Из чего цемент – из чего делают, состав, гост, характеристики, плотность, вес, отличие от бетона, сертификат соответствия, срок хранения, активность

Из чего делают цемент, марки и прочность

Цемент фасованный в мешки

Цемент является одним из основных строительных материалов. Без цемента нельзя сделать бетон и другие необходимые строительные растворы. Из чего же сделан цемент и почему он обладает такими свойствами?

Цемент — это искусственное неорганическое гидравлическое вяжущее вещество. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное твердое тело.

Цемент обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем кардинально отличается от некоторых других минеральных вяжущих веществ, таких как: гипс и воздушная известь, которые твердеют только на воздухе.

Марка цемента — условная величина, которая обозначает, что прочность при сжатии будет не ниже обозначенной марки (200, 300, 400, 500, 600).

Как делают цемент

Цемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

При измельчении клинкера вводят добавки:

  • гипс для регулирования сроков схватывания,
  • до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре от +1450 до +1480 °C

Виды цемента

По наличию основного минерала цементы подразделяются на:

  • романцемент — преобладание белита, в настоящее время не производится;
  • портландцемент — преобладание алита, наиболее широко распространён в строительстве;
  • глинозёмистый цемент — преобладание алюминатной фазы;
  • магнезиальный цемент (цемент Сореля) — на основе магнезита, затворяется водным раствором солей;
  • кислотоупорный цемент — на основе гидросиликата натрия , сухая смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяется водным раствором жидкого стекла.
  • биоцемент — производится при помощи биотехнологий.

В подавляющем большинстве случаев под цементом имеют в виду портландцемент и цементы на основе портландцементного клинкера.

Внешний вид цемента

Портландцемент получается при нагревании известняка и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры +1450…+1480 °С. Происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер размалывают совместно примерно с 5% гипсового камня.

Типичный клинкер обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза.

  1. Алит является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров, содержание его составляет 50—70 %. 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.
  2. Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15—30 %. 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.
  3. Содержание алюминатной фазы составляет 5—10 % для большинства нормальных цементных клинкеров. Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание агент, обычно гипс.
  4. Ферритная фаза составляет 5—15 % обычного цементного клинкера. 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.

Прочность бетона

По прочности цемент делится на марки, которые определяются главным образом пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40×40×160 мм, изготовленных из раствора цемента состава 1:3 с кварцевым песком.

Марки

Марки выражаются в числах М200 — М600 (как правило с шагом 100 или 50) обозначающим прочность при сжатии соответственно в 100—600 кг/см² (10—60 МПа).

Определение прочности бетона

Цемент с маркой 600 благодаря своей прочности называется «военным» или «фортификационным» и сто́ит заметно больше марки 500. Применяется для строительства военных объектов, таких как бункеры, ракетные шахты и так далее.

В настоящее время цемент делится на классы по прочности. Основное отличие классов от марок состоит в том, что прочность выводится не как средний показатель, а требует не менее 95 % обеспеченности (то есть 95 образцов из 100 должны соответствовать заявленному классу). Класс выражается в числах 30—60, которые обозначают прочность при сжатии (в МПа).

Для лучшего понимая из чего сделан цемент рекомендую посмотреть фрагмент передачи «Как это сделано» про производство цемента:


Цемент (ткани зуба) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

1. Зубы человека 7. Цемент

Цемент

(лат. — cementum) — специфическая костная ткань, покрывающая корень и шейку зуба человека, а также зубов других млекопитающих. Служит для плотного закрепления зуба в костной альвеоле. Цемент состоит на 68—70 % из неорганического компонента и 30—32 % из органических веществ.

Цемент подразделяется на бесклеточный (первичный) и клеточный (вторичный).

Первичный цемент прилежит к дентину и прикрывает боковые поверхности корня.

Вторичный цемент покрывает верхушечную треть корня и область бифуркации многокорневых зубов.

Клеточный цемент состоит из:

  • цементоцитов;
  • цементобластов;
  • межклеточного вещества.

Цементоциты лежат в особых полостях (лакунах) и по строению схожи с остеобластами.

Цементобласты — активные клетки, строители цемента, обеспечивающие ритмическое отложение его новых слоев.

Межклеточное вещество

состоит из:

  • основного вещества;
  • волокон.
  1. защита дентина корня от повреждающих воздействий;
  2. участие в формировании поддерживающего аппарата зуба;
  3. обеспечение прикрепления к корню и шейке зуба волокон периодонта;
  4. участие в репаративных процессах.
  • Современные материалы для пломбирования зубов.
  • Выделяют следующие группы стоматологических цементов:
  1. цинк-фосфатные (фосфат-цемент, висфат-цемент, унифас),
  2. бактерицидные (фосфат-цемент с серебром или фосцем, аргил, уницем, диоксивисфат),
  3. цинк-оксидэвгеноловые цементы (кариосан),
  4. силикатные (силицин, силицин-2, велацин, алюмодент),
  5. силикофосфатные (силидонт, веладонт, лактодонт, инфантид),
  6. поликарбоксилатные цементы,
  7. стеклоиономерные цементы,
  8. амальгамы (серебряная амальгама следующего состава: Ag — 66 ч-75 %; Sn — 25ч-27 %; Cu — 3,6-5-5,0 %; Zn — 0+1,4 %; Hg — 0+3,0 %).
  • Пропедевтическая стоматология / Базикян Э. А., Робустова Т. Г., Лукина Г. И. и др. — 2009, «ГЭОТАР-Медиа».

Гидратация цемента — Википедия

Гидратация трёхкальциевого силиката с образованием иглообразных кристаллов гидросиликата кальция (выделены сиреневым цветом). Время гидратации — 5 часов. Водоцементное отношение — 0,4. Зелёным цветом выделен частично растворённый субстрат трёхкальциевого силиката.[1]

Гидратация цемента — химическая реакция цемента с водой с образованием кристаллогидратов.[2] В процессе гидратации жидкий или пластичный цементный клей превращается в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием, или схватыванием, вторая — упрочнением, или твердением.[3]

Скорость гидратации клинкерных минералов.[4]

Безводные минералы клинкера при реакции с водой превращаются в гидросиликаты, гидроаллюминаты и гидроферраты кальция. Все реакции являются экзотермическими, то есть протекают с выделением теплоты. На скорость гидратации влияют: степень помола цемента и его минеральный состав, количество воды, которой замешивается цемент, температура, введение добавок.[5] Степень гидратации зависит от водоцементного соотношения, и достигает своего максимального значения только через 1—5 лет.[6][~ 1] Степень гидратации определяется различными способами: по количеству Ca(OH)2, по тепловыделению, по удельному весу цементного теста, по количеству химически связанной воды, по количеству негидратированного цемента,

[~ 2] либо косвенно по показателям прочности цементного камня.[7] Продукты гидратации различаются по прочности. Основными носителями прочности являются гидросиликаты кальция.[6] В процессе гидратации клинкеров C3S и C2S помимо гидросиликатов кальция образуется гашёная известь Ca(OH)2, сохраняющаяся в цементном камне и препятствующая коррозии стали внутри цементного камня.[8]

Уравнения реакций для четырёх основных клинкерных минералов выглядят следующим образом[9]:

Для трёхкальциевого силиката 3CaO⋅SiO2{\displaystyle {\ce {{3CaO.SiO2}}}} (сокращённо C3S{\displaystyle {\ce {{C3S}}}}):

2(3CaO⋅SiO2)+6h3O⟶3CaO⋅2SiO2⋅3h3O+3Ca(OH)2+502{\displaystyle {\ce {{2(3CaO.SiO2)}+ 6h3O -> {3CaO.2SiO2.3h3O}+ {3Ca(OH)2}+ 502}}} Дж/г

Для двукальциевого силиката 2CaO⋅SiO2{\displaystyle {\ce {{2CaO.SiO2}}}} (сокращённо C2S{\displaystyle {\ce {{C2S}}}}):

