Цемент характеристики и свойства

Обновлено: 19.04.2024

Цемент: его состав и свойства

Сегодня существует огромное количество различных стройматериалов, которые имеют свои преимущества и недостатки. Но, пожалуй, самым популярным из них является цемент. Его используют практически на всех этапах строительства, начиная от монтажа фундамента и заканчивая внутренней отделкой стен. Объяснить его популярность достаточно просто: он обладает высокой прочностью, вяжущим эффектом, позволяет скрыть любые дефекты, с легкостью выдерживает повышенные нагрузки, не боится отрицательных температур. Можно смело сказать, что до сих пор аналогов цементу просто не существует. Именно поэтому он еще долгое время будет оставаться №1 среди всех видов стройматериалов.

Что такое цемент?

Цемент – это стройматериал, который выступает в качестве вяжущего элемента в различных растворах. В целом он представляет собой серый порошок. В отдельно взятых случаях он может иметь изумрудный оттенок. Итоговый цвет цементного порошка зависит от добавок, которые в нём содержатся.

Чтобы получить бетонную смесь, необходимо смешать цемент, воду, песок. При необходимости могут добавляться и другие компоненты. Их выбор зависит от целей и задач, которые необходимо решить. После добавления воды все компоненты образуют пластичную массу, которая со временем начинает затвердевать и трансформироваться в высокопрочный искусственный камень.

История появления цемента

Первое упоминание о цементе появилось примерно 2200 лет назад. В те времена цемент готовили из извести, пемзы, туфа и вулканического пепла. Полученный состав использовали в качестве скрепляющего вещества при строительстве каменных зданий. Также из цемента изготавливали цельнолитые конструкции. Но они были недостаточно прочными, из-за чего их надёжность оставляла желать лучшего.

С каждым столетием качество цемента повышалось, и в 1824 г. Джозеф Аспдин разработал аналог современного портландцемента. Он отличался прекрасным вяжущим эффектом, благодаря чему его можно было использовать для приготовления бетона. Затвердевший материал отличался повышенной прочностью и износостойкостью.

Однако, несмотря на то, что он прекрасно выдерживал сжатие, растяжения бетона приводили к его разрушению. Инженеры обратили внимание на тот факт, что металлические балки, наоборот, не боятся растяжений, но плохо работают на сжатие. В итоге практически одновременно несколько специалистов пришли к выводу, что необходимо объединить эти две особенности.

В начале 1850-ых годов французский инженер Жан-Луи Ламбо построил небольшие лодки. В качестве исходного материала он использовал бетон, который армировал железной сеткой. Спустя несколько лет Уильям Уилкинсон стал первым, кто решил армировать металлическими балками бетонные панели. Полученные ЖБ-конструкции использовали при строительстве 2-этажного дома.

В 1854-м г. инженер-строитель Франсуа Куанье также проводил эксперименты с железобетоном. Он первым решил связать стальную арматуру перекрытий с боковыми панелями. Однако в массовом производстве железобетон начал использовать человек, который вообще не имел отношения к строительству, – это Джозеф Монье. В 1846-ом г. его назначили садовником в саду неподалёку от Лувра. Для пересадки апельсиновых деревьев на зиму в теплицу ему нужны были прочные и надежные кадки. Монье решил сделать их из бетона, но у него ничего не получалось. Полученные кадки все время трескались, даже не застыв. В итоге он решил укрепить их металлическими стержнями.

Тогда цемент не отличался прочностью и разрушался при малейших перепадах температур. Но на удивление Монье, его изобретение за 3 года интенсивной эксплуатации так и не вышло из строя – ни одна кадка не растрескалась. После этого садовник начал изготавливать из бетона и другие элементы ландшафтного дизайна.

Через несколько лет на парижской выставке он получил патент за использование армированного бетона в искусственных водоёмах. После этого последовало еще несколько патентов, в том числе за открытие ЖБ- балок, шпал, мостовых конструкций и других изделий. Через несколько лет вчерашний садовник стал самым узнаваемым человеком во Франции. Под его руководством был построен мост в замке Шазелье и еще много других конструкций.

Спустя некоторое время Монье продал все патенты инженеру-строителю Густаву Вайсу. Он, в свою очередь, сместил арматуру в сторону, что позволило повысить прочность и износостойкость железобетонных панелей. Можно смело сказать, что изобретение армированного бетона стало одним из важнейших событий в истории строительства.

Цемент: характеристики, виды, маркировки, свойства

Цемент представляет собой вяжущий минеральный порошок, при перемешивании с водой который превращается в вязкую массу темно-серого цвета и достаточно быстро твердеет на воздухе. Получают такой порошок путем измельчения клинкера и последующей добавкой к нему минералов и гипса.

Характеристики и свойства цементов

Стойкость к коррозии

На затвердевший цемент негативное влияние может оказывать как агрессивная среда, так и нахождение в обычной воде. Для того, чтобы данная характеристика материала была улучшена, меняют минералогический состав цемента, вводя в него гидроактивные материалы, которые препятствуют химической активности солей.

Также стойкость к коррозии можно повысить путем добавления в исходное сырье специальных полимерных добавок, существенно снижающих микропористость и препятствующих негативному физическому и химическому влиянию окружающей среды. Дополнительное использование различных ингредиентов позволяет получать исключительно надежный материал.

Например, для улучшения коррозийной стойкости широко используемого в строительстве портландцемента, необходимо уменьшить содержание в минералах трехкальциевого силиката, процесс затвердения которого сопровождается выделением большого количества извести.

Потребность материала в воде

Разные виды цемента могут впитывать различное количество воды. Зерна цемента обладают высокой плотностью (выше воды в три раза), поэтому если воды добавить слишком много, то часть ее останется на поверхности раствора. При этом частицы цемента осядут, соответственно, верхняя часть конструкции из такого материала будет непрочной и склонной к быстрому разрушению.

Характеристики водопотребности цемента в большинстве случаев определяются процентным соотношением воды и исходного материала, необходимым для получения раствора идеальной густоты. В целом, объем воды для создания раствора средней густоты соответствует максимальному количеству, которое способен удержать цемент. Например, потребность в воде портландцемента составляет 22-28%.

Тонкость помола

Цена на цемент, как правило, обусловлена тонкостью его помола (мелкий стоит значительно дороже). Вызвано это тем, что материал мелкого помола затвердевает намного быстрее и качество его выше, нежели у цемента, состоящего из более крупных частичек.

Определяется тонкость помола зерновым составом материала и его удельной поверхностью. Зерновой состав вычисляется путем просеивания цемента через очень мелкое сито, размер ячеек в котором составляет до 80 мкм. В идеале большая часть материала должна успешно просеяться. Однако необходимо учитывать, что слишком мелкий помол существенно увеличивает водопотребность раствора. Поэтому в состав цемента должны быть включены как мелкие частицы (до 40 мкм), так и крупные (до 80 мкм). Только в таком случае материал будет обладать наиболее оптимальными свойствами.

Устойчивость к низким температурам

Одним из главных показателей качества цемента является его способность (в затвердевшем состоянии) к многократному оттаиванию и замораживанию. Дело в том, что вода, которая находится в порах цементного камня, при замерзании увеличивается в объеме на 8%. При многократном повторении это приводит к растрескиванию бетона и разрушению созданной из него конструкции.

Именно поэтому в строительстве не используется чистый цемент. Такие минеральные добавки как нейтрализованный древесный пек, абиетат натрия и др. повышают долговечность бетона и усиливают его сопротивляемость к перепаду температур.

Прочность

Цемент разных марок обладает различной прочностью. Вычисляется данная характеристика на пределе сжатия испытуемого образца в течение 28 суток. В результате такого теста рассчитывают и определенные единицы прочности, называемые активностью цемента и измеряемые в МПа. Таким образом определяется марка материала.

Время схватывания

Данная характеристика подразумевает определенный промежуток времени, на протяжении которого меняются пластические свойства цемента. Замер застывания производится подручными методами или же с помощью соответствующих приборов. Правильно составленный раствор из качественного цемента должен застывать не слишком медленно, но и не слишком быстро. Скорость схватывания регулируется добавлением гипса, точно рассчитанное количество которого может повысить или снизить скорость застывания. Также влияют на схватываемость объем воды и температура воздуха. При использовании стандартного материала (к примеру, портландцемента) начало застывания должно фиксироваться уже через 45 минут, а завершение – не позже чем через десять часов.

Какая из характеристик наиболее важна: на что обратить внимание в первую очередь?

Абсолютно все свойства цемента являются определяющими факторами при выборе материала для строительства. То есть нельзя сказать, что главной характеристикой является прочность или морозоустойчивость, так как прочный, но медленно застывающий цемент может привести к нарушению сроков строительства, а морозоустойчивый, но подверженный коррозии материал, можно использовать только для узкого круга работ. Соответственно, все свойства и характеристика цемента одинаково важны.

Поэтому есть универсальные марки, объединяющие в себе все позитивные качества материала. Но вместе с тем существуют и особые виды цемента, в которых за счет снижения одних характеристик значительно улучшены другие свойства материала. К примеру, пуццолановый цемент обладает самой высокой антикоррозийной защитой, но прочность его (особенно в начале создания конструкции) достаточно низка.

Технология производства цемента

Производство цемента – видео

Производство цемента – энергоемкий и дорогостоящий процесс, состоящий из двух этапов:

1. Получение клинкера. Для начала путем разработки известняковых месторождений добываются сырьевые материалы, в частности известняк. Затем материал дробится на куски, диаметр которых составляет 10 см., подсушивается и смешивается с другими составляющими элементами. После этого сырьевая смесь обжигается. В результате получается так называемый клинкер.
2. Превращение клинкера в порошок. На данном этапе клинкер и гипсовый камень измельчают, подсушивают минеральные добавки, а затем производится совместный помол всех составляющих частей. Однако качество и физико-технические характеристики сырья (влажность, плотность и т.п.) бывают разные, поэтому способы производства цемента могут различаться.

Способы производства цемента

В настоящее время цементная промышленность производит цемент тремя основными способами:

• Мокрым. Его используют в том случае, если цемент создается из глины (силикатного компонента), мела (карбонатного продукта) и добавок, содержащих железо (конверторного шлама, пиритных огарков, железистого продукта). При этом влажность мела должна составлять не более 29%, а влажность глины – не более 20%. Измельчение сырьевой смеси проходит в водной среде, и в результате получается шихта в виде растворенного в воде шлама с влажностью от 30 до 50%. Затем шлам отправляется для обжига в специальную печь диаметром 7 м и длиной – от 200 м. В процессе обжига из сырья выделяется углекислота и образуются шарики-клинкеры. Их растирают в порошок, получая таким образом требуемую марку цемента.
• Сухим. Особенность данного способа состоит в том, что все сырьевые материалы до (или во время) помола высушиваются. Поэтому сырьевая шихта сразу получается в виде измельченного сухого порошка.
• Комбинированным. В таком случае цемент может быть произведен по двум различным технологиям:
  • сырьевая смесь готовится в виде шлама, перемешанного с водой, а затем обезвоживается до влажности 16-18% на особых фильтрах и отправляется в печь для обжига, после чего измельчается и превращается в цемент.
  • сырьевая смесь высушивается и измельчается, а полученная шихта гранулируется путем добавления 10 -14% воды и подается на обжиг. Затем гранулы извлекаются из печи, и производится их помол.

  Раньше цемент в большинстве случаев производили мокрым способом, но в настоящее время предпочтение отдается сухой технологии.

  Как выбрать способ производства цемента?

  1.​ Расход тепла значительно возрастает при мокром способе производства цемента. Но наличие в мельницах воды облегчает измельчение сырья. Поэтому если влажность исходного сырья составляет более 10%, то наиболее целесообразно создавать цемент по мокрой технологии.

  2.​ Если сырьевая смесь состоит из двух мягких материалов, то предпочтительно также производить цемент мокрым способом, поскольку сырье легко измельчается путем обычного размешивания в воде.

  3.​ Сухой способ используется в том случае, если влажность сырья составляет не более 10%.

  4.​ Если сырьевой материал – достаточно пластичный, то можно отдать предпочтение комбинированному способу производства цемента.

  Виды цемента и их применение

  
  

  Портландцемент сульфатостойкий. Главное преимущество данного вида цемента – его сульфатостойкость – достигается за счет снижения в клинкере алюминатов кальция. На сегодняшний день производятся:

  • портландцемент сульфатостойкий с активными минеральными добавками;
  • портландцемент сульфатостойкий без активных минеральных добавок.

  Активность обоих вариантов цемента значительно меньше, нежели БТЦ марки 400 и 500. Поэтому они часто используются для создания сульфатостойких и морозоустойчивых железобетонных и бетонных конструкций (в том числе и предварительно-напряженных).

  Быстротвердеющий портландцемент (сокращенно называемый БТЦ) – это материал, обогащенный минеральными добавками, которые гарантируют интенсивное нарастание прочности в первом периоде твердения. Достигается повышенная механическая прочность такого портландцемента особым соотношением всех его составляющих элементов. Используют БТЦ преимущественно для скоростного строительства, а также для создания железобетонных конструкций.

  Цемент с гидрофобирующими добавками. Особенностью такого материала является его возможность в течение первых пяти минут после добавления воды не впитывать ее. За счет специальных добавок растворы на таком цементе имеют меньшее водопоглощение. В результате и отвердевший цементный камень обладает пониженной водопроницаемостью, что дает возможность использовать его при строительстве объектов, расположенных в воде или же подвергающихся угрозе затопления.

  Цемент с ПАД (поверхностно – активными добавками). Поверхностно-активные добавки (пластифицированные) вводятся в материал при помоле. Затем они абсорбируются на зернах цемента, покрывая их особой защитной пленкой, которая предотвращает сцепление даже самых маленьких частичек. За счет этого растворы на цементе с ПАД обладают повышенной подвижностью и удобоукладываемостью и используются при возведении сложных с архитектурной точки зрения конструкций.

  Портландцементы тампонажные. Разработаны специально для тампонирования газовых и нефтяных скважин (изолируют их от грунтовых вод). Обладают высокой текучестью, независимы от давления и температуры, способны надежно закрепить колонны труб в стволе скважины благодаря значительной прочности цементного раствора даже на ранней стадии застывания.

  Портландцементы белые. Практически не содержат красящих оксидов (титана, железа, марганца) и отличаются от других видов цемента более светлым серым оттенком. Бетон из таких цементов получается практически белым, что дает возможность использовать его не только для строительства и проведения отделочных работ, но и для создания художественных фигур.

