Разновидности и применение цементных составов

Химический состав цемента

Итак, мы знаем, из чего состоит цемент, но за счет чего получают разные виды этого строительного материала? Дело в том, что свойства сортов цемента зависят от пропоций перечисленных компонентов, а также от различных минеральных добавок, влияющих на его химический состав.

Для примера рассмотрим составные части портландцемента, который более всего востребован в строительной промышленности:

• CaO — это формула оксида кальция, более известный нам как негашеная известь — его минимальная доля в цементе 62%;
• SiO2 – диоксид кремния или кремнезем — не менее 20%;
• Аl2O3 – оксид алюминия или глинозем — не менее 4%;
• Fe2O3 — оксид железа, магнитный железняк — 2%;
• MgO — оксид магния или жженая магнезия — 1%.

Оставшаяся процентная доля — это дополнительные присадки, которые вводятся в состав цемента для достижения требуемых характеристик.

Теперь вернемся к основным компонентам цемента и рассмотрим их более детально:

клинкер — основной ингредиент при производстве любого цемента. Это смесь известняка и глины, взятых в пропорции 3:1. Именно такое соотношение дает нужную прочность готовому материалу. Сырье нагревают при температуры почти 15000 до тех пор, пока оно не начнет плавиться и образовывать отдельные частицы. Диаметр этих гранул — от 1 до 6 см. Они содержат около 5% глинозема и 3% оксида железа. Клинкерные частицы для дальнейшей обработки дробятся в мельчайшую пыль;

гипс — компонент, влияющий на скорость твердения цемента, а также на его прочность, усадку. Максимальное содержание гипса в цементной смеси — 6%.

Среди смесей можно выделить несколько наиболее известных и востребованных в разных областях строительства.

Портландцемент

Это цемент на клинкерной основе с добавлением силикатов кальция и других веществ. Используется для изготовления бетона и железобетона разной скорости твердения.

Сульфатостойкий

Главная характеристика этого вида — стойкость к воздействию кислот, солей, других химических соединений. Из бетона на основе сульфатостойкого цемента можно, например, отливать сваи для различных построек. Их не будут разрушать грунтовые воды, агрессивные элементы почвы. Мосты, насосные станции, водозаборные сооружения также строят с помощью сульфатостойких смесей.

Пуццолановый

Имеет сходство с сульфатостойким, но включает большое количество активных добавок (до 35%). Чрезвычайно устойчив к воздействию воды, поэтому широко используется для подводного, подземного строительства, сооружения шлюзов, тоннелей, шахт и т. д.

Глиноземистый

Как можно понять из названия, в этом составе повышено содержание глинозема, поэтому такая смесь быстро набирает прочность как на воздухе, так и в воде. Глиноземистый цемент используют для ремонтных работ (например, быстрой заделки трещин или пробоин), срочной починки дорог, скоростного зимнего строительства.

Особенности состава

Независимо от того, по какой технологии изготавливают цемент, клинкер включает следующие ингредиенты:

• Силикаты кальция, играющие ключевую роль для обеспечения прочностных характеристик при изготовлении цементных составов. Согласно рецептуре, применяют в составе клинкера алит, доля которого составляет 50-70%, или белит с уменьшенной до 30% концентрацией.
• Кальциевые алюминаты, быстро реагирующие с водой, влияющие на процесс твердения цементного состава. Их количество составляет от 5 до 10% общего объема клинкера.
• Ферритные компоненты, в виде кальциевого алюмоферрита, вводимого в объеме 10-15% от общей массы.
• Различные соединения кальциевых оксидов, сульфатов щелочного типа, концентрация которых незначительна.

Наиболее сложно сделать цемент для кладки камня и штукатурных работ

Бетон на сульфатостойком портландцементе

Бетон является популярным стройматериалом. Однако подземная часть дома и его фундамент из бетона подвержены негативному влиянию влаги и грунтовых вод. Вода состоит из высокого количества сульфатов и различных солей, которые наносят вред структуре материала.

Поэтому для увеличения срока службы и надежности строения рекомендуется остановить свой выбор на таком цементе.  Чтобы приготовить раствор лучше брать пластифицированный и гидрофобный цемент. Все добавки должны быть проверены, чтобы не отражаться негативно на бетоне.

Обязательное условие: в процессе кипячения образца в воде, его объем должен изменяться в равной степени. Процесс схватывания начинается минимум через 45 минут, а завершение — до 10 ч.

И подписывайтесь на обновления сайта в Контакте, Одноклассниках, , Google Plus или .

Приготовление раствора для стяжки пола

Цементная стяжка выступает в качестве основы под линолеум, паркет или любое другое напольное покрытие. Реже (в гаражах, погребах) может выступать самостоятельным покрытием. Как и в случае раствора для кладки, количество песка зависит от марки цемента. Чаще всего в этих целях используются марки выше М-400. Рекомендуемые пропорции, в зависимости от назначения раствора, указаны в таблице.

Назначение	Марка раствора	Подвижность	Соотношение цемента к песку
Для покрытий	М-200	4-5	1:3
М-300	4-5	1:2,5
Для прослоек и заполнения швов в покрытиях из штучных материалов	М-150	5-6	1:3
М-300	5-6	1:2,5
Для стяжек	М-150	5-6	1:3
М-200	4-5	1:2,5

Для раствора М200 и М-300 желательно использовать цемент М-600.

Раствор для штукатурки

Зачастую оштукатуривание стен подразумевает нанесение на поверхность трёх слоёв раствора: обрызг, грунт, накрывка. Каждый из них должен обладать определёнными свойствами, поэтому целесообразно готовить специальную смесь для каждого слоя. В отличие от других растворов, помимо песка и цемента требуется добавлять гидратную известь. В таблице указаны рекомендуемые пропорции для каждого слоя штукатурки для приготовления 200 л раствора.

Ингредиенты
Вода, л	Песок, л (кг)	Гидратная известь, л (кг)	Цемент, л (кг)
Обрызг	51	155 (248)	34 (17)	23 (30)
Грунт	50	159 (255)	40 (20)	18 (23)
Накрывка	42	127 (203)	28 (14)	19 (25)

В ряде случаев можно обойтись двумя слоями штукатурки, приготовленной без добавления извести:

1. Грунт для выравнивания незначительных дефектов и изменения геометрии стен: 1 часть цемента М-400 и 3 части песка.
2. Основной раствор для выравнивания: 1 часть цемента М-400 и 5 частей песка.

Предпочтительным вариантом является приготовление раствора

с известью, так как он более эластичен и прост в работе. В обоих случаях лучше использовать мытый или карьерный песок.

Замешивать раствор необходимо в бетономешалке, при этом сначала в неё заливается вода, а потом добавляются цемент и наполнители.

Особенности и состав цементно-песчаных смесей – что нужно знать?

В случае выравнивания стен при внутренних дефектах слой ЦПС улучшает шумо- и теплоизоляцию, а также несколько защищает от впитывания воды. Самое главное достоинство – невысокая стоимость за счёт использования распространённых материалов.

Цементно-песчаная штукатурка – это смесь разных видов

Состав цементно-песчаной штукатурки:

• цемент. В основе могут использоваться различные марки вещества от М100 до М500. Согласно рекомендациям специалистов, для наружных стен оптимально подходит М250-М500, а внутренние работы выполняются составом М100-М200;
• песок. Выступает в роли основного вяжущего вещества, является наполнителем и связующим звеном для цемента. Качество песка напрямую влияет на результат: прочность, цвет, надёжность, износостойкость. Песок бывает двух типов: речной и карьерный. В основе ЦПС используется любой вариант средней фракции. Профессионалы предпочитают речной песок.

Традиционно для приготовления смеси используется пропорция 3 части песка к 1 части цемента. Особенности штукатурки могут различаться в зависимости от производителя, так как преимущественно в состав вносят добавки: пластификаторы, редиспергируемые компоненты, сополимеры. Перечисленные вещества улучшают прочность покрытия, предотвращают износ, упрощают работу с составом, придают смеси эластичность и гибкость. При работе в минусовые температуры необходимо помимо цементно-песчаной смеси добавлять агрегаторы для защиты от замерзания, в магазинах представлены уже готовые составы.

Из чего сделан цемент, состав и пропорции сырья

Требования, предъявляемые к физическим и химическим показателям цемента, влияют на состав. Есть четкие пропорции того, из чего состоит цемент – это глина и известняк в соотношении 3:1.

Главные составляющие цемента:

• Клинкер (получают путем обжига известняка и глины. Под действием большой температуры происходит плавление и получается масса с большим содержанием кремнезема и диоксида кальция. От этих веществ зависят физические свойства материала).
• Гипс (от его количества зависит, как быстро затвердеет раствор).
• Добавки для придания тех или иных свойств.

Исходным сырьем при производстве цемента выступают различные горные породы. Это могут быть ископаемые карбонатного типа (мергель, мел, ракушечник, доломитовые породы) или осадочные породы (суглинок, лёсс, глинистый сланец).

Пропорции сырья для получения цемента:

• 60% – известь.
• 20% – кремниевый диоксид.
• 4% – алюминий.
• 2% – гипс.

К корректирующим добавкам относится: минерализаторы, железо, белитовый шлам, апатиты, глинозем и пр.

Иногда говорят, что бетон – это то же, что цемент, но это неверное утверждение.

Области применения

Схема производства цемента.

Его применяют для того, чтобы получить сборный или монолитный бетон, железобетон, различные строительные растворы и т.д. Первыми потребителями цемента выступают газовые и нефтяные компании. Использование данного материала заменяет в строительстве кирпич, дерево, известь. Поэтому он так популярен. Существует большое количество видов цемента. Для его получения обычно берут известь и глину. Применяют цемент для укладки фундамента или кирпича, для получения бетона. Хранится он строго, раздельно по видам и маркам прочности, обязательно в сухих помещениях. Цементные свойства:

1. Морозостойкость. Это способность цемента многократно замораживаться и оттаивать, не теряя при этом своих свойств.
2. Стойкость к коррозии. Это умение данного материала противостоять почти любым агрессиям с внешней среды.
3. Водостойкость. Это способность удерживать влагу, не теряя своих полезных признаков, не разрушаясь.
4. Сульфатостойкость. Это умение материала быть стойким по отношению к водной среде, которая содержит ионы сульфата.

Как выбрать качественный цемент

Чтобы приобрести подходящий, а главное, качественный цемент, стоит прислушаться к советам профессионалов. Алгоритм действий должен быть следующим:

1. Определитесь с производителем. Практика показывает, что цемент отечественных марок стоит дешевле. К тому же его производители находятся внутри страны, благодаря чему вернуть некачественный материал становится легче

А вот решив приобрести цемент зарубежной марки, первым делом обратите внимание на срок годности. Из-за высокой стоимости такой товар нередко залеживается на складе, вследствие чего срок годности его проходит

В то же время, качество свежего импортного цемента – превосходное, что отмечают все профессионалы.

2. Оцените срок годности. Даже если срок годности еще не вышел, но мешки с цементом уже стали твердыми, от их покупки стоит отказаться. Дело в том, что срок годности некоторых марок цемента не превышает 2 месяцев. А лежалый цемент стремительно растрачивает свои ценные качества. Особенно следите за товаром, делая оптовую закупку. Нечистые на руку продавцы могут подбрасывать к свежему цементу мешки с лежалым или даже просроченным материалом.

4. Пощупайте упаковку. Мешок для цемента должен состоять из 3 или 4 слоев. Кроме обозначения цемента и указания фирмы производителя, на него должны быть нанесены контактные данные предприятия, производившего эту продукцию.

5. Разберитесь с маркой цемента. Выбор марки материала не должен вызвать затруднений. Здесь все просто: чем выше марка цемента, тем более прочной получится созданная на его основе конструкция. О скорости отвердения материала скажут буквы Н (нормальнотвердеющий) или Б (быстротвердеющий), на упаковке цемента.

Однако с повышением марки цемента возрастает и его цена. Материал, продающийся не в мешках, а навалом, заметно дешевле, однако такой цемент легче фальсифицировать, а потому приобретая такой материал, вы рискуете столкнуться с некачественным цементом.

Что такое цементный клинкер

Клинкер – это материал, возникающий после первого этапа производства цемента. В специальной печи при температуре свыше 1000 градусов обжигают смесь известняка и глины. В результате получают гранулированный полуфабрикат.

Свойства готового клинкера определяются технологией нагрева, методом помола и охлаждения, составом сырья и добавлением присадок.

Кроме изготовления цемента, клинкер используют для облицовки искусственных водоемов и печей, украшения фасадов зданий. Его применяют в качестве керамогранита для украшения интерьеров. Материал может выдержать высокую влажность, а также обладает хорошими теплоизоляционными свойствами.

Основные характеристики

На какие свойства цемента стоит обратить внимание в первую очередь:

прочность цемента, как и бетона, – важнейший показатель, который является определяющим при выборе сырья для строительства. Этот параметр тестируется исходя из максимальной нагрузки, которую может выдержать цементная балка;

Обычно о прочности можно узнать по маркировке блока. Обычно используются такие обозначения: М400 или М500. Выпускаются вяжущие вариации цемента от М300 до М800.

Проверка цементного блока на прочность

активность при пропаривании – ещё одна немаловажная характеристика, показывающая, насколько активно гудронирует вяжущий состав. От этого показателя напрямую зависит прочность вяжущего компонента и время теповлажностной обработки. Существует 3 группы по пропариванию. Первая – самая лучшая и эффективная;

Пропаривание образцов

Это две самые важные характеристики вяжущего вещества, применяемого в любой сфере строительства. Поэтому с каждой новой партии, даже если есть на руках паