Цемент марки М500: производство, рабочие характеристики и применение

Цемент (или портландцемент) марки М500 повсеместно применяется в строительной сфере в качестве вяжущего вещества. В гражданском и промышленном строительстве он востребован при кладке газобетонных, каменных либо кирпичных стен; в процессе изготовления железобетона и специальных бетонных растворов повышенной прочности; в ходе формирования ответственных монолитных конструкций и т. п. Застывший цементный состав на основе данного материала примечателен высокой нагрузочной способностью готовой стройконструкции при надлежащих параметрах морозостойкости и долговечности.

1. Технология изготовления цемента М500

Сырьем для изготовления портландцемента М500 выступают гипсовый камень, клинкер (продукт спекания глины и известняка), доменная шихта, а также пластифицирующие, кислотоупорные и гидрофобные добавки. Для специальных видов материала могут использоваться некоторые другие компоненты. Технологический процесс производства цемента делят на две укрупненных стадии, которые в свою очередь подразделяются на отдельные этапы.

Первая стадия - получение клинкера, являющегося по сути основой сухой цементной смеси. Клинкер получают из особого минерала - зеленки или желтовато-зеленого известняка, который добывается с глубины до 10 м в ходе разработки известняковых месторождений. Желтовато-зеленый известняк в промышленных условиях подвергают предварительной сушке, после чего смешивают с другими компонентами. После обжига клинкер готов к последующим технологическим операциям.

На второй стадии клинкер измельчается до порошкообразной консистенции с примешиванием к нему гипса и специальных добавок. В результате получается сыпучая однородная масса. В зависимости от качества и состояния исходного сырья здесь возможно применение одного из трех промышленных способов получения кондиционного материала: мокрого, сухого или комбинированного.

При сухом способе смешанное сырье подвергается сушке непосредственно перед помолом либо в его процессе. После размалывания компонентов в порошок смесь проходит обработку горящим газом. Этот способ ныне считается самым перспективным и экономичным с точки зрения расходования энергоресурсов. Мокрый способ предполагает предварительное измельчение сырья в воде. Образовавшаяся водная суспензия подается в печь и подвергается обжигу. В завершении процесса сформировавшиеся гранулы измельчаются до получения готового цемента. Комбинированный способ в разных вариантах сочетает обе вышеописанные технологии. Причем, в одном случае после сухого приготовления смеси идет образование гранул с добавлением воды, а в другом - за измельчением смеси в воде следуют ее сушка и обжиг.

2. Потребительские качества и главные технические характеристики цемента марки М500

Основным рабочим параметром цемента, определяющим его марку, является прочность застывшей водно-цементной смеси, то есть устойчивость таковой к внешней нагрузке. Другими базовыми характеристиками материала считаются его плотность, время схватывания, водо- и морозостойкость.

2.1. Прочность

Именно прочность портландцемента на сжатие, выраженная в кг на см. кв., входит в маркировку материала, задавая его тип. Это значит, что цемент М500 после смешивания с водой и застывания в течение 28 суток способен выдерживать нагрузки, как минимум, в 500 кг на квадратный сантиметр плоской поверхности. Такая прочность (в современной классификации - от 42,5 МПа) считается высокой и признана оптимальной для большинства ответственных стройработ. При этом следует учитывать, что у описываемого материала быстрота схватывания короче, чем у цементов менее прочных марок.

2.2. Плотность насыпная и поверхностная

Параметр плотности цемента М500 необходим для рационального расчета количества материала в смеси при проведении строительных работ. Плотность материала может быть насыпной и истинной.

Насыпная плотность цемента - это удельная масса разрыхленного материала, учитывающая присутствующие в нем частицы воздуха. Данная характеристика помогает оценить реальные пропорции раствора и используется на практике. Для портландцемента М500 насыпная плотность варьируется от 1100 до 1300 кг на м. куб., однако после транспортировки она часто увеличивается до 1400-1500 кг на м. куб. Плотность цемента истинная определяется удельным весом смеси без частиц воздуха. Она превышает насыпную почти в 2 раза и для цемента М500 составляет около 2500 кг на м. куб.

Для расчета количества ингредиентов бетонно-растворной смеси в отдельный сосуд засыпают отмеренное по объему количество материала, затем он взвешивается и результат делится на объем емкости. Подобным образом определяют необходимое количество добавок в раствор (песка и пр.). Обычно в массовом строительстве применяют усредненную величину насыпной плотности, равную 1200-1300 кг на м. куб. В среднем масса куба портландцемента М500 составляет 3 тонны при стандартной тонкости помола 92%. При этом гипсовые добавки облегчают объем, а шлаковые - утяжеляют.

2.3. Морозоустойчивость

Для материала марки М500 гарантированная морозостойкость составляет не менее 70 циклов полного замерзания-оттаивания затвердевшей смеси (F70). Благодаря этому, материал может использоваться в регионах с резкими климатическими перепадами, в том числе для зимнего бетонирования.

2.4. Водостойкость

Цемент М500 без примесей обладает нормальной водостойкостью, позволяющей использовать его при возведении жилых, служебных и промышленных строений. Однако при обустройстве фундаментов, бассейнов и иных бетонных резервуаров рекомендуется применять материал с индексом Д20, в котором присутствуют особые добавки, отвечающие за дополнительную устойчивость смеси к постоянному воздействию влаги.

2.5. Время схватывания жидкой смеси

Портландцемент М500 относится к материалам с ускоренным затвердеванием, что позволяет действенно применять его как в обычном строительстве, так и в процессе проведения ремонтно-аварийных работ. При этом прочностные качества смеси начинают проявляться не позднее, чем через 45 минут после использования, начальное затвердевание таковой происходит через 10-12 часов, а 50-процентное твердение - за трое суток.

3. Чистый цемент М500 и его специальные виды

Чистый или клинкерный цемент М500, свободный от минеральных добавок и примесей (индекс Д0), имеет достаточно низкую стоимость и повсеместно используется в строительстве. Каменная кладка и промышленные бетонные конструкции с его применением хорошо выдерживают статические нагрузки, прочны, долговечны и морозостойки. Опыт строительства показывает, что надежность строений на основе портландцемента марки М500 гораздо выше, чем с использованием материала М400.

Отдельные разновидности материала выпускаются с нормированным содержанием модифицирующих или технологических добавок, которые помогают ускорить процесс помола гипсово-клинкерной смеси, повысить морозо- и влагоустойчивость застывшего материала, ускорить затвердевание и пр.

Среди предлагаемых на отечественном рынке специальных видов цемента М500, активное применение находят:

• быстротвердеющий цемент БТЦ, востребованный в скоростном строительстве;
• сульфатостойкий портландцемент ССПЦ, применяемый при обустройстве массивных фундаментов, плотин, причалов и конструкций, пребывающих под постоянным воздействием грунтовых вод с сульфатами;
• материал с поверхностно активными компонентами (ПЛ), обладающий повышенной пластичностью;
• цемент ГФ с минимальной водопроницаемостью, используемый в специфических условиях;
• портландцемент ВРЦ (водонепроницаемый расширяющийся) с высокой плотностью , применяемый в шахтных сооружениях и при заделывании трещин в водопроводных трубах;
• тампонажный цемент для тампонирования буровых скважин;
• декоративный цветной цемент белого (БЦ) или цветного колера.

Весовое количество добавок в цементе М500 относительно исходной клинкерной смеси согласно госстандарту может находиться в пределах 0-20%, что отражается в заводской маркировке материала после буквы Д.

4. Маркировка цемента М500 согласно старому и новому ГОСТ

Маркировка портландцемента М500 доныне ведется как по устаревшему госстандарту ГОСТ 10178-85 либо по обновленному ГОСТ Р 31108-2003 с дополнениями от 2016 г.

В первом случае начальными буквами обозначения будут ПЦ (портландцемент) или ШПЦ (шлакопортландцемент), а затем следует индекс М500, говорящий о марке материала. При этом буква М часто пропускается. Далее следует информация о процентном содержании примесей - Д5, Д10, Д15, Д20, а затем - о специальных свойствах цемента. Пример подобной маркировки - ПЦ-500-Д10-СС ГОСТ 10178-85, то есть портландцемент марки 500 с десятью процентами примесей, сульфатостойкий.

По стандарту ГОСТ Р 31108-2003, согласованному с европейскими нормами EN 197 1, прочностные качества цемента выражаются в мегапаскалях (МПа). В отечественной версии маркировка материала начинается с букв ЦЕМ и следующей за ними римской цифры I или II, соответственно говорящей об отсутствии/наличии в таковом минеральных добавок. Здесь под цифрой I подразумевается цемент из молотого клинкера и технологических добавок в количестве до 5% от массы материала, а под цифрой II - присутствие добавок в массовой доле 6%-35%. Портландцемент с примесями имеет дополнительный индекс А (6%-20% добавок) или В (21%-35% добавок). В конце обозначения может стоять буква Н или Б, говорящая о скорости застывания смеси - нормальная или быстрая. Пример такой маркировки для цемента М500 - ЦЕМ II/А 42,5Н, то есть цемент М500 с долей примесей 6%-20% и нормальной скоростью застывания.

5. Плюсы и минусы материала

В числе эксплуатационных плюсов портландцемента М500, делающих материал привлекательным для различных направлений строительной деятельности:

• простота в применении, поскольку здесь приготовление раствора сводится к тщательному перемешиванию смеси воды, цемента, песка и при необходимости щебня в заданных соотношениях;
• химическая инертность, предполагающая стойкость готовых ЖБИ и стройконструкций к коррозии, воздействию щелочей, солей и кислот;
• экологичность, так как в материале отсутствуют токсичные вещества, испарения которых могут причинить вред человеку и окружающей среде;
• оптимальное сочетание прочности, влагостойкости и долговечности готовых конструкций;
• умеренный расход стройматериала, помогающий минимизировать расходы застройщика.

К единственному значительному недостатку цемента М500 можно отнести его стоимость, которая несколько выше, чем у материала более низких марок. Это отчасти сдерживает его использование при возведении ненагруженных сооружений и строений, не подвергающихся особым внешним агрессивным воздействиям.

6. Сферы применения портландцемента М500

Рабочие свойства цемента марки М500 обусловили широту спектра применения материала. В числе сфер массового использования строительных смесей на его основе:

• возведение фундаментов жилых многоэтажных и капитальных промышленных стройобъектов;
• строительство торговых центров, складов большой вместимости, портовых сооружений, вокзалов и общественных зданий, в том числе на водонасыщенных грунтах;
• ремонтные и аварийно-восстановительные работы на бетонных конструкциях и строениях;
• сооружение эстакад, мостов, плотин, шлюзов, опор ЛЭП;
• обустройство автомагистралей с высокой проходимостью;
• изготовление массивных железобетонных плит (аэродромных, дорожных и пр.).

Помимо этого, портландцемент М500 применяется в особых случаях, когда необходимы смеси с быстрым застыванием и гарантированной прочностью (создание напольных стяжек, декоративных парковых элементов и пр.).

7. Полезные рекомендации по применению цемента М500

7.1. Нормы расхода

Исходя из строительной практики, чем выше марка цемента, тем меньше его требуется для создания объемной единицы бетона или раствора. Поэтому использование портландцемента М500 считается экономически выгодным относительно более дешевых марок. При этом его расход для получения конструкции гарантированной прочности на 15%-20% ниже, чем с применением материала марки М400.

Распространенные пропорции смесей таковы:

1. Для фундаментов и перекрытий - 1 часть цемента к 2-м частям песка;
2. Для кладочных смесей - 1 часть цемента к 4-м частям песка;
3. Для стяжек пола, садовых дорожек и штукатурных работ - 1 часть цемента к 5-ти частям песка.

Если сухая смесь создана более чем за месяц до замешивания, необходимо учесть ухудшение рабочих характеристик цемента - примерно на 10% активности каждые 30 дней хранения. То есть, через 60 дней материал марки М500 соответствует свежеизготовленному цементу М400 и вышеописанные пропорции следует скорректировать.

7.2. Смешивание с цементом других марок

Производитель описываемого стройматериала строго не рекомендует смешивать его с цементом других марок и модификаций, поскольку готовая смесь не будет иметь гарантированных эксплуатационных качеств. Кроме того, из-за неконтролируемого взаимодействия примесей разных типов портландцемента возможно быстрое растрескивание застывшего раствора, его шелушение и иные механические аномалии.

7.3. Покупка фасованного цемента М500: на что обращать внимание

При покупке фасованного портландцемента М500, равно как и других марок, следует обращать внимание на следующие моменты:

• отсутствие недовеса, для чего мешок полезно взвесить вместе с продавцом;
• дату изготовления стройматериала, поскольку со временем он быстро утрачивает ряд полезных качеств;
• условия хранения материала у продавца (влажность, повышенную/пониженную температуру воздуха и др.);
• наличие на упаковке цемента детальной маркировки продукции, а также подробных сведений о компании-производителе (адресов офиса и промышленных мощностей, контактов для связи, штрих-кода, информации о сертификации товара).