  Портландцементы цветные. Для того, чтобы получить определенный цвет, в обычный портландцемент на этапе помола клинкера вводят пигменты (органические – не более 0,3%, минеральные – не более 10%). Применяют цветные портландцементы в самых различных сферах деятельности, как правило, с целью улучшить эстетико-визуальные характеристики создаваемой конструкции (фигуры и т.п.).

  Портландцемент пуццолановый. Обладает повышенной стойкостью к сульфатам и пресной воде, очень быстро отвердевает при высокой температуре. При обработке автоклавом прочность бетона из данного вида цемента значительно превышает прочность бетона, созданного на стандартном портландцементе. Однако при понижении температуры затвердение раствора из пуццоланового цемента замедляется, а при 0 o С и ниже и вовсе прекращается. Соответственно, использовать пуццолановый цемент при проведении зимних работ не представляется возможным. Используют такой материал для создания подводных и подземных конструкций, не подвергающихся попеременному замораживанию/размораживанию и увлажнению/высыханию.

  Цементы шлаковые. Выпускаются в двух вариантах:

  – шлакопортландцемент (ШПЦ). Состоит из гранулированного доменного шлака, мелкого помола стандартного клинкера и гипса. Существуют марки 500, 400 и 300. Основное отличие ШПЦ от обычного портландцемента состоит в том, что прочность созданного на его основе бетона нарастает очень медленно. Вместе с тем ШПЦ обладает низкой экзотермией и повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных сред, поэтому его наиболее часто используют в гидротехническом и портовом строительстве. Но резкие перепады температур воздействуют на шлакопортландцемент негативно.

  – известково-шлаковый цемент (ИШЦ). Создается путем совместного помола извести и доменных шлаков. В его состав могут быть также добавлены гипс (до 5%) и портландцемент (не более 20%).ИШЦ твердеет достаточно медленно, но обладает повышенной устойчивостью к пресным и сульфатным водам. Часто используется для создания низкомарочных бетонов и кладочных или штукатурных растворов.

  Цемент глиноземистый. Не имеет в своем составе ни минеральных добавок, ни гипса. Производится из сырьевого материала, богатого глиноземом. Наиболее важный микроэлемент данного вида цемента – алюминат кальция. Именно он обеспечивает быстрое твердение раствора при стандартном времени схватывания (не раньше получаса и не позже 12 часов). Глиноземистый цемент мелкого помола схватывается еще быстрее, сохраняя возможность быстрого отвердения.

  При этом потребность в воде у такого материала выше, нежели у обычного портландцемента почти на 10%. Жидкость необходима для гидратации, гарантирующей морозоустойчивость и меньший процент усадки произведенного из глиноземистого цемента бетона.

  Выпускается три марки глиноземистого цемента: 600, 500 и 400. Все они отличаются повышенной устойчивостью к сульфатным, углекислым, хлористым и другим минерализированным водам. Но растворы щелочей способны разрушить цементный камень. Широко применяется данный вид цемента на скоростных строительствах, зимнем бетонировании и аварийных работах. Можно получить на его основе и жаростойкие бетоны.

  Цементы расширяющиеся. Характерная особенность таких материалов – увеличение в объеме при создании растворов. Производят данный вид цементов из расширяющей добавки и основного вяжущего элемента, между которыми проходит химическая реакция, дающая приращение объема. В настоящее время существует несколько видов расширяющихся цементов:

  • Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ). Создается на основе глиноземистого цемента. Схватывается и застывает очень быстро (от 4 до 10 минут). Используется для гидроизоляции стволов шахт, заделки трещин в бетонных и железобетонных конструкциях, а также для омоноличивания отдельных элементов сборных сооружений.
  • Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент. Схватывается не ранее, чем через 10 минут, но не позднее, чем через четыре часа. Расширение заканчивается только на третьи сутки. Как правило, используется для заделки швов, гидроизоляции штукатурок и для получения водонепроницаемых бетонов.
  • Портландцемент расширяющийся. Схватывается не ранее, чем через 30 минут, но не позднее, чем через 12 часов. Используется так же, как и предыдущие виды расширяющихся цементов.
  • Цемент напрягающийся. Отличается наличием в своем составе алюминатной составляющей, которая обеспечивает увеличение объема при твердении. Расширяясь, способен создавать в арматуре предварительное напряжение. Схватывается не ранее, чем через 30 минут, но не позднее, чем через четыре часа. Применяется в строительстве сооружений с повышенной паро-, водо- и газонепроницаемостью.

  Что особенно важно помнить при выборе определенного вида цемента?

  Поскольку видов цемента существует очень много, главное что необходимо учитывать при выборе данного материала – это потенциальное предназначение бетона, который планируется из него создавать. Также очень важно учесть особенности окружающей среды, где будет возводиться и эксплуатироваться сооружение из определенного вида цемента. Необходимо точно знать:

  • температуру воздуха и ее предельные колебания (если объект строится на суше);
  • состав воды и ее температурные колебания (если конструкция создается в воде);
  • погодные особенности, способные повлиять на эксплуатационные характеристики бетона (частые дожди, повышенная влажность, резкие перепады давления и т.п.).

  Маркировка цемента

  Финальный этап производства наделяет цемент характерными особенностями, дающими возможность использовать этот материал в различных условиях и с разной целью. Очень важной характеристикой качественного цемента является его прочность, в зависимости от которой на упаковку с готовым продуктом наносят соответствующие цифры:

  • 52,5 – цемент способен выдерживать давление в 52,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 600);
  • 42,5 – цемент способен выдерживать давление в 42,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 500);
  • 32,5 – цемент способен выдерживать давление в 32,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 400). Соотношение цены и качества в данном случае наиболее оптимально, поэтому такая марка цемента – одна из самых популярных в строительстве;
  • 22,5 – цемент способен выдерживать давление в 22,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 300).

  Маркировка в зависимости от скорости набирания прочности

  Очень часто качество выполняемых работ зависит от быстроты затвердевания раствора. При этом не всегда нужно именно быстро схватывание. Соответственно в маркировке цемента всегда указывается и эта характеристика материала, обозначаемая следующими аббревиатурами:

  • ЦЕМ V – нормальнотвердеющий композиционный цемент с прочностью 32,5 МПа. Содержит доменный гранулированный шлак (от 11 до 30%) и золу-унос (от 11 до 30%).
  • ЦЕМ IV – цемент пуццолановый нормальнотвердеющий с прочностью 32,5 МПа. Содержит микрокремнезем (МК), золу-унос (З) и пуццоланы (П), в сумме которые могут сотавлять от 21 до 35% сырьевого материала.
  • ЦЕМ III – нормальнотвердеющий шлакопортландцемент с прочностью 32,5 МПа. Содержит доменный гранулированный шлак от 36 до 65%.
  • ЦЕМ II – содержит от 6 до 35% добавок (а точнее подтип А – от 6 до 29%, а подтип В – от 21 до 35%), от которых и зависит скорость затвердевания раствора: добавок больше – раствор схватывается медленнее; добавок меньше – раствор схватывается быстрее.
  • ЦЕМ I – обладает максимально возможной скоростью затвердевания. Уже на вторые сутки прочность материала равна 50% проектной. Добавок в таком цементе не более 5%.

  Маркировка разных видов цемента

  • ПЦ – обычный портландцемент;
  • ШПЦ – шлакопортландцемент, содержащий более 20% примесей;
  • БЦ – белый цемент;
  • ПЛ – пластифицированный цемент, способный переносить резкие колебания температур;
  • СС – цемент, стойкий к сульфатам. Можно эксплуатировать в агрессивной среде;
  • ВРЦ – водонепроницаемый расширяемый цемент. Очень быстро схватывается как на суше, так и в воде;
  • ГФ – гидрофобный цемент, способен не впитывать воду первые 5 минут, поэтому отлично транспортируется, обладая при этом высокой морозоустойчивостью и отличной пластичностью.

  Выбираем качественный цемент

  Подделок цемента на сегодняшний день существует не так уж и мало, поэтому чтобы не потратить деньги впустую, необходимо:

  1.​ Определиться с производителем. Отечественные марки будут стоить дешевле, да и вернуть товар, который не устроил своим качеством, можно будет без проблем. А приобретая импортный цемент, обязательно нужно смотреть на дату выпуска, поскольку иногда зарубежный товар данной категории может быть не очень свежим или даже просроченным. Качество же свежего импортного цемента – просто превосходное. Правда, и цена за счет этого значительно выше.

  2.​ Прочитать отзывы в интернете. Часто на строительных форумах можно найти дельные советы людей, которые уже опробовали ту или иную марку цемента и на практике познакомились с достоинствами и недостатками определенного материала.

  3.​ Внимательно осмотреть упаковку. Она должна представлять собой трех- или четырехслойные мешки сшитые или склеенные с клапаном марок БМП, БМ, НМ с закрытой горловиной. В обязательном порядке на упаковке должны быть указаны контактные данные производителя и полная информация о свойствах находящегося в ней цемента.

  4.​ Разобраться с маркой цемента. Принцип маркировки в данном случае прост – чем выше марка цемента, тем прочнее создаваемые на его основе конструкции. Кроме того, нормальнотвердеющий материал может обозначаться буквой «Н», а быстротвердеющий – буквой «Б».

  5.​ Подумать над стоимостью. Качественный цемент не может быть слишком дешевым. Помните, что чем выше марка, тем выше цена на цемент. С другой стороны, цемент навалом стоит значительно дешевле, чем цемент в мешках. Необоснованно низкая цена может свидетельствовать о неправильном хранении товара или о его фальсификации.

  6.​ Посмотреть на дату расфасовки цемента. Это очень важно, так как лежалый цемент растрачивает практически все свои полезные свойства и характеристики, поэтому срок его годности составляет всего лишь 60 дней. Особое внимание необходимо уделить товару при покупке оптовой партии. Лучше всего проверить каждый мешок, так как часто к свежему товару примешивают просроченный.

  Характеристики и свойства цемента

  Цемент – это минеральный вяжущий порошок, твердеющий при смешивании с водой на воздухе, который получается при мелком измельчении клинкера при нормированных добавках гипса и минералов. При смешивании с водой он приобретает пластичную массу и получает качественные свойства, после чего за определенный промежуток времени становится твердым подобием камня, обладая необходимым количеством характеристик.

  
  

  Каждый вид при твердении развивает различную прочность, которая характеризуется маркой. Чем выше марка , тем меньше его надо положить для достижения прочности.

  Наиболее часто в промышленном строительстве используется портландцемент. Он получается при обжиге в специализированных печах смеси известняка и глины в определенном процентном соотношении. В итоге получают материал, который обладает высокой надежностью и качеством, и свойства портланд, таким образом, расширяют возможности применения материала. Популярность данного материала обусловлена тем, какие характеристики приобретаются при его изготовлении.

  Основные характеристики, влияющие на качество материала, как и свойства портландцемента, зависят от множества факторов: тонкости помола, вида добавок, минерального и химического состава.

  Тонкость помола

  Это характеристика оказывает влияние на время затвердевания и на прочность получившегося цементного камня. То есть чем мельче помол, тем выше скорость затвердевания и качество получившегося бетона. Стоимость, естественно, выше.

  Тонкость помола определяется его удельной поверхностью и зерновым составом, который вычисляется через просеивание цемента через сверхтонкое сито с размерами до 80 мкм. Большая его часть должна успешно просеяться. Но одновременно слишком мелкий помол приводит к увеличению водопотребности раствора.

  Для оптимального соотношения в состав должны включаться как крупные частицы размером 80 мкм, так и мелкие 40 мкм. Таким образом достигаются оптимальные свойства этого надежного и практичного материала.

  Портландцемент, изготавливаемый в настоящее время, по стандарту содержит частицы в среднем от 20 до 40 мкм. Для изготовления быстротвердеющих видов добавляется от 15 до 25% порошка сверхтонкого помола. На данном этапе цемент обогащается различными добавками, которые позволяют увеличить его прочность и уменьшить вероятность появления коррозии.

  Коррозионная стойкость

  Пуццоланновый цемент на начальных сроках обладает меньшей прочностью чем цемент., но в дальнейшем он догоняет его по прочности. Причем, чем активнее добавка. тем быстрее это происходит.

  На цементный камень могут оказывать влияние как вода, так и его нахождение в агрессивной среде. Коррозию железобетонных изделий можно устранить разными способами, в том числе путем изменения минералогического состава, введение в цемент гидроактивных материалов, препятствующих химической активности солей, находящихся в минералах, а также гидроизоляция изделий из бетона. Использование дополнительных составляющих позволяет получить действительно надежный материал.

  Для повышения коррозийной стойкости добавляются специальные полимерные добавки, снижающие микропористость и препятствующие неблагоприятному химическому и физическому влиянию окружающей среды, делая цемент таким образом надежным и долговечным материалом.

  Для повышения коррозийной стойкости портландцемента в минералах уменьшается содержание трехкальциевого силиката, при затвердении которого выделяется большое содержание извести.

  Самую высокую коррозийную защиту имеет пуццолановый цемент, который в основном предназначен для строительства подземных зданий и сооружений, а также гидротехнических объектов, так как именно там при строительстве необходимо использовать самые надежные и высококачественные материалы.

  Морозостойкость

  Для изготовлении качественного бетона, необходимо использовать свежий цемент. В последнее время цемент сильно подорожал, поэтому для его экономии следует отнестись к чистоте компонентов с особой внимательностью.

  Свойство цементного камня, влияющее на способность к многократному замораживанию и оттаиванию, – один из главных показателей качества.

  Вода, находящаяся в микродозах в порах, при замерзании способна увеличиваться в объеме на 8 %, что при многократном повторении приводит к трещинам и разрушению бетона в дальнейшем, что не допустимо при строительстве объектов любого назначения.

  Чистый цемент в строительстве не используется, в него, в зависимости от марки, добавляются определенные минеральные добавки: абиетат натрия, нейтрализованный древесный пек и другие – с целью повысить сопротивляемость к перепаду температур и повысить долговечность бетона.

  Воздухововлекающие добавки, добавляющиеся на этапе создания бетона, способствуют его обогащению воздушными пузырьками, которые равномерно распределяются по внутренней структуре бетона и снимают проблему расширения воды при замерзании.

  При застывании раствора проблему создают низкие температуры, препятствующие его эффективному схватыванию. Данная проблема качественно решается электрическим прогревом бетона, горячим воздухом или паром. В итоге получается высококачественный и надежный материал, который долгие годы сможет не утрачивать свои первоначальные показатели.

  Водопотребность материала

  Бетон с высокой пористостью имеют небольшую плотность и прочность. Несмотря на это его применяют в строительстве, например,
  для ограждающих конструкций, дренажей, фильтров и других элементов гидротехнических сооружений.

  Это способность цемента впитывать определенное количество воды. Плотность зерен цемента в три раза выше воды, поэтому при излишнем его насыщении лишь определенная часть воды будет удерживаться капиллярными силами, а оставшаяся часть будет вытеснена на поверхность раствора.

  Частицы при этом осядут, вследствие чего верхняя часть бетонной конструкции будет недостаточно прочной, делая возможным ее разрушение.

  Характеристика водопотребности цемента определяется процентным количеством воды для получения раствора оптимальной густоты.

  Объем воды в растворе нормальной густоты соответствует наибольшему количеству, который может удержать цемент при помощи физических сил. В портландцементе водопотребность составляет 22-28%.

  Почему свойство водопотребности так важно для свойств цемента? В процессе изготовления раствора с низкой водопотребностью получается наиболее качественный и морозостойкий бетон, в противном случае получаются бетонные изделия с высокой пористостью и качеством такой бетон не отличается.

  Время схватывания

  Гипс является широко распространенным в природе материалом, применяемым в цементной промышленности для регулирования времени схватывания вяжущего при его помоле.

  Это промежуток времени, в течение которого изменяются пластические свойства портландцемента. Для замеров застывания существуют разные способы: прибор “Вика”, подручные методы.

  Идеальный раствор должен застывать не слишком быстро и не слишком медленно. Скорость схватывания зависит от минерального состава (в частности, гипса), при добавлении определенного количества которого можно добиться повышения или понижения времени застывания.

  Температура воздуха, объем воды также влияют на схватываемость. В стандартных условиях с использованием портландцемента начало застывания должно начинаться через 45 минут и заканчиваться не позже 10 часов.

  Прочностные характеристики

  Прочность определяется маркой, которая вычисляется на пределе сжатия образца, испытанного в течение 28 суток.

  При испытании разных образцов получают определенные единицы прочности, измеряемых в МПа и называемых активностью цемента. При этом определяется его марка. Промышленность выпускает на продажу различные марки цемента, от 300 до 600, для особых нужд 700 и даже 1000.

  Несмотря на то что может показаться, что главным свойством для цемента является прочность, это не совсем так. Все характеристики и показатели цемента одинаково важны.

  Характеристики и свойства цемента

  Цемент – вяжущее вещество, в состав которого входят неорганические соединения. При взаимодействии с водой порошок вступает в химические реакции, в результате которых образуется твердый элемент, имеющий заранее заданную форму. После набора прочности элемент, изготовленный из цемента, заполнителей, воды и дополнительных добавок, служит длительный период с сохранением первоначальных характеристик. Плотность цемента в рыхлонасыпанном состоянии составляет 900-1300 кг/м3, в уплотненном – 1400-2000 кг/м3. При объемной дозировке вяжущего при приготовлении строительных смесей и растворов его плотность принимают равной 1300 кг/м3.

  Классификация цементов по вещественному составу

  Важный компонент цемента – клинкер, получаемый обжигом сырьевой смеси. В его состав, в зависимости от требуемых свойств конечного продукта, могут входить: известняк, глина, доменный шлак, нефелиновый шлам и другие. После обжига в клинкер вводят при необходимости дополнительные компоненты. Полученную смесь измельчают с получением тонкодисперсного порошка.

  • ЦЕМ I – портландцемент, наиболее популярный вид этого стройматериала, количество вспомогательных компонентов не превышает 5 %;
  • ЦЕМ II – портландцемент, содержащий минеральные добавки, в качестве которых используются шлак, микрокремнезем, пуццоланы, обожженный сланец;
  • ЦЕМ III – шлакопортландцемент;
  • ЦЕМ IV – пуццолановый;
  • ЦЕМ V – композиционный.

  Введение минеральных добавок в количестве до 15 % незначительно изменяет свойства конечного продукта.

  Добавки в количестве более 20 % оказывают значительное влияние на физико-химические и механические свойства цемента и получаемых из него строительных смесей и растворов.

  Прочность цемента

  В соответствии с новым стандартом выпускаются цементы следующих классов (марок):

  • В22,5 (М300);
  • В32,5 (М400);
  • В42,5 (М500);
  • В52,5 (М600).

  Для цементов разных классов испытания проводят через 2, 7, 28 суток после изготовления образца. На этот показатель влияют: минералогический состав, наличие активных добавок, их свойства и процентное содержание.

  Производители в паспорте обязаны указывать максимальную прочность вяжущего, определяемую в возрасте 28 дней.

  
  

  Сроки схватывания цемента

  Сроки схватывания определяются испытанием цементного теста нормальной густоты. Стандартные значения: начало процесса схватывания не раньше, чем через 45 минут, и его окончание не позже, чем через 12 часов после заливки строительной смеси или раствора. Слишком быстрое и слишком медленное схватывание является недостатком этого стройматериала. В первом случае требуется очень быстрая укладка приготовленного раствора. Во втором – сильно замедляются сроки строительства.

  На сроки схватывания теста влияют:

  • Тонкость помола. Чем тоньше помол, тем выше прочность цемента, скорость его схватывания и твердения.
  • Минералогический состав. Чем выше процентное содержание трехкальциевого алюмината, тем быстрее схватывается вяжущее, затворенное водой.
  • Степень обжига. Чем выше температура термической обработки, тем медленнее схватывание.
  • Водоцементное соотношение. Чем оно выше, тем медленнее протекает процесс схватывания.
  • Температура окружающей среды. Чем она выше, тем быстрее схватывается цемент.

  Изменение объема цемента при твердении

  Процесс твердения затворенных водой цементов сопровождается изменением объема получаемого продукта. В соответствии с нормативом лепешки, изготовленные из цемента после его затворения водой, при испытании кипячением должны изменять объем равномерно. Если вяжущее не соответствует требованиям ГОСТа, то использовать его опасно, поскольку в конструкции возникнут напряжения, которые могут привести к ее разрушению.

  Портландцемент при твердении на воздухе отличается небольшими усадочными процессами. Если же клинкер содержит большое количество свободных оксида кальция и оксида магния, то в процессе их гашения водой происходят локальные изменения объема цементного продукта, что приводит к образованию в нем трещин.

  Водоцементное соотношение

  Для нормального протекания процессов гидратации цемента и придания раствору необходимой подвижности требуется соблюдать оптимальное водоцементное соотношение (водопотребность). Водопотребностью цемента называют минимальное количество воды, которое обеспечивает получение цементного теста нормальной густоты. Нормальной густотой называют консистенцию, при которой пестик Тетмайера опускается в продукт на глубину, установленную нормативами.

  Минимальной водопотребностью обладает портландцемент – 24-28 %. Снизить этот показатель, сохранив требуемую пластичность смеси или раствора, можно введением специальных добавок – пластификаторов. Водопотребность пуццолановых цементов при наличии в них добавок осадочного происхождения составляет 35-40 %.

  
  

  Водоотделение цементного теста

  Водоотделением называют отжим воды в цементном тесте из-за гравитационного действия цементных частиц и зерен крупного и мелкого заполнителей. Вода может выступать на поверхности цементного продукта, между слоями послойно укладываемого бетона, внутри бетонного элемента вокруг заполнителей и арматуры. Наличие таких пленок воды внутри конструкции приводит к расслаиванию и снижению прочности строящегося объекта.

  Снизить водоотделение и расслаивание раствора или смеси позволяют:

  • доставка специальных готовых цементно-песчаных растворов и бетонов к месту строительства специальным транспортом;
  • соблюдение технологии укладки смесей и растворов;
  • снижение водоцементного соотношения с помощью применения пластификаторов;
  • введение ряда добавок – трепела, глины, бетонита.

  Добавки в цемент доменного шлака приводят к увеличению водоотделения.

  
  

  Морозостойкость цементно-песчаных растворов и бетонов

  Морозостойкостью строительных растворов и смесей, изготовленных на базе цемента, называют способность затвердевших продуктов выдерживать циклы попеременного замерзания и оттаивания. Морозостойкость характеризуется маркой, обозначаемой буквой F.

  Повысить морозостойкость отвердевшего бетона или цементно-песчаного раствора позволяет введение специальных добавок, таких как абиетат натрия, омыленный древесный пек и другие.

  Тепловыделение цемента в процессе твердения

  Процессы гидратации цемента сопровождаются выделением тепла, которое характеризуется абсолютным выделением тепла и ходом тепловыделения во времени. Медленное выделение тепла не оказывает отрицательного влияния на технические характеристики строительной конструкции. Цементы, у которых процесс гидратации протекает быстро, со значительным повышением температуры, не рекомендуется использовать при строительстве массивных сооружений из-за температурных перепадов внутри и снаружи бетонного элемента. В этом случае возникают значительные внутренние напряжения, которые становятся причиной образования трещин в бетоне.

  Цементы, процессы гидратации которых сопровождаются значительным и интенсивным выделениям тепла:

  • с высоким содержанием трехкальциевых силикатов и алюмината;
  • содержащие значительное количество стекловидной фазы.

  Значительное выделение тепла – процесс, желательный при зимнем строительстве.

  Коррозионная стойкость цементного камня

  Ученые разделяют это понятие на химическую и физическую коррозионную стойкость. Первый показатель характеризует химическую устойчивость компонентов вяжущего к корродирующим агентам. Это свойство улучшают ограничением содержания в цементе оксида алюминия и трехкальциевого силиката. Физическую коррозионную стойкость повышают снижением пористости получаемого продукта на основе цемента, уменьшением радиуса его пор и гидрофобизацией их поверхности.

  Читайте также:

    
  • Неверно что видом добытого полезного ископаемого является углеводородное сырье цемент торф
    
  • Что добавить в цементный раствор чтобы не трескался на морозе
    
  • Аптека витафарм проспект мира 36 цокольный этаж
    
  • Современные кровельные материалы презентация
    
  • Теплица с укрывным материалом агротекс