Что такое цемент

ЧТО ТАКОЕ ЦЕМЕНТ

Цемент был известен человеку с древних времен, но до его появления строители чего только не использовали для скрепления каменных блоков и кирпичей: и известь, и гипс, и глину, и даже яичные белки. Недостатки таких вяжущих материалов были налицо – и твердеют медленно, и держат неважно. Тогда попробовали смешивать компоненты – к извести стали добавлять глину, толченый камень, и даже вулканический пепел (пуццолан). Эти добавки имеют сходный состав: оксиды кремния, железа и алюминия. В соединении с водой и известью такие смеси дают желаемый эффект, образуя нерастворимые соединения. Подобные смеси получили название «пуццолановых», их использовали при строительстве еще в Древнем Риме.

В средние века строители пользовались известью, смешанной с глиной. Известь обжигали и получали натуральный цемент. Слово латинское, означает «битый камень». При затвердевании такая смесь получалась очень прочной. Известняк и глину смешивали в разных пропорциях, пробовали сырье из различных месторождений. Эксперименты с цементом продолжились вплоть до середины 19 века, когда была найдена идеальная пропорция соотношения компонентов: 75% извести и 25% глины. Также установили температуру обжига, при которой достигается прочное соединение извести и оксидов – 1450 градусов. Первый цементный завод в России начал работать в 1856 г. Цемент стал применяться повсеместно.

Сырье для производства цемента добывают в карьерах открытым способом. Известняк и глину тщательно измельчают и перемешивают. Соблюдать пропорции очень важно, поскольку от этого зависит качество исходной продукции. На современных заводах контроль пропорций осуществляют компьютеры. Метод производства цемента может быть сухим или мокрым (смесь извести и глины смачивают водой). Смесь поступает в печь цилиндрической формы 200 м длиной и от 2 до 7 м в диаметре. Печь медленно вращается, и компоненты смеси спекаются в однородную комковатую массу (клинкер). Клинкер поступает в мельницы, где его измельчают, добавляя до 6% гипса. При помоле клинкера получают цемент. Чем тоньше помол цемента, тем быстрее будет затвердевать полученный из него раствор. Также при обжиге можно закладывать различные добавки (доменный шлак, оксид магния и пр.), которые придадут цементу дополнительные свойства.

Цемент – это сыпучий тонкомолотый серый порошок, не имеющий запаха. Цемент подразделяется на марки. Чтобы определить марку цемента, нужно изготовить образец 40х40х160 мм из цемента с песком в соотношении 1:3. При изгибе и сжатии этих образцов определяется марка цемента. Марки обозначаются цифрами от 100 до 600. Чем больше число, тем выше марка цемента, тем более прочным он является. Например, цемент М500 выдерживает нагрузку 500кг/м3. Цемент марки 600 особо прочен, его используют для строительства специальных объектов (ракетных шахт, укрытий), за что он получил название «военный». Марки цемента регулируются строительными нормами и правилами (СНиП) и ГОСТ. Кроме того, в маркировке цемента можно встретить литеру «Д» с цифрами. Эта цифра отражает содержание добавок в данном виде цемента.

Наиболее широко применяются марки 350, 400 и 500. М400 Д20 – маркировка указывает, что цемент марки 400 содержит 20% добавок. Такой цемент морозоустойчив и водостоек. Используется в основном в строительстве и для изготовления железобетона. Цемент М500 Д20 как и ПЦ500 Д20 обладает еще и хорошей сопротивляемостью коррозии, поэтому область его применения шире: используется в строительстве фундаментов, железобетонных конструкций, изготовлении штукатурных цементных и бетонных растворов. Цемент М500 Д0 применяется в промышленном строительстве, придает бетону особую прочность. Марка ПЦ400 Д0 используется для подводных и связанных с водой сооружений, для производства железобетонных конструкций с помощью термопарообработки.

Цемент можно разделить на виды. Самый известный – портландцемент (ГОСТ 10178-85) – зеленовато-серый порошок, полученный путем помола клинкера и гипса, а также разнообразных добавок (мергеля, шлака). Застывает и на воздухе и в воде. Существуют различные виды портландцемента: сульфатостойкий, быстротвердеющий, гидрофобный, пластифицированный.

Сульфатостойкий цемент (ГОСТ 22266-76) – обладает повышенной сульфатостойкостью и низкой экзотермией. Подходит для сооружений гидротехники, подвергающихся замораживанию и оттаиванию в водной среде. Выпускают марки 300 и 400.

Быстротвердеющий цемент (ГОСТ 10178-85) – портландцемент, измельченный сильнее обычного, поэтому время твердения такого цемента сокращается. Подходит для ремонтных работ. Также встречается особо быстротвердеющий цемент.

Гидрофобный цемент (ГОСТ 10178-85) – сильноизмельченный портландцемент с гипсом и гидрофобных поверхностно-активных добавок (асидола, мылонафта, олеиновой кислоты, синтетических жирных кислот и др.). Такие добавки образуют на частицах цемента защитную оболочку толщиной в одну молекулу, что позволяет такому цементу не портиться даже при хранении в очень влажных условиях. Поверхностно-активные добавки придают цементу морозостойкость и повышают сопротивление коррозии. Применяется в легких и ячеистых бетонах. Этот вид бетона изобретен в СССР, в настоящее время производится и за границей.

Пластифицированный цемент (ГОСТ 10178-85) – получают, добавляя 0,25% сульфитно-спиртовой барды. Это вещество является поверхностно-активным, способствует пластификации бетонных смесей, повышает их морозостойкость. Имеет марки 300, 400 и 500. Применяется как обычный цемент.

Белый цемент (ГОСТ 965-78) – получают из сырья с малым содержанием железа (соединения железа придают серый цвет). Также клинкер дополнительно отбеливают. Белый цемент бывает марок 400 и 500. Выпускают просто белый цемент и белый цемент с добавками. Не допускается более 20% добавок. Применяют белый цемент для отделочных, фасадных, скульптурных работ.

Глиноземистый цемент (ГОСТ 969-77) – получают при обжиге смеси, богатой глиноземом (бокситов). Представляет собой порошок зеленоватого, бурого или черного цвета. Нельзя смешивать с другими видами цемента. Быстро застывает при температуре ниже 25 градусов, следовательно, не подходит для жаркого климата и теплообработки. После затвердевания становится особо прочным, выдерживает воздействия агрессивных водных и газовых сред, а также отличается повышенной огнеупорностью – выдерживает температуру до 1700 градусов Цельсия. Стоимость такого цемента достаточно высока. Применяют для работы в зимний период, для срочных и аварийных работ, для производства расширяющихся смесей и смесей, не дающих усадки.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент – получают путем добавления в глиноземистый цемент гипса и гидроалюмината кальция. Очень быстро твердеет (практически за 10 минут). Используют для гидроизоляционных покрытий, заделки швов, стыков, трещин, а также для работ в условиях повышенной влажности.

Магнезиальный цемент – отличается повышенным содержанием оксида магния.

Пуццолановый цемент (ГОСТ 22266-76) – производится путем добавки в клинкер гипса и от 20 до 40% добавки вулканических пород. Цемент отлично твердеет в воде и во влажных условиях, имеет повышенную влагостойкость и водонепроницаемость. Применяют для работ в морской воде, для сооружений гидротехники, бассейнов и т.п.

Шлаковый цемент (ГОСТ 10178-85) – получают про помоле клинкера с доменным шлаком (от 20 до 80%). В зависимости от процентного содержания добавок бывает известково-шлаковым (10-30% извести) и сульфатно-шлаковый (15-20% гипса или ангидрита). Шлаковые цементы твердеют медленнее обычных. Применяются для работ под водой и по землей.

Тампонажный цемент – для его производства клинкер измельчают с гипсом. Такой цемент используют для цементирования нефтяных и газовых скважин. Выпускается для холодных и горячих скважин.

Цветной цемент (ГОСТ 15825-80) – получают из белого цемента с различными пигментами (охрой, суриком, оксидом хрома и т.д.). Цветные цементы светоустойчивы. Применяются в декоративной отделке зданий, изготовления полов, мозаичных изделий, облицовочных плиток.

Кислотоустойчивый цемент – производят с применением молотого кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Раствор из такого цемента изготавливают с использованием водного раствора жидкого стекла. После затвердевания выдерживает воздействие практически любых кислот. Бетонный раствор из кислотоустойчивого цемента в процессе твердения обрабатывают кислотой для большего уплотнения. Но такой цемент в воде теряет прочность.

Цемент служит основным связующим материалом в современном строительстве. Его используют в бетонных смесях для производства самых разных железобетонных конструкций и деталей, для монолитного строительства, устройства фундаментов, в дорожном строительстве, для кладочных и штукатурных растворов и т.д. Использование различных видов цемента расширяет возможности его применения. А появление новых, современных видов позволяет использовать цемент практически повсеместно.

Наталия Истомина, Zaborivorota-info.