Цемент: характеристики, виды, маркировки, свойства

Цемент представляет собой вяжущий минеральный порошок, при перемешивании с водой который превращается в вязкую массу темно-серого цвета и достаточно быстро твердеет на воздухе. Получают такой порошок путем измельчения клинкера и последующей добавкой к нему минералов и гипса.

В промышленном строительстве, как правило, применяется портландцемент. Для его производства в специализированных печах обжигают смеси глины и известняка, взятые в определенном процентном соотношении. В результате получается материал, обладающий высоким качеством и надежностью с широкими возможностями использования. Популярность портландцемента обусловлена наличием у данного материала определенных характеристик и полезных свойств, приобретенных в процессе изготовления цемента. Для доставки цемента на свой строительный объект можете воспользоваться услугами грузового такси https://gruzovoe.taxi/, которое оказывает транспортные услуги в Москве и области. Заявку можно сделать, позвонив по телефону 8 956 82 39914 или оставить на сайте.

Характеристики и свойства цементов

Стойкость к коррозии

На затвердевший цемент негативное влияние может оказывать как агрессивная среда, так и нахождение в обычной воде. Для того, чтобы данная характеристика материала была улучшена, меняют минералогический состав цемента, вводя в него гидроактивные материалы, которые препятствуют химической активности солей.

Также стойкость к коррозии можно повысить путем добавления в исходное сырье специальных полимерных добавок, существенно снижающих микропористость и препятствующих негативному физическому и химическому влиянию окружающей среды. Дополнительное использование различных ингредиентов позволяет получать исключительно надежный материал.

Например, для улучшения коррозийной стойкости широко используемого в строительстве портландцемента, необходимо уменьшить содержание в минералах трехкальциевого силиката, процесс затвердения которого сопровождается выделением большого количества извести.

Потребность материала в воде

Разные виды цемента могут впитывать различное количество воды. Зерна цемента обладают высокой плотностью (выше воды в три раза), поэтому если воды добавить слишком много, то часть ее останется на поверхности раствора. При этом частицы цемента осядут, соответственно, верхняя часть конструкции из такого материала будет непрочной и склонной к быстрому разрушению.

Характеристики водопотребности цемента в большинстве случаев определяются процентным соотношением воды и исходного материала, необходимым для получения раствора идеальной густоты. В целом, объем воды для создания раствора средней густоты соответствует максимальному количеству, которое способен удержать цемент. Например, потребность в воде портландцемента составляет 22-28%.

Тонкость помола

Цена на цемент, как правило, обусловлена тонкостью его помола (мелкий стоит значительно дороже). Вызвано это тем, что материал мелкого помола затвердевает намного быстрее и качество его выше, нежели у цемента, состоящего из более крупных частичек.

Определяется тонкость помола зерновым составом материала и его удельной поверхностью. Зерновой состав вычисляется путем просеивания цемента через очень мелкое сито, размер ячеек в котором составляет до 80 мкм. В идеале большая часть материала должна успешно просеяться. Однако необходимо учитывать, что слишком мелкий помол существенно увеличивает водопотребность раствора. Поэтому в состав цемента должны быть включены как мелкие частицы (до 40 мкм), так и крупные (до 80 мкм). Только в таком случае материал будет обладать наиболее оптимальными свойствами.

Устойчивость к низким температурам

Одним из главных показателей качества цемента является его способность (в затвердевшем состоянии) к многократному оттаиванию и замораживанию. Дело в том, что вода, которая находится в порах цементного камня, при замерзании увеличивается в объеме на 8%. При многократном повторении это приводит к растрескиванию бетона и разрушению созданной из него конструкции.

Именно поэтому в строительстве не используется чистый цемент. Такие минеральные добавки как нейтрализованный древесный пек, абиетат натрия и др. повышают долговечность бетона и усиливают его сопротивляемость к перепаду температур.

Прочность

Цемент разных марок обладает различной прочностью. Вычисляется данная характеристика на пределе сжатия испытуемого образца в течение 28 суток. В результате такого теста рассчитывают и определенные единицы прочности, называемые активностью цемента и измеряемые в МПа. Таким образом определяется марка материала.

Время схватывания

Данная характеристика подразумевает определенный промежуток времени, на протяжении которого меняются пластические свойства цемента. Замер застывания производится подручными методами или же с помощью соответствующих приборов. Правильно составленный раствор из качественного цемента должен застывать не слишком медленно, но и не слишком быстро. Скорость схватывания регулируется добавлением гипса, точно рассчитанное количество которого может повысить или снизить скорость застывания. Также влияют на схватываемость объем воды и температура воздуха. При использовании стандартного материала (к примеру, портландцемента) начало застывания должно фиксироваться уже через 45 минут, а завершение – не позже чем через десять часов.

Какая из характеристик наиболее важна: на что обратить внимание в первую очередь?

Абсолютно все свойства цемента являются определяющими факторами при выборе материала для строительства. То есть нельзя сказать, что главной характеристикой является прочность или морозоустойчивость, так как прочный, но медленно застывающий цемент может привести к нарушению сроков строительства, а морозоустойчивый, но подверженный коррозии материал, можно использовать только для узкого круга работ. Соответственно, все свойства и характеристика цемента одинаково важны.

Поэтому есть универсальные марки, объединяющие в себе все позитивные качества материала. Но вместе с тем существуют и особые виды цемента, в которых за счет снижения одних характеристик значительно улучшены другие свойства материала. К примеру, пуццолановый цемент обладает самой высокой антикоррозийной защитой, но прочность его (особенно в начале создания конструкции) достаточно низка.

Технология производства цемента

Производство цемента – видео

Производство цемента – энергоемкий и дорогостоящий процесс, состоящий из двух этапов:

1. Получение клинкера. Для начала путем разработки известняковых месторождений добываются сырьевые материалы, в частности известняк. Затем материал дробится на куски, диаметр которых составляет 10 см., подсушивается и смешивается с другими составляющими элементами. После этого сырьевая смесь обжигается. В результате получается так называемый клинкер.
2. Превращение клинкера в порошок. На данном этапе клинкер и гипсовый камень измельчают, подсушивают минеральные добавки, а затем производится совместный помол всех составляющих частей. Однако качество и физико-технические характеристики сырья (влажность, плотность и т.п.) бывают разные, поэтому способы производства цемента могут различаться.

Способы производства цемента

В настоящее время цементная промышленность производит цемент тремя основными способами:

• Мокрым. Его используют в том случае, если цемент создается из глины (силикатного компонента), мела (карбонатного продукта) и добавок, содержащих железо (конверторного шлама, пиритных огарков, железистого продукта). При этом влажность мела должна составлять не более 29%, а влажность глины – не более 20%. Измельчение сырьевой смеси проходит в водной среде, и в результате получается шихта в виде растворенного в воде шлама с влажностью от 30 до 50%. Затем шлам отправляется для обжига в специальную печь диаметром 7 м и длиной – от 200 м. В процессе обжига из сырья выделяется углекислота и образуются шарики-клинкеры. Их растирают в порошок, получая таким образом требуемую марку цемента.
• Сухим. Особенность данного способа состоит в том, что все сырьевые материалы до (или во время) помола высушиваются. Поэтому сырьевая шихта сразу получается в виде измельченного сухого порошка.
• Комбинированным. В таком случае цемент может быть произведен по двум различным технологиям:
  • сырьевая смесь готовится в виде шлама, перемешанного с водой, а затем обезвоживается до влажности 16-18% на особых фильтрах и отправляется в печь для обжига, после чего измельчается и превращается в цемент.
  • сырьевая смесь высушивается и измельчается, а полученная шихта гранулируется путем добавления 10 -14% воды и подается на обжиг. Затем гранулы извлекаются из печи, и производится их помол.

Раньше цемент в большинстве случаев производили мокрым способом, но в настоящее время предпочтение отдается сухой технологии.

Как выбрать способ производства цемента?

1.​ Расход тепла значительно возрастает при мокром способе производства цемента. Но наличие в мельницах воды облегчает измельчение сырья. Поэтому если влажность исходного сырья составляет более 10%, то наиболее целесообразно создавать цемент по мокрой технологии.

2.​ Если сырьевая смесь состоит из двух мягких материалов, то предпочтительно также производить цемент мокрым способом, поскольку сырье легко измельчается путем обычного размешивания в воде.

3.​ Сухой способ используется в том случае, если влажность сырья составляет не более 10%.

4.​ Если сырьевой материал – достаточно пластичный, то можно отдать предпочтение комбинированному способу производства цемента.

Виды цемента и их применение

Портландцемент сульфатостойкий. Главное преимущество данного вида цемента – его сульфатостойкость – достигается за счет снижения в клинкере алюминатов кальция. На сегодняшний день производятся:

• портландцемент сульфатостойкий с активными минеральными добавками;
• портландцемент сульфатостойкий без активных минеральных добавок.

Активность обоих вариантов цемента значительно меньше, нежели БТЦ марки 400 и 500. Поэтому они часто используются для создания сульфатостойких и морозоустойчивых железобетонных и бетонных конструкций (в том числе и предварительно-напряженных).

Быстротвердеющий портландцемент (сокращенно называемый БТЦ) – это материал, обогащенный минеральными добавками, которые гарантируют интенсивное нарастание прочности в первом периоде твердения. Достигается повышенная механическая прочность такого портландцемента особым соотношением всех его составляющих элементов. Используют БТЦ преимущественно для скоростного строительства, а также для создания железобетонных конструкций.

Цемент с гидрофобирующими добавками. Особенностью такого материала является его возможность в течение первых пяти минут после добавления воды не впитывать ее. За счет специальных добавок растворы на таком цементе имеют меньшее водопоглощение. В результате и отвердевший цементный камень обладает пониженной водопроницаемостью, что дает возможность использовать его при строительстве объектов, расположенных в воде или же подвергающихся угрозе затопления.

Цемент с ПАД (поверхностно – активными добавками). Поверхностно-активные добавки (пластифицированные) вводятся в материал при помоле. Затем они абсорбируются на зернах цемента, покрывая их особой защитной пленкой, которая предотвращает сцепление даже самых маленьких частичек. За счет этого растворы на цементе с ПАД обладают повышенной подвижностью и удобоукладываемостью и используются при возведении сложных с архитектурной точки зрения конструкций.

Портландцементы тампонажные. Разработаны специально для тампонирования газовых и нефтяных скважин (изолируют их от грунтовых вод). Обладают высокой текучестью, независимы от давления и температуры, способны надежно закрепить колонны труб в стволе скважины благодаря значительной прочности цементного раствора даже на ранней стадии застывания.

Портландцементы белые. Практически не содержат красящих оксидов (титана, железа, марганца) и отличаются от других видов цемента более светлым серым оттенком. Бетон из таких цементов получается практически белым, что дает возможность использовать его не только для строительства и проведения отделочных работ, но и для создания художественных фигур.

Портландцементы цветные. Для того, чтобы получить определенный цвет, в обычный портландцемент на этапе помола клинкера вводят пигменты (органические – не более 0,3%, минеральные – не более 10%). Применяют цветные портландцементы в самых различных сферах деятельности, как правило, с целью улучшить эстетико-визуальные характеристики создаваемой конструкции (фигуры и т.п.).

Портландцемент пуццолановый. Обладает повышенной стойкостью к сульфатам и пресной воде, очень быстро отвердевает при высокой температуре. При обработке автоклавом прочность бетона из данного вида цемента значительно превышает прочность бетона, созданного на стандартном портландцементе. Однако при понижении температуры затвердение раствора из пуццоланового цемента замедляется, а при 0 o С и ниже и вовсе прекращается. Соответственно, использовать пуццолановый цемент при проведении зимних работ не представляется возможным. Используют такой материал для создания подводных и подземных конструкций, не подвергающихся попеременному замораживанию/размораживанию и увлажнению/высыханию.

Цементы шлаковые. Выпускаются в двух вариантах:

– шлакопортландцемент (ШПЦ). Состоит из гранулированного доменного шлака, мелкого помола стандартного клинкера и гипса. Существуют марки 500, 400 и 300. Основное отличие ШПЦ от обычного портландцемента состоит в том, что прочность созданного на его основе бетона нарастает очень медленно. Вместе с тем ШПЦ обладает низкой экзотермией и повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных сред, поэтому его наиболее часто используют в гидротехническом и портовом строительстве. Но резкие перепады температур воздействуют на шлакопортландцемент негативно.

– известково-шлаковый цемент (ИШЦ). Создается путем совместного помола извести и доменных шлаков. В его состав могут быть также добавлены гипс (до 5%) и портландцемент (не более 20%).ИШЦ твердеет достаточно медленно, но обладает повышенной устойчивостью к пресным и сульфатным водам. Часто используется для создания низкомарочных бетонов и кладочных или штукатурных растворов.

Цемент глиноземистый. Не имеет в своем составе ни минеральных добавок, ни гипса. Производится из сырьевого материала, богатого глиноземом. Наиболее важный микроэлемент данного вида цемента – алюминат кальция. Именно он обеспечивает быстрое твердение раствора при стандартном времени схватывания (не раньше получаса и не позже 12 часов). Глиноземистый цемент мелкого помола схватывается еще быстрее, сохраняя возможность быстрого отвердения.

При этом потребность в воде у такого материала выше, нежели у обычного портландцемента почти на 10%. Жидкость необходима для гидратации, гарантирующей морозоустойчивость и меньший процент усадки произведенного из глиноземистого цемента бетона.

Выпускается три марки глиноземистого цемента: 600, 500 и 400. Все они отличаются повышенной устойчивостью к сульфатным, углекислым, хлористым и другим минерализированным водам. Но растворы щелочей способны разрушить цементный камень. Широко применяется данный вид цемента на скоростных строительствах, зимнем бетонировании и аварийных работах. Можно получить на его основе и жаростойкие бетоны.

Цементы расширяющиеся. Характерная особенность таких материалов – увеличение в объеме при создании растворов. Производят данный вид цементов из расширяющей добавки и основного вяжущего элемента, между которыми проходит химическая реакция, дающая приращение объема. В настоящее время существует несколько видов расширяющихся цементов:

• Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ). Создается на основе глиноземистого цемента. Схватывается и застывает очень быстро (от 4 до 10 минут). Используется для гидроизоляции стволов шахт, заделки трещин в бетонных и железобетонных конструкциях, а также для омоноличивания отдельных элементов сборных сооружений.
• Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент. Схватывается не ранее, чем через 10 минут, но не позднее, чем через четыре часа. Расширение заканчивается только на третьи сутки. Как правило, используется для заделки швов, гидроизоляции штукатурок и для получения водонепроницаемых бетонов.
• Портландцемент расширяющийся. Схватывается не ранее, чем через 30 минут, но не позднее, чем через 12 часов. Используется так же, как и предыдущие виды расширяющихся цементов.
• Цемент напрягающийся. Отличается наличием в своем составе алюминатной составляющей, которая обеспечивает увеличение объема при твердении. Расширяясь, способен создавать в арматуре предварительное напряжение. Схватывается не ранее, чем через 30 минут, но не позднее, чем через четыре часа. Применяется в строительстве сооружений с повышенной паро-, водо- и газонепроницаемостью.

Что особенно важно помнить при выборе определенного вида цемента?

Поскольку видов цемента существует очень много, главное что необходимо учитывать при выборе данного материала – это потенциальное предназначение бетона, который планируется из него создавать. Также очень важно учесть особенности окружающей среды, где будет возводиться и эксплуатироваться сооружение из определенного вида цемента. Необходимо точно знать:

• температуру воздуха и ее предельные колебания (если объект строится на суше);
• состав воды и ее температурные колебания (если конструкция создается в воде);
• погодные особенности, способные повлиять на эксплуатационные характеристики бетона (частые дожди, повышенная влажность, резкие перепады давления и т.п.).

Маркировка цемента

Финальный этап производства наделяет цемент характерными особенностями, дающими возможность использовать этот материал в различных условиях и с разной целью. Очень важной характеристикой качественного цемента является его прочность, в зависимости от которой на упаковку с готовым продуктом наносят соответствующие цифры:

• 52,5 – цемент способен выдерживать давление в 52,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 600);
• 42,5 – цемент способен выдерживать давление в 42,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 500);
• 32,5 – цемент способен выдерживать давление в 32,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 400). Соотношение цены и качества в данном случае наиболее оптимально, поэтому такая марка цемента – одна из самых популярных в строительстве;
• 22,5 – цемент способен выдерживать давление в 22,5 МПа (по старой маркировке – цемент м 300).

Маркировка в зависимости от скорости набирания прочности

Очень часто качество выполняемых работ зависит от быстроты затвердевания раствора. При этом не всегда нужно именно быстро схватывание. Соответственно в маркировке цемента всегда указывается и эта характеристика материала, обозначаемая следующими аббревиатурами:

• ЦЕМ V – нормальнотвердеющий композиционный цемент с прочностью 32,5 МПа. Содержит доменный гранулированный шлак (от 11 до 30%) и золу-унос (от 11 до 30%).
• ЦЕМ IV – цемент пуццолановый нормальнотвердеющий с прочностью 32,5 МПа. Содержит микрокремнезем (МК), золу-унос (З) и пуццоланы (П), в сумме которые могут сотавлять от 21 до 35% сырьевого материала.
• ЦЕМ III – нормальнотвердеющий шлакопортландцемент с прочностью 32,5 МПа. Содержит доменный гранулированный шлак от 36 до 65%.
• ЦЕМ II – содержит от 6 до 35% добавок (а точнее подтип А – от 6 до 29%, а подтип В – от 21 до 35%), от которых и зависит скорость затвердевания раствора: добавок больше – раствор схватывается медленнее; добавок меньше – раствор схватывается быстрее.
• ЦЕМ I – обладает максимально возможной скоростью затвердевания. Уже на вторые сутки прочность материала равна 50% проектной. Добавок в таком цементе не более 5%.

Маркировка разных видов цемента

• ПЦ – обычный портландцемент;
• ШПЦ – шлакопортландцемент, содержащий более 20% примесей;
• БЦ – белый цемент;
• ПЛ – пластифицированный цемент, способный переносить резкие колебания температур;
• СС – цемент, стойкий к сульфатам. Можно эксплуатировать в агрессивной среде;
• ВРЦ – водонепроницаемый расширяемый цемент. Очень быстро схватывается как на суше, так и в воде;
• ГФ – гидрофобный цемент, способен не впитывать воду первые 5 минут, поэтому отлично транспортируется, обладая при этом высокой морозоустойчивостью и отличной пластичностью.

Выбираем качественный цемент

Подделок цемента на сегодняшний день существует не так уж и мало, поэтому чтобы не потратить деньги впустую, необходимо:

1.​ Определиться с производителем. Отечественные марки будут стоить дешевле, да и вернуть товар, который не устроил своим качеством, можно будет без проблем. А приобретая импортный цемент, обязательно нужно смотреть на дату выпуска, поскольку иногда зарубежный товар данной категории может быть не очень свежим или даже просроченным. Качество же свежего импортного цемента – просто превосходное. Правда, и цена за счет этого значительно выше.

2.​ Прочитать отзывы в интернете. Часто на строительных форумах можно найти дельные советы людей, которые уже опробовали ту или иную марку цемента и на практике познакомились с достоинствами и недостатками определенного материала.

3.​ Внимательно осмотреть упаковку. Она должна представлять собой трех- или четырехслойные мешки сшитые или склеенные с клапаном марок БМП, БМ, НМ с закрытой горловиной. В обязательном порядке на упаковке должны быть указаны контактные данные производителя и полная информация о свойствах находящегося в ней цемента.

4.​ Разобраться с маркой цемента. Принцип маркировки в данном случае прост – чем выше марка цемента, тем прочнее создаваемые на его основе конструкции. Кроме того, нормальнотвердеющий материал может обозначаться буквой «Н», а быстротвердеющий – буквой «Б».

5.​ Подумать над стоимостью. Качественный цемент не может быть слишком дешевым. Помните, что чем выше марка, тем выше цена на цемент. С другой стороны, цемент навалом стоит значительно дешевле, чем цемент в мешках. Необоснованно низкая цена может свидетельствовать о неправильном хранении товара или о его фальсификации.

6.​ Посмотреть на дату расфасовки цемента. Это очень важно, так как лежалый цемент растрачивает практически все свои полезные свойства и характеристики, поэтому срок его годности составляет всего лишь 60 дней. Особое внимание необходимо уделить товару при покупке оптовой партии. Лучше всего проверить каждый мешок, так как часто к свежему товару примешивают просроченный.