Быстротвердеющий цемент: какие бывают виды, свойства, чем лучше обычного

Производство цемента

Все разновидности цемента производятся по одной технологии. Могут отличаться составляющие и их пропорции, добавляться какие-то минеральные и другие вещества в конце, но само производство всегда предполагает определенные этапы и действия. Все современные смеси составляются на базе портландцемента.

Упрощенное описание технологии производства цемента:

Получение первичного сырья: перемолотый известняк и глина смешиваются в шлам в пропорции 4:1.
В процессе обжига шлама при температуре +1500 градусов по Цельсию сырье спекают в твердую массу, которая называется клинкер.
Клинкер очень мелко смалывается до состояния порошка.

К клинкерному порошку добавляют минеральные присадки, гипс, чтобы получить цемент с нужными свойствами.

Состав

В составе цемента работают несколько составляющих на молекулярном уровне. Материал представляет собой тонкий порошок серого цвета, а вот компоненты в его химической формуле есть разные и отвечают за те или иные процессы в бетоне.

Какие вещества содержит цемент:

Кальциевый оксид – в объеме около 67%.
Кремниевый оксид – в объеме до 22%.
Алюминиевые окиси – до 5%.
Оксид железа – в объеме до 3%.
Разного типа модифицирующие компоненты – максимум 3%.

Материалы, составляющие основу цемента:

Клинкер из глины и извести – от его качества зависят прочность и другие свойства материала.

Минеральные компоненты – специальные добавки для улучшения характеристик, расширения сферы использования цемента. Это могут быть измельченные сланцевые материалы, гранулированные шлаки, пуццолановые ингредиенты, известь и т.д.
Вспомогательные компоненты с сульфатом кальция – для регулирования особенностей прохождения процесса гидратации.
Специальные присадки – синтетические компоненты, повышающие стойкость к кислотам, температурам, агрессивным средам, щелочам.

Портландцемент отличается по составу не только из-за добавления в него компонентов в процессе производства, но и из-за особенностей мест добычи сырья. Так, в каждом регионе цемент другой, хоть и отличия несущественные.

Варианты составов материала:

Разные виды глины (включая глинистый сланец и лесс).
Мергель, известняк, мел, другие карбонатные породы.
Минеральные присадки: кремнеземы, глиноземы, апатит, флюорит, плавиковый шпат, гипс, фосфогипс и т.д.

Прочность

Прочность является одним из самых важных свойств цемента, которое определяет сферу применения, предполагаемые нагрузки, технические характеристики конструкции из бетонного монолита. Нормативную прочность на сжатие цемент приобретает по прошествии 28 дней с момента затворения.

Прочность можно посмотреть по марке (самые популярные марки цемента М300, М400 и М500, указывают на прочность в кг/см2) и классу (указанным маркам соответствуют примерные показатели В20, В30 и В40). Приготовленный раствор твердеть начинает в течение 1-2 часов, завершается процесс минимум через 12 часов после укладки.

Далее появляется гидратационное тепло и бетон набирает прочность в течение 28 суток. При низких наружных температурах тепло позволяет цементу набрать полный цикл прочности, при высоких – может спровоцировать ускорение прохождения реакции, в результате чего распространяются трещины из-за появления температурных напряжений.

Прочность цемента смотрят на упаковке и в специальных таблицах, для каждой сферы и типа конструкции, определенной нагрузки ищется оптимальный показатель. На прочность влияет также соблюдение технологии замешивания раствора, укладки, ухода после.

https://youtube.com/watch?v=T_buOQlB-nA

Исходные материалы для приготовления

Размещение производства цемента стараются планировать рядом с основными запасами сырья. Сырьем являются природные горные породы, добываемые открытым способом. Итак, из чего производят цемент:

Карбонатные породы. К ним относят: мел; ракушечник и прочие известняки; доломит; мергель. В промышленном производстве в основном применяются известняковые породы. Данный материал позволяет повысить эффективность взаимодействия в процессе обжига.
Глинистые породы. К ним относят: глину; глинистые сланцы; суглинки; лесс. Данный материал необходим для обретения пластичности смеси и используется в основном при изготовлении цемента сухим способом.
Добавки. Для получения определенных качеств цементного раствора, необходимо к основному составу добавлять вещества, которые способны корректировать свойства материала. К добавкам относят: глинозем; кремнезем; плавиковый шпат; апатиты.

