Состав цемента, свойства и характеристики
Сохранить статью:
Из чего состоит? В состав цемента входят известь, кремниевый диоксид, гипс, глинозем и другие добавки. Характеристики, свойства и компоненты могут меняться в зависимости от типа и класса прочности готовой смеси.
Какой бывает? Самый распространенный – портландцемент. Это универсальный состав для всех видов строительных работ. Также используются и более узкоспециализированные смеси: глиноземный, сульфатостойкий и др.
Состав цемента
Цемент – это порошок, используемый для приготовления строительных растворов. Для них он является вяжущей составляющей. Чаще бывает серого цвета, иногда с изумрудным оттенком: на тон влияют входящие в состав строительного цемента добавки.
Бетонную смесь делают путем соединения цемента, песка и воды. В каждом конкретном случае с учетом поставленных целей и задач используются разные составляющие. Их хорошо смешивают, добавляют воду, в итоге получается пластичный раствор. По мере высыхания он твердеет и постепенно превращается в искусственный камень, одним из ценных свойств которого является высокая прочность.
Какие химические компоненты входят в состав цемента? Это:
- Оксид кальция (CaO, известь). Его в составе сухого цемента до 60 %.
- Диоксид кремния (SiO2). Процентное содержание в цементном порошке примерно 20 %.
- Глинозем (Al2O3, алюминий). Здесь его не более 4 % от общей массы.
- Оксиды железа (Fe2O3), гипс. В цементном порошке их содержится примерно 2 %.
- Магния оксид (MgO). Его в сухом веществе около 1 %.
Это описание в процентах состава портландцемента. Разумеется, в каждом конкретном случае компоненты варьируются. Для приготовления цементного продукта нет единственно верной, рекомендованной химической формулы.
Основой любого цементного состава является клинкер, который получается в результате термической обработки известняка и глины. Их смешивают и обжигают при температуре 1500 градусов. А затем готовый продукт измельчают и гранулируют.
К готовому клинкеру добавляют по необходимости:
- гипс: он влияет на время схватывания бетонного раствора;
- прочие корректирующие ингредиенты (присадки, пластификаторы, иное). Обычно их должно быть не более 20 % от всего объема сухого вещества.
Характеристики и свойства цемента
Марка (для ее обозначения используется буква «М» и набор цифр) – это главная техническая характеристика состава цемента. Цифры представляют собой показатель плотности на сжатие (максимально допустимая нагрузка в килограммах на единицу готового отвердевшего бетона).
Производитель прописывает на упаковке процентное содержание добавок в составе цемента. Они обозначаются буквой «Д». К примеру, надпись «Д10» говорит о том, что в составе порошка 10 % добавок, за счет которых улучшаются такие свойства цементного состава, как прочность, водонепроницаемость, устойчивость к низким температурам и т. п.
Наибольшую популярность на рынке заработал цемент марки М400 благодаря своей универсальности. Именно этот цементный состав находит применение в любых строительных и отделочных работах.
Виды составов цемента отличаются не только маркой, классом и типом. Тут еще нужно обращать внимание, какие конкретно компоненты включены в смесь. Основные критерии следующие:
- Активность, или прочность на сжатие. Марка, характеризующая данный показатель, определяется и присваивается каждому образцу по результатам испытаний, в ходе которых собираются нужные данные, а затем проверяется соответствие их нормативам. На активность цемента влияет интенсивность помола, активность клинкерных составляющих, объемы тех или иных добавок.
- Плотность. У свежего, только что приготовленного цемента она минимальная. Это из-за электростатических сил, заставляющих частички цемента отталкиваться друг от друга. Воздействие этих сил постепенно ослабевает (в ходе перевозки или хранения), и цементная смесь становится плотнее. Размер клинкерных гранул тоже влияет на плотность цемента.
- Удельный вес. Это вес продукта, разделенный на занимаемый объем. Зачем нужен такой показатель? Для того, чтобы правильно просчитать пропорции цементного состава.
- Объемный вес. Для его расчета используется средний показатель плотности цемента. Объемный вес становится больше в ходе перевозки и хранения.
- Срок годности. Какой бы ни был состав цемента, данный продукт всегда имеет конкретный срок годности. Как правило, это два месяца (при соблюдении условий хранения), а затем цемент начинает терять свою прочность. Срок годности увеличивается до года, если при хранении обеспечить герметичность.
- Насыпная плотность. Это масса цемента (в рыхлом виде), деленная на занимаемый им объем.
- Время застывания бетона. Летом это от трех до пяти часов. Зимой (при t = 0 °С и ниже) – от 10 до 20 часов. Применяя те или иные добавки, можно корректировать время застывания цементного раствора.
- Тонкость помола (имеется в виду величина частиц цемента). Быстрее застывает мелкогранулированный цемент, он же обладает и более высоким показателем прочности. Размер частиц 40-80 микрометров считается оптимальным.
Типы цемента
Выпускается очень много разных видов цемента, отличающихся по минеральному составу. Все они обладают своими особыми эксплуатационными и декоративными свойствами.
Далее о некоторых основных видах:
- Портландцемент
Самый распространенный цемент, отличающийся тонкой дисперсией. По цвету – серый с легким зеленым оттенком. Находит широкое применение при возведении жилых домов (индивидуальных и в крупных масштабах), на промышленных стройках. Сам по себе портландцемент не используется, а лишь добавляется в строительные растворы и смеси. Для приготовления бетонных смесей его соединяют с щебнем и песком.
А сухие строительные смеси делают из цемента и песка (продают мешками в расфасованном виде). На стройку обычно поступает готовый пластичный цементно-песчаный раствор. Его время застывания и прочие характеристики корректируют путем введения пластифицирующих добавок.
- Сульфатостойкий цемент
Обладает большой устойчивостью к средам с высокой химической активностью. Данный тип цемента используют при возведении подземных и подводных сооружений.
- Глиноземный цемент
Отличается присутствием в составе гипса и глиноземного шлака. Это увеличивает скорость застывания конечного продукта, а его прочность достигает марочного уровня. Данный вид цемента идеален для возведения конструкций, эксплуатируемых во влажных средах.
- Кислотоупорный цемент
В ходе производства в его состав вводят кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Затворяющей жидкостью служит жидкое стекло, а не вода (используемая в классическом производстве).
- Шлакопортландцемент.
Содержит около 25 % шлака. Данное вяжущее вещество активно используется на крупномасштабных стройках.
Горные породы и корректирующие добавки в составе цемента
Породы карбонатного типа
Из чего обычно может состоять цементный состав? Вот какие породы тут применяются:
- мергель, в котором есть немного глины;
- мел, который легко перетирается и относится к разновидности мажущего известняка;
- ракушечник. Крошится даже от небольших нагрузок из-за своей пористой структуры;
- доломит, имеющий особые ценные физические свойства, за счет которых и выделяется на фоне прочих пород карбонатного типа.
Породы глинистого типа
На изготовление цемента идет:
- Глина. Порода, включающая в себя минеральные составляющие.
- Лесс. Рыхлая пористая порода под воздействием воды поддается разрушению. Обладает зернистой структурой, может содержать в себе некоторое количество кварца либо силиката.
- Суглинок. Его отличительная особенность – большое количество мелких пылевидных частиц в составе.
- Глинистый сланец. Особо прочная порода (в сравнении с прочими, относящимися к глинистому типу). При механическом воздействии распадается на мелкие частицы пластинчатого вида. Обладает стабильным гранулометрическим составом и минимальной влажностью.
Специальные корректирующие минеральные добавки
Эти добавки необходимы в составе цемента для корректировки его свойств. К примеру, существует ряд модификаторов, для производства которых используются следующие ископаемые:
- железо;
- апатиты;
- плавиковый шлак;
- глинозем.
Читайте также
Класс бетонной смеси: виды и особенностиОпределенные виды промышленных отходов тоже применяются как корректирующие добавки. В частности, это пыль доменных печей, пиритные огарки, минерализаторы. Все они повышают качественные характеристики цемента, а значит, и надежность готовых бетонных сооружений.
Технологии производства цемента
Существуют следующие способы изготовления цемента:
Сухой
Технологический процесс выглядит так:
- дробление и последующая просушка исходного сырья;
- измельчение полученной смеси до порошкообразного состояния;
- обжиг полученного порошка во вращающейся печи;
- охлаждение, фасовка.
Все эти технологические процессы объединены, поэтому трудозатраты и себестоимость данного способа самая невысокая.
Мокрый
Как исходное сырье используется шихта (влажность 50 %). Метод отличается тем, что вместо извести используется мел, а в ходе процесса добавляется вода. Получившийся сырьевой шлам подвергается обжигу в печи, затем его охлаждают и дробят. Пластификаторы и иные примеси вводятся в конце процесса.
Комбинированный способ
Представляет собой совмещение предыдущих двух. В результате получается полусухая смесь (влажность 18 %).
Процесс выглядит так:
- шлам изготавливается с использованием мокрой технологии;
- он высушивается и спрессовывается до состояния гранул;
- гранулы обжигают в печи.
На завершающем этапе – охлаждение и фасовка.
Бесклинкерный способ
Исходным сырьем в данном случае является шлак (доменный или гидравлический). В него вводятся добавки, а затем смесь измельчают до порошкообразного вида.
Плюсы бесклинкерной технологии:
- в производство идут металлургические отходы, а значит, не происходит загрязнения окружающей среды;
- есть возможность корректировать свойства конечного продукта;
- производственные расходы сведены к минимуму.
Часто задаваемые вопросы о составе цемента
- Какие классы цемента бывают?
Существуют следующие классы цементного продукта:
- М50. Используется для выполнения штукатурных работ.
- М100. Цемент данного класса прочности применяют в кирпичной кладке.
- М200. Используется для стяжки полов.
- М400. Годится для выполнения строительных работ любого типа. Это универсальная марка.
- М500. Еще один вариант, считающийся универсальным и подходящим для всех видов строительных работ.
- М600. Цемент данного класса отличается самым высоким показателем прочности. В строительстве применяется на самых разных этапах, устойчив к воздействию влажных сред, а также к серьезным механическим нагрузкам. Эти потребительские качества делают его особенно популярным и востребованным.
.Прочность цементного продукта определяется путем лабораторных исследований на спецоборудовании. Испытания позволяют дать оценку еще и таким показателям, как тонкость помола, объемы добавок и их состав (то есть определить, из чего именно сделан цемент).
- Чем цемент отличается от бетона?
Абсолютно неверно думать, что цемент и бетон – одно и то же, хотя многие новички из-за отсутствия опыта именно так и считают. Различие состоит в том, что цемент — это сухой порошковый продукт, из которого как раз и делают бетонные растворы, добавляя воду, песок, иные компоненты вроде гравия и пр.
Бетоном же называют уже отвердевший раствор, основные характеристики которого – высокая прочность и износоустойчивость. Еще не застывший бетон называют подвижной бетонной смесью.
- Можно ли самостоятельно сделать цемент?
Главное, что потребуется для процесса приготовления цемента кустарным способом, это обеспечение высокой температуры обжига. Максимум, что тут может получиться, – цемент М200. Необходимые ингредиенты: три части мела и одна часть каолина. После обжига и измельчения останется ввести в состав смеси гипсовый порошок (примерно 5 % от общего количества). В результате вы получите готовый цемент.
Разумеется, нужно будет запастись необходимыми знаниями, сырьем, оборудованием и обеспечить соблюдение технологий.
Вообще, прежде чем приступать к производству цемента в домашних условиях (даже если у вас есть все, что нужно), подумайте, насколько это целесообразно. Скорее всего, материальные и трудовые затраты не окупятся. Проще приобрести пару мешков уже готового продукта.
Всегда обращайте внимание на разновидности и состав цемента, потому что для тех или иных видов строительных работ его нужно подбирать индивидуально. От этого будет зависеть конечный результат, долговечность возводимой конструкции. Помните еще о том, что нет смысла всегда покупать цемент подороже. Во многих случаях на прочность постройки это никак не влияет, а значит, вы лишь несете неоправданные расходы.
Читайте также
