Цемент
ЦЕМЕНТ
Цемент — порошкообразный строительный вяжущий материал, который обладает гидравлическими свойствами.
Цемент состоит из клинкера и, при необходимости, гипса или его производных и добавок. При взаимодействии с водой или другими жидкостями цемент образует пластичную массу (цементное тесто), которая, затвердевая, превращается в камнеподобное тело.
К цементам относится большая группа гидравлических вяжущих веществ, главной составной частью которых являются силикаты и алюминаты кальция, образовавшиеся в результате обжига до спекания сырьевой смеси надлежащего состава.
В начале 20 века в России работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн. тонн цемента. Однако после Первой мировой войны большинство цементных заводов было разрушено. С приходом советской власти цементную промышленность России пришлось создавать практически с нуля.
Сегодня Россия занимает пятое место в мире по объемам производства цемента, уступая Китаю, Индии, США и Японии.
Российская цементная промышленность находится в числе самых быстрорастущих мировых индустрий с темпами около 9%, при этом в ближайшие годы можно прогнозировать увеличение темпов роста.
Виды цементов
- Белый цемент
- Водонепроницаемый расширяющийся цемент
- Водонепроницаемый безусадочный цемент
- Гидрофобный цемент
- Глиноземестый цемент
- Магнезиальный цемент
- Портландцемент
- Сульфатостойкий цемент
- Тампонажный цемент
- Шлаковый цемент
- Цветной цемент
Белый цемент (БЦ) изготовляют из маложелезистого клинкера (серый цвет обычного цемента обусловлен главным образом наличием соединений железа в исходных сырьевых материалах).
Белый цемент является материалом с уникальными характеристиками, которые позволяют использовать его в изготовлении скульптурных элементов, колонн, а также при отделочных работах, например, фасада здания. Эстетические требования, предъявляемые к фасадам и другим парадным строительным элементам, делают применение белого цемента особенно эффективным.
Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) представляет собой быстросхватывающее и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного помола и тщательного смешивания измельченных глиноземистого цемента, гипса и высокоосновного гидроалюмината кальция. Цемент характеризуется быстрым схватыванием: начало процесса — ранее 4 мин., конец — не позднее 10 мин. с момента затворения.
ВРЦ применяют для зачеканки и гидроизоляции швов тюбингов, раструбных соединений, создания гидроизоляционных покрытий, заделки стыков и трещин в железобетонных конструкциях и т.д.
Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ) — быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тщательного смешивания глиноземистого цемента, полуводного гипса и гашеной извести. Начало схватывания не ранее 1мин., а конец — не позднее 5мин. с момента затворенеия.
Гидрофобный цемент (ГФЦ) получают в результате тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гипсом и гидрофобизующей добавкой (асидол, мылонафт, олеиновая кислота, окисленный петролатум, кубовые остатки синтетических жирных кислот и др.).
Данный цемент обладает меньшим водопоглощением, большей морозостойкостью и водонепроницаемостью, чем обычный портландцемент; способен длительное время храниться даже во влажной среде без потери активности. Повышенное воздухововлечение данного цемента снижает прочность тяжелых бетонов, однако при производстве легких и ячеистых бетонов это свойство играет положительную роль.
Глиноземестый цемент (ГЛЦ) — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением обожженной до спекания или сплавления сырьевой смеси, богатой глиноземом. В качестве сырьевых материалов для получения глиноземистого цемента используют известняк или известь и породы с высоким содержанием глинозема Al2O3, например бокситы.
Минералогический состав глиноземистого цемента характеризуется большим содержанием низкоосновных алюминатов кальция, главным из которых является однокальциевый алюминат CaO&Al2O3 .
Магнезиальный цемент (МГЦ) используют для устройства магнезиальных полов как магнезиальное вяжущее, представляющее собой тонкодисперсный порошок, активной частью которого является оксид магния. Оксид магния, в свою очередь, есть продукт умеренного обжига природных карбонатных пород магнезита или доломита.
Портландцемент и его разновидности являются основными вяжущими веществами в строительстве. Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портландцемнтного клинкера с гипсом, а также со специальными добавками.
Порталандцементный клинкер — продукт обжига до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых материалов (мергеля, доменного шлака и прочие). При обжиге обеспечивается преимущественное содержание в клинкере высокоосновных силикатов кальция. Для регулирования сроков схватывания портландцемента в клинкер при помоле добавляют двуводный гипс в количестве 1,5-3,5% (по массе цемента в пересчете на SO3).
Сульфатостойкий цемент изготовляют из клинкера нормированного минералогического состава: в клинкере должно быть не более 5% трехкальциевого алюмината и не более 50% трехкальциевого силиката. Низкое предельное содержание трехкальциевого алюмината требуется потому, что сульфатная коррозия развивается в результате взаимодействия сульфатов, находящихся в окружающей среде, с трехкальциевым гидроалюминатом цементного камня. Если в цементном камне С3А присутствует в малых количествах, то образуется незначительное количество гидросульфоалюмината кальция. Тогда он не опасен, так как распределяется в порах бетона, вытесняя оттуда воду или воздух, и внутренних напряжений в бетоне не вызывает.
Тампонажный цемент — разновидность портландцемента, предназначенная для цементирования нефтяных и газовых скважин. Тампонажный цемент изготовляют совместным тонким измельчением клинкера и гипса. В России выпускают тампонажный цемент двух видов: для так называемых холодных (с температурой до -40°С) и горячих (до +75°С) скважин. Тампонажный цемент применяют в виде цементного теста, содержащего 40-50% воды.
Различают следующие виды шлакового портландцемента: известково-шлаковый, с содержанием извести 10-30% и гипса до 5% от массы цемента, и сульфатно-шлаковый, с содержанием гипса или ангидрита 15-20%, портландцемента до 5% или извести до 2%. Шлаковый цемент применяют для получения строительных растворов и бетонов, используемых преимущественно в подземных и подводных сооружениях. Известково-шлаковый цемент наиболее эффективен в производстве автоклавных материалов и изделий.
Применение цветных цементов, способствующее архитектурно-декоративному оформлению сооружений, имеет большое значение в индустриальной отделке крупноэлементных зданий. Эти цементы применяют также для цветных цементнобетонных дорожных покрытий, например на площадях у монументальных сооружений. Кроме перечисленных, имеются еще некоторые специальные сорта портландцемента, например тампонажный, для производства асбестоцементных изделий.
Маркировка цементов
Цемент, как и любой другой материал, применяемый в строительстве, различается по своим физико-техническим характеристикам в зависимости от того, в каких условиях предполагается его эксплуатация.
Цемент маркируется по двум характеристикам — это способность выдерживать определенную нагрузку и процентное соотношение к общему объему цемента различных добавок.
Первый параметр обозначается буквами М или ПЦ со стоящей рядом цифрой. Цифра будет указывать максимальные прочностные качества цемента.
Например маркировка М500 указывает, что данный вид цемента способен выдержать нагрузку в 500 кг/см. Наиболее популярны цементы с маркировкой от 350 до 500, однако всетречаются и цементы с отметкой 700.
Вторым параметром цемента, отраженным в его маркировке, является процентное содержание добавок. Оно обозначается буквой Д. Например, цемент с маркировкой Д20 будет содержать 20% добавок. Эта характеристика важна потому, что процент добавок влияет на пластичность и прочность цемента. Если цемент обладает какими-либо дополнительными специфическими свойствами, то на это указывают специальные обозначения.
Как уже было сказано выше, самыми популярными марками цемента являются марки от 350 до 500. Рассмотрим основные характеристики и применение некоторых из них.
Марка цемента М(ПЦ)400-Д20 указывает на то, что этот вид цемента обладает повышенной морозостойкостью и водостойкостью. Основная сфера применения такого цемента — строительство (сюда входит как жилищное, так и промышленное, сельхозхозяйственное). Его используют при изготовлении сборного железобетона, стеновых перекрытий, фундамента и т. д.
Практически аналогичными свойствами и сферой применения обладает цемент марки М500-Д20, помимо хорошей водостойкости и морозостойкости данный вид цемента обладает пониженной сопротивляемостью коррозийным воздействиям. Его применяют, как и цемент марки ПЦ400-Д20, для строительства, также он подходит для штукатурных, кладочных и других ремонтно-строительных работ и изготовления различных строительных растворов.
Цемент марки М500-Д0, введенный в состав бетона, придает последнему такие характеристики, как повышенная морозостойкость, водостойкость, долговечность. Он незаменим в промышленном строительстве, особенно при выполнении аварийных и восстановительных работ.
При строительстве сооружений, так или иначе связанных с воздействием пресной или минерализованной воды, надо использовать цемент марки ПЦ(М)400-Д0. Без него не обойтись при изготовлении бетонных конструкций с применением термовлажностной обработки. Так же этот цемент хорош для изготовления бетонных и строительных растворов. Ещё одной важной характеристикой цемента является его время твердения. Этот процесс проходит в несколько этапов: первый — схватывание (начало твердения) цемента, он занимает 40 — 50 минут. Второй — конец твердения, он наступает через 10 — 12 часов.
Цемент в мешках и сухие смеси строительные
Технология изготовления цемента
Производство цемента включает две ступени: первая — получение клинкера, вторая — доведение клинкера до порошкообразного состояния с добавлением к нему гипса или других добавок.
Первый этап самый дорогостоящий, именно на него приходится 70% себестоимости цемента.
Происходит это следующим образом:
Первая стадия — это добыча сырьевых материалов. Разработка известняковых месторождений ведется обычно сносом, т. е. часть горы «сносят вниз», открывая тем самым слой желтовато-зеленого известняка, который используется для производства цемента. Этот слой находится как правило на глубине до 10 м (до этой глубины он встречается четыре раза), и по толщине достигает 0,7 м. Затем этот материал отправляется по транспортеру на измельчение до кусков, равных 10 см в диаметре. После этого известняк подсушивается, и идет процесс помола и смешивания его с другими компонентами. Далее эта сырьевая смесь подвергается обжигу. Так получают клинкер.
Вторая стадия тоже состоит из нескольких этапов. Это дробление клинкера, сушка минеральных добавок, дробление гипсового камня, помол клинкера совместно с гипсом и активными минеральными добавками. Однако надо учитывать, что сырьевой материал не бывает всегда одинаковым, да и физико-технические характеристики (такие как прочность, влажность и т.д.) у сырья различные. Поэтому для каждого вида сырья был разработан свой способ производства. К тому же это помогает обеспечить хороший однородный помол и полное перемешивание компонентов.
В цементной промышленности используют три способа производства, в основе которых лежат различные технологические приемы подготовки сырьевого материала: мокрый, сухой и комбинированный.
Мокрый способ производства используют при изготовлении цемента из мела (карбонатный компонент), глины (силикатный компонент) и железосодержащих добавок (конверторный шлам, железистый продукт, пиритные огарки). Влажность глины при этом не должна превышать 20%, а влажность мела — 29%. Мокрым этот способ назван потому, что измельчение сырьевой смеси производится в водной среде, на выходе получается шихта в виде водной суспензии — шлама влажностью 30 — 50%. Далее шлам поступает в печь для обжига, диаметр которой достигает 7 м, а длина — 200 м и более. При обжиге из сырья выделяются углекислоты. После этого шарики-клинкеры, которые образуются на выходе из печи, растирают в тонкий порошок, который и является цементом.
Сухой способ заключается в том, что сырьевые материалы перед помолом или в его процессе высушиваются. И сырьевая шихта выходит в виде тонкоизмельченного сухого порошка.
При сухом способе, которому, по всей вероятности, принадлежит будущее цементного производства, навстречу горящим газам подают не шлам, а размолотое в порошок сырьё: известняк, глину, шлаки. При этом экономится топливо, которое при мокром способе расходуется на испарение воды.
Комбинированный способ, как уже следует из названия, предполагает использование и сухого, и мокрого способа. Комбинированный способ имеет две разновидности. Первая предполагает, что сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, потом её обезвоживают на фильтрах до влажности 16 — 18% и отправляют в печи для обжига в виде полусухой массы. Второй вариант приготовления является прямо противоположным первому: сначала используют сухой способ для изготовления сырьевой смеси, а затем, добавляя 10 -14% воды, гранулируют, размер гранул составляет 10 — 15 мм и подают на обжиг.
Водонепроницаемый цемент: виды и методы работы
В этой статье мы рассмотрим виды и методы работы с водонепроницаемым цементом. Который, по сравнению с обычным, почти моментально схватывается, твердеет и отлично переносит любой % влажности.
Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ)
Производится этот вид путём помола и смешивания таких компонентов: гидроалюминат кальция, специальный полуводный гипс и глиноземистый цемент. Полученная смесь при взаимодействии с водой начинает схватываться после трёх минут, а после 10ти уже начинается процесс твердения.
Бетон, данного типа способен расширятся при воздействии влажности и температуры. Свое применение ВРЦ находит в качестве изолятора для конструкций из железобетона, которые размещены в очень влажной среде. Например, шахты и тоннели. Так же смесь служит как гидроизоляция швов и стыков.
ВРЦ имеет подвид – гидрофобный. Особенность такого типа в том, что его можно хранить долгое время (до нескольких месяцев) в помещении с высоким уровнем влаги. При этом он не теряет своих свойств и не собирается в комки. Для тяжелых бетонов такая смесь не подходит, а для легких и ячеистых как раз.
Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ)
Состав этого цемента, продублированный с первого варианта, но немного в других пропорциях. Схватывается он за тот же период, а затвердевание длится в течение трёх суток, при этом его прочность доходит до 70% от максимума. Дальнейшее твердение уже длится около месяца. Всего один час нужен чтобы застывающий бетон стал водонепроницаем, а на следующие сутки вода не просочиться через слой «теста» даже при давлении в 6 атмосфер.
Используется в качестве оболочки для железобетонных сооружений в местах высокой влажности. Из недостатков выделяются невозможность применения в среде с влажностью < 75% и температурой > 80°C.
Морозостойкий цемент
При отрицательной температуре работать с обычным цементом практически невозможно, так как разрушения связей при замерзании воды приводит к плохому качеству. Так же бетон разрушается из-за расширения оттаиваемой воды, и при повторном замерзании кристаллы льда «распирают» бетон. Избежать таких последствий помогут специальные антиморозные добавки. Некоторые из добавок позволяют мешать раствор даже при -20°, и повышают его влагостойкость.
Маркировка «зимнего» бетона идет от 50 до 500 с буквой «F». С повышением числа – повышается морозостойкость.
Виды цемента в России
Цемент — строительный материал, без которого сложно представить себе начало строительства, ведь именно он применяется для заливки фундаментов. Правильный выбор цемента обеспечивает качественное выполнение работ и нормальную дальнейшую эксплуатацию здания. Существует большое многообразие видов данного материала, которые будут рассмотрены в данной статье.
Виды цемента в России1. Портландцемент2. Белый цемент3. Быстротвердеющий цемент4. Водонепроницаемый расширяющийся цемент5. Гидрофобный цемент6. Глинозëмистый цемент7. Карбонатный цемент8. Магнезиальный цемент9. Напрягающий цемент10. Песчанистый цемент11. Пластифицированный цемент12. Пуццолановый цемент13. Расширяющийся цемент14. Сульфатостойкий цемент15. Тампонажный цемент16. Шлаковый цемент
1. Портландцемент и его разновидности являются основными вяжущими веществами в строительстве. Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портландцемнтного клинкера с гипсом, а также со специальными добавками.
Порталандцементный клинкер — продукт обжига до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых материалов (мергеля, доменного шлака и прочие). При обжиге обеспечивается преимущественное содержание в клинкере высокоосновных силикатов кальция. Для регулирования сроков схватывания портландцемента в клинкер при помоле добавляют двуводный гипс в количестве 1,5-3,5% (по массе цемента в пересчете на SO3).
По составу различают: портландцемент без добавок; портландцемент с минеральными добавками; шлакопортландцемент и другие.
2. Белый портландцемент. Обыкновенный портландцемент имеет зеленовато-серый цвет из-за относительно высокого содержания в нем окрашивающих окислов: окиси железа и окиси марганца. Клинкер же, не содержащий этих окислов или содержащий их в незначительном количестве (Fe2O3 0,3-0,5%, MnO до 0,03%), имеет белый цвет. Это достигается применением соответствующего сырья — белых частиц глин, каолинов и известняков с минимальным содержанием указанных окислов.
Белый портландцемент в отличие от обыкновенного имеет повышенный силикатный модуль (3,0-3,8) и весьма высокий глиноземистый модуль (10 и более), а коэффициент насыщения ниже, чем у обыкновенного, — 0,80-0,87. в соответствии с этим клинкер белого портландцемента имеет следующий минералогический состав: C3S 38-44%; C2S 35-37%; C3A 15-16%; C4AF 1-2%, т.е. он практически не содержит алюмоферритов кальция. Обжиг клинкера белого портландцемента производится при более высокой температуре вследствие малого содержания плавней.
Для повышения белизны цемента клинкер при выходе из печи «отбеливают», резко охлаждая водой до температуры 500-6000 С, или воздействуют бескислородной восстановительной средой при температуре 800-10000 С с последующим охлаждением в бескислородной среде до 200-3000 С.
При резком охлаждении и в результате действия восстановительной среды увеличивается степень белизны клинкера за счет перехода части окисного железа в закисное, а также вследствие образования алюмоферрита кальция, связывающего большее количество Fe2O3, C6AF2.
В соответствии с требованиями ГОСТ 965-66 белый портландцемент делится на марки 300,400 и 500, а по степени белизны подразделяется на три сорта: высший, БЦ-1 и БЦ-2, определяемые по коэффициенту яркости относительно BaSO4. Белый портландцемент должен содержать не более 6% белого диатомита и не более 10% инертной минеральной добавки (известняка, кварцевого песка). Окиси магния в клинкере должно быть не более 4%. Остальные требования те же, что и для обыкновенного портландцемента.
На основе белого цемента приготовляют цветные цементы, добавляя при помоле белого клинкера пигменты — тонкоизмельченные минеральные красители: мумию (красный пигмент), умбру (коричневый), охру (желтый), окись хрома (зеленый), сажу (черный), ультрамарин (синий).
3. Быстротвердеющий портландцемент отличается от обыкновенного более интенсивным нарастанием прочности в начальной период твердения.
Получить его можно либо путем более тонкого помола обычного клинкера, либо применением клинкера определенного минералогического состава. Однако повышать тонкость помола цемента невыгодно, так как это снижает производительность помольного оборудования и увеличивает расход электроэнергии. Поэтому более выгодный путь получения быстротвердеющего цемента — регулирование минералогического состава клинкера.
Цементы с высоким суммарным содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (не менее 60%) оказываются, как правило, быстротвердеющими. При этом содержание C3S должно быть не менее 50-52%, а С3А — 8-10%. Ускорению твердения цемента в начальный период способствует также уменьшениељ содержания в нем активных минеральных добавок. Содержание последних в быстротвердеющем портландцементе не должно превышать 10%; исключение составляют доменные гранулированные шлаки, которые обладают некоторыми вяжущими свойствами, а потому их содержание в быстротвердеющем портландцементе допускается не более 15%.
По ГОСТ 10178-62 БТЦ через 3 суток твердения в стандартных условиях в растворе 1 : 3 должен иметь предел прочности при изгибе не менее 40 кгс/см2. 28-суточная прочность быстротвердеющего портландцемента не регламентированная и характеризуется примерной маркой 400. Тонкость помола БТЦ выше, чем у обычного портландцемента (2500-3000 см/г2), и составляет 3500-4000 см/г2.
Разновидностью быстротвердеющего портландцемента является особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ). Отличается он отљ БТЦ еще более интенсивным темпом нарастания прочности в начальной период твердения. Получают особо быстротвердеющий портландцемент так же, как и БТЦ. Минералогический состав клинкера особо быстротвердеющего портландцемента ОБТЦ должен быть таким, чтобы содержание трехкальциевого силиката в нем было 60% и более, а трехкальциевого алюмината — не более 8%. Особо быстротвердеющий портландцемент марки 600 должен в односуточном возрасте иметь предел прочности при сжатии 200-250 кгс/см2, а в трехсуточном — 300-350 кгс/см2. ОБТЦ измельчают до удельной поверхности 4000-4500 см/г2. При весьма тонком измельчении содержание гипса в этом цементе желательно довести до 4% (в расчете на SO3), т.е. несколько выше предела, допускаемого стандартом (3,5%). Добавка 5-8% трепела способствует равномерному росту прочности к 28-суточному возрасту, хотя при этом несколько снижается односуточная прочность.
4. Водонепроницаемый расширяющийся цемент представляет собой быстросхватывающее и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество получаемое путем совместного помола и тщательного смешивания измельченных глиноземистого цемента гипса и высокоосновного гидроалюмината кальция. Цемент характеризуется быстрым схватыванием: начало процесса-ранее 4 мин. конец не позднее 10 мин. с момента затворения.
Линейное расширение образцов из цементного теста твердеющих в воде в течении 1 сут. должно быть в пределах 0,3-1%.
ВРЦ применяют для зачеканки и гидроизоляции швов тюбингов раструбных соединений создания гидроизоляционных покрытий заделки стыков и трещин в железобетонных конструкциях и т.д.
Водонепроницаемый расширяющийся цемент представляет собой быстросхватывающее и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество получаемое путем совместного помола и тщательного смешивания измельченных глиноземистого цемента гипса и высокоосновного гидроалюмината кальция. Цемент характеризуется быстрым схватыванием: начало процесса-ранее 4 мин. конец не позднее 10 мин. с момента затворения.
Линейное расширение образцов из цементного теста твердеющих в воде в течении 1 сут. должно быть в пределах 0,3-1%.
ВРЦ применяют для зачеканки и гидроизоляции швов тюбингов раструбных соединений создания гидроизоляционных покрытий заделки стыков и трещин в железобетонных конструкциях и т.д.
5. Гидрофобный портландцемент получают введением при помоле обыкновенного портландцемента гидрофобизирующей добавки. К таким добавкам относятся: асидол, асидол-мылонафт, мылонафт (ГОСТ 13302-67), олеиновая кислота или окисленный петролатум.
Добавки вводят в количестве 0,06-0,30% от массы цемента в пересчете на сухое вещество. Оптимальное содержание добавки устанавливается для каждого цемента опытным путем и зависит от вида добавки, тонкости помола и минералогического состава клинкера.
Требования стандарта к гидрофобному портландцементу остаются теми же, что и к обыкновенному, но, кроме того, гидрофобный цемент должен обладать специальным свойством — он не должен впитывать в себя воду в течение 5 мин. Гидрофобный портландцемент отличается от обыкновенного пониженной гигроскопичностью. Пониженная гигроскопичность позволяет сохранять активность цемента при длительном транспортировании и хранении даже во влажной среде и предотвращает слипание в комья при кратковременном действии воды. Кроме того, гидрофобные цементы придают бетонам повышенную морозостойкость и водонепроницаемость. При использовании гидрофобного портландцемента несколько повышается подвижность и удобоукладываемость бетонных смесей.
6. Глинозëмистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество; продукт тонкого измельчения клинкера получаемого обжигом (до плавления или спекания) сырьевой смеси состоящей из бокситов и известняков. Обжиг и плавление сырьевой смеси производят в доменных электрических вращающихся печах или в вагранках. По содержанию Al2O3 в готовом продукте различают обычный глинозëмистый цемент (до 55%) и высокоглинозëмистый цемент (до 70%). температура плавления сырьевой шихты обычного глинозëмистого цемента 1450-1480 С высокоглинозëмистого цемента — 1700-1750 С.
Глинозëмистый цемент характеризуется быстрым нарастанием прочности высокой экзотермией при твердении повышенной стойкостью против коррозии в сульфатных средах и высокой огнеупорностью. По сравнению с портландцементом глинозëмистый цемент обеспечивает получение бетонов и растворов большей плотности и водонепроницаемости.
7. Карбонатный портландцемент представляет собой продукт совместного тонкого измельчения клинкера с 25-30% карбонатных пород. Карбонатный цемент характеризуется следующими основными показателями: тонкость помола должна соответствовать удельной поверхности не менее 3500 см2 /г, при этом остаток на сите — 02 должен не превышать 2%, а через сито — 008 должно проходить не менее 92% материала; начало схватывания должно наступать не ранее чем через 30 мин., а конец — не позднее чем через 5 ч. Для изготовления этого цемента желательно использовать клинкер с возможно более высоким содержанием C3А и C4AF.
При твердении карбонатного портландцемента выделяется меньшее количество тепла, чем при гидратации обычного портландцемента. Кроме того, он характеризуется повышенной стойкостью в углекислых средах вследствие защитного действия углекислого кальция.
8. Магнезиальный цемент. Для устройства магнезиальных полов используется магнезиальное вяжущее представляющее собой тонкодисперсный порошок активной частью которого является оксид магния. Оксид магния в свою очередь есть продукт умеренного обжига природных карбонатных пород магнезита или доломита. При затворении водой оксид магния гидратируется очень медленно проявляя при этом слабые вяжущие свойства. Однако при затворении водными растворами некоторых солей образуется прочный цементный камень. В частности при затворении хлористым магнием (бишофитом) получается вяжущее именуемое цементом Сореля.
Многие свойства магнезиальных цементов лучше чем у портландцемента: они обладают эластичностью стойкостью к действию масел смазок органических растворителей щелочей и солей не требуют влажного хранения в процессе твердения обеспечивают высокую огнестойкость и низкую теплопроводность хорошие износостойкость и прочность при сжатии и изгибе в раннем возрасте. Очень существенным является то обстоятельство что магнезиальные вяжущие вещества характеризуются повышенной прочностью сцепления с различными видами заполнителей как неорганических так и органических.
Все эти качества обусловливают их применение в абразивном производстве (жерноточильные круги) для изготовления теплоизоляционных изделий (пено- и газомагнезит) и перегородок подоконных плит лестничных ступеней реже — для облицовочных плиток внутренней части помещения и малых архитектурных форм. Однако главным их использованием было и остается устройство бесшовных монолитных полов.
Применять магнезиальные цементы для этих целей стали уже в конце XIX-начале XX века и изготавливались при этом так называемые ксилолитовые полы и плиты. Ксилолит — это бетон на магнезиальном вяжущем включающий в себя в качестве наполнителя древесные опилки. Позже появились изделия из фибролита в котором наполнителем служили различные волокна. Такие полы являлись беспыльными (в силу низкой истираемости) довольно хорошо циклевались их можно было натирать мастиками. Полы были гигиеничны негорючи и долговечны. Однако и в этом их существенный недостаток магнезиальные бетонные полы характеризовались низкой водостойкостью и требуют защиты от увлажнения особенно снизу от капиллярного подсоса воды через основание и сбоку через стены. В связи с этим а также с дефицитностью сырья (в первую очередь магнезиты используют для получения огнеупоров) перспектив у магнезиальных вяжущих не было. И только теперь с появлением новых месторождений а также с расширяющимися возможностями химии полимеров магнезиальные полы получили новый взлет. Используя различные полимеры производители полов имеют возможность таким образом отгрунтовать поверхность основания на которое укладывается магнезиальный бетон чтобы грунтовка одновременно служила и гидроизоляцией и была паропроницаемой. Полимерная пропитка верхнего слоя (на толщину 2-Змм) позволяет оградить от проникновения внутрь бетона влаги сверху. Кроме того используя новые технологии и материалы как органические так и неорганические можно получить водостойкое магнезиальное вяжущее. Такие материалы и технологии наша фирма имеет на вооружении и невозможности использует их на объектах.
9. Напрягающий цемент — разновидность расширяющегося цемента получаемая совместным помолом портландцементного клинкера (65%) глинозëмистого шлака (15%) гипсового камня и извести (5%).
Напрягающий цемент — быстросхватывающееся и быстротвердеющее вяжущее: прочность растворов (состава 1:1) через 1 сутки достигает 20-30 Мн/м2 (200-300 кгс/см2). Затвердевший напрягающий цемент обладает высокой водонепроницаемостью.
Расширяясь в процессе твердения напрягающий цемент развивает высокое давление — 3-4 Мн/м2 (30-40 кгс/см2) которое может быть использовано для получения предварительно напряжëнных железобетонных конструкций с натяжением арматуры в одном или нескольких направлениях. Напрягающий цемент целесообразно применять для производства напорных труб возведения ëмкостных сооружений и некоторых тонкостенных железобетонных конструкций.
10. Песчанистый портландцемент получается путем совместного тонкого помола клинкера, добавки гипса и примерно 40% кварцевого песка.
Отличительной особенностью этого цемента является пониженное тепловыделение при гидратации.
11. Пластифицированный портландцемент получают введением при помоле обыкновенного портландцемента пластифицирующих поверхностно-активных добавок. В качестве поверхностно-активных добавок применяют концентраты сульфитно-спиртовой бражки (СДБ), удовлетворяющей требованиям МРТУ 13-04-35-66.
Добавка вводится в сухом виде или в виде водного раствора в количестве 0,15-0,25% от массы цемента в пересчете на сухое вещество. Оптимальное содержание добавки для данного цемента устанавливается опытным путем и зависит от минералогического состава клинкера, тонкости помола цемента и содержания в нем гидравлических добавок.
Основные свойства пластифицированного портландцемента и требования, предъявляемые к ним стандартом, те же, что и у обыкновенного портландцемента, за исключением требования к его пластичности. Раствор из смеси пластифицированного портландцемента с нормальным песком состава 1 : 3 при водоцементном отношении, равном 0,40, должен обладать такой пластичностью, при которой расплыв конуса из этого раствора после 30 встряхиваний составляет не менее 125 мм. Обыкновенный портландцемент при этих же условиях дает расплыв конуса 105-110 мм.
Пластифицированный портландцемент отличается от обыкновенного способностью придавать бетонным смесям повышенную подвижность (текучесть), что обеспечивает их более легкую укладку и уплотнение при формировании бетонных изделий. Так как подвижность бетонных смесей зависит в основном от содержания воды, то применение пластифицированного портландцемента позволяет уменьшить водосодержание смеси без изменения ее подвижности. Это в свою очередь позволяет сэкономить цемент, повысить прочность и морозостойкость бетона.
12. Пуццолановый цемент собирательное название группы цементов в состав которых входит не менее 20% активных минеральных добавок.
Термин «пуццолановый цемент» происходит от названия рыхлой вулканической породы- пуццоланы применявшейся ещë в Древнем Риме в качестве добавки к извести для получения гидравлического вяжущего т. н. известково-пуццоланового цемента.
В современном строительстве основной вид пуццоланового цемента — пуццолановый портландцемент получаемый совместным помолом портландцементного клинкера (60-80%) активной минеральной добавки (20-40%) и небольшого количества гипса. От обычного портландцемента он отличается повышенной коррозионной стойкостью (особенно в мягких и сульфатных водах) меньшей скоростью твердения и пониженной морозостойкостью. Пуццолановый цемент применяют в основном для получения бетонов используемых в подводных и подземных сооружениях.
13. Расширяющийся цемент — собирательное название группы цементов обладающих способностью увеличиваться в объëме в процессе твердения.
У большинства расширяющихся цементов расширение происходит в результате образования в среде гидратирующегося вяжущего вещества высокоосновных гидросульфоалюминатов кальция объëм которых вследствие большого количества химически связанной воды значительно (в 15-25 раза) превышает объëм исходных твердых компонентов.
Полное расширение расширяющегося цемента составляет 02-2%. Прочность расширяющегося цемента 30-50 Мн/м2. В РФ наибольшее распространение среди расширяющихся цементов получили водонепроницаемый расширяющийся цемент расширяющийся портландцемент гипсоглиноземистый расширяющийся портландцемент а также напрягающий цемент. Все расширяющиеся цементы лучше твердеют и показывают большее расширение во влажных условиях. Благодаря высокой водонепроницаемости расширяющиеся цементыприменяются для заделки стыков сборных железобетонных конструкций создания надëжной гидроизоляции при возведении некоторых гидротехнических сооружений производстве напорных железобетонных труб и т.п.
14. Сульфатостойкий портландцемент отличается от обыкновенного более высокой стойкостью в сульфатных водах. Причиной разрушения отвердевшего цемента в воде, содержащей растворенные сульфаты, является взаимодействие сернокислого кальция с трехкальциевым алюминатом по реакции
C3AH6+3CaSO4*2h3O+19h3OC3A*3CaSO4*31h3O.
Образующийся гидросульфоалюминат кальция, называемый из-за своего разрушающего действия «сульфоалюминатной бациллой», значительно увеличивается в объеме по сравнению с общим объемом исходных материалов — трехкальциевого алюмината и гипса — за счет присоединения большого количества воды. Это вызывает появление в цементном камне растягивающих напряжений и последующее его разрушение.
Одним из основных путей получения сульфатостойкого цемента является уменьшение содержания в клинкере трехкальциевого алюмината, на первом этапе взаимодействия которого с водой образуется при недостатке гипса трехкальциевый гидроалюминат.
Сульфатостойкость и водостойкость портландцемента снижаются при высоком содержании в клинкере трехкальциевого силиката, который при гидрации выделяет легкорастворимый гидрат окиси кальция. По указанном причинам клинкер сульфатостойкого портландцемента должен содержать трехкальциевого силиката не более 50%; трехкальциевого алюмината не более 5%, а сумма трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита должна составлять не более 22%. Сульфатостойкий портландцемент выпускают двух марок — 300 и 400. введение активных минеральных добавок в этот цемент не допускается, так как они снижают морозостойкость бетона.
15. Тампонажный цемент — разновидность портландцемента; предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин.
Тампонажный цемент изготовляют совместным тонким измельчением клинкера и гипса. В РФ выпускают тампонажный цемент двух видов: для так называемых холодных (с температурой до 40 С) и горячих (до 75 С) скважин. Тампонажный цемент применяют в виде цементного теста содержащего 40-50% воды.
16. Шлаковый цемент — общее название цементов получаемых совместным помолом гранулированных доменных шлаков с добавками-активизаторами (известь строительный гипс ангидрит и др.) или смешением этих раздельно измельченных компонентов.
Различают Ш. ц. известково-шлаковый с содержанием извести 10-30% и гипса до 5% от массы цемента и сульфатно-шлаковый с содержанием гипса или ангидрита 15-20% портландцемента до 5% или извести до 2%. Шлаковый цемент применяют для получения строительных растворов и бетонов используемых преимущественно в подземных и подводных сооружениях. Известково-шлаковый цемент наиболее эффективен в производстве автоклавных материалов и изделий.
что это такое, марки напрягающей смеси 10, 20, 32 5Н, опыт применения материала для заделки швов
При строительстве как многоэтажек, так и небольших зданий использование раствора бетона является важной составляющей правильной и грамотной работы. Без него невозможно сделать укладку фундамента и стяжку пола. В составе бетона содержится цемент. Он неустойчив к воздействию агрессивной среды, плохо переносит холодные температуры, а также обладает плохой водонепроницаемостью. Кроме того, цемент дает сильную усадку.
Напрягающий цемент («НЦ») получил широкое распространение, поскольку его применение решает вышеперечисленные проблемы, материал может укладываться в сложных условиях. Основное отличие напрягающего цемента в том, что при затвердевании бетонной смеси он начинает расширяться. За счет этого низкие температуры и процесс усадки не приносят вреда строению.
Особенности
Портландцемент, входящий в состав бетона, содержит гипс и мелкий цементный клинкер. В среднем обычный портландцемент дает усадку около 2 мм/м. В полной мере эффект можно заметить после 2 недель использования смеси, когда состав затвердеет. На 3-й неделе есть риск появления трещин.
Напрягающий цемент дает гораздо более быстрое расширение, наблюдать которое можно уже через 3 дня после применения смеси. То есть в этом случае бетон затвердеет гораздо быстрее, что придаст дополнительную прочность и поможет сохранить его во время «опасного» периода.
В составе саморасширяющихся цементов находятся разнообразные добавки, за счет которых и достигается подобный эффект. Чем больше подобных примесей, тем быстрее происходит расширение смеси, то есть затвердевание состава произойдет в более короткие сроки. Однако при слишком большом количестве добавок время затвердевания может сократиться до 4-5 минут, что создаст дополнительные сложности в работе с материалом.
Состав материала
Саморасширяющиеся составы делятся на четыре вида – напрягающий цемент (НЦ), водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ), глиноземистый расширяющийся цемент (ГГРЦ/ГЦ) и портландцемент расширяющегося типа (РПЦ). Чаще всего при строительных работах применяется именно напрягающий цемент. Он представляет собой вяжущую смесь и имеет в своем составе около 70 процентов портландцементного клинкера, до 10 процентов гипса и до 20 процентов глиноземного шлака.
Его основные характерные особенности – быстрое схватывание и высокая прочность. При разбавлении водой смесь схватывается за короткое время. После этого происходит процесс расширения. Через 24 часа после укладки состав набирает прочность около 300 кг/см3.
В связи с этим происходит расширение материала, и появляется нагрузка на железобетонные конструкции. Важно понимать, что характеристики смеси могут различаться, в зависимости от ее составляющих.
Технические характеристики
Если проводить аналогию с обычным составом, напрягающий цемент имеет более длительный срок эксплуатации за счет большого количества положительных свойств. Даже используемые в настоящее время модифицирующие наполнители не всегда могут составить ему конкуренцию. За счет этого применение данной смеси характеризуется хорошими отзывами о ее использовании.
Что касается технических характеристик, их можно увидеть на обратной стороне упаковки. В обязательном порядке указывается первоначальное время схватывания раствора. Оно составляет около 30 минут. Затем идет прочность на изгиб через 48 часов и через 4 недели – 3.8 МПа и 5.9 МПа соответственно, а также прочность на сжатие на то же самое время составит 14 МПа и 49 МПа.
Показатель самонапряжения составляет 2 МПа. Устойчивость к морозам – F-30. Линейное напряжение раствора может колебаться от 0.3 до 1.5 процентов.
На упаковке также указано, что проводить работы с составом можно при температуре от +5 до +35 градусов. Фасуется напрягающий цемент в бумажные мешки объемом в 25 и 45 килограммов.
Марки и свойства
Время, за которое успевает застыть цемент, а также то, какими техническими характеристиками он будет обладать, зависит главным образом от пропорций основных составляющих материала. Чтобы данные пункты были закреплены и прописаны, появился документ ГОСТ 31108-2003. Он регламентирует пропорции компонентов, что помогает избежать проблем и недоразумений в течение всех строительных работ.
ГОСТ 31108-2003 делит саморасширяющиеся составы на 3 вида:
- Маркировкой НЦ 10 помечаются безусадочные составы;
- НЦ 20 считаются составы со средним расширением;
- Под маркой НЦ 60 идет цемент с максимальными показателями расширения.
Выбор определенного вида цемента зависит от области его применения, но самую широкую популярность приобрела марка НЦ 20 за счет оптимальных характеристик и большого количества положительных отзывов.
Использование НЦ 20 помогает добиться высокого уровня прочности бетона. Показатели расширения и прочность на растяжение выше, чем у растворов на основе обычного портландцемента. Давление воды, выдерживаемое бетоном с добавлением НЦ 20, может достигать 20 атмосфер, морозостойкость – до 1500 циклов.
Все перечисленные характеристики делают данный вид напрягающего цемента особенно востребованным в различных типах строительных работ.
Где применяют?
За счет положительных характеристик напрягающего цемента область его применения достаточно широка. Его использование актуально при строительстве бассейнов и обустройстве очистных сооружений. Учитывая устойчивость к воздействию неблагоприятной среды, он может применяться при создании конструкций, подверженных существенным динамическим нагрузкам, а также объектов, предназначенных для хранения токсичных материалов. Учитывая водонепроницаемые свойства и хорошие свойства сцепления с предыдущим бетонным основанием, данный саморасширяющийся состав часто применяется при ремонте зданий, которые подвержены затоплениям, а также при производстве трубопроводов.
При обустройстве частных домов для создания каминов и печей отопления часто используется цемент марки НЦ 20. В строительстве бани, гаража, подземных помещений данный состав также станет незаменимым помощником. При любых работах, требующих устойчивости к перепадам температур, гидроизоляции также целесообразно использование напрягающего цемента. Незаменим при заделке трещин и швов, повышает прочность оснований.
Важно помнить, что не рекомендуется смешивать напрягающий и другие типы цемента, так как при этом теряются специальные свойства НЦ. Оптимальные пропорции для раствора хорошего качества – НЦ 20 и речной песок. Состав нужно смешивать 1: 2.
Технология использования
Для получения наибольшего эффекта при использовании напрягающего цемента, всю территорию, на которой он будет использоваться необходимо тщательно подготовить. Стыки и поверхности нужно как следует промыть и обезжирить, а стенки опалубки обязательно увлажняются.
Перечень предметов, необходимых при использовании состава, достаточно объемен. Необходимо подготовить специальную одежду, в которой будут проводиться работы. Также понадобятся: емкость, в которой будет перемешиваться раствор, лопата, ветошь, высокочастотные вибраторы для бетона и треугольная кельма для нанесения цемента.
Для начала готовится сам состав. Просеянный речной песок перемешивается с цементом в пропорции 2: 1 и заливается водой примерно на 40 процентов от массы порошка. После того как состав тщательно перемешан до однородной консистенции, его заливают в опалубку либо используют для заделки швов, трещин и стыков. После того как состав нанесен, его нужно как следует уплотнить и оставить на 24 часа. После этого поверхность увлажняется еще в течение недели.
Маркировка
Все виды цемента в обязательном порядке маркируются. Это делается для того, чтобы было понятно, какой состав и для чего именно можно использовать. Включает в себя числовые и буквенные обозначения.
До 2003 года использовался ГОСТ 101785. Его обозначения включали тип смеси, ее прочность, а также наличие минеральных добавок, которое указывалось в процентах. В конце отмечались дополнительные свойства.
По действующему в настоящее время ГОСТу 31108 маркировка немного изменилась, но для удобства покупателей на упаковке до сих пор по большей части используются оба варианта. В новой маркировке первым идет состав (I – с отсутствием добавок, II – с добавками). Смеси с добавками разделены по их количеству, буква «А» обозначает наличие от 6 до 20 процентов примесей, буква «Б» – от 21 до 35 процентов. Римские цифры говорят о том, добавки какого типа использованы в смеси.
Далее цифрами указывается приделы прочности – от 22.5 до 52.5 МПа, и нормы сжатия материала, которые составляют от 2 до 7 дней и обозначаются буквами: «Н» – нормальнотвердеющий, «С» – среднетвердеющий, «Б» – быстротвердеющий состав. Наиболее активно используемым, учитывая его свойства, является цемент марки 32.5Н. М500 подходит для специализированных объектов, так как отличается особой надежностью и более длительным сроком эксплуатации.
Плюсы и минусы
Согласно опыту профессионалов, у напрягающего цемента гораздо больше преимуществ, чем недостатков.
- К примеру, он не подвержен усадке, что благотворно влияет на прочность объектов, быстро схватывается, устойчив к влиянию негативной среды и внешнему давлению, имеет такие свойства, как водонепроницаемость, устойчивость к низким температурам, пожаробезопасность, гидроизоляция.
- Время эксплуатации объектов при использовании в работе данной смеси увеличивается в несколько раз.
Присутствуют и негативные моменты.
- Одним из них является достаточно высокая стоимость данного материала. Но это с лихвой окупается долговечностью строений.
- Кроме того, при слишком низких температурах, часто воздействующих на бетон, напрягающий цемент может лишиться некоторых свойств. Также нелишним будет проверить сертификат соответствия приобретаемого продукта, чтобы избежать возможных подделок.
Как правильно замешивать цементный раствор, можно узнать из следующего видео.