Цемент

Цемент является основным связующим материалом во всех видах строительства.
Это вяжущее под воздействием воды вещество, которое используется, как главный ингредиент раствора для скрепления песка и строительных элементов, а также в виде различных сортов бетона при производстве шифера, блоков, монолитных конструкций и железобетонных изделий.

цемент в руках

Благодаря своим скрепляющим свойствам цемент применим повсеместно – в домах, в офисных зданиях, в промышленных сооружениях, в аэропортах, мостах, плотинах, тоннелях, т. е. практически везде.

История изобретения

Подобие современного цемента впервые было использовано, еще в древности. С начала II века до н. э. римляне применяли бетон на основе извести для строительства крупных зданий. Формула была проста: строители делали обжиг извести и добавляли вулканический пепел. В средние века для увеличения скрепляющих свойств извести в раствор добавляли куриные яйца, а в древнем Китае использовали для усиления клейкий рис. Современная технология изготовления цемента начинает со средины XIX века, когда поняли главный секрет, что нужна высокая температура обжига извести для получения прочных скрепляющих свойств.

Химический состав

Цемент, как вещество представляет собой смесь нескольких соединений, которая включает в себя: оксиды кальция, кремния и алюминия в больших количествах, а окислы железа и другие примеси в малом объеме. Наиболее распространённый портландцемент содержит четыре основные химические составляющие: алит (ЗСаО SiО2), белит (2СаО SiО2), целит (ЗСаО Аl2О3) и браунмиллерит (4СаО Аl2О 3Fе2О3), которые, в свою очередь, от количественного состава придают различные свойства конечному продукту.

горки цемента

К примеру: химический состав портландцемента представляет собой: 60-67% оксида кальция (СаО), 19-24% диоксида кремния (SiО2), 4-8% окиси алюминия (Аl2О3), 2-6% окиси железа (Fе2О3) и до 3% присадок других элементов.

Классификация

С введением в обращение нормативного документа «ГOCT 31108-2003. Цементы общестроительные. Технические условия» существующие обозначения марки и сортности цемента были унифицированы со странами Европейского союза.

Различают пять основных видов. В соответствии с действующими стандартами классифицируется цемент с помощью условных обозначений:

  • Портландцемент ЦEM I – обычно называют «чистым», поскольку он не содержит примесей. Наиболее широко такой вид цемента применяется в строительстве промышленных и гражданских объектов, для изготовления предварительно напряженного бетона, сборного железобетона и строительных растворов для монолитных работ. Одну из разновидностей — портландцемент белый, содержащий отбеливающие добавки используют для приготовления сухих строительных смесей.
  • Портландцемент с минеральными добавками ЦЕМ II – имеет в своем составе глинозем, бокситы, известняк и различные легирующие примеси. Основным преимуществом данного типа цемента является относительно быстрое увеличение прочности, так после 24 часов затвердевания он достигает 80 — 90% от стандартизированного значения. Используется на строительных объектах для быстрого выполнения работ по бетонированию. Получаемые из него растворы, можно использоваться при температуре до -10 градусов по Цельсию, без применения дополнительной защиты. Марку ЦЕМ II не рекомендовано смешивать с цементом других видов.
  • Шлакопортландцемент ЦЕМ III — получают путем измельчения, на финальной стадии приготовления, цементного клинкера с гранулированным доменным шлаком. В качестве дополнения добавляется сульфат кальция. Шлаковый цемент по внешнему виду похож на обычный, но имеет хорошо выраженные отличительные свойства. Он особенно хорошо подходит для сред подверженных воздействию воды с низкой агрессивностью. Требует особого ухода во время затвердения, так стяжку надо две недели обильно опрыскивают водой, не давая ей засохнуть. Если это условие не выполнить — бетон не наберет достаточной прочности. Применяется в промышленности, в частности, в изготовлении монолитных конструкций для различных гидротехнических сооружений, работающих в условиях высокого риска наступления коррозии.
  • Пуццолановый цемент ЦЕМ IV — это смесь, которую получают из цементного клинкера, летучей золы (отходы от сжигания угля на электростанциях) и гипса. Свойства этого вида цемента аналогичны свойствам, которыми характеризуется шлакопортландцемент, но отличается низким тепловыделением при гидратации и повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных вод. Используется как, в общем, так и в специализированном строительстве, а также для производства ячеистого бетона.
  • Композиционный цемент ЦЕМ V или многокомпонентный. Сложно назвать портландцементом, поскольку содержание добавок превышает 35% и может доходить до 80%. В зависимости от состава добавок может иметь различные свойства, поэтому имеет строго специализированное применение.

Эти виды (от ЦЕМ II до ЦЕМ V), в свою очередь, подразделяются на три типа: A, B, C — по количеству процентного содержания примесей и присадок по отношению к основному компоненту – клинкеру.

мешок цемента

Дополнительным символом в маркировке присутствует обозначение подкласса, где буква Н соответствует нормально твердеющий состав, буква Б – быстротвердеющему, соответственно.

Дополнительная информация: Согласно, европейского стандарта EN 197-1 маркировка цемента имеет обозначение: CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV и CEM V и расшифровывается в полной аналогии с нашим ГОСТом.

Физические характеристики

Главной физической величиной для технических расчетов бетонных конструкций на прочность является обозначение условного параметра – прочности на сжатие.
Для различных марок цемента класс прочности и достижение его по времени сильно отличается и напрямую зависят от состава цемента. Так, различают четыре класса прочности: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5.

Основные физико-механические свойства цемента приведены в таблице:

 

Класс прочности цементаПрочность на сжатие, МПа, в возрасте   Начало схватывания, мин, не ранееРавномерность изменения объема (расширение), мм, не более
2 суток, неменее7 суток, не менее28 суток
не менеене более
22,5Н-1122,542,57510
32,5Н-1632,552,5
32,5Б10-
42,5Н10-42,562,560
42,5Б20-
52,5Н20-52,545
52,5Б30-

Данными значениями руководствуются строители для изготовления определенной марки бетона.

Производство

Исходным сырьем для изготовления портландцемента являются природные минералы, такие как:

  • известняк,
  • мел,
  • мергель,
  • сланец,
  • глинистые минералы.

Получают сырье в карьерах, расположенных, как правило, рядом с цементным заводом. Далее, добытый материал транспортируется, измельчается в дробильных агрегатах и поступает в высокотемпературные печи для отжига. В результате получается цементный клинкер – продукт в виде гранул, получаемый путем обжига при температурах спекания в 1700 градусов и выше.

транспортировка цемента

На заключительной стадии клинкер тщательно измельчают в порошок, который и является конечным продуктом – цементом.

Цемент является гигроскопичным веществом и при долгом или ненадлежащем хранении способен поглощать водяные пары из воздуха, теряя полностью свои вяжущие свойства.

Технология

При производстве цемента используется природный материал. В зависимости от местности добываемое сырье имеет разный состав и химические или физические свойства. Отсюда, каждому исходному материалу была подобрана своя технология получения готового клинкера. Изготавливают цемент, используя три основные методики, в основе которых применены разные технологии по подготовке сырья, его переработки и получения готового продукта:

      • Мокрый метод производства, когда — дробленый известняк измельчают в барабанных мельницах одновременно, смачивая водой до получения шлама с содержание влаги от 33 до 50%. Затем вся эта масса поступает в печь, где она сохнет, а затем обжигается до спекания, с отделением лишних углекислот. Преимуществом мокрого способа является то, что исходное сырье не сушиться и легко размалывается, что значительно снижает потребление энергии, а благодаря использованию воды снижается запыленность рабочей среды. Основным недостатком является большое потребление воды. Мокрый способ подходит для мягкого, пористого сырья с более высокой входной влажностью или для сырья с переменным химическим составом. Такую технологию применяют при изготовлении цементного клинкера из карбонатных компонентов (мела), силикатных компонентов (различных сортов глины) и железосодержащих отходов (доменного шлака). Более подробно можно ознакомиться с мокрым способом производства цемента на прилагаемом видео:
    • Сухой метод получения цемента требует предварительной просушки добываемого сырья перед обжигом. Сушка происходит перед фрезерованием или одновременно с фрезерованием в так называемых горячих сушильных мельницах. Далее, порошкообразную смесь после предварительного нагревания топочными газами транспортируют в печь, где ее доводят до полной готовности. Очевидные преимущества сухого способа изготовления является большая производительность такой технологии и высокая энергоэффективность процесса выпечки из-за предварительного нагрева подготовленной смеси для обжига. Сухой способ производства особенно подходит для твердых материалов с невысокой начальной влажностью и меньшей химической летучестью состава исходного сырья. Наглядная схема сухого метода получения цемента приведена на видео:
  • Комбинированный метод может реализовываться двумя способами, но в итоге представляет различное чередование последовательности сухого и мокрого процесса при получении клинкера.

Как выбрать нужный цемент?

Больших сложностей в выборе цемента нет, самое важное понимать в какой области строительства будет осуществляться его применение, исходя из этого определяются с маркой и классом прочности в соответствии с будущими нагрузками, которые будут действовать на бетонную конструкцию.

Понравилась статья? Поделитесь!

Добавить комментарий

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

Top