Добавки в цемент. 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.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Схватывание и твердение растворов на основе цемента обусловлено его химическим взаимодействием с водой. Силикаты, алюминаты и алюмоферриты, которые входят в состав портландцемента, обеспечивают повышение прочности на различных стадиях отверждения.

Скорость химических реакций зависит от наличия катализаторов (специальных добавок) и температуры.

Бетонные конструкции бывают разные, исходя из этого следует рассчитывать соотношение компонентов раствора и предполагать сроки схватывания и твердения.

Стадия схватывания

В состав цементного порошка входит трехкальциевый алюминат (3СаО*Al2O3), трехкальциевый силикат (алит, 3СаО*SiO2), двухкальциевый силикат (белит, 2CaO*SiO2) и алюмоферрит. Алит, который занимает большую часть массы портландцемента, участвует в обеих стадиях отверждения. При затворении водой и в начале стадии схватывания он выделяет тепло, которое увеличивает скорость реакции.

Однако более активным компонентом цемента на этапе схватывания является трехкальциевый алюминат. В течение 24 часов после смешивания он интенсивно реагирует с водой, формируя первичные связи в бетоне. После окончания схватывания алюминат полностью утрачивает влияние на прочность цемента.

Итоговая прочность бетона в зависимости от марки, времени затвердевания и температуры воздуха.

Стадия схватывания проходит в первые часы после заливки опалубки. Скорость начала реакции и длительность процесса зависят от состава смеси и температуры воздуха. При нормальных температурах (+18…+22°С) бетон схватывается через 2,5-3 часа. Из них 1,5-2 часа проходит до начала реакции, а 1 час уходит непосредственно на схватывание.

При снижении температуры начало реакции может отодвинуться на 4-8 часов, а ее продолжительность — увеличиться до 15-20 часов.

В горячей среде схватывание происходит активнее и начинается более быстро. Весь процесс может занять менее 1-2 часов, из которых реакция — 15-20 минут.

Стадия твердения

Стадия формирования бетонного камня начинается по завершении схватывания. Твердение материала происходит за счет удаления свободной воды. Часть жидкости испаряется во внешнюю среду, а другая — связывается с молекулами силикатов и алюминатов, образуя стойкие комплексы. Чтобы не нарушить баланса между связываемой и испаряющейся водой, нужно обеспечить оптимальную влажность и температуру среды.

Сколько сохнет цемент

Процесс высыхания бетона и полного набора прочности включает две основные стадии. Сначала проходит процесс схватывания быстросохнущего цемента – в минимальные сроки, занимает около 2-3 часов. При температуре +20 градусов хватает часа для схватывания, при 0 – около 20 часов. Начинается процесс в быстросохнущих растворах и бетонах уже через 7-10 минут после заливки.

Если процесс происходит в специальных камерах для пропаривания, бетон схватывается за 20 минут. Потом происходит твердение бетона – тут все зависит от типа выбранного цемента и нормативных показателей. Обыкновенный раствор затвердевает и набирает прочность в течение 28 суток, быстросохнущий – в течение двух-трех.

Быстротвердеющий цемент – востребованный материал, который может быть незаменим в ситуации необходимости ускорить строительство и выполнить заливку определенных конструкций. При выборе такого типа цемента необходимо тщательно ознакомиться с правилами работы с ним.

Изготовление

Производство интенсивно твердеющего цемента осуществляется на высокоточном оборудовании. Все ингредиенты первосортного сырья подвергаются чрезвычайно тонкому помолу.

