вслед за обозначением типа цемента пишут букву: И – известняк, Ш – шлак и т.д. Но есть и еще одна буква, обозначающая количество клинкера: А – клинкера 80 %, Б – 65 %.
  • шлакопортландцемент (ШПЦ III). Это смесь из портландцемента и шлаков (обозначение А – до 35 %, Б – до 20 % в составе). Их часто применяют в постройке подводных сооружений, поскольку цемент не набухает в воде. Для штукатурных и прочих строительных растворов тоже подходят. Однако, шлакопортландцемент плохо себя проявляет при низких температурах и при условиях увлажнения и высушивания;
  • пуццолановый портландцемент (ПЦЦ IV). Для его производства применяют большое количество минеральных добавок. Особенность этого вида цемента – первичное твердение быстрее и лучше осуществляется во влажной среде, а уж потом может продолжаться на воздухе. В связи с этим, пуццолановый цемент наилучше применять при возведении гидротехнических (барж, шлюзов, портов) и подземных (туннели, шахты) сооружений. Следует воздержаться от постройки с его применением надземных конструкций;
  • расширяющийся портландцемент (РПЦ). Его особенность в том, что при застывании цементного камня происходит увеличение его объема. Такие характеристики нашли применение при починке крупных железобетонных конструкций и строений из камня;
  • глиноземистый и высокоглиноземистый. Очень быстро твердеет и выдерживает температуру до 1700 градусов. Великолепно показывает себя, если нужно выполнить срочные работы с периодом застывания 1-7 дней, в том числе и в воде. Подходит для восстановления мостов, заданий, морских построек (хорошо проявляет себя в морской воде). Лучше не применять при постройке больших конструкций и при температуре выше 25 градусов.
Читайте так же:
Цементная плита для ограждения

Свойства цемента

Одной из основных особенностей цемента является отличие его технических характеристик в пределах каждой страны и даже отдельных регионов, где он выпускается. Причина заключается в том, что любой из заводов связан со своими месторождениями, поставляющими компоненты для изготовления материала. Портландцемент, произведенный, к примеру, в России, существенно отличается от цемента, изготавливаемого в Германии или других странах.

В связи с этим, производители определили основные показатели, на которые необходимо ориентироваться и по которым производится маркировка цемента:

  • морозостойкость – способность выдерживать многочисленные циклы заморозки-разморозки в течение определенного временного периода (обычно – года), что достигается за счет введения в состав цемента модифицирующих добавок;
  • стойкость к коррозии – противостояние отрицательному влиянию окружающей среды. Наибольшей стойкостью обладает пуццолановый цемент, который применяют при возведении подводных и подземных объектов;
  • прочностные характеристики – зависят от количественного присутствия в составе гипса или измельченного шлака и характеризуются маркой цемента;
  • водостойкость – возможность схватывания растворной смеси в течение десяти минут, что крайне важно при заделке стыков, расположенных в водной среде;
  • сульфатостойкость – устойчивость к действию воды, содержащей сульфат-ионы. Необходимый показатель при строительстве гидросооружений, соприкасающихся с соленой водой;
  • тонкость помола – влияет на период затвердевания и, соответственно, прочностные характеристики. Чем мельче помол – тем прочнее бетон.

Следует отметить, что от величины вышеперечисленных показателей во многом зависит область применения цемента и качественные характеристики бетонного раствора.

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.

Читайте так же:
Енир демонтаж цементных стяжек

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.
Читайте так же:
Бетон м100 в7 5 цемент бетон вода

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.

Содержание

Римляне подмешивали к извести определённые материалы для придания ей гидравлических свойств. Это были:

  • пуццоланы (отложения вулканического пепла Везувия);
  • дроблёные или измельчённые кирпичи;
  • трасс, который они нашли в районе г. Эйфеля (затвердевшие отложения вулканического пепла).

Несмотря на различия, все эти материалы содержат в своем составе оксиды: диоксид кремния SiO2 (кварц или кремнекислота), оксид алюминия Al2O3 (глинозём), оксид железа Fe2O3 — и вызывают взаимодействие с ними извести; при этом происходит присоединение воды (гидратация) с образованием в первую очередь соединений с кремнезёмом. В результате кристаллизуются нерастворимые гидросиликаты кальция. В средние века было случайно обнаружено, что продукты обжига загрязнённых глиной известняков по водостойкости не уступают римским пуццолановым смесям и даже превосходят их.

После этого начался вековой период усиленного экспериментирования. При этом основное внимание было обращено на разработку специальных месторождений известняка и глины, на оптимальное соотношение этих компонентов и добавку новых. Только после 1844 года пришли к выводу, что, помимо точного соотношения компонентов сырьевой смеси, прежде всего необходима высокая температура обжига (порядка 1450 °С, 1700 K ) для достижения прочного соединения извести с оксидами. Эти три оксида после спекания с известью определяют гидравлические свойства, и их называют оксидами, обусловливающими гидравличность (факторами гидравличности).

Цемент получается при нагревании гашёной извести и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450 °С. Происходит частичное плавление, и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер перемешивают с несколькими процентами гипса и тонко перемалывают. Гипс управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67% СаО, 22% SiO2, 5% Al2О3, 3% Fe2O3 и 3% других компонентов и обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза. В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.