2(2CaO⋅SiO2)+4h3O⟶3CaO⋅2SiO2⋅3h3O+Ca(OH)2+260{\displaystyle {\ce {{2(2CaO.SiO2)}+ 4h3O -> {3CaO.2SiO2.3h3O}+ {Ca(OH)2}+ 260}}} Дж/г

Для трехкальциевого алюмината 3CaO⋅Al2O3{\displaystyle {\ce {{3CaO.Al2O3}}}} (сокращённо C3A{\displaystyle {\ce {{C3A}}}}):

3CaO⋅Al2O3+6h3O⟶3CaO⋅Al2O3⋅6h3O+867{\displaystyle {\ce {{3CaO.Al2O3}+ 6h3O -> {3CaO.Al2O3.6h3O}+ 867}}} Дж/г

Для четырёхкальциевого алюмоферрита 4CaO⋅Al2O3⋅Fe2O3{\displaystyle {\ce {{4CaO.Al2O3.Fe2O3}}}} (сокращённо C4AF{\displaystyle {\ce {{C4AF}}}}):

4CaO⋅Al2O3⋅Fe2O3+2Ca(OH)2+10h3O⟶3CaO⋅Al2O3⋅6h3O+3CaO⋅Fe2O3⋅6h3O+419{\displaystyle {\ce {{4CaO.Al2O3.Fe2O3}+ {2Ca(OH)2}+ 10h3O -> {3CaO.Al2O3.6h3O}+ {3CaO.Fe2O3.6h3O}+ 419}}} Дж/г
{\displaystyle {\ce {{4CaO.Al2O3.Fe2O3}+ {2Ca(OH)2}+ 10h3O -> {3CaO.Al2O3.6h3O}+ {3CaO.Fe2O3.6h3O}+ 419}}}
Схема объёмных соотношений в цементном геле в зависимости от величины водоцементного отношения и степени гидратации. Цифрами обозначены: 1 — Негидратированный цемент. 2 — Объём твёрдой фазы. 3 — Объём гелевых пор. 4 — Объём усадочных пор. 5 — Объём капиллярных пор.[10]

При смешивании цемента и воды цементные частицы окружаются водой, которая составляет 50—70 объёмных процентов смеси. В результате химической реакции гидратации начинается образование иглообразных кристаллов. Спустя 6 часов образуется достаточное количество кристаллов и между цементными частицами формируются пространственные связи. Так происходит загустевание (схватывание) цементной смеси.

[3] Процесс схватывания, вероятно, обеспечивается избирательной гидратацией клинкерных минералов C3A и C3S, а также развитием оболочек вокруг цементных зёрен и взаимной коагуляцией составных частей цементного теста.[11] Через 8—10 часов объём цементной смеси заполняет скелет иглообразных кристаллов, образованный преимущественно продуктами гидратации алюминатов C3A, поэтому такая структура называется алюминатной. С этого момента начинается застывание и набор прочности, которые связаны с формированием силикатной структуры, образующейся в процессе гидратации клинкерных минералов C3S и C2S. Результатом реакции силикатов и воды становятся очень малые кристаллы, объединяющиеся в гомогенную тонкопористую структуру, которая и определяет итоговую прочность цементного камня. Примерно через сутки силикатная структура начинает вытеснять алюминатную, а спустя 28 суток — полностью вытесняет её.[5] На практике формирование рыхлой алюминатной структуры из гидросиликата кальция в процессе схватывания отрицательно влияет на прочностные характеристики цементного камня. Поэтому в цементный клинкер вводится гипс, количество которого ограничивается допустимой концентрацией ангидрида серной кислоты SO3 в цементе по весу.[~ 3] Гипсовая добавка замедляет образование гидроалюмината кальция и каркас гидратированного цементного теста формируется за счёт гидросиликата кальция.[11]

Гидратация цемента в период схватывания характеризуется выделением теплоты: в начале схватывания происходит быстрый подъём температуры, а в конце схватывания наблюдается температурный максимум. Скорость схватывания находится в зависимости от температуры окружающей среды. При низких температурах схватывание замедляется. При повышении температуры скорость схватывания увеличивается, однако при значениях температуры выше 30 °C может наблюдаться обратный эффект.[11]

Для полной гидратации цементного зерна необходимо количество воды, составляющее 40 % от его массы. При этом из указанного количества воды 60 % (или 25 % от массы цемента) будут химически связаны с цементом, а 40 % (или 15 % от массы цемента) останутся в порах геля.[12] Средняя величина удельного веса продуктов гидратации в насыщенном водой состоянии составляет 2,16.[13] Та часть воды (25 % от массы цемента), которая вступает в химическую реакцию с цементом, претерпевает объёмную контракцию (сжатие) в процессе реакции, составляющую примерно 25 % от её объёма. В итоге образующийся цементный камень частично уменьшается в объёме. Этот процесс называется усадкой, а величина уменьшения объёма — объёмом усадки.[12]

{\displaystyle {\ce {{4CaO.Al2O3.Fe2O3}+ {2Ca(OH)2}+ 10h3O -> {3CaO.Al2O3.6h3O}+ {3CaO.Fe2O3.6h3O}+ 419}}} Упрощённая модель структуры цементного камня. Крупные чёрные точки — гелевые частицы, промежутки между ними — гелевые поры (величина которых преувеличена для наглядности), пространства окрашенные в голубой цвет — капиллярные пустоты.[14]

При полной гидратации цементного клея объём пор будет составлять примерно 28[15]—30[12] % от объёма образующейся структуры геля. При этом величина пористости геля в основном не зависит от водоцементного отношения смеси и степени гидратации, а является характерным показателем для марки цемента.[16] Размер гелевых пор составляет примерно 1,5—2[15] (1—3[17]) нм в диаметре.[~ 4] Часть общего объёма цементного теста, которая не заполнена продуктами гидратации, образует взаимосвязанную систему капиллярных пор, беспорядочно распределённых по всему цементному камню. Капиллярная пористость цементного камня находится в прямой зависимости от водоцементного отношения смеси и в обратной зависимости от степени гидратации. Чем больше величина водоцементного отношения, тем больше капиллярных пор. В то же время по мере роста степени гидратации цемента будет уменьшаться объём капиллярных пор. Размер капиллярных пор составляет примерно 1,27 мкм.[19]

Структурно продукты гидратаци представляет собой гель, а сам процесс гидратации классифицируется как гелеобразование.[5] В процессе гидратации значительно увеличивается площадь поверхности твёрдой фазы цементного геля, что влечёт за собой повышение адсорбции свободной воды. При этом сохраняется расход воды в реакциях гидратации. Следствием этих двух процессов становится самовысушивание — явление уменьшения относительной влажности в цементном тесте. Самовысушивание снижает степень гидратации, поэтому для нормального протекания процессов твердения цементного теста необходимо поддерживать уровень влажности, как одно из условий нормального набора прочности. Процесс самовысушивания также компенсируется избытком воды при затворении цементной смеси (при значениях водоцементного отношения 0,5 и более).[20]

Комментарии
  1. ↑ При анализах «римского бетона» в нём находились гидравлические составляющие, которые через 200 лет ещё не подверглись 100%-ной гидратации.[6]
  2. ↑ С помощью рентгеноструктурного анализа.
  3. ↑ Согласно ГОСТ 10178-62 содержание в портландцементе ангидрида серной кислоты (SO3) должно быть не менее 1,5 и не более 3,5 %. По британскому стандарту BS 12: 1958 установлено максимальное содержание SO3 в размере 2,5 % при содержании C3A не более 7 % или 3 % при содержании C3A более 7 %.[11]
  4. ↑ Для сравнения: диаметр молекул воды составляет 0,29 нм.[18]
Источники
  1. Rouhollah Alizadeh. Cement and art (англ.). Дата обращения 17 декабря 2016.
  2. ↑ Строительство: Энциклопедический словарь, 2011, с. 107.
  3. 1 2 Райхель, Конрад, 1979, с. 33.
  4. ↑ Невилль, 1972, с. 13.
  5. 1 2 3 Райхель, Конрад, 1979, с. 34.
  6. 1 2 3 Райхель, Конрад, 1979, с. 40.
  7. ↑ Невилль, 1972, с. 12.
  8. ↑ Райхель, Конрад, 1979, с. 38.
  9. ↑ Райхель, Конрад, 1979, с. 37.
  10. ↑ Райхель, Конрад, 1979, с. 36.
  11. 1 2 3 4 Невилль, 1972, с. 16.
  12. 1 2 3 Райхель, Конрад, 1979, с. 35.
  13. ↑ Невилль, 1972, с. 20.
  14. ↑ Невилль, 1972, с. 19.
  15. 1 2 Невилль, 1972, с. 25.
  16. ↑ Невилль, 1972, с. 26.
  17. Dr. James J. Beaudoin. On the Validity of Colloidal Models for Hydrated Cement Paste (англ.). Дата обращения 15 декабря 2016.
  18. ↑ Шевченко, 2004, с. 25.
  19. ↑ Невилль, 1972, с. 24.
  20. ↑ Невилль, 1972, с. 19—20.
  • Невилль А. М. Свойства бетона / Сокращённый перевод с английского канд. техн. наук В. Д. Парфёнова и Т. Ю. Якуб. — Москва: Издательство литературы по строительству, 1972. — 344 с.
  • Райхель В., Конрад Д. Бетон: В 2-х ч. Ч. 1. Свойства. Проектирование. Испытание / Пер. с нем./Под ред. В. Б. Ратинова. — Москва: Стройиздат, 1979. — 111 с.
  • Строительство: Энциклопедический словарь / Автор-составитель Д. В. Артюхович. — Ставрополь: Ставропольское издательство «Параграф», 2011. — 766 с. — ISBN 978-5-904939-17-5.
  • Шевченко А. А. Химическое сопротивление неметаллических материалов и защита от коррозии: учебное пособие для вузов. — Москва: Химия, Колосс, 2004. — 248 с. — ISBN 5-98109-008-1.

Тематическая подборка иллюстраций (англ.), полученных с помощью растрового электронного микроскопа

Цемент (значения) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к навигации Перейти к поиску

Цемент:

Материалы
  • Цемент — искусственное неорганическое вяжущее вещество, как правило, гидравлическое, один из основных строительных материалов.
  • Цемент — материал, применяемый в стоматологии для восстановления разрушенных кариесом зубов.
  • Цемент — специфическая костная ткань, покрывающая корень и шейку зуба.
Литература
  • «Цемент» — роман Ф. Гладкова (1925).
Музыка
  • «Цемент» — латвийская рок-группа.
Фильмы
  • «Цемент» — утраченный советский чёрно-белый фильм 1927 года по роману Гладкова.
  • «Цемент» — советский телефильм 1973 года по роману Гладкова.
  • «Цемент[en]» (англ. Cement) — американский художественный фильм 2000 года.
Предприятия
  • ООО «Цемент», ранее Одесский цементный завод, — крупнейший производитель цемента в южном регионе Украины.
См. также Категория:Цементные компании России
Футбол
  • «Цемент» — название футбольного клуба «Черноморец» Новороссийск в 1960—1969 и 1978—1991 годах.
  • «Цемент» — название футбольного клуба «Спартак» Ереван в 1993—1999 годах (представлял город Арарат).
  • «Цемент» — название футбольного клуба «Михайловка» из города Михайловка Волгоградской области в 2001—2015 годах (в 1998—2001 — «Цементник»).
  • «Цемент» и «Цементник» — прежние названия футбольного клуба «Михайловка».
  • «Цементник» — название футбольного клуба «Салют Белгород» в 1960—1963 годах.
  • «Цементник» — прежнее название футбольного клуба «Николаев» из города Николаев Львовской области.
  • «Цементник» — название футбольного клуба «Спартак» из Семея (Семипалатинска) в 1959—1970 годах.
  • «Цементчи» — узбекистанский футбольный клуб из города Кувасай (Ферганская область)
  • «Цементчи» — название узбекистанского футбольного клуба «Металлург» из города Бекабад (Ташкентская область) в 1969—1992 годах
  • «Цементарница» — македонский футбольный клуб из города Скопье.
Скрытая категория:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *