Цемент это смесь или соединение

Что такое цемент?

При возведении объектов промышленного назначения, строительстве жилых домов, производстве отделочных и ремонтных мероприятий используются различные строительные смеси. Они включают цемент, являющийся вяжущим веществом. Он обладает уникальными характеристиками и, несмотря на появление новых стройматериалов, не имеет аналогов до настоящего времени. В рамках небольшой статьи сложно рассказать все о цементе. Вместе с тем попытаемся предоставить развернутую информацию о составе, свойствах, разновидностях и технологии производства.

Что такое цемент

Многие слышали слово «цемент». Определение этого термина можно найти в специализированных источниках. Незаменимый в строительной отрасли цемент – это сухое порошкообразное вещество неорганического происхождения. Он изготавливается путем высокотемпературного обжига известково-глиняной смеси, содержащей данные компоненты в определенных соотношениях. Полученный стройматериал обладает особыми эксплуатационными характеристиками.

При добавлении воды он меняет свойства:

• стает вязким (пастоподобной консистенции);
• приобретает темно-серый оттенок;
• ускоренно набирает твердость в воздушной и влажной среде;
• превращается в камень искусственного происхождения.

Неоднократно убедились все, кто использовал цемент, что это достаточно прочный стройматериал. Искусственный монолит по твердости не уступает природному камню.

Трудно представить себе область строительства, где не использовался бы цемент

Стройматериал имеет древнюю историю. В источниках отсутствует достоверная информация про цемент. Кто изобрел его первым, – неизвестно. Историки также затрудняются дать однозначный ответ на вопрос, где был изобретен цемент. В результате раскопок и научных исследований неоднократно изучался древний цемент. Когда изобрели его? Ученые пытались ответить на этот вопрос. Они пришли к заключению, что материал появился задолго до нашей эры. Это подтверждают найденные в разных странах образцы. Они содержали гипс, известь и даже вулканический пепел.

На протяжении тысячелетий изменялись методы изготовления цемента. Постепенно утратили актуальность связующие вещества, обладающие пониженной прочностью. На смену им пришел клинкер, полученный путем обжига, а также специальные модифицирующие компоненты.

Состав

Полная химическая формула стройматериала довольно сложная. Он содержит следующие вещества:

• кальциевый оксид в количестве 67%;
• кремниевый диоксид в объеме 22%;
• алюминиевые окиси порядка 5%;
• оксид железа, содержание которого составляет 3%;
• модифицирующие компоненты – не более 3%.

Основу стройматериала составляют следующие ингредиенты:

клинкер, произведенный из глины и известняка. От качества клинкера зависят прочностные свойства. Клинкер – это главный компонент, произведенный при нагреве известково-глинистого состава во вращающейся печи. При обжиге плавится глиносодержащее сырье и известняковые материалы с образованием гранул, насыщенных кремнеземом. Затем производится повторный отжиг и дробление клинкера до пылеобразного состояния;

Кроме указанных основных составляющих, вводятся специальные присадки, повышающие устойчивость цементного состава к высокой температуре, воздействию кислот, щелочей, агрессивных сред. Добавки также повышают влагостойкость, улучшают адгезию со стальной арматурой, а также влияют на подвижность цементного раствора.

В сухом виде — это сыпучая однородная масса серого цвета

Основные характеристики

Использование цемента связано с его свойствами. Действующий стандарт регламентирует следующие характеристики:

• прочностные свойства. Они изменяются для цементных составов различных марок. Прочность определяется лабораторным методом путем сжатия эталонного образца застывшей смеси. Контроль прочности согласно требованиям нормативного документа производится в три стадии: через двое суток, а также через одну и четыре недели после заливки. Величина параметра измеряется в мегапаскалях. Цифровое значение прочности соответствует марке цементного состава;
• продолжительность схватывания. Параметр характеризует временной промежуток, в течение которого изменяются пластические характеристики цементной смеси. Правильно приготовленный раствор начинает застывать через пару часов после заливки в жаркое время года. В осенний период процесс гидратации может занимать 8–10 часов. Резко возрастает продолжительность схватывания при нулевой температуре и может составлять 15–20 часов. Введение добавок позволяет регулировать скорость схватывания;
• устойчивость к воздействию отрицательных температур. Эта характеристика называется морозостойкостью. Она характеризует способность затвердевшего цементного массива воспринимать глубокое замораживание с дальнейшим оттаиванием на протяжении многих циклов. При этом должна сохраняться целостность массива и прочностные характеристики. Причиной разрушения является увеличение объема воды, насыщающей поры. Введение добавок повышает порог морозостойкости;
• плотность. Параметр характеризует массу порошкообразного вещества в одном кубическом метре материала. Свежеприготовленный цементный состав имеет наименьший удельный вес. При длительном складском хранении материал слеживается, а при перевозке – уплотняется. При этом плотность возрастает. Характеристика зависит от крупности измельченного клинкера. Среднее значение – 1,3 т/м3.

После застывания цемента образуется прочное соединение, не уступающее по своей плотности камню

Среди прочих характеристик можно отметить:

• гигроскопичность. Степень поглощения воды отличается для различных марок;
• крупность помола. Определяется путем просеивания через сито;
• коррозионная стойкость. Повышается путем введения специальных добавок;
• срок годности. Он зависит от условий хранения и допустимого уровня влажности.

Качество снижается после длительного хранения на складе при повышенной влажности. Приобретая стройматериал, обратите внимание на наличие сертификата соответствия, гарантирующего качество продукции.

Разновидности материала

В строительной отрасли используются различные виды цементных материалов, отличающиеся следующими параметрами:

• составом;
• концентрацией ингредиентов;
• наличием специальных добавок;
• назначением;
• свойствами.

На упаковке, помимо марки, указывается также процентный состав добавок

Различают следующие виды портландцемента:

• быстротвердеющий. Содержит добавки минерального происхождения, которые сокращают продолжительность набора прочности. Применяется для ускоренного выполнения строительных мероприятий и изготовления железобетонных конструкций;
• сульфатостойкий. Основное достоинство – устойчивость к воздействию сульфатов, достигается уменьшением в клинкере кальциевых алюминатов. Используется для конструкций, эксплуатирующихся во влажной или агрессивной среде;
• гидрофобный. Содержит поверхностно-активные компоненты, значительно снижающие гигроскопичность. Результат введения добавок – повышение подвижности, удобство укладки раствора. Материал сохраняет свойства при повышенной влажности;
• белый. Его легко отличить от других цементных составов. Имеет светло-серый цвет, не содержит титановых оксидов, солей железа и марганца. Используется для отделочных мероприятий;
• цветной. Содержит специальные пигменты органического и неорганического происхождения, добавляемые в клинкерный материал перед измельчением. Цветные составы, например, желтый цемент, используются при отделочных мероприятиях;
• пуццолановый. Устойчив к воздействию сульфатов, быстро твердеет при повышенной температуре. Автоклавная обработка значительно повышает прочностные характеристики. Предназначен для эксплуатации в почве, а также во влажной среде;
• тампонажный. Производится исключительно для герметизации скважин на газовых и нефтяных разработках. Обеспечивает надежную изоляцию от грунтовых вод, устойчив к давлению и температуре. Приобретает прочность на начальном этапе твердения.

Цемент является сухой смесью, которая используется именно для приготовления бетонного раствора

На основе извести, шлаков и глины производят следующие цементные составы:

• шлаковый. Медленно набирает прочность. Применяется в гидротехнической отрасли и портовом строительстве;
• шлаково-известковый. Отличается замедленным твердением. Применяется для штукатурных работ и кладки;
• глиноземистый. Относится к огнеупорным материалам. Отличается устойчивостью к коррозии, а также влагонепроницаемостью.

Выбирая материал для выполнения конкретных работ, учитывайте назначение стройматериала и особенности эксплуатации.

Как получают цемент – технология изготовления

Технологический процесс изготовления предусматривает выполнение следующих операций:

1. Разработку месторождений известняка, гипса и глины.
2. Измельчение добытых материалов.
3. Сушку измельченной сырьевой массы.
4. Получение известняково-глиняного шлама.
5. Обжиг сырья с получением гранул клинкера.
6. Дробление клинкера до порошкообразной консистенции.
7. Дозировку и перемешивание компонентов.

Цемент – широко распространенный материал, который применяют при любых видах работ, связанных с ремонтом, реставрацией, строительством

Используется различная технология, отличающаяся методом подготовки шлама:

• сухая. Сушка и дробление производятся в измельчителе, в который нагнетается нагретый воздух. Готовая фракция имеет требуемую влажность;
• мокрая. Предусматривает использование мела. Он дробится во влажном состоянии, затем шихта обжигается и измельчается;
• комбинированная. Объединяет особенности предыдущих методов в зависимости от применяемого в технологическом цикле оборудования.

В настоящее время производители отдают предпочтение сухому способу производства.

Применение цемента

Область применения в промышленном и гражданском строительстве довольно широкая:

• производство железобетонных изделий:
• строительство фундаментов;
• возведение стен зданий;
• выполнение штукатурных работ;
• заливка стяжки;
• изготовление плитки.

Кроме этого, материал широко используется для дорожного строительства, мостостроения, гидротехнической отрасли.

Особенности маркировки

Для классификации используются два способа маркировки:

• согласно европейской классификации по ГОСТ 31108-2003 различным видам цемента присваивается маркировка ЦЕМ с цифровым индексом от 1 до 5;
• по государственному стандарту 10178-85, каждый вид цементного состава имеет буквенный индекс – ПЦ, ШПЦ, БЦ.

Например, портландцемент, изготовленный по европейским нормам, маркируется ЦЕМ 1 или ЦЕМ 2, в зависимости от вида добавок. Аналогичный материал, изготовленный по внутригосударственному стандарту, маркируется ПЦ. Соответственно, обозначение шлакопортландцемента может быть ЦЕМ 3 или ШПЦ. Оба нормативных документа сейчас действуют, что удобно производителям цементной продукции.

Заключение

Ознакомившись с материалом, можно получить информацию о составе, характеристиках, особенностях изготовления, маркировке и свойствах стройматериала. Теперь не возникнет вопросов при слове «цемент». Что это такое – мы разобрались. При покупке необходимо обращать внимание на характеристики и марку материала согласно специфике выполняемых работ. Представленная информация поможет принять правильное решение.

Источник

Подробное описание, из чего делают цемент?

Цемент – это порошок, которому свойственно изменение свойств при взаимодействии с водой. Являясь одним из самых популярных и востребованных веществ в строительстве, цемент при соединении с водой делается пластичным, а спустя некоторое время – твердым. Свойства раствора напрямую зависят от марки цемента, поэтому необходимо понимать, из чего делают цемент.

История цемента

Слово «цемент» имеет латинские корни. Оно произошло от «caementum», или «битый». Открытие этого материала стало прорывом, и мгновенно решило проблему с плохой водостойкостью других материалов.

Чтобы ответить на вопрос, как делают цемент, нужно немного углубиться в историю. В процессе экспериментов было принято решение добавить в гипс и известняк водостойкие минералы – сначала в этой роли выступили обломки глиняных кирпичей и вулканические породы. В древнем Риме использовались пуццоланы, входившие в состав цемента.

Наилучшая технология изготовления была придумана много лет назад. Непосредственное участие в этом принимали:

1. Джон Аспид – будучи каменщиком по профессии, в 1824 г. он получил патент на портландцемент.
2. Егор Челиев – строитель из России, в 1825 г. написавший книгу, посвященную цементу.

Химический состав

Многие люди знают, из чего состоит цемент, однако существует несколько видов этого материала. На вопрос о том, почему получается разный материал, и зависит ли он от химического состава цемента, ответ — да. Пропорции перечисленных ниже элементов, дополнительные смеси и химические добавки влияют на состав получившегося материала, тем самым создавая множество видов цемента.
Существует вид смеси под названием «портландцемент». Это самый необходимый и востребованный строительный материал в быту. Он состоит из:

• CaO — в научной или промышленной деятельности – оксид кальция — 62%;
• SiO2 — в быту — кремнезем, примерно 20%;
• Al2O3 – в быту – глинозем, не менее 4%;
• Fe2O3 – в быту – железняк, научно — оксид железа – плюс/минус 2%;
• MgO – в быту – жженая магнезия, научно — оксид магния – примерно 1%.

Описанные пять элементов занимают минимум 89%. Оставшиеся 11 % — это дополнительные химические добавки, которые позволяют достичь нужную человеку характеристику (например, пластичность достигается за счет пластификатора).
Наравне с химическими формулами, существуют базовые заготовки для строительного материала:

1. Клинкер – нужен для создания водостойкости, морозостойкости, высокой прочности. Состоит из известняка и глины. Заготовку нагревают до температуры в 1450 – 1500 градусов Цельсия. Оно должно начать плавиться и образовывать капсулы (гранулы). После проделанной процедуры полученный материал измельчают в пыль и добавляют в будущую строительную смесь. В основном, от этого материала зависит плотность цемента.
2. Гипс — элемент, также влияющий на прочность, плотность цемента, скорость его застывания. В конечном строительном материале доля гипса не должна превышать 6%.
3. Прочие химические добавки, с помощью которых получают отдельные виды.

Портландцемент

Вид, основой которого служит клинкер, а также добавляются смеси из кальция и прочих веществ. Портландцемент – смесь с высокой плотностью и высокой скоростью затвердевания. В начале использования – вязкая, тягучая смесь. После перемешивания – прочный монолит.

Сульфатостойкий

Этот вид используется в тяжелых для твердения условиях, так как является устойчивым из-за химических соединений внутри материала. Такая смесь долго высыхает, но со временем становится такой же прочной, как и портландцемент. Пример тому — насосная станция или водовыпускные снаряжения – эта инфраструктура создана из сульфатостойкого материала.

Пуццолановый

Основой такого материала также служит клинкер (от 65%) и всевозможные добавки (от 25%). Этот цемент светлее других смесей, меньше нагревается при остывании, имеет высокую водонепроницаемость. Используется в строительстве подводной инфраструктуры, фундаментов домов.

Глиноземистый

Название исходит из базового и основного элемента в этом виде смеси — Al2O3, или глинозем. С его помощью производится реконструкция мостов, ремонт судов, быстрое строительство, для которого необходима высокая прочность. Глиноземистый материал засыхает быстрее других видов.

Кислотоупорный

Состав: глиноземистый + гипс + Al2O3 + CaO. Схватывается в течение 10 минут. Используется для водонепроницаемых конструкций и гидроизоляции.

Пластифицированный

Основой служит портландцемент, добавляются химические добавки. Отличается высокой морозоустойчивостью, плотностью. Употребляется в дорожном, аэродромном производстве, а также в местах с неустойчивыми показателями уровня влажности.

Шлакоцемент

Смесь состоит из измельченного клинкера (от 21% до 80%) и гипса (оставшаяся доля). Это медленно твердеющее вещество. Введение шлака уменьшает расход топлива. Применяют при создании подземных, надземных конструкций с повышенной влажностью.

Свойства и характеристики

Марка цемента – это обозначение в соответствии с ГОСТом. Сырье изготавливается, как сказано выше, из клинкера, гипса и добавок. Клинкер плавится, превращается в гранулированную массу и затем измельчается в пыль. Чем меньше составная часть вяжущего компонента, тем быстрее застывает смесь. Для улучшения или появления определенных свойств добавляют минеральные составляющие.

К характеристикам относятся:

1. Прочность. Образец разрушается для выявления показателя «удельный вес бетона». Составление марки цемента зависит от этого свойства.
2. Время схватывания – количество минут, за которое смесь перестает растекаться и начинает твердеть. Для убыстрения добавляется гипс или прочие вещества.
3. Морозоустойчивость. Повысить возможно также с помощью добавления других веществ.

Дополнительные химические добавки, которые составляют 11% от общей массы, помогают сделать смесь со следующими свойствами:

• быстросхватывающийся состав;
• сульфатостойкий для сооружений, контактирующих с водой;
• повышенная водонепроницаемость;
• смеси для облицовки офисов, квартир, домов.

Что означает марка

Маркировки цемента позволяют мгновенно узнать свойства. Согласно ГОСТ 31108-2003, на продукции указывается название вещества (например, сульфастойкий цемент), далее идет вяжущий компонент – например, ЦЕМ I – это портландцемент.

Затем отмечают добавку: пуццолан (П), известняк (И) и др. Их использование помогает материалу обзавестись нужной степенью водостойкости и другими свойствами.

Важно: сама марка указывается в виде буквы «М» с индексом, который демонстрирует класс прочности цемента.

Как определить марку

Она определяется в лабораторных условиях, исходя из заданного раньше удельного веса цемента. Для этого требуется образец материала. С одной стороны добавляется 1 часть вяжущего вещества, с другой – 3 части кварцевого песка. Создается смесь для проведения качественного опыта – в нее добавляют воду, заливают в формочки. Образцы не трогают в течение 28 суток. Смесь успевает засохнуть минимум на 98%, после чего образец подкладывается под пресс и с помощью давления разрушается. Последнее, в свою очередь, замеряется.

Процедура повторяется 6 раз с другими образцами. По полученным данным вычисляется марка и класс прочности цемента (удельный вес бетона) в МПа и кг/см³.

Применение разных марок

Маркировка цемента и его характеристики обуславливают свойства этого материала, а также определяют область применения. Крайне важно знать маркировку цемента и его расшифровку, чтобы грамотно и с пользой использовать данный материал.

Виды цемента и их применение:

1. М300 – отличается самой низкой ценой. Применяется для одноэтажных зданий.
2. М400 – эта марка цемента употребляется для конструкций из железобетона, кладки кирпичей, бетонирования на/подземных конструкций.
3. М500 – можно использовать в мостовых опорах, для выполнения ремонта.
4. М600 – для установок высокого класса с повышенными требованиями.
5. М700 – для бетонов, применяемых в конструкциях с большим механическим напряжением.

Зная, как изготавливается цемент, и что означает его марка, можно правильно подобрать материал для определенного вида постройки, обладающий нужными характеристиками. Сочетание различных компонентов в составе позволяет получить крепкий, водостойкий и качественный материал, который обеспечит долговечность и надежность конструкций.

Источник