Цемент

Цемент самый распространенный строительный материал, он необходим при строительстве повсеместно, на всех этапах строительного процесса. Цемент используется для изготовления бетонов разных марок, приготовления кладочных смесей. Цемент отлично подходит для штукатурки и стяжек различного назначения.

Его применяют для изготовления монолитного и сборного бетона, железобетона, асбестоцементных изделий, строительных растворов, многих других искусственных материалов, скрепления отдельных элементов (деталей) сооружений, жароизоляции и др. Крупными потребителями цемента являются нефтяная и газовая про-мышленность. Цемент и, получаемые на его основе, прогрессивные строительные материалы успешно заменяют в строительстве дефицитную древесину, кирпич, известь и другие традиционные материалы.

Цемент - это искусственные, порошкообразные вяжущие материалы, которые при взаимодействии с водой, с водными растворами солей или другими жидкостями образовывают пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело - цементный камень.

Наиболее распространенные марки цемента:

Цемент ПЦ 500 Д0 (М500 Д0)
Цемент ПЦ 500 Д20 (М500 Д20)
Цемент ПЦ 400 Д0 (М400 Д0)
Цемент ПЦ 400 Д20 (М400 Д20)

Свойства цемента:

Строительно-технические свойства цемента. Совокупность свойств цемента, характеризующих его способность образовывать в результате твердения прочный и долговечный цементный камень.
Активность цемента. Фактическая прочность на сжатие образцов из стандартного цементного раствора, изготовленных и испытанных в стандартных условиях, установленных нормативным документом.
Равномерность изменения объема цемента. Свойство цемента в процессе твердения образовывать цементный камень, деформация которого не превышает значений, установленных нормативным документом.
Тепловыделение. Указывает на количество теплоты, выделяемой цементом в ходе реакции с водой. В результате этой реакции цемент и вода образуют так называемую "цементную смесь", которая потом используется для создания бетона, штукатурки, цементных изделий и пр. Тепловыделение цемента рассчитывается для одного кубического метра готового материала или изделия.
Водоотделение. Обозначает, какое количество воды отделяется в процессе расслоения цементного теста из-за осаждения частиц цемента. Как правило, цемент, используемый в строительстве, обладает низким водоотделением. Если же водоотделение цемента будет превышать допустимые нормы, это может привести к большим финансовым затратам, связанным с излишками влаги.
Самонапряжение цемента. Способность цементного камня напрягать заложенную в него арматуру.
Усадка цемента. Уменьшение линейных размеров цементного камня при твердении.
Тампонажно-технические свойства цемента. Совокупность свойств цемента, характеризующих его пригодность для тампонирования скважин.
Коррозиестойкость цемента. Способность цементного камня противостоять химическому и физическому воздействию агрессивной среды.
Сульфатостойкость цемента. Способность цементного камня противостоять разрушающему действию водных сред, содержащих сульфат-ионы.
Морозостойкость. Свойство цементного камня, характеризующее его способность к многократному и попеременному замораживанию и последующему оттаиванию. В связи с тем, что цемент в чистом виде в строительстве не используется, морозостойкости, как таковой, он не имеет. Главное – это марка цемента и наличие определённого количества модифицирующих добавок.
Процентное содержание добавок. Показывает, сколько процентов модифицирующих добавок содержит цемент. Данный показатель обозначается большой буквой Д, рядом с которой указывается процентное соотношение добавок в цементе. К примеру, обозначение Д10 указывает на то, что в состав цемента входит десять процентов добавок, улучшающих те или иные качества материала.
Максимальные прочностные качества. Способность цемента справляться с определёнными нагрузками. Обозначается большой буквой М или аббревиатурой ПЦ. Рядом с буквой М или аббревиатурой ПЦ обязательно должна быть указана нагрузка, с которой может справляться цемент. Например, обозначение ПЦ700 говорит о том, что цемент способен выдерживать нагрузку, составляющую 700 кг/см.
Тонкость помола. Определяет дисперсность цемента. При этом дисперсность цемента может выражаться либо как величина удельной поверхности, либо как остаток материала на контрольном сите. Тонкость помола цемента во многом зависит от оборудования, используемого для его производства. Кроме того, именно в процессе помола в цемент вводятся различные добавки.

Производство цемента

Цемент (обычный силикатный) или портландцемент можно получить двумя способами: мокрым и сухим. Мокрый способ заключается в размалывании и дроблении сырья в мельнице, которое затем погружают в специальный бассейн и размешивают, частично измельчая до полужидкой массы-шлама. Затем эта масса попадает во вращающуюся печь и стекает навстречу горящему газу, который образуется в результате сгорания топлива. Высохшую массу, которая представляет собой серые шарики-клинкер, размалывают в специальных мельницах, получая порошкообразный цемент. Сухой способ намного экономичнее и выгоднее, поскольку его применение не требует использования топлива, которое необходимо для испарения воды в мокром способе производства цемента.

Виды цемента

Портландцемент - порошок тонкого помола, получаемый в результате обжига до спекания известняково-глинистой смеси (клинкер) и последующего ее помола в тонкий порошок. Обычно, его выпускают в смеси с активными добавками, количество и вид которых может меняться, в зависимости от назначения портландцемента (например, гипса).
Белый цемент - 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.
Быстротвердеющий цемент - 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%.
Водонепроницаемый расширяющийся цемент - 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.
Гидрофобный цемент - гидрофобный портландцемент, гидравлическое вяжущее вещество, получают введением при помоле обыкновенного портландцемента гидрофобизующей добавки. К таким добавкам относятся: асидол, асидол-мылонафт, мылонафт (ГОСТ 13302-67), олеиновая кислота или окисленный петролатум.
Глинозёмистый цемент -это тонкий порошок серо-зеленого, коричневого или черного цвета, продукт тонкого измельчения клинкера получаемого обжигом (до плавления или спекания) сырьевой смеси состоящей из бокситов и известняков.
Карбонатный цемент - 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.
Магнезиальный цемент - вид неорганического вяжущего вещества на основе оксида магния, затворяемого хлоридом и/или сульфатом магния. Оксид магния в свою очередь есть продукт умеренного обжига природных карбонатных пород магнезита или доломита.
Расширяющийся цемент - собирательное название группы цементов обладающих способностью увеличиваться в объёме в процессе твердения. Имеют свойство твердеть в воде. Некоторые марки расширяющихся цементов абсолютно водонепроницаемы и поэтому не требуют дополнительной гидроизоляции. Расширение происходит в результате образования в среде гидратирующегося вяжущего вещества высокоосновных гидросульфоалюминатов кальция объём которых вследствие большого количества химически связанной воды значительно (в 15-25 раза) превышает объём исходных твёрдых компонентов.
Напрягающий цемент - разновидность расширяющегося цемента. Развивает при твердении значительные усилия (до 4 МПа), что позволяет использовать его для получения предварительно напряженных железобетонных конструкций. Применяется, главным образом, для изготовления железобетонных труб и тонкостенных конструкций.
Песчанистый цемент - получается путем совместного тонкого помола клинкера, добавки гипса и примерно 40% кварцевого песка.
Отличительной особенностью этого цемента является пониженное тепловыделение при гидратации.
Пластифицированный цемент - отличается свойством повышать пластичность и удобоукладываемость растворной и бетонной смесей и придавать бетонам повышенную морозостойкость. 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.
Пуццолановый цемент - -получают 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.
Сульфатостойкий цемент - отличается от обычного повышенной стойкостью в агрессивной среде, пониженной экзотермией и замедленной интенсивностью твердения. В качестве исходного сырья должна применяться глина с низким содержанием глинозема. Исходное сырье должно содержать железо в ограниченных количествах.
Тампонажный цемент - предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Применяют в виде цементного теста содержащего 40-50% воды.
Шлаковый цемент - общее название цементов, получаемых совместным помолом гранулированных доменных шлаков с добавками-активаторами (известь, строительный гипс, ангидрит и другие) или смешиванием этих раздельно измельченных компонентов.