Типы цемента и его применение
Цемент в современном мире - важнейший строительный материал номер 1. Это порошкообразное вяжущее вещество, обладающее гидравлическими свойствами. Производится на основе клинкера, в который в качестве присадок добавляются минеральные добавки, содержащие сульфат кальция. Применяется в основном для приготовления строительных растворов и различных бетонов, которые имеют широкую сферу применения. Принципиальное отличие цементного раствора от других минеральных вяжущих – возможность набирания прочности даже во влажной среде.Для различных видов цемента присущи свои, уникальные характеристики, общими из которых считаются следующие свойства:
Стойкость цементного камня к коррозии – способность отвердевшего бетона противостоять агрессивному воздействию химических и щелочных сред. Для улучшения коррозиестойкости, при производстве в состав вводятся полимерные компоненты, снижающие пористость бетона. Водопотребность: потребность сухого материала в определённом количестве воды для набирания необходимой подвижности готового раствора, обусловленной техническими условиями применения. При излишках воды в растворе, его поверхность получается недостаточно прочной, склонной к разрушению. Тонкость помола – основная характеристика дисперсности цемента. Определяется количеством сухого остатка на сите после контрольного просеивания. Тонкость помола влияет на прочностные характеристики цементного камня и себестоимость производства. Морозостойкость: устойчивость к отрицательным температурам, а также многоразовому замораживанию и оттаиванию. Качество цемента зависит от количества циклов, которое может выдержать отвердевший раствор без видимых разрушений. Для увеличения долговечности бетона используются различные минеральные присадки, увеличивающие его морозостойкость. Прочность и предел прочности раствора определяется усилиями (измеряются в МПа), которые необходимо приложить для разрушения опытного образца. В зависимости от этого показателя цемент подразделяется на марки от М300 до М600. Для специальных объектов применяется продукция марки 700 или 1000. Время схватывания определяется началом и окончанием отвердевания раствора. Этот показатель зависит от вида цемента, минеральных компонентов и модификаторов, входящих в состав, а также температурных и влажностных условий. Выбор цемента: на какие характеристики обратить особое внимание
Все строительно-технические свойства цементов важны при проведении любых работ. Поэтому с уверенностью обозначить наиболее важные характеристики невозможно. Выбор производится по совокупности свойств и характеристик, наиболее полно подходящих для выполнения конкретных строительных или других задач. Именно поэтому существует довольно большое количество различных цементов, как общего, так и специального назначения.
Виды цементов
Классификация цментов на виды осуществляется в зависимости от вида клинкера и дополнительных компонентов, использующихся при изготовлении. Состав также влияет и на основную сферу применения.
Портландцемент
ПЦ – самый распространённый вид строительного материала, имеющий несколько разновидностей. Изготавливается из портландцементного клинкера, основой которого является двух и трёхкальциевый силикат, а также оксиды кремния и кальция.
ПЦ применяется в строительстве для изготовления отделочных и кладочных растворов, приготовления пенобетона, производства ж/б сборных и монолитных конструкций общего назначения.
Быстротвердеющий портландцемент
Одной из разновидностей ПЦ считается быстротвердеющий (БПЦ) материал, в состав которого кроме портландцементного клинкера входят минеральные компоненты, обеспечивающие интенсивный набор прочности на начальном этапе отвердения.
БПЦ применяется при производстве ж/б конструкций без пропаривающих камер, а также при скоростном (безостановочном) темпе строительства для приготовления кладочного раствора.
С гидрофобирующими добавками
Разновидность ПЦ с высокими водонепроницаемыми свойствами, которые достигаются путём введения в состав таких гидрофобных компонентов, как олеиновая кислота, асидол, мылонафт и так далее. Благодаря этим добавкам на поверхности цементного камня образуется гидрофобная плёнка, которая уменьшает гигроскопичность а, следовательно, влагопоглощающие свойства бетона.
Такие присадки используются при изготовлении раствора для фундаментов, ж/б конструкций, эксплуатируемых во влажных и мокрых условиях, в воде или когда есть угроза подтопления.
Цемент с ПАД
Поверхностно-активные добавки вводятся в состав в процессе помола. При перемешивании, ПАД образуют на зёрнах цемента тончайшую плёнку, предотвращающую сцепление частиц между собой. Это придаёт готовому раствору хорошую подвижность и пластичность, делает его удобоукладываемым.
Такой раствор применяется при создании сложных архитектурных конструкций, рельефных композиций, отлива декоративных элементов.
Тампонажный
Белитокремнезёмистый и низкогигроскопичный цементы изготавливаются с применением различных присадок, увеличивающих текучесть жидкого раствора, скорость схватывания и его прочность после окончательного застывания.
Применяются для защиты от грунтовых вод нефте- и газодобычных скважин методом их тампонирования.
Белый
Повышенное содержание таких силикатных и глинозёмистых компонентов, как глина, белый диатомит, каолин, известняк без окислов железа и марганца придают цементу белого оттенка. В процессе производства разогретый клинкер подвергают резкому охлаждению водой, что позволяет повысить белизну продукции.
Белый цемент используется при производстве искусственного камня, различных декоративных сухих смесей, изготовлении скульптур и других декоративных изделий, а также для устройства наливного пола.
Цветной
Если в белый цемент добавить сухой цветовой пигмент, получается цветной материал. Этот способ позволяет добиться практически любого оттенка и насыщенности раствора. Ещё один способ получения цветного портландцемента – технологический обжиг сырья. При определённой температуре клинкер меняет цвет на зелёный, жёлтый и чёрный. Особенность цветного продукта – большая усадка, выпадение солей и медленное затвердевание. Поэтому в раствор обычно добавляются пластификаторы и наполнители.
Применение цветных составов – оформление скульптур, декоративная штукатурка, производство цветной плитки и другие сферы.
Пуццолановый
Этот вид продукции включает в свой состав до 30% минеральных добавок и активные компоненты, которые вступают в химическую реакцию с цементом. Такие добавки делают готовый бетон стойким к сульфатам и пресной воде, а при изготовлении изделий автоклавным методом – очень прочным.
Изделия их пуццоланового цемента чаще всего используются при строительстве подземных или подводных коммуникаций и сооружений, так как они обладают слабой морозостойкостью.
Шлаковый
Гидравлические вяжущие, входящие в этот вид материала, изготавливаются из помолотых шлаков доменных печей и некоторых активизаторов. Железобетонные конструкции, изготовленные из шлакового цемента, отличаются высокой прочностью, а раствор применяется для кладки фундаментов и других конструкций с несущими функциями.
В зависимости от применяемых активизаторов, выделяют два основных вида продукции на основе доменного шлака:
ШПЦ: продукт с добавлением портландцемента и гипсового наполнителя. Шлакопортландцемент отличается медленно нарастающей прочностью, низкой экзотермией и устойчивостью к агрессивным средам. Применяется при строительстве портов и других гидротехнических сооружений. ИШЦ: материал с добавлением извести, может включать небольшое содержание гипса и портландцемента, что улучшает его прочностные характеристики. Известково-шлаковый материал применяется для изготовления низкомарочного бетона, устойчивого к воздействию пресной воды. Глинозёмистый
Изготовляется из известняка и других видов сырья, богатых глинозёмом. Помолотое сырьё подвергается термической обработке, поэтому цемент имеет тёмно-коричневый и даже чёрный оттенок. При приготовлении раствора требуется на 10% больше воды, чем для обычного портландцемента. При застывании выделяет тепло.
Глинозёмистый материал используется при проведении зимних строительных работ, аварийного строительства, ремонта мостов, подземных и других коммуникаций. Благодаря высокой огнестойкости, применяется в качестве кладочного раствора при возведении печей, каминов, дымоотводных и вентиляционных каналов.
Расширяющийся
Этот вид цемента обладает уникальной способностью расширяться в процессе твердения. Приращение объёма происходит благодаря химической реакции между вяжущим веществом и специальной добавки. В качестве вяжущего применяется глинозёмистый цемент, гипс, портландцемент и алюминат кальция. Раствор отличается быстрой схватываемостью (в зависимости от вяжущего, от 10 до 30 минут), отличной водонепроницаемостью и прочностью.
Расширяющиеся цементы применяются для изготовления ж/б труб и других изделий, эксплуатация которых предусматривает постоянный контакт с влагой, а также при ремонте различных гидротехнических сооружений и для создания водонепроницаемых швов в строительных конструкциях.
Особенности маркировки
Чаще всего цемент фасуется в мешки по 25 кг и 50 кг из крафт-бумаги, на которые наносится соответствующая маркировка.
1. Прежде всего, указывается нормативный документ, согласно которому произведён данный вид цемента.
2. Класс цемента по прочности на сжатие: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5, означающий максимальное давление в МПа, которое может выдержать опытный образец.
Состав входящих компонентов обозначается римскими цифрами:
I – портландцемент; II – портландцемент с минеральными добавками; III – шлакопортландцемент; IV – пуццолановый; V – композиционный цемент. Маркировка цемента по видам производится следующими буквенными обозначениями:
ПЦ – портландцемент; БЦ – белый; ВРЦ – водонепроницаемый расширяемый; СС – сульфатостойкий; ПЛ – пластифицированный; ШПЦ – шлакопортландцемент; ГФ – гидрофобный. В зависимости от скорости набирания цементом прочности, наносится следующая маркировка:
ЦЕМ I – цемент с максимальной скоростью набора прочности. 50% от проектной прочности набирается меньше чем за 48 часов. Может содержать не более 5% добавок. ЦЕМ II – содержит от 6 до 35% добавок, влияющих на скорость затвердевания раствора. Чем больше добавок, тем медленнее происходит схватывания. ЦЕМ III – шлакопортландцемент с нормальной скоростью схватывания. Содержит добавок от 36 до 65%. ЦЕМ IV – цемент пуццолановый. Имеет среднюю скорость твердения. Содержит различных добавок от 21 до 35% от общей массы. ЦЕМ V – цемент на основе композиционного сырья со средней скоростью твердения. Содержит небольшое количество дополнительных компонентов (11–30%).
Классификация цемента по прочности на сжатие
Класс прочности на сжатие обозначает способность застывшего бетона, приготовленного на основе чистого цемента без наполнителей (песка и щебня), выдерживать определенные нагрузки. На основании действующих ГОСТ класс прочности выражается в мегапаскалях.
Существуют основные виды: 22.5; 32.5; 42.5; 52.5.
В предыдущем ГОСТе (ГОСТ 10178-85) вместо класса использовалась марка прочности, которая выражалась не в мегапаскалях, а в килограммах на сантиметр квадратный и обозначалась М400, М500 и т.д.
Соответствие класса и марки прочности
Класс цемента Марка цемента
22.5 М300
32.5 М400
42.5 М500
52.5 М600
Для упрощения восприятия информации некоторые производители используют одновременно 2 варианта маркировки мешков.
Классификация цемента по скорости твердения
В зависимости от скорости твердения материал делят на:
нормальнотвердеющий; быстротвердеющий; медленнотвердеющий.
Все растворы набирают полную проектную прочность в течение 28 суток, но при этом отличается нормирование прочности (время, спустя которое бетон можно подвергать нагрузкам, приближенным к проектным). Классификация цемента по срокам схватывания После приготовления раствора начинается процесс гидратации. В результате реакции, вещества в бетоне контактируют друг с другом и образуют твердый искусственный камень. Процесс гидратации включает 3 этапа: Цемент смешивается с водой, что создает клей, который окружает элементы заполнителя (песок, щебень). Между водой и цементом начинается химическая реакция, которая превращает клей в кристаллы. Кристаллы срастаются друг с другом, образуя цементный камень, внутри которого находится заполнитель.
В зависимости от времени, в течении которого образуются цементные кристаллы, материал делят на:
быстросхватывающиеся: время застывания – до 45 минут;
нормальносхватывающиеся: время застывания – от 45 минут до 2 часов;
медленносхватывающиеся: время застывания – более 2 часов.