Алит является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров; содержание его составляет 50-70%. Это трехкальциевый силикат, Са3SiO5, состав и структура которого модифицированы за счет размещения в решетке инородных ионов, особенно Mg 2+ , Al 3+ и Fe 3+ . Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности; для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15-30%. Это двукальциевый силикат Ca2SiO4, модифицированный введением в структуру инородных ионов и обычно полностью или большей частью присутствующий в виде β-модификации. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки. Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

Содержание алюминатной фазы составляет 5-10% для большинства нормальных цементных клинкеров. Это трехкальциевый алюминат 3СaAS(3CaO*Al2O3*SiO2), существенно измененный по составу, а иногда и по структуре, за счет инородных ионов, особенно Si 4 , Fe 3+ , Na + и К + . Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание агент, обычно гипс.

Ферритная фаза составляет 5-15% обычного цементного клинкера. Это — четырехкальциевый алюмоферрит 4СaAFS(4CaO*Al2O3*Fe2O3*SiO2), состав которого значительно меняется при изменении отношения Al/Fe и размещении в структуре инородных ионов. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в поздние сроки.

Выдающийся учёный химик Шуляченко, Алексей Романович считается отцом русской цементной промышленности. Широкое применение получила шахтная печь Антонова для обжига и производства клинкера.

Области применения белого цемента

В настоящее время белый цемент в том или ином виде присутствует практически во всех возводимых объектах. Но иногда этот строительный материал является единственно возможным решением, удачно сочетающим в себе определенные эстетические и физические характеристики.

Белый цемент используется:

  • при создании различных строительных элементов. При этом особенно эффектно смотрится отделка фасадов, выполненная из данного материала. Белоснежные архитектурные фрагменты и здания поражают не только своей внешней красотой, но и отличаются большей долговечностью, нежели аналогичные объекты, построенные на основе серого аналога;
  • при производстве терразитовой штукатурки, применяемой для облицовки фасадов зданий, декоративного кирпича или же тротуарной плитки. Для достижения максимального сходства с природным камнем белый портландцемент смешивают с красителем нужного оттенка, гранитным или мраморным щебнем соответствующей фракции и керамзитовым гравием;
  • в качестве основы при изготовлении затирок, клеевых составов, наливных полов, цементно-известковых растворов, штукатурных смесей;
  • для создания ступенек, цветников, колонн, фрагментов декора, скульптур, бордюров и малых архитектурных форм;
  • при разметке дорожного и аэродромного полотна (практически незаменим в данном случае за счет высокой износостойкости и отличных светоотражающих свойств);
  • как материал для дорожных покрытий.

Достоинства белого цемента

Белый цемент обладает такими преимуществами как:

  1. Устойчивость к атмосферным явлениям . Высокие технические свойства материала позволяют предотвратить изменения цвета бетона. Соответственно, белый цемент можно использовать и на открытом воздухе, и в закрытых помещениях. При этом белизна готового объекта способна сохраняться на протяжении длительного периода времени.
  2. Возможность реализации инновационных творческих замыслов. Архитекторы, скульпторы, производители бетонных изделий и цементной продукции, благодаря особенностям белого цемента, получили превосходную основу для воплощения в жизнь своих нестандартных проектов. Данный материал позволяет работать с цветностью, наполнителями, формами, импровизировать с разными технологиями бетонирования, менять при необходимости способ обработки и отделки затвердевшей поверхности.
  3. Ускоренное затвердение и максимальная прочность. Уже через 16 часов раствор затвердевает на 60%, что значительно сокращает и удешевляет строительный процесс.
  4. Высокая дисперсность. Предотвращает разрушение материала под влиянием влаги или же агрессивных растворов.
  5. Экологичность. Данный вид цемента производится исключительно из натуральных минералогических компонентов.
  6. Стойкость к образованию сколов/трещин. Такое достоинство материала минимизирует траты на реставрационные или ремонтные работы.
  7. Эстетичность. Яркий белый цвет цемента обладает выраженным декоративным эффектом, а универсальностьпозволяет комбинировать его с различными отделочными материалами.
  8. Многофункциональность. Используется при отливке кирпича и напольных плит. Может применяться в качестве декоративного или строительного материала. Является одним из компонентов затирки, цветного бетона, шпатлевки, сухих клеевых смесей и т.п.

Применение портландцемента

Уже почти 200 лет прошло, как в жизнь людей вошел этот стройматериал. С тех пор его производство значительно усовершенствовалось, а объемы увеличились. Популярность портландцемента заключается в его незаменимости, так как более универсального средства в строительстве еще не изобрели.

Применяется цемент повсюду: при производстве бетона, железобетона, для кладки кирпича, при отделочных работах и т.д. При этом в каждом отдельно взятом случае есть возможность выбрать определенный вид портландцемента: например, для широт, где долго длится зима, лучше взять устойчивый к морозу цемент, если строительство ведется в воде (гидротехнические сооружения), то используют также соответствующий тип цемента с водостойким эффектом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector