Характеристики, виды, маркировка, применение цемента

Благодаря универсальности цемент сегодня успешно конкурирует с новыми материалами и остается востребованным на строительном рынке. Он представляет собой неорганическое вещество в виде порошка, которое производят путем измельчения клинкера, добавления пластификаторов и минералов.

Главное назначение - замес бетонных растворов для скрепления конструктивных элементов в монолитном строительстве, для заливки полов, при производстве изделий. Для приготовления раствора в порошок добавляют воду, получают вязкую пасту, при этом меняется цвет состава. В условиях теплой влажной среды вещество затвердевает, в течение месяца приобретает прочность искусственного камня. Технические свойства зависят от состава, правил замеса, условий использования.

Какие свойства учитывают при выборе

Покупая цемент для различных целей, обращают внимание на следующие характеристики:

• Прочность. Маркируется М и имеет градацию в зависимости от нагрузки: например, М300 выдерживает нагрузку 300 кг/см₂. Класс прочности обозначают В измеряют в МПа.
• Устойчивость к коррозии. Это способность препятствовать воздействию агрессивной внешней среды. Самый стойкий - пуццолановый цемент, применяемый для строительства подводных сооружений.
• Водостойкость. Способность достигать в воде необходимого состояния, сохранять свои свойства под воздействием влаги.
• Морозостойкость. Показывает, сколько циклов заморозки/оттаивания может выдержать материал.
• Сульфатостойкость. Сохранение характеристики при взаимодействии с сульфат-ионами, содержащимися в соленой воде.
• Тонкость помола. Свойство порошка, от которого зависит прочность и время затвердевания.

Ключевое значение отводится прочности, от которой зависят условия применения цемента, характеристики монолитной конструкции. Окончательно судить о прочности можно спустя 28 дней после замеса, когда цемент приходит в готовность. Процесс отвердения начинается через 1-2 часа после затвора, заканчивается спустя 12 часов. Прочность набирается благодаря гидратационному теплу. Низкие температуры содействуют прохождению цикла, тогда как высокие ускоряют процесс, могут вызвать растрескивание.

Параметры прочности можно найти на упаковке, там же размещена информация по типам конструкций, сферам применения.

Производственный процесс

Технология производства различных видов одинаковая, отличия касаются состава и пропорций вносимых компонентов, которые могут добавляться на разных этапах. Все актуальные разновидности цемента изготавливают на основе портландцемента.

Этапы производства

• глину и известняк перемалывают, соединяют в отношении 1:4, получают первичное сырье - шлам;
• шлам обжигают в печах при температуре 1500 С до состояния спекания, в результате получают клинкер;
• клинкер перемалывают в порошок;
• добавляют гипс, присадки, другие вещества.

Свойства цемента напрямую зависят от его состава.

Из каких компонентов состоит цемент

Готовый материал реализуют в виде серого или светло-серого порошка, в котором все компоненты взаимодействуют на молекулярном уровне.

В химический состав входят:

• кальциевый оксид - примерно 67%;
• кремниевый оксид - примерно 22%;
• алюминиевые окиси - примерно 5%;
• оксид железа - примерно 3%;
• модификаторы - до 3%.

В основе цемента - клинкер из извести и глины, качество которых влияет на прочность. Для улучшения характеристик добавляют минералы: перемолотые сланцы, пуццолановые компоненты, гранулированные шлаки. Добавки с сульфатом кальция отвечают за эффективность процесса гидратации. Чтобы увеличить стойкость к агрессивным средам и перепадам температуры, вносят специальные присадки.

Иногда отличия в составе и готовом продукте появляются в связи с использованием сырья из различных мест добычи. Это касается глины (в том числе лесса и глинистого сланца), мела, известняка, мергеля, кремнеземов, апатитов, плавиковых шпатов, гипса.

Виды цемента

Большое число разновидностей цемента обосновано внесением в его состав улучшающих компонентов. С помощью добавок легко изменить характеристики, что влияет на сферу и условия его использования, а также на свойства готовой конструкции.

К актуальным видам цемента относятся:

• Портландцемент - базовый материал, универсальная основа большей части ремонтно-строительных мероприятий;
• Тонкомолотый портландцемент - материал, в состав которого входят минеральные добавки (перлиты, известняк, шлаковые, зольные, вулканические породы), а также песок;
• Цветной портландцемент - в его состав входят натуральные красители (железный сурик, окись хрома, охра) или пигменты синтетического происхождения, вносимые при обжиге клинкера;
• Глиноземистый - изготавливается из известняка, быстро схватывается, часто используется для аварийных работ в зимний период;
• Известково-шлаковый - имеет в составе около 30% извести, 5% гипса;
• Магнезиальный - произведен на основе оксида магния, сульфатов магния, хлоридов, отличается универсальным применением, влагостойкостью;
• Кислотоупорный - с добавками из растворимого стекла, раствора силиката натрия, кислотоупорных наполнителей;
• Фосфатный - содержащий фосфорную кислоту, оксиды, образующие фосфатное затвердевание;
• сульфатостойкий - в составе содержит модифицирующие добавки, увеличивающие прочность, защитные свойства;
• Смешанный - произведенный на базе оксида кремния с различными добавками (гипс, шлаки, осадочные породы, керамзит и пр.);
• Тампонажный - смесь клинкера, гипса, триэтаноламина;
• Кладочный - наряду с портландцементом добавлены минералы, доменные шлаки;
• Водонепроницаемый - получают путем соединения известняков, бокситов, оксида алюминия;
• Карбонатный - порошок из доломитов, известняка, глинистых, сидеритовых карбонатных пород;
• Расширяющийся - увеличивающийся в объеме благодаря гидравлическим добавкам;
• Шлакощелочной - изготовленный на базе отходов шлака, обладающий особой прочностью;
• Пуццолановый - содержащий до 20% минеральных добавок;
• Гидрофобный - с добавками, увеличивающими сопротивление воздействию воды.

Список можно продолжать, так как количество всевозможных присадок, добавок, модификаторов бесконечно, как и пропорций, в которых они применяются.

Марки цемента и особенности их использования

Для маркировки материала используют букву М и цифровые обозначения от 25 до 1000. Наиболее востребованы разновидности от М100 до М500. Цемент марки М400 и М500 применяются повсеместно и отличаются повышенной прочностью. Например, М400 - лучший вариант для заливки монолитного железобетона, а М500 эффективно применяют для дорожного строительства, производства плит, бордюров, тротуаров.

М200 и ниже используют в кладочных и штукатурных работах, М600 и выше - при строительстве военных объектов, подземных и подводных бункеров, шахт, то есть там, где используются сборные конструкции, отмечаются зоны особого напряжения и высокие нагрузки.

Другие буквенные обозначения:

• ПЦ - портландцемент, основной материал;
• Б - быстротвердеющий состав, нужно применять с осторожностью;
• ШПЦ - шлако-портландцемент, разновидность базового материала;
• СС - обладающий сульфатостойкостью;
• Н - нормированный, с подтвержденной прочностью;
• ПЛ - с добавлением пластификаторов;
• ВРЦ - водонепроницаемый.

Специальные обозначения для добавок (шлака, пуццолана, полимеров): I - отсутствуют, II - есть минеральные добавки; А - их количество 6-20%, Б - 21-35%.

Маркировка смеси по скорости твердения: Н - нормальная; С - средняя; Б - быстротвердеющая.

Основные сферы применения

При выборе цемента опираются на его состав и свойства. Регламент использования различных марок изложен в пунктах ГОСТ и СНиП, там же размещены правила для разновидностей с различными техническими характеристиками. При этом учитывается назначение здания, конструкции или изделия, а также условия применения и эксплуатации.

Сегодня без цемента не обойтись в различных областях строительства:

• Общестроительные работы - малоэтажное строительство и возведение МКТ, монолитные и сборные фундаменты, многочисленные хозяйственные и промышленные постройки, заливка полов. Цемент идет на замес рабочих растворов для кладки и штукатурки.
• Добывающая промышленность - сфера нефте- и газодобычи, где цемент активно используют для тампонирования скважин, укрепления шахт и технических сооружений.
• Дорожное строительство - возведение гидротехнических конструкций и мостов, усиление взлетно-посадочных полотен.

Сооружение объектов особого назначения, которые часто размещены в условиях агрессивного воздействия кислот и сульфатов, подвержены резким температурным перепадам также производится с участием специальных сортов цемента.

Экспертные рекомендации по применению цемента

Прочность и долговечность конструкций, выполненных из бетона, зависит от грамотного выбора марки и приготовления раствора. Но чтобы результат был максимально качественным, следует помнить о важных правилах хранения, приготовления и использования.

Срок хранения порошковой смеси - 3 месяца. В качестве склада лучше выбрать помещение, защищенное от ветра и влаги, а упаковки установить на поддоны. До начала приготовления мешки распаковывать не нужно. Если мешок уже открыт, его содержимое необходимо использовать в течение недели, а при повышенной влажности - в течение суток.

Познакомиться с технологией смешивания компонентов лучше заранее. В готовый раствор добавлять сухую смесь нельзя, поэтому воду в процессе приготовления доливают дозированно, небольшими порциями. Важно соблюдать пропорции, заявленные производителем.

Если цемент скомковался, его химическая формула уже нарушена, от такого материала лучше отказаться. Он годится только в качестве наполнителя, но должен занимать не более 1/3 от общего объема.

В холодное время года рекомендуется использовать морозостойкие сорта. Жару лучше переждать, или придется тщательно ухаживать за конструкцией на всем протяжении периода созревания.

Не нужно ориентироваться только на высокую стоимость или технические стандарты цемента. Следует выбирать ту марку, которая походит по всем параметрам.