Получившиеся мельчайшие гранулы сухой смеси образуют очень большую площадь соприкосновения с водой. Аморфная структура измельчённых компонентов облегчает их химическое взаимодействие. Благодаря этой технологической особенности, значительно сокращается полный цикл отверждения затворённого цемента.

Скорость твердения можно увеличить также добавлением хлорида натрия (NaCl), хлористого кальция (CaCl₂), сульфата натрия (Na₂SO₄), соляной кислоты (HCl) либо других веществ. Наиболее часто добавляют хлористый кальций (1-2% от веса цемента), эффективно действующий на первых сроках отверждения.

Несколько полезных советов по использованию цемента

Чтобы произведенный из цемента бетонный раствор соответствовал всем требованиям и был пригодным для создания прочных, надежных, долговечных конструкций и изделий, необходимо помнить о некоторых правилах.

Полезные рекомендации по применению цемента:

Хранить вяжущее нужно не больше 3 месяцев и только в защищенном от влаги, ветра месте. Лучше всего на специальных поддонах, в заводских мешках.
Правильный рецепт следует искать сразу и добавлять компоненты можно лишь на этапе смешивания сухих ингредиентов. Когда цемент затворен водой, добавлять сухие компоненты уже нельзя. Поэтому воду изначально льют по чуть-чуть, добиваясь нужной консистенции.

Открытый мешок с цементом хранить можно не больше 1 недели при условии низкий влажности и максимум 1 день при высокой влажности.
Скомковавшийся цемент нельзя использовать – некоторые советуют разбить камни и применять как обычное вяжущее, но реакция уже прошла и обратно не вернуть химическую формулу. Применять такой цемент можно лишь в виде наполнителя и то в объеме, не превышающем треть от общего объема наполнителей.
При замешивании бетона нужно четко следовать пропорциям, любое отклонение понизит свойства.
В мороз применять нужно специальный морозостойкий цемент. В сильную жару лучше не работать или организовать тщательный уход за затвердевающим бетоном.
Больше цемента или слишком высокая марка – не значит выше прочность. Всегда нужно ориентироваться на стандарты и применять ту марку, которая подходит для конкретного вида работ. При выборе вяжущего низкой марки бетон не обеспечит нужные характеристики, высокой – расходы будут не оправданны неактуальными свойствами.

Марки НЦ и их свойства

Параметры НЦ определяются ГОСТ 31108-2003, согласно которому напрягающий цемент может быть трех видов, в зависимости от величины энергии самонапряжения (этот параметр указывается на маркировке в виде двузначной цифры).

НЦ 10 – безусадочный цемент (почти не используется);
НЦ 20 – напрягающий цемент со средними показателями линейного расширения;
НЦ 60 – цемент, отличающийся высоким линейным расширением.

Сегодня наибольшей популярностью пользуется НЦ 20, так он обладает оптимальными характеристиками:

Уже через сутки прочность бетона с добавлением НЦ 20 будет составлять 15 МПа (порядка 250 кг/см2), а через 28 дней этот показатель достигает 50 МПа.
Прочность на растяжение у бетонов, изготовленных на основе НЦ 20, почти на 30% превышает показатели растворов, приготовленных с добавлением стандартного портландцемента.
Линейное расширение раствора составляет от 0,3 до 1,5%. При этом в процессе расширения давление состава доходит до 30-40 кгс/см2, чего вполне достаточно для изготовления так называемых предварительно напряженных ЖБ конструкций, при условии одного или нескольких направлений натяжения арматуры.
Самонапряжение составляет не меньше 2 МПа.
Газонепроницаемость бетона на основе НЦ 20 в 40 меньше, бетона, приготовленного из ПЦ.
Бетон с добавлением НЦ способен выдерживать давление воды до 20 атм.
Морозостойкость саморасширяющейся смеси составляет до 1500 циклов.

Все эти свойства делают цемент этого типа крайне популярным в самых различных областях строительства.

Саморасширяющиеся цементы – специальные строительные смеси

Расширяющиеся цементы составляют ряд современных качественных стройматериалов. Их использование несколько ограничивается ценой, но гидроизоляционные и прочностные свойства вызывают доверие к ним.

Главная Цементный раствор. Дата: График роста прочности при водном хранении расширяющегося цемента. Схема забора из расширяющегося цемента. Схема производства цемента сухим и мокрым способом. Поэтому гипсоглиноземистый РЦ чаще всего применяется в зимний период и в межсезонье. Однако в работе с гипсовой смесью следует помнить, что этот материал не дружит с водой.

Но после окончательного застывания бетона эта проблема исчезает. Наиболее молодой вид РЦ, изготовленный путем смешивания портландцемента с пластифицирующими добавками без участия шлака. От обычного РПЦ отличается высокими прочностными характеристиками и вполне прогнозируемым линейным расширением. Такие свойства позволяют применять портландцемент там, где требуется получить ровную поверхность: в дорожном строительстве, при устройстве выравнивающих стяжек.

В большинстве случаев его использование экономически целесообразно, так как нет необходимости применять пластифицированную смесь в чистом виде. Достаточно просто внести какую-то ее часть в основной рабочий раствор. Расширяющийся цемент, обладающий высокой водоотталкивающей способностью, нашел широкое применение как гидроизоляционный строительный материал. Относится водонепроницаемый РЦ к быстротвердеющим составам, так как начинает схватываться уже через мин.

Безусадочный цемент ВБЦ по своему химсоставу очень похож на описанный выше, только пропорции выглядят несколько иначе:. Отличается от прочих видов материалов повышенной непроницаемостью для воды и различных газов.

Кроме того, он очень быстро набирает высокую прочность, уже в первые сутки его класс прочности соответствует В15, а по истечении срока полного твердения — В Состав у напрягающего раствора примерно такой:. Размер партии устанавливают в количестве т. При объеме поставки цемента менее т ее считают целой партией.

Основными вяжущими материалами в строительстве являются цементы. Наибольшее распространение получили композиции на основе портландцемента.

При отгрузке цемента водным транспортом размеры партии цемента устанавливают соглашением между предприятием-изготовителем и потребителем. Количество поставляемого цемента определяют по массе взвешиванием вагонов на железнодорожных весах или автоцементовозов на автомобильных весах.

Массу цемента, отгружаемого в судах, определяют по осадке судна. Потребитель имеет право производить контрольную проверку соответствия цемента требованиям настоящего стандарта, применяя при этом указанный ниже порядок отбора проб.

Для контрольной проверки качества цемента от каждой партии отбирают среднюю пробу в количестве 20 кг. Пробу отбирают в количестве 1 кг из одного мешка от каждых мешков в партии при поставке цемента в мешках и по 1 кг от каждых 15 т цемента при поставке цемента автомобильным транспортом. Отобранные от каждой партии пробы цемента тщательно смешивают, квартуют и делят на две равные части.

Одну из них помещают в плотно закрытую тару и хранят в сухом помещении в течение 2 мес с момента отгрузки на случай повторного испытания при конфликте с потребителем. На таре контрольной пробы указывают дату отгрузки, номер партии и название цемента.

Другую часть от общей пробы цемента высыпают в противень, выравнивают слой до толщины см и оставляют в лаборатории на сутки, после чего цемент испытывают с целью определения показателей, предусмотренных разд. При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей, проводят повторное испытание по этому показателю, для чего вновь отбирают удвоенное количество проб.

Если результаты повторного испытания не будут удовлетворять требованиям стандарта, то вся партия цемента приемке не подлежит.

Химия процесса

Необходимо различать несколько способов ускорения твердения бетонных и растворных смесей:

Тепловая обработка

Голландский химик Вант – Гофф вывел правило, которое гласит, что при увеличении температуры на 10℃ происходит ускорение химической реакции в 2 – 4 раза. Такое происходит в температурном диапазоне от 0 до 100℃. Если бетон набирает свою марочную прочность при температуре 20 ℃ за 28 суток, то исходя из формулы голландца необходимая прочность у бетона наступит при температуре 60 ℃ через 8 часов. Поэтому на заводах весь процесс укладываю в 12 часов (3 часа подъём температуры, 6 часов изотермическая выдержка и 3 часа – остывание). За это время изделие набирает прочность от 90 до 105%.

Добавки в бетоны и растворы

Это всевозможные соли неорганических кислот — хлориды, сульфаты ( CaCl2, NaNO3, KNO3, KCl и т.д.). Механизм состоит в том, что это соли электролиты и они повышают растворимость цементных минералов и реакция гидратации протекает быстрее. Требования к добавкам ускорения по ГОСТ 24211 – 2008 состоят в том, что они должны обеспечивать в первые сутки твердения бетона прирост прочности не менее 30 %. Надо также отметить, что эти добавки в большинстве своём известны как противоморозные.

Снижение водоцементного соотношения (В/Ц)

Чем меньше воды, тем быстрее вода с цементом переходят в насыщенное состояние и активизируется рост кристаллизации цементного камня. Ну а если воды больше, то насыщение раствора и рост кристаллизации будет проходить в удлинённые сроки. То есть можно сказать так – бетон с низким В/Ц быстрее приобретёт распалубочную прочность, нежели с высоким.

Для регуляции В/Ц применяются пластификаторы, которые и позволяют снижать содержание воды в бетонной смеси.

Использование микрокремнезёма SiO2

Это побочный продукт некоторых металлургических производств, которые работают с кремнесодержащими металлами, сплавами и в виде золы уноса собираются и добавляют в бетонные смеси. Химия этого процесса ускорения заключается в следующем: вода вступает во взаимодействие с цементом и образуется портландит (Ca(OH)2) плюс ещё много чего. Но при добавлении микрокремнезёма он вступает в реакцию с портландитом и связывает его, и реакция образования портландита ускоряется по законам химии. При добавлении кремнезёма прирост прочности бетона в первые двое суток составляет от 50 до 80%.

Использование быстротвердеющих цементов

Это такой е портландцемент, но с большей удельной поверхностью. Поэтому некоторые железобетонные заводы докупают к своим технологическим процессам шаровые мельницы и подвергают обычные, низкомарочные цементы дополнительному помолу. На выходе получается цемент, который быстро твердеет и решает задачу ускорения производства ж/б изделий. Есть цементы, которые за счёт быстропротекающей реакции набирают прочность стремительно. Например, глинозёмистый, который может набирать 100 % прочность за 3 суток.

Общие правила применения — быстротвердеющий цемент

Использовать быстросохнущие растворы невероятно просто. Нужно только замешать из них раствор, добавив гранулированный песок с водой. Состав требуется израсходовать за час, поэтому его необходимо замешивать небольшими порциями.

Смесь наносят на предварительно подготовленную поверхность без пыли, жирных пятен, каждый слой необходимо выравнивать. Мероприятие рекомендуют выполнять при температурном диапазоне 10–25° тепла. Нельзя допускать воздействие на стяжку солнца и сквозняков минимум 3 суток.

Твердение бетона наступает сразу после схватывания смеси. Чтобы гарантировать требуемую марку материала, необходимо выждать четыре недели. Сохнет цемент по-разному — все зависит от компонентов. Если присутствуют активные добавки, они при контакте с водой ускоряют химическую реакцию, благодаря чему бетон твердеет гораздо быстрее.

Процесс создания

Под цементом имеется ввиду вяжущее вещество неорганического искусственного происхождения. Как правило, его использование связано с изготовлением двух стройматериалов – это бетон и раствор. Выделяют 3 этапа изготовления цементного материала.

1 этап – добывание и обрабатывание материалов, путем проведения следующих операций:

добыча известняковых, глиняных и гипсовых материалов;
измельчение известняка, его сушение;
перемешивание полученной смеси с глиной в соотношении 1:3 (известняк : глина);
приготовленное вещество имеет название «шлам».

2 этап охватывает процесс производства клинкера, а именно промежуточный продукт перед образованием цемента. Для этого нужны следующие действия:

обжечь шлам (температура должна достигать 140 градусов);
дождаться его преобразования в клинкер, который на вид напоминает керамзитные зерна;
измельчить клинкер до состояния порошка.

3 этап – портландцемент, который образуется после следующих действий:

порошок клинкера смешивается с гипсом, количество которого равно 5% от общей массы;
в состав включаются минеральные вещества для создания определенного вида и марки цементного раствора.

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.

Виды цемента

По прочности смеси делятся на марки, выражаемые в буквенно-цифровом формате – М200-М600. Марка определяется пределом прочности образцов на сжатие – соответственно, 10-60 МПа, или 100-600 кг/м2. Самые популярные марки – М400 и М500. Смеси М600 называют «военными» – их используют для строительства особо прочных, ответственных объектов (бункеров, аэродромов и т. п.). Коэффициент прочности проверяют после 28 дней выдержки массы – столько времени требуется цементу для полной кристаллизации (исключение – быстротвердеющие составы).

Классифицируют смеси и по другим признакам. Например, по скорости застывания выделяют такие виды цемента:

быстросхватывающиеся смеси – застывают менее чем за 45 мин;
нормально схватывающиеся – скорость отвердения в пределах 45-120 мин;
медленно схватывающиеся – застывающие более 2-х часов.

Далее – о самых распространенных видах.

Портландцемент

Самый ходовой вариант – реализуется в любом строительном магазине. Помимо клинкера и гипса, в составе преобладают силикаты кальция. Сырье обжигают при температуре 1470 °C 2-4 часа. Впервые смесь получил француз Л. Вика, а название происходит от английского города Портленд.

Портландцемент пуццолановый

Напоминает смесь, которую изготавливали в Древнем Риме – состав включает вулканические компоненты. Раствор быстро твердеет и на открытом воздухе, и в воде. Смеси характеризуются гигроскопичностью и не образуют высолов. Сфера применения – объекты с повышенной влажностью (например, бассейны).

Портландцемент быстротвердеющий

Это ПЦ с мелкозернистым наполнителем. Мелкая фракция – причина более интенсивной химической реакции и быстрого схватывания. Уже через 1-3 дня смесь набирает высокую прочность. Составы используют, в основном, для выполнения ремонтных работ (например, для оперативного зачеканивания протекающих элементов).

Портландцемент пластифицированный

Смесь с повышенной пластичностью и морозостойкостью. Свойства достигаются за счет добавления в клинкерный помол 0,25%-й бражки на базе спирта и сульфита.

Безусадочный водонепроницаемый

В составе – спецдобавки, отвечающие за очень быстрое схватывание. Для застывания цемента требуется несколько минут. Используется для ремонтных работ и для образования гидроизолирующего слоя железобетонных конструкций.

Глиноземистый

Основа цемента – сырье, насыщенное глиноземом. Среди минеральных компонентов преобладает однокальциевый алюминат. Он и определяет многие свойства – прочность, быстрое схватывание, отличную адгезию с арматурой, огнеупорность, устойчивость к агрессивным средам. Этот вид выпускается трех марок – 400, 500, 600.

Гидрофобный

Производят путем смешивания гипса с портландцементным клинкером и включением в состав гидрофобизирующих добавок. Смесь отличается малым водопоглощением, поэтому даже во влажных условиях долгое время не теряет свойства. Бетон на базе гидрофобных цементов не расслаивается и не трескается со временем.

Белый

Материал изготавливают из отбеленного маложелезистого клинкера. Это цемент, характеристики которого уникальны – от прочих его отличает сочетание функциональных параметров с художественными возможностями. Используется как в строительстве, так и для создания декоративных элементов. Добавляя в состав красители, получают цветные цементы.

Кислотостойкий

В основе – кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Смесь устойчива к большинству кислот. Даже в очень влажных условиях не теряет физические характеристики. Но при контакте с щелочами разрушается.

Маркировка

Специальные буквенные или буквенно-цифровые обозначения говорят о типах смесей:

ПЦ – портландцемент;
ШПЦ – шлакопортландцемент;
СС – сульфатоустойчивый;
БЦ – белый;
ГФ – цемент строительный гидрофобный;
ПЛ – пластифицированный;
Д20 – смесь с добавками; число означает количество добавок в процентах.

Основные стадии затвердевания

В создании монолитного бетонного сооружения или товарной железобетонной продукции принято выделять два существенных этапа: схватывание цементного раствора и твердение бетонного массива. Последовательное успешное выполнение этапов позволяет получить запланированные характеристики сооружений.

Схватывание цемента

Первый этап длится не более суток. На скорость схватывания влияют соотношение основных ингредиентов цемента, модифицирующих присадок и температуры окружающей среды.

В зависимости от состава цементные смеси различаются:

Быстрые, начало схватывания от 45 минут после замеса;
Медленные, по истечении 2 часов соединения с водой;
Средние, время схватывания между 45 и 120 минутами.

Температура окружающей среды для схватывания после выбора смеси играет определяющую роль. Зависимость от нее прямая: чем она выше, тем быстрее схватывается раствор цемента.

При комнатной температуре плюс 20° бетон схватится максимально через 3 часа (сам этап схватывания длится час).

Если заливка производится при 0° и ниже, процесс схватывания может затянутся до 20 часов. Это происходит из-за задержки начала этапа до 10 часов от заполнения форм.

При выпуске товарных бетонных изделий в камерах с насыщенным паром и высокой температурой (пропариванием) на заводах ЖБИ время схватывания сокращают до 20 минут.

Цементный раствор, который прошел этап схватывания, еще не продукт с нужными параметрами. Он еще не стал бетоном и может разрушаться при небольших нагрузках, терять образовавшиеся слабые связи, которые уже не восстановить. До завершения второго этапа нельзя производить механических работ и ухудшать температурный режим.

Процесс твердения цемента

Второй этап получения прочного бетона запускается примерно через сутки после начала гидратации. В первую неделю после схватывания цементный раствор приобретает до 70% заявленных характеристик. Затем твердение замедляется и на 90-95% прочности бетон выходит по истечении 28 дней. Остальные 5% прочностных характеристик цементный камень может добирать несколько лет.

Четырехнедельный срок твердения бетона определен производителями различных марок цементных смесей для гарантированного получения качественного монолита.

Во время застывания нельзя подвергать массив механическим воздействиям, чтобы не нарушать связи заполнителя с кристаллизирующимися частицами цемента. При необходимости, до 20-го дня процесса, можно увлажнять бетон, защищать от солнечного света (ультрафиолета) и обеспечить температуру выше 0° (желательно).

Как можно повлиять на процессы

На этапе схватывания гидратации бетона это еще подвижный материал и, пока он перемешивается, процесс твердения не начинается. На этом свойстве основана доставка раствора к месту строительства в автомобилях с работающими бетономешалками (миксерами). Но время задержки схватывания при помощи перемешивания раствора ограничено, особенно в жару. Бетон может свариться и не набрать прочность.

Залитый в форму или опалубку раствор должен правильно, согласно технологии затвердеть, а не высохнуть или замерзнуть. В противном случае он деформируется, трескается, образуются пустоты и увеличивается усадка.

Для специальных условий обычный цемент не подходит, для них разработаны различные добавки, позволяющие получать качественные бетоны, работающие в агрессивных средах и критических температурах. При выборе или составлении формулы смеси необходимо это учитывать. Описание влияния присадок даны в регламентах на смеси.

Оснащение современных бетонных заводов дозирующим и смесительным оборудованием, а также совершенствование технологии укладки бетона позволяет получать качественные сооружения и изделия из цемента.

Методы определения активности цемента

Технология изготовления цемента своими руками

Особенности применения быстродействующего цемента

Технология применения глиноземистого цемента

Источник