Splavmetal.ru

Сплав Металл
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Строительный цемент: свойства и применение

Строительный цемент: свойства и применение

Цемент является одним из основных связующих материалов, которые используются в строительстве. Качество цемента, решающим образом определяющее долговечность возводимого объекта, а также уровень расходов на его эксплуатацию, всегда может быть эффективно подтверждено современными методиками испытаний. Такими методиками и соответствующим лабораторным оборудованием располагает лаборатория «СтройЭкспертЭкология».

В России для производства строительного раствора должен использоваться цемент, характеристики которого регламентируются ГОСТ 25328-82. В частности, его основой является клинкер на основе портландцемента, куда вводятся корректирующие добавки – гипс, активные минеральные вещества и компоненты, играющие роль наполнителей. После тщательного измельчения и перемешивания, составляющие цемента могут применяться для кладки стен зданий и сооружений, а также для приготовления штукатурных или облицовочных растворов.

Разновидности строительного цемента определяются составом добавок, среди которых:

  • Гранулированные шлаки, являющиеся отходами или побочными продуктами металлургического производства;
  • Различные виды каменного гипса, предусматриваемые ГОСТ 4013-82;
  • Кристаллическая мраморно-известняковая пыль, которую извлекают из электрофильтровых установок;
  • Пластификаторы и гидрофобизаторы (их количество ограничено, и не должно превышать 0,3…0,5 % по массе).

Стандартом допускаются и другие добавки, свойства которых не ухудшают конечное качество продукта. Сюда включаются борогипс, некоторые разновидности фосфоритов и прочие добавки, способствующие улучшению процесса приготовления цемента.

Основа любого вида цемента – кварцевый песок по ГОСТ 8736-93, который предназначен для строительных работ. Содержание в нём кварцита не может быть меньше 90%, а посторонних веществ – глины или ила (даже особо мелких фракций) не должно превышать 3 %.

Производителям строительного цемента разрешается вводить в его состав технологические добавки на основе активных минеральных веществ, при условии, что они не ухудшают свойств продукта.

Физические свойства строительного цемента

  1. Размеры частиц. Они обеспечиваются размолом клинкера на последнем этапе процесса производства цемента. Степень дисперсности частиц определяет скорость гидратации цемента в процессе приготовления растворов.
  2. Объёмная прочность. Характеризует способность цемента не давать усадки при затвердевании. Цемент хорошего качества сохраняет свой объем после схватывания без замедленного расширения, что обусловлено содержанием свободной извести и оксида магния.
  3. Консистенция – способность свежеприготовленной цементной пасты к текучести.
  4. Прочность. Во внимание принимаются три типа прочности цемента – на сжатие, на растяжение и на изгиб. ГОСТ 25328-82 оговаривает прочность строительного цемента не ниже 19,6 МПа. На прочность влияют различные факторы: соотношение воды и цемента, соотношение цемента и мелкого заполнителя, условия отверждения, размер и форма образцов, способ формования и смешивания, условия загрузки и время приготовления цементной смеси.
  5. Продолжительность схватывания. Цемент застывает и затвердевает при добавлении воды. Время схватывания может варьироваться в зависимости от множества факторов, таких как размер фракций, соотношение цемент-вода, химический состав добавок. Цемент, используемый в строительстве, должен иметь начальное время схватывания не слишком низкое, и конечное время схватывания не слишком высокое.
  6. Тепло гидратации – реакции, которая происходит при добавлении к цементу воды. Гидратация генерирует тепло (которое может влиять на качество продукта), а также способствует поддержанию температуры отверждения в холодную погоду. Однако избыточное тепло, особенно при строительстве высотных зданий и сооружений, может вызвать нежелательные напряжения. На тепло гидратации больше всего влияют активные добавки, присутствующие в цементе, а также водоцементное соотношение, размеры частиц и температура отверждения..
  7. Потеря веса. Нагревание образца цемента при 900…1000 ° C вызывает потерю веса вещества. Неправильное (или длительное) хранение или транспортировка продукта или транспортировке могут привести к предварительной гидратации и карбонизации цемента.
  8. Объёмная плотность. Когда цемент смешивается с водой, она заменяет участки, где обычно находится воздух. Из-за этого насыпная плотность цемента обычно не оценивается, а конечный продукт имеет различный диапазон плотности (1100…1300 кг/м 3 ) в зависимости от процентного содержания компонентов.
  9. Удельный вес. Этот параметр обычно используется в расчетах дозирования смеси. Стандартный портландцемент имеет удельный вес 3100…3200 кг/м 3 , но другие виды цемента (например, портланд-доменный шлак или портланд-пуццолановый цемент) могут иметь удельный вес около 2900 кг/м 3 .
Читайте так же:
Чем отличается цемент портланд от обычного цемента

Лаборатория «СтройЭкспертЭкология» располагает всеми необходимыми методиками, оборудованием и специалистами, для того, чтобы качественно и оперативно проверить качество и соответствие техническим требованиям всех марок цемента и цементных растворов. Это гарантирует безопасную эксплуатацию возведённых зданий и сооружений.

Химические составляющие цемента

Сырьем для производства цемента являются известняк (кальций), песок или глина (кремний), боксит (алюминий) и железная руда. В ограниченных количествах огут включаться также ракушечник, мел, мергель, сланец, глина, доменный шлак, сланец. Химический анализ цементного сырья даёт представление об эксплуатационных свойствах цемента. Вещества, которые входят в состав цементного сырья:

  1. Трикальций алюминат. Его пониженное содержание делает цемент устойчивым к сульфатам. Гидратация вещества снижается при увеличенном содержании гипса, при этом одновременно снижается и тепловыделение, особенно на ранних стадиях.
  2. Силикаты кальция. Трикальций силикат вызывает быструю гидратацию и затвердевание. Он также отвечает за раннее повышение прочности цемента при укладке строительного раствора. Двухкальциевый силикат в цементе способствует повышению его прочности при отверждении (примерно через неделю).
  3. Феррит. Является флюсующим агентом, обеспечивающим снижение температуры плавления сырья в обжиговой печи ( примерно с 1650°С до 1430°С). Феррит быстро гидратируется, поэтому не вносит большой вклад в прочность.
  4. Окись магния/магнезит. Процесс производства портландцемента использует данное вещество в качестве сырья для сухих технологических установок. Небольшое количество магнезита (до 6 % по массе) способствует повышению прочности цемента, и обеспечивает снижение выбросов двуокиси углерода в атмосферу.
  5. Оксиды железа. Повышают прочность и твёрдость цемента, в больших количествах могут изменять цвет конечного продукта на слабо-розовый.
  6. Щёлочи. Содержание щёлочи в цементе определяет количество оксида калия (K2O) и оксида натрия (Na2O). Цемент, содержащий большое количество щёлочи, может вызвать определенные трудности в регулировании времени схватывания. Низкощёлочной цемент, при совместном применении (в бетоне) с хлоридом кальция, может вызвать изменение цвета. В шлаково-известковом цементе измельченный гранулированный доменный шлак сам по себе не является действующим веществом, поскольку активируется лишь с добавлением щелочей. Обычно считается, что предел общего содержания щелочи в конечном продукте не должен превышать 0,60%.
  7. Кремнезёмная пыль. Она добавляется в цемент с целью улучшения таких эксплуатационных показателей, как прочность на сжатие, сопротивление истиранию и прочность сцепления. Одновременно увеличивается продолжительность схватывания, поэтому применение кремнезёма (в количестве 5…20%) оправдано лишь для реализации строительных проектов, где важна именно повышенная прочность цемента.
  8. Глинозём. Обязательно присутствует в цементе, который используется при возведении зданий и сооружений в холодную пору года.

Из нежелательных добавок к строительному цементу, количество которых технологически ограничивается, стоит выделить триоксид серы и неконтролируемое наличие извести.

Строительная лаборатория «СтройЭкспертЭкология» (г. Краснодар) выполняет самые сложные исследования химического состава строительных цементов, а также обеспечит проверку правильного подбора бетонной смеси для разных типов ее применения, что гарантирует последующее качество возведения объектов любой степени сложности.

Также проводим независимую судебную и досудебную строительно-техническую экспертизу объектов и строительных материалов с заключением сертифицированного эксперта.

Марки цемента

Марки цемента

Строительные материалы

Цемент – связующее вещество для наполнителей растворов, предназначенных для строительных работ. Это серый порошок тончайшего помола, способный менять свои физические свойства под воздействием воды и других жидкостей. В результате образуется однородная мягкая масса, легко принимающая любую форму. После застывания масса превращается в очень прочный и твердый камень. Свойства готовых строительных растворов напрямую зависят от марки используемого цемента. Поэтому важно знать, что означает та или иная марка цемента, и как она способна влиять на свойства раствора.

Характеристики цемента

Цемент маркируют с целью отображения его характеристик, которые нужны для приготовления строительных растворов необходимого качества. Цемент делают из клинкера, который составляет большую часть его массы. Клинкер изготавливают, обрабатывая высокой температурой известняк и глину. После обжига их измельчают в мельчайший порошок. Чем тоньше помол, тем быстрее застывает цементный раствор. Чтобы улучшить свойства цемента, в него добавляют разного рода минеральные добавки. Это могут быть пириты, бокситы или трепелы.

Читайте так же:
Что такое шнек для цемента

Главные характеристики цемента следующие:

Высокая прочность – способность образца выдерживать мощные механические нагрузки. Образец включает в себя 25% цемента и 75% кварцевого песка. Раствор заливают в форму 10х10х10 см, после чего ему застыть. После этого образец разрушают, чтобы определить максимальное давление, которое тот может выдержать. Марку цемента определяют по прочности образца. Главные характеристики любой марки цемента следующие:

  • Время полного застывания – очень важный параметр, который влияет на скорость и качество работ, особенно при отрицательных температурах. Чтобы ускорить процесс схватывания, в раствор могут добавлять гипс и другие специальные присадки.
  • Устойчивость к отрицательным температурам. Для повышения этого показателя в раствор могут добавлять древесный пек а также абиетат натрия.

С помощью специальных добавок можно получать растворы с нужными характеристиками:

  • Быстро застывающий раствор.
  • Раствор, стойкий к сульфатам – используется при строительстве плотин, гидроэлектростанций, и прочих гидротехнических сооружений.
  • Водонепроницаемый раствор.
  • Состав с пластификаторами, морозостойкий.
  • Раствор для облицовки и штукатурки.

Что означает определенная марка цемента

Портландцемент м200

Портландцемент м200

С помощью марки можно точно отразить состав и свойства цемента. Сегодня для определения маркировки разработан ГОСТ 31108-2003. При этом указывается полное название материала, например – портландцемент, сульфатостойкий цемент, и т.д. После этого указывают свойства вяжущего компонента:

  • ЦЕМ I – простой портландцемент.
  • ЦЕМ II – портландцемент содержит до 35% присадок.
  • ЦЕМ III – портландцемент содержит до 95% шлака.
  • ЦЕМ IV – пуццолановый цемент до 55%.
  • ЦЕМ V – специальная композитная смесь.

В названии также указывают основную добавку:

  • Композит (К).
  • Шлак (Ш).
  • Пуццолан (П).
  • Известняк (И).
  • Зола уноса (З).
  • Микрокремнезем (МК).

С помощью этих присадок можно получить водостойкий, быстросхватывающийся раствор, или состав с любыми другими необходимыми свойствами.

Все результаты проведенных измерений прочности записываются в специальных таблицах. В них отображается не только марка цемента, но и его класс прочности.

Таблица марок цемента по классу прочности

Таблица марок цемента по классу прочности

Для того чтобы получить специальные марки цемента, используются сырьевые добавки и современные технологии. К таким добавкам относятся:

Глиноземые цементы. Их получают, обжигая при температуре 1600 °С алюминатный шлак, бокситы или известняк. Поле обжига эти составы подвергают мелкому помолу, после чего они активно реагируют на контакт с водой, и кристаллизируются на 90% менее чем за сутки. По истечению еще двух суток раствор набирает прочности марки бетона М400-М600. В процессе кристаллизации выделяется много тепла, поэтому такой раствор можно использовать при отрицательной температуре.

С помощью добавки гипса и гидроалюмината кальция в цемент получают безусадочные и напрягающие материалы. Такой раствор может твердеть в воде, не изменяет свой объем, или наоборот – расширяется при остывании.

Шлакощелочный цемент с доменным гранулированным шлаком тонкого помола. Такая добавка делает раствор морозостойким и хорошо противостоящим агрессивным средам. Используется для строительства гидротехнических сооружений.

Как определяется марка цемента

Виды цемента

Марку цемента можно определить только в лаборатории с использованием специального оборудования на основании прочностных показателей образца. Сам образец формируется из цемента и кварцевого песка определенных пропорциях. Смесь очень хорошо перемешивается, после чего заливается в несколько форм размером 10х10х10 см.

Читайте так же:
Пропорции материалов для песчано цементной стяжки

Образцам дают полностью застыть на протяжении 28 суток. За это время бетон набирает 98% твердости. После этого берется образец, его укладывают под пресс, и разрушают. При этом измеряется максимальное давление, которое он может выдержать. Исследование проводится на 6 образцах, после чего вычисляется среднее значение. По результатам исследования определяют марку и класс цемента.

Сфера применения разных марок цемента

Как и где будет использоваться цемент, зависит от его марки и класса прочности получаемого из нее раствора. Основные марки цемента и область их использования:

  • М300 – Самая дешевая, используется в частном одноэтажном строительстве.
  • М400 – может быть использован для изготовления ж/б конструкций, приготовления бетонных и штукатурных растворов, кирпичной кладки, и т.д.
  • М500 – подходит для изготовления мостовых опор, также применяется при строительстве разного рода коммуникаций и ремонтных работ.
  • М600 – Используется для изготовления высококачественных конструкций, к которым предъявляются повышенные требования в плане морозостойкости и прочности.
  • М700 используется для приготовления бетонов с высочайшим классом прочности – В35, которые используются для заливки конструкций, подвергающихся высокому механическому напряжению.

Свойства любой марки цемента можно менять за счет специальных добавок. Использование разных марок цемента зависит от его характеристик и свойств:

  • Обычный портландцемент – используется для заливки бетонных конструкций.
  • Шлакопортландцемент – изготовление разного рода монолитов, в том числе под водой и под землей.
  • Пуццолановые цементы — используются для заливки сборных конструкций, а также подземных и подводных монолитных конструкций.
  • Глиноземные цементы – из них делают водонепроницаемые, расширяющиеся и безусадочные бетоны.
  • Цветные и белый цементы — используются в декоративных целях, для внутренних и внешних отделочных работ.

Если для того или иного вида работ марка цемента подобрана правильно, это позволит получить конструкцию с необходимыми техническими характеристиками. Правильное сочетание компонентов раствора, из которого сделан тот или иной продукт, позволяет приготовить бетонную смесь нужного класса по скорости кристаллизации и прочностным характеристикам.

Марки цемента, их особенности, свойства и различия

Цемент производится из гипса и клинкера в результате их измельчения и последующего смешивания в однородную массу. Гипс – это обычный минерал, а вот клинкер – специально подготовленная смесь, которая изготавливается из глины и известняка в соотношении 25 к 75 (25 частей глины и 75 частей известняка).

На фото – клинкерный транспортер

Производство цемента

Смесь глины и известняка нагревается до 1450 °С, в результате чего образуются отдельные гранулы клинкера, которые в дальнейшем будут смешиваться с гипсом, образуя цемент. В него могут добавляться минеральные компоненты, которые снижают стоимость конечного строительного материала, улучшают его устойчивость к кислотам, холоду и другим видам воздействия.

Даремский замок. Англия, г.Дарем. Возведен в XI веке с использованием цемента

Виды цемента

Цемент разделяется на 6 видов:

1. Романцемент (Римский цемент) – цемент, в котором преобладает белит (силикат кальция). Он очень долго застывает, по причине чего в современном мире практически не используется и не производится.

2. Портландцемент – самый распространенный цемент, который чаще всего применяется в строительстве. Назван так в честь английского острова Портленд за свой цвет, который аналогичен цвету добываемых на этом острове камней.

3. Глиноземистый цемент – дорогостоящий строительный материал. Для него характерна высокая скорость затвердения и прочность. Используется для быстрого возведения построек, а также для создания строений стратегического и военного назначения.

4. Магнезиальный цемент (он же – Цемент Сореля). Назван так в честь французского физика и инженера Станисласа Сореля, который изобрел такой вид цемента в 1866 году. Характеризуется высокой скоростью затвердения и прочностью. Недостатки – быстро разрушается, особенно под воздействием воды.

5. Смешанный цемент – общее название всех цементов, смешанных со шлаками, пемзой, туфом и другими веществами. Для него характерны: быстрое затвердение, небольшая стоимость и низкая прочность.

Читайте так же:
Спиральный транспортер для цемента

6. Кислотоупорный цемент. В его состав входит натрий и кварцевый песок. Главная особенность – невосприимчивость к воздействию кислот. Используется в химической промышленности для возведения построек, крепления оборудования и облицовочных материалов.

На фото – цветной цемент

Марки цемента

Маркировка на упаковке с цементом позволяет заранее определить его свойства. Маркировка цемента состоит из трех частей: вид цемента, его прочность и свойства.

Применение цемента всех видов: где используется, для чего нужен

Сегодня применение цемента достаточно широко – несмотря на появление новых строительных материалов, бетон на основе цементного вяжущего по-прежнему считается самым популярным, универсальным и предпочтительным во многих случаях вариантом. Цемент представляет собой порошкообразное вещество, относящееся к классу неорганических.

Цемент производят при помоле клинкера, который, в свою очередь, получают путем обжига при высоких температурах глины и извести, взятых в определенных пропорциях. К порошку могут добавляться различные минеральные вещества, пластификаторы для улучшения свойств и т.д. Цемент используют в виде вяжущего при замесе бетонных растворов разного типа и назначения.

Главная функция цемента – качественное скрепление конструктивных элементов создаваемых конструкций и возводимых зданий. Бетонные растворы используют для заливки полов и разных конструкционных элементов, монолитного строительства, производства тех или иных изделий и т.д.

  • При затворении водой превращается в вязкую пасту.
  • Цвет меняется со светло-серого на темный.
  • Бетон быстро набирает твердость во влажной и теплой воздушной среде.

Смесь в течение 28 дней (как правило) набирает прочность и постепенно превращается в искусственный камень с очень высокими характеристиками прочности, стойкости. Свойства цемента могут быть разными, зависят от массы факторов: вида самого вяжущего, наличия добавок, особенностей и условий применения, соблюдения технологии замеса и укладки.

разные виды цемента

Дополнительные свойства могут обеспечиваться специальными добавками в составе порошка, объем которых производитель всегда указывает на упаковке в маркировке и описании.

сферы применения цементного вяжущего

Производство цемента

Все разновидности цемента производятся по одной технологии. Могут отличаться составляющие и их пропорции, добавляться какие-то минеральные и другие вещества в конце, но само производство всегда предполагает определенные этапы и действия. Все современные смеси составляются на базе портландцемента.

  1. Получение первичного сырья: перемолотый известняк и глина смешиваются в шлам в пропорции 4:1.
  2. В процессе обжига шлама при температуре +1500 градусов по Цельсию сырье спекают в твердую массу, которая называется клинкер.
  3. Клинкер очень мелко смалывается до состояния порошка.

К клинкерному порошку добавляют минеральные присадки, гипс, чтобы получить цемент с нужными свойствами.

Состав

В составе цемента работают несколько составляющих на молекулярном уровне. Материал представляет собой тонкий порошок серого цвета, а вот компоненты в его химической формуле есть разные и отвечают за те или иные процессы в бетоне.

  • Кальциевый оксид – в объеме около 67%.
  • Кремниевый оксид – в объеме до 22%.
  • Алюминиевые окиси – до 5%.
  • Оксид железа – в объеме до 3%.
  • Разного типа модифицирующие компоненты – максимум 3%.
  • Разные виды глины (включая глинистый сланец и лесс).
  • Мергель, известняк, мел, другие карбонатные породы.
  • Минеральные присадки: кремнеземы, глиноземы, апатит, флюорит, плавиковый шпат, гипс, фосфогипс и т.д.

Прочность

Прочность является одним из самых важных свойств цемента, которое определяет сферу применения, предполагаемые нагрузки, технические характеристики конструкции из бетонного монолита. Нормативную прочность на сжатие цемент приобретает по прошествии 28 дней с момента затворения.

Прочность можно посмотреть по марке (самые популярные марки цемента М300, М400 и М500, указывают на прочность в кг/см2) и классу (указанным маркам соответствуют примерные показатели В20, В30 и В40). Приготовленный раствор твердеть начинает в течение 1-2 часов, завершается процесс минимум через 12 часов после укладки.

Читайте так же:
Приготовления бетона необходимо песок щебень цемент

Далее появляется гидратационное тепло и бетон набирает прочность в течение 28 суток. При низких наружных температурах тепло позволяет цементу набрать полный цикл прочности, при высоких – может спровоцировать ускорение прохождения реакции, в результате чего распространяются трещины из-за появления температурных напряжений.

виды цемента по прочности

Виды цемента

Когда рассматривают цемент, виды указывают в достаточно большом количестве, но и они не исчерпывают все многообразие материалов, что можно создавать из вяжущего. Ведь при правильном подходе придавать цементу разные свойства можно, вводя в состав те или иные добавки. А ввиду того, что цемент используется в самых разных сферах и областях, вариантов приготовления смеси существует множество. Варьироваться состав порошка может также за счет особенностей сырья, добываемого в том или ином регионе.

Кроме того, на рынке можно найти много других составов, которые могут использоваться при выполнении определенных видов работ в тех или иных условиях, сферах.

Основные марки

Марки цемента обозначаются буквой М и цифрами от 25 до 1000. Самые распространенные марки – М100, М200, М300, М400 и М500. Остальные применяются для конкретных задач и намного реже. Самые универсальные и прочные марки цемента – М400 и М500. Как было указано выше, цифры рядом с индексом говорят о нагрузке в кг/см2, которую может выдержать застывший камень.

Марки ниже М100 и М200 применяются для штукатурки, кладки, выше М600 – для возведения объектов особого назначения (военных, бункеров, ракетных шахт и т.д.).

  • ПЦ – портландцемент.
  • ШПЦ – шлако-портландцемент.
  • Б – быстротвердеющий состав.
  • СС – вяжущее с сульфатостойкими свойствами.
  • ПЛ – цемент уже с пластификатором в составе.
  • Н – нормированный, цемент с подтвержденной прочностью.
  • ВРЦ – водонепроницаемый цемент (применяется в возведении гидротехнических сооружений).

Также по ГОСТу 31108 указывают наличие добавок в порошке: I обозначает, что добавок нет; II – в цементе есть минеральные компоненты. Объем добавок обозначается буквами: А – 6-20% минкомпонентов, Б – 21-35%. Добавками могут выступать пуццолан, шлак, полимеры и т.д. Скорость твердения также обозначается буквами: Н – нормально твердеющее вяжущее, С – скорость средняя, Б – быстротвердеющие смеси.

Добавки в цементе также индексируются буквой Д и цифрами, отображающими процент содержания. Д0 – добавок нет, Д20 – в состав цемента включено 20% добавок, в результате чего вещество получается более пластичным. Общее правило такое: чем выше марка, тем больше прочность; чем выше процент добавок, тем эластичнее цемент (но при критичном содержании прочность может падать).

прочность цемента

  • М100, М200, М300 – производство разных элементов и изделий с нужными характеристиками.
  • М400 – применяются при заливке сборного/монолитного железобетона.
  • М500 – актуален для производства гидротехнических конструкций и плит, которые находятся в воде переменного уровня, для заливки бордюров и тротуаров, фундаментов всех видов.
  • М600 – бетонирование сборных конструкций повышенного качества.
  • М700 – работа с постройками, где отмечены высокие нагрузки и зоны напряжения.

Область применения

Область применения цемента напрямую зависит от его свойств и характеристик. В СНиПах и ГОСТах указаны все правила и особенности применения разных марок цемента с определенными техническими характеристиками в строительстве зданий, производстве изделий и т.д. Также влияют на выбор цемента условия его применения, поставленные задачи, особенности эксплуатации.

Несколько полезных советов по использованию цемента

Чтобы произведенный из цемента бетонный раствор соответствовал всем требованиям и был пригодным для создания прочных, надежных, долговечных конструкций и изделий, необходимо помнить о некоторых правилах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector