Виды цемента и их применение

Портландцемент

Белый портландцемент

Сульфатостойкий портландцемент

Пуццолановый цемент

Пуццолановый портландцемент

Шлаковые цементы

Глиноземистый цемент

Расширяющиеся цементы

Гипсоглиноземный расширяющийся цемент

Расширяющийся портландцемент

Водонепроницаемый расширяющийся цемент

Напрягающий цемент

Цемент – это обобщающее название гидравлических вяжущих веществ. Их основу составляют алюминаты и силикаты кальция, образовавшиеся при обработке сырьевых материалов при высокой температуре. Применение различных добавок обуславливает наличие различных видов цемента.
При взаимодействии с водой или другой жидкостью составляющих цемента, сначала образуется пластична масса, затем она затвердевает и превращается в искусственный камень. Цемент – один из важнейших строительных материалов.

Его используют для получения:
• строительных растворов;
• железобетонных и бетонных конструкций;
• асбестоцементных изделий.

На данный момент существует большое количество видов цемента.
Среди них наиболее популярны:
• портландцемент и его разновидности;
• пуццолановые цементы;
• шлаковые цементы;
• расширяющиеся цементы;
• глиноземистый цемент;
• и другие.

Портландцемент

Портландцемент – наиболее распространенная разновидность гидравлического вяжущего вещества. В его составе преобладают силикаты кальция (до 70-80%). Сырье для его получения:
• портландцементный клинкер;
• гипс СaSO4·2H2O;
• специальные добавки.
Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной сырьевой смеси. Она состоит из:
• известняков (ракушечник, мел и др.) – 73-75%;
• глин (суглинков, глинистых сланцев) или известняковых мергелей – 22-25%;
• корректирующих добавок: пиритные огарки, колошниковая пыль, пески, бокситы, опоки, трепелы.

Гипс необходим для регулирования скорости схватывания. Его количество регламентируется химическим составом и, в пересчете на ангидрид серной кислоты (SO3), колеблется в пределах 1,5-3,5%.
Активные минеральные добавки вводятся для улучшения некоторых характеристик и снижения стоимости цемента. Их содержание может достигать 15% от общей массы продукта.

Основные характеристики портландцемента:
• плотность3,05—3,15 г/см3;
• насыпная плотность в среднем составляет 1,3 г/см3 (зависит от уплотнения);
• начало схватывания по ГОСТ 10178-76 (с изм.) наступает не раньше, чем через 45 мин с момента затворения, а окончание – не позднее 12 ч.

Производится этот цемент марок 400, 500, 550 и 600.

Таблица классификации цемента и области его применения

Цемент марки 400 используется для получения строительных растворов, монолитных железобетонных и бетонных деталей. Продукция более высоких марок применяется при производстве высокопрочных сборных, предварительно напряженных, и обычных железобетонных конструкций. Также на портландцементе изготовляются теплоизоляционные, асбестоцементные, и другие материалы.

Не рекомендуется применение портландцемента для сооружений и конструкций, подвергающихся воздействию минерализованной, морской, а также проточной пресной воды. Для этих случаев предусмотрены специальные портландцементы.

Белый портландцемент

Белый портландцемент – продукт тонкого помола маложелезистого клинкера с гипсом и небольшой добавкой диатомита.
Сырье для производства этого портландцемента – известняки и глинисто-песчаные породы с минимальным содержанием красящих оксидов марганца и железа.

Белый цемент характеризуется:
• высокой прочностью;
• плотностью 3,12-3,18 г/см3;
• насыпная плотность 1,1 г/см3;
• схватывание наступает через 45 мин., полное высыхание достигается через 12 часов;
• повышенной стойкостью к разным атмосферным явлениям.

Конструкции, изготовленные с применением этого цемента, устойчивы к образованию трещин и отличаются эстетичным видом.
Производится белый портландцемент двух марок (400 и 500) и трех сортов (высший, БЦ-1 и БЦ-2).
Используется этот вид цемента:
• в отделочных фасадных работах;
• для наливных полов;
• для изготовления разных строительных элементов, малых архитектурных форм, скульптур, ступенек, колонн, бордюров, цветников, фрагментов декора;
• в дорожном строительстве для разметки дорожного и аэродромного полотна и др.

На основе белого портландцемента изготовляются цветные цементы, сухие декоративные смеси.

Сульфатостойкий портландцемент

Сульфатостойкий портландцемент – продукт тонкого совместного помола гипса и портландцементного клинкера.
Состав, используемого в производстве клинкера, должен удовлетворять требованиям по содержанию:
• трехкальциевого силиката 3СaO·SiO2 – не более 50%;
• трехкальциевого алюмината 3СaO·Al2O3 – не более 5%.

Выпускается цемент:
• без добавок;
• с минеральными добавками – гранулированными шлаками (10-20%), активными добавками из осадочных пород (5-10%).

Марка сульфатостойкого портландцемента без добавок – 400, с добавками – 400 и 500.
При других одинаковых характеристиках этот вид цемента отличается повышенной устойчивостью к действию сульфатных вод. Потому он применяется для обустройства наружных зон гидротехнических сооружений, морозостойких железобетонных и бетонных конструкций, в том числе и предварительно напряженных, подвергающихся сульфатной агрессии воды при переменном уровне горизонта, или регулярном многократном попеременном увлажнении и высыхании, либо замораживании и оттаивании. Также применяется сульфатостойкий портландцемент при изготовлении сооружений опор мостов, молов, свай, предназначенных для эксплуатации в минерализованных водах.

Пуццолановый цемент

Пуццолановые цементы – гидравлически вяжущие вещества. Основой для их производства могут быть активные минеральные гидравлические добавки (не менее 20%) и портландцемент или известь.

Выделяют несколько разновидностей цемента:
• пуццолановый портландцемент;
• известково-пуццолановый;
• известково-зольный;
• известково-глинитный.

Пуццолановый портландцемент бывает обыкновенный и сульфатостойкий.
Известково-пуццолановый цемент в зависимости от вида применяемых активных минеральных добавок может быть:
• с добавками вулканического происхождения (пемза, пепел, трасс и др.);
• с добавками осадочного происхождения (опока, диатомит, трепел и т.д.);
• с обожженными глинистыми (кремнеземистыми) веществами.

Пуццолановый портландцемент

Пуццолановый портландцемент наиболее распространенный из данного вида цементов. Сырье для его получения:
• портландцементный клинкер (60-80%);
• активные минеральные добавки (20-40%);
• небольшое количество гипса.

Пуццолановый портландцемент выпускается двух марок: 300 и 400. Он отличается:
• повышенной водонепроницаемостью;
• невысокой скоростью твердения;
• повышенной коррозионной устойчивостью (особенно в сульфатных и мягких водах);
• пониженной морозостойкостью;
• повышенной усадкой и истираемостью;
• повышенной связующей способностью.

Плотность такого цемента равна 2,7—2,9 г/см3.

Пуццолановый цемент в основном применяют в сооружениях, подвергающихся воздействию пресных вод:
• в водопроводных сооружениях;
• при строительстве портов, каналов, плотин, шлюзов и других речных гидротехнических сооружений для подводных конструкций;
• при проходке шахт;
• при строительстве туннелей, метро и других подземных сооружений;
• при заливке фундаментов и кладке подвалов промышленных и гражданских зданий.

Шлаковые цементы

Шлаковый цемент – группа гидравлически вяжущих цементов, получаемых совместным помолом доменных гранулированных шлаков и добавок-активизаторов (ангидрит СaSO4, строительный гипс CaSO4•0,5H2O, известь СаСО3 и др.) или смешением ранее раздельно измельченных компонентов.

В эту группу цементов входят:
• известково-шлаковый – содержание активизаторов: извести 10-30%, гипса до 5% от общей массы цемента;
• сульфатно-шлаковые – не содержат или содержат в незначительных количествах портландцементный клинкер. К ним относят цемент:
а) шлаковый бесклинкерный состоит из шлака, гипса или ангидрита (10%), обожженного доломита СаСО3·MgCO3 (3-7%);
б) гипсошлаковый состоит из шлака, ангидрита или гипса, портландцемента или извести (2%).
• шлакопортландцементы могут содержать шлаков от 20 % до 80% от общей массы готового продукта. Они делятся на:
а) обычные;
б) быстротвердеющие – изготовляют из клинкера соответствующего цемента и доменных шлаков высокой активности. Такие цементы характеризуются более интенсивным нарастанием прочности в начальный период.

Свойства шлаковых цементов
Вяжущие свойства всех групп шлаковых цементов существенно зависят от:
• состава цемента;
• металла, при выплавке которого образовался шлак;
• особенностей технологического режима печи;
• способа и температуры грануляции и др.

Шлаковые цементы выпускаются марками от 200 до 400. Они отличаются:
• медленным твердением и схватыванием;
• достаточно высокой механической прочностью;
• удовлетворительными показателями морозо- и воздухостойкости

Сульфатно-шлаковый цемент не оказывает на сталь корродирующего действия, выделяет при твердении мало тепла.
Начало схватывания известково-шлакового цемента наступает обычно через 5-6 часов, а конец – через 12-30 часов.

Применение шлаковых цементов
Шлаковые цементы применяются для получения бетонов и строительных растворов, используемых преимущественно в подводных и подземных сооружениях. Известково-шлаковый цемент максимально эффективен в изготовлении автоклавных материалов и изделий.
Быстротвердеющий шлакопортландцемент нашел применение в производстве железобетонных изделий, подвергающихся интенсивной тепловлажностной обработке.
Сульфатно-шлаковые цементы часто используются в железобетонных и бетонных конструкциях сооружений, подвергающихся воздействию сульфатных вод.
Не следует использовать эти цементы в конструкциях, подвергающихся частому увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаиванию.

Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент – вид гидравлического быстротвердеющего вяжущего вещества. Сырье для его получения в основном бокситы Al2O3·nH2O или глинозем Al2O3 и известняки СаСО3. Исходная масса подвергается обжигу и плавлению, полученный клинкер измельчают.
Химический состав цемента включает Al2O3 (от 35%), CaO (минимум 36%), Fe2О3 (10-14%) и SiO2 (2-4%).

Глиноземистые цементы по содержанию в готовом продукте глинозема делят на:
• обычный – содержание окиси алюминия до 55%;
• высокоглинозёмистый – содержание Al2O3 в пределах 60-65 %;
• особочистый высокоглиноземистый – 73-75 % Al2O3.

Свойства глиноземистого цемента
Глиноземистый цемент характеризуется:
• в рыхлом состоянии средней плотностью – 1-1,2 г/см3;
• высокой огнеупорностью;
• быстрым нарастанием прочности;
• повышенной устойчивостью против коррозии в кислых (сульфатных) средах;
• высокой экзотермией (выделением тепла) при твердении.

Глиноземистый цемент производится трех марок: 400, 500 и 600.

Для достижения нормативной прочности при твердении этого вида цемента, особенно на ранних стадиях, важно придерживаться температурного режима (15-200С). Также во избежание быстрого схватывания и снижения прочности недопустимо смешивания глиноземистого цемента с портландцементом и его разновидностями.

Применение глиноземистого цемента
Характеристики глиноземистого цемента позволяют применять его при:
• возведении подземных сооружений;
• строительстве или срочном ремонте специальных сооружений, промышленных объектов и мостов, железобетонных конструкций;
• железобетонных и бетонных сооружений, работающих в морской, сульфатной или других минерализованных водах;
• зимних бетонных работах;
• шахтостроении;
• скоростном тампонировании холодных газовых и нефтяных скважин;
• замоноличевании трещин в породах при значительном дебите воды.

Также этот вид цемента используют для:
• быстрого сооружения фундамента под технику;
• для заделки пробоин в морских судах;

Еще один вид применения глиноземистого цемента – изготовление огнеупорных бетонов, а также расширяющихся цементов на его основе.

Расширяющиеся цементы

У обычных цементов есть один существенный недостаток – при затвердении они дают усадку, что очень нежелательно при проведении некоторых ремонтно-строительных работ. Этой проблемы не возникает у расширяющегося цемента, потому что в процессе затвердения он увеличивается в объеме, становится плотным и влагонепроницаемым. При нормальных эксплуатационных условиях расширение такого цемента составляет от 0,2 до 2%.

Расширяющийся цемент понятие собирательное. Это гидравлические быстротвердеющие вяжущие вещества, в начальный период твердения которых, происходит увеличение объема цементного камня. К ним относят:
• гипсоглиноземный расширяющийся цемент (ГГРЦ);
• расширяющийся портландцемент (РПЦ);
• напрягающий цемент (НЦ);
• водонепроницаемый расширяющийся цемент.

Каждый из видов имеет свои достоинства и области применения.

Гипсоглиноземный расширяющийся цемент

Гипсоглиноземный расширяющийся цемент изготавливается согласно ГОСТ 11052-74. Сырьем для этого вида цемента являются: природный гипс, высокоглиноземные доменные шлаки или клинкер. Изготавливают две марки расширяющегося гипсогленоземного цемента 500 и 400. Марка расширяющегося цемента зависит от показателя линейного расширения.

Положительными качествами этого вида цемента расширяющегося являются низкая усадка, сохранение объема при высыхании, а также прекрасные технические характеристики:
• окончательное схватывание происходит в течение 4 часов;
• предел прочности при сжатии составляет 28 МПа;
• морозостойкость составляет 200 циклов;
• высокая деформационная способность.

Цемент гипсоглиноземный расширяющийся – основа для изготовления водонепроницаемого бетона. Его основные области применения:
• гидроизоляционные работы;
• омоноличивание железобетонных конструкций, постоянно контактирующих с водой;
• буровые работы.

Расширяющийся портландцемент

Расширяющийся портландцемент получают из клинкера портландцементного, шлака глиноземного, природного двуводного гипса и активных минеральных добавок (например, доменного шлака). В зависимости от степени линейного расширения он делится на:
• безусадочный расширяющийся цемент – линейное расширение не более 0,3%;
• слабо-, средне-, сильнорасширяющиеся – у них этот показатель достигает 2,5%.

Этот вид цемента имеет довольно длительный период расширения (до 30 суток), благодаря чему обеспечивается равномерное заполнение всего необходимого объема.

Расширяющийся портландцемент не теряет своих свойств при перепаде температур, потому чаще всего применяется для ремонта гидросооружений и в качестве дорожного покрытия.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент

Еще один вид расширяющегося цемента – водонепроницаемый. Его получают смешиванием гипса строительного, цемента глиноземистого и расширяющей добавки.
Расширяющийся водонепроницаемый цемент характеризуется низким временем схватывания (окончание не позднее 10 мин.) и высокой скоростью твердения. Благодаря этим качествам он получил широкое распространение в подземном и подводном строительстве, для гидроизоляционных работ и ликвидации трещин.

Напрягающий цемент

Сырье для напрягающего цемента: строительный гипс (5 %), глиноземный шлак или цемент глиноземистый (15 %) и портландцементный клинкер (65%). Отличительными особенностями этого вида расширяющегося цемента являются:
• полная схватываемость до 4 часов;
• высокая водонепроницаемость;
• быстрое твердение.

Широкое применение получил в производстве напорных труб, возведении резервуаров для топлива и воды, при бетонировании чаш бассейнов.

Учитывая широчайшее разнообразие видов цемента, выбор наиболее подходящего для проведения запланированных строительных работ лучше доверить профессионалу. Мастер своего дела подберет материал, который обеспечит надежность и прочность будущей конструкции.

Цемент – это искусственно созданный материал, без которого не может обойтись ни одно строительство. При этом в зависимости от способа производства и вида цемента, материалами для его производства могут быть различные природные вещества, придающие каждому типу цемента специальные свойства.

Из каких веществ состоит цемент?

Основным сырьем для производства цемента служат глинистые и карбонатные породы — клинкер, а в ряде случаев промышленные отходы – металлургические доменные шлаки.

Под «карбонатными горными породами» подразумеваются и используются для производства цемента: известняк, ракушечник, мел, мергель, доломит и прочие осадочные породы, имеющие аморфную карбонатно-глинистую, меловую или известняковую структуру.

Дело в том, что мел и известняк являются легко измельчаемыми веществами, что очень важно при производстве цемента – мелкодисперсного порошка с уникальными свойствами.

Под «глинистыми породами» подразумеваются: глина, суглинок, лесс и глинистые сланцы. Данные породы состоят из разных видов минералов (полевой шпат, кварц, силикат и пр.), которые имеют способность к увеличению объема, а также приобретают пластичность при контакте с водой.

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.

Кроме основных видов сырья в производстве цемента используются всевозможные присадки придающие «вяжущему» специальные свойства: глиноземистые и кремнеземистые добавки, плавиковый шпат, гипс, апатиты, флюориты, кремнефтористый натрий, хлористый натрий и другие.

Основные этапы технологии производства цемента, наглядно демонстрирующие из чего состоит цемент/

  • Добыча и обогащение основного сырья (известняк, глина и гипсовый камень);
  • Дробление, сушка, измельчение, перемешивание и корректировка сырья в четко оговоренных нормативными документами пропорциях;
  • Получение шлама в зависимости от принятого способов производства: мокрый, сухой или комбинированный;
  • Обжиг смеси сырья при температуре 1 450 градусов Цельсия – получение клинкера;
  • Измельчение клинкера до мелкодисперсного состояния;
  • Смешивание компонентов: измельченный клинкер, гипс и минеральных присадок.

Полученный мелкодисперсный порошок серо-зеленого цвета и есть самый широко применяемый тип «связующего – портландцемент той или иной марки.

Типы цемента – назначение и особенности

  • Белый цемент. Используется для производства фасованных строительных сухих смесей и возведения декоративных цветных конструкций. Характеризуется ускоренным набором прочности, уникальными декоративными свойствами, повышенной стойкостью к атмосферным факторам и высокой стоимостью по отношению к стандартному портландцементу;
  • Быстротвердеющие цементы. Представляют собой портландцемент со специальными присадками, ускоряющими процесс схватывания и гидратации;
  • Расширяющиеся цементы. Этот тип цемента изготавливают из глиноземистого цемента и гипса. В отличии от всех остальных типов «связующего» дающих усадку при схватывании, расширяющийся цемент в соответствии со своим названием увеличивается в объеме;
  • Водонепроницаемый безусадочный цемент. Применяется для гидроизоляции швов, строительства гидротехнических сооружений, подземных бетонных резервуаров, тоннелей и других конструкций, работающих в условиях повышенной влажности;
  • Гидрофобный цемент. Представляет собой цемент со специальными присадками, увеличивающими период гарантийного хранения и транспортировки в условиях повышенной влажности воздуха. Используют для приготовления морозостойкого и влагонепроницаемого бетона;
  • Глиноземистый цемент. Характеризуется очень быстрым набором прочности – до 50% марочной прочности в течение 24 часов. Процесс гидратации идет при значительном выделении тепла, что является положительным свойством при бетонировании в условиях низких температур;
  • Напрягаемый цемент. Бетон на основе цемента этого типа имеет положительное свойство расширяться при наборе прочности. Кроме того такие бетоны являются лидерами по значению коэффициента водонепроницаемости – до W20, что весьма актуально при возведении резервуаров, бассейнов, монолитных кровель и гидротехнических сооружений без обустройства дополнительной гидроизоляции;
  • Пуццолановый цемент – портландцемент с добавкой мелкодисперсного кремнезема. Характеризуется увеличенным периодом схватывания и низким тепловыделением при гидратации.

    Виды цемента и их применение таблица

    Применяется для возведения мощных объемных бетонных конструкций;

  • Сульфатостойкий цемент. Характеризуется высокой стойкостью к воздействию агрессивных солей. Применяется для возведения гидротехнических сооружений работающих под воздействием морской воды;
  • Шлакопортландцемент. Изготавливается из измельченного металлургического шлака с добавкой активных веществ: известь, гипс и пр.

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

Марки и разновидности цементов и их особенности

Цемент является одним из самых востребованных строительных материалов. Область применения цемента практически не ограничена. Его используют при возведении фундаментов и устройстве кровель, укладке напольных покрытий и установке сантехприборов. Основной функцией цемента является скрепление конструктивных элементов возводимых зданий. Он входит в состав бетонных растворов, применяемых для изготовления строительных конструкций, с его помощью выравнивают различные поверхности. Любой, даже самый незначительный домашний ремонт не обходится без этого универсального материала.

Что представляет собой цемент

С латинского «caementum» переводится как щебень или битый камень. Этот порошкообразный материал является искусственно созданным вяжущим, состоящим из клинкера, определенного количества гипса, минеральных добавок и различных наполнителей. При затворении цемента водой или другими жидкостями, образуется пластичная масса, способная при затвердевании превращаться в камневидное тело.

Цемент является основной составляющей бетонного и цементно-песчаного раствора. Он обладает уникальной способностью набирать свою прочность при воздействии влаги, чего не скажешь о гипсе или воздушной извести, твердеющих в сухих условиях.

Интересен тот факт, что еще древние римляне к извести подмешивали вулканический пепел или дробленый камень. Это можно считать началом истории появления цемента.

Свойства цемента

Одной из основных особенностей цемента является отличие его технических характеристик в пределах каждой страны и даже отдельных регионов, где он выпускается. Причина заключается в том, что любой из заводов связан со своими месторождениями, поставляющими компоненты для изготовления материала. Портландцемент, произведенный, к примеру, в России, существенно отличается от цемента, изготавливаемого в Германии или других странах.

В связи с этим, производители определили основные показатели, на которые необходимо ориентироваться и по которым производится маркировка цемента:

  • морозостойкость – способность выдерживать многочисленные циклы заморозки-разморозки в течение определенного временного периода (обычно – года), что достигается за счет введения в состав цемента модифицирующих добавок;
  • стойкость к коррозии – противостояние отрицательному влиянию окружающей среды. Наибольшей стойкостью обладает пуццолановый цемент, который применяют при возведении подводных и подземных объектов;
  • прочностные характеристики – зависят от количественного присутствия в составе гипса или измельченного шлака и характеризуются маркой цемента;
  • водостойкость – возможность схватывания растворной смеси в течение десяти минут, что крайне важно при заделке стыков, расположенных в водной среде;
  • сульфатостойкость – устойчивость к действию воды, содержащей сульфат-ионы. Необходимый показатель при строительстве гидросооружений, соприкасающихся с соленой водой;
  • тонкость помола – влияет на период затвердевания и, соответственно, прочностные характеристики. Чем мельче помол – тем прочнее бетон.

Следует отметить, что от величины вышеперечисленных показателей во многом зависит область применения цемента и качественные характеристики бетонного раствора.

Виды цементов и их применение

От содержания минеральных составляющих во многом зависят характеристики цемента и его разновидности. Основными из них являются:

  • портланцемент (пластифицированный, быстротвердеющий, пуццолановый) – имеет широкую область применения практически во всех строительных сферах;
  • глиноземистый – незаменим при срочных аварийных работах, в зимний период времени и при возможном воздействии минерализованных вод. Он быстро схватывается, но в условиях жаркого климата не применяется;
  • магнезиальный – используют при устройстве магнезиальных полов;
  • белый – относится к портландцементам, но имеет свои уникальные характеристики, которые позволяют изготавливать из него скульптурные композиции и архитектурные фасадные элементы.

    Цемент в строительных работах

    При добавлении в состав цветного пигмента белый цемент используют в качестве декоративных покрытий;

  • кислотоупорный – предназначается для изготовления бетонов и растворов с кислотоустойчивыми свойствами, но при воздействии воды и едких щелочей он теряет свою прочность;
  • гидрофобный – находит применение при производстве ячеистых бетонов, обладает высокой морозостойкостью и малым водопоглощением;
  • водонепроницаемый – основополагающий материал, используемый при устройстве гидроизоляции конструкций, испытывающих повышенную влажность, в том числе для заделки раструбов и трещин в железобетонных конструкциях, подвергающихся воздействию влаги;
  • шлаковый – применяют в подземных и подводных строениях, при изготовлении автоклавных материалов.

Сфера использования различных видов цемента зависит от его марки, которая выражается в цифрах, обозначающих прочность на сжатие в кг/см2. Наиболее распространенными являются марки 400 и 500, без которых при возведении любого строительного сооружения обойтись просто невозможно. Более прочный цемент – М600 – используется для военных объектов. С его помощью строят бункеры и, даже, ракетные шахты.

11.08.2014 в 12:08

Разновидности цемента

Виды цемента:

  • Портландцемент
  • Белый цемент
  • Быстротвердеющий цемент
  • Водонепроницаемый расширяющийся цемент
  • Гидрофобный цемент
  • Глинозёмистый цемент
  • Магнезиальный цемент
  • Карбонатный цемент
  • Напрягающий цемент
  • Песчанистый цемент
  • Пластифицированный цемент
  • Пуццолановый цемент
  • Расширяющийся цемент
  • Сульфатостойкий цемент
  • Тампонажный цемент
  • Шлаковый цемент

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.

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).

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.

Ускорению твердения цемента в начальный период способствует также уменьшение 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 от  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.

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 суток. должно быть в пределах 03-1%.

ВРЦ применяют для зачеканки и гидроизоляции швов тюбингов раструбных соединений создания гидроизоляционных покрытий заделки стыков и трещин в железобетонных конструкциях и т.д.

Гидрофобный портландцемент — получают введением при помоле обыкновенного портландцемента гидрофобизующей 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.

Глинозёмистый 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 глинозёмистый цемент (до 55%) и высокоглинозёмистый цемент (до 70%). температура плавления сырьевой шихты обычного глинозёмистого цемента 1450-1480 С высокоглинозёмистого цемента – 1700-1750 С.

Глинозёмистый цемент характеризуется быстрым нарастанием прочности высокой экзотермией при твердении повышенной стойкостью против коррозии в сульфатных средах и высокой огнеупорностью. По сравнению с портландцементом глинозёмистый цемент обеспечивает получение бетонов и растворов большей плотности и водонепроницаемости.

Магнезиальный цемент —  используют для устройства магнезиальных полов, в качестве  вяжущего. Представляет собой тонкодисперсный порошок, активной частью которого является оксид магния. Оксид магния, в свою очередь, есть продукт умеренного обжига природных карбонатных пород магнезита или доломита.

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.

Напрягающий цемент — разновидность расширяющегося цемента получаемая совместным помолом портландцементного клинкера (65%) глинозёмистого 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 напряжённых железобетонных конструкций с натяжением арматуры в одном или нескольких направлениях. Напрягающий цемент целесообразно применять для производства напорных труб возведения ёмкостных сооружений и некоторых тонкостенных железобетонных конструкций.

Песчанистый портландцемент — получается путем совместного тонкого помола клинкера, добавки гипса и примерно 40% кварцевого песка. Отличительной особенностью этого цемента является пониженное тепловыделение при гидратации.

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.

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 ещё 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.

Расширяющийся цемент — собирательное название группы цементов обладающих способностью увеличиваться в объёме в процессе твердения.

У большинства расширяющихся цементов 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.

Полное расширение расширяющегося цемента составляет 02-2%. Прочность расширяющегося цемента 30-50 Мн/м2. В Советском союзе наибольшее распространение среди расширяющихся цементов получили водонепроницаемый расширяющийся цемент расширяющийся портландцемент гипсоглинозёмистый 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 надёжной гидроизоляции при возведении некоторых гидротехнических сооружений производстве напорных железобетонных труб и т.п.

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 * 2H2O + 19H2OC3A * 3CaSO4 * 31H2O.

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.

Тампонажный цемент — разновидность портландцемента; предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин.

Тампонажный цемент изготовляют совместным тонким измельчением клинкера и гипса. В Советское время(СССР) выпускали 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.

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%.

Виды и свойства цементов

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 иизделий.

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)
  • ГОСТ 10178-85

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.

Согласно ГОСТ 10178-85 условное обозначение цемента должно состоять из:

— наименования типа цемента — портландцемент, шлакопортландцемент. Допускается применять сокращенное обозначение наименования — соответственно ПЦ и ШПЦ;

— марки цемента;

— обозначения максимального содержания добавок в портландцементе: Д0, Д5, Д20;

— обозначения быстротвердеющего цемента — Б;

— обозначения пластификации и гидрофобизации цемента — ПЛ ,ГФ;

— обозначения цемента, полученного на основе клинкера нормированного состава — Н;

— обозначения стандарта, которому соответствует цемент.

Пример условного обозначения портландцемента марки 400, с добавками до 20%, быстротвердеющего, пластифицированного:

  • Портландцемент 400-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85.
  • ГОСТ 31108-2003

С 01 января 2008 года часть российских цементных заводов, в частности входящих в концерн «ЕВРОЦЕМЕНТ» переходят на производство цемента по ГОСТ 31108-2003.

Одним из преимуществ стандарта ГОСТ 31108-2003 является его гармонизированность с европейским стандартом EN 197-1, который устанавливает единые для всех стран Евросоюза (ЕС) классификацию, технические требования и методы установления соответствия качества цементов требованиям стандарта.

Стандарт ГОСТ 31108-2003 не отменяет действующий в настоящее время ГОСТ 10178-85, который можно применять во всех случаях, если это технически и экономически целесообразно. Вместе с тем он является перспективным для разработки новой нормативной документации в строительстве, базирующейся на характеристиках цементов, гармонизированных с требованиями EN 197-1.

При переходе производства цемента на ГОСТ 31108-2003 возможно получать адекватную оценку качества цементов, выпускаемых в странах СНГ и ЕС.

Основные отличия ГОСТ 31108-2003 от действующего ГОСТ 10178-85:

 — вместо марок введены классы прочности на сжатие, аналогичные установленным EN 197-1;

 — для цементов всех классов прочности, кроме требований к прочности в возрасте 28 суток, дополнительно установлены нормативы по прочности в возрасте двух суток, за исключением классов 22,5Н и 32,5Н, а для цементов классов 22,5Н и 32,5Н — в возрасте 7 суток;

 — для всех классов прочности, кроме класса 22,5, введено разделение цементов по скорости твердения на нормальнотвердеющие и быстротвердеющие, что позволит минимизировать расход цемента в строительстве за счет его оптимального подбора по скорости твердения.

По ГОСТ 31108-2003 изменятся обозначения цементов.

Условное обозначение цемента будет состоять из:

 — наименования цемента (ЦЕМ I — портландцемент, ЦЕМ II — портландцемент с минеральными добавками)

 — портландцемент с минеральными добавками подразделяют на подтипы А и В — для подтипа А количество минеральных добавок ограничивается от 6% до 20%, для типа В — от 21% до 35%;

 — сокращенного обозначения цемента, включающего обозначение типа и подтипа цемента и вида добавки (гранулированный шлак обозначается буквой Ш; пуццолана — П; композиция шлака и пуццоланы (трепел, опока) — К (Ш-П));

 — класса прочности (22,5; 32,5; 42,5 и 52,5, что означает минимальную прочность на сжатие на 28 сут, МПа);

 — обозначения подкласса (прочность на сжатие в возрасте 2 (7) суток — Н (нормальнотвердеющий) и Б (быстротвердеющий), кроме класса 22,5);

 — обозначения стандарта, которому соответствует цемент.

Примеры условных обозначений:

1. Портландцемент класса 42,5 нормальнотвердеющий:

Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ГОСТ 31108-2003;

2. Портландцемент со шлаком от 6% до 20%, класса прочности 32,5, быстротвердеющий:

Портландцемент со шлаком ЦЕМ II/А-Ш 32,5Б ГОСТ 31108-2003;

3. Портландцемент со шлаком от 21% до 35%, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий:

Портландцемент со шлаком ЦЕМ II/В-Ш 32,5Н ГОСТ 31108-2003;

4. Композиционный портландцемент с суммарным содержанием доменного гранулированного шлака и пуццоланы от 6% до 20%, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий:

Композиционный портландцемент с шлаком ЦЕМ II/А-К (Ш-П) 32,5Н ГОСТ 31108-2003.

При производстве цемента по ГОСТ 31108-2003 можно добавлять вспомогательные компоненты в количестве 5% во все типы цементов (в том числе и в ЦЕМ I). В качестве вспомогательных компонентов цемента могут применяться любые минеральные или инертные добавки, регламентируемые ГОСТ 31108-2003. Вспомогательные компоненты не должны существенно повышать водопотребность цемента, а также снижать долговечность бетона или защиту арматуры от коррозии.

Соответствие обозначений цементов (по заводам) по ГОСТ 10178-85 и по ГОСТ 31108-2003 является относительным по причинам различий в вещественных составах и различий методов испытаний, однако, строительно-технические свойства цемента произведенного по ГОСТ 31108-2003 сопоставимы с цементом произведенного по ГОСТ 10178-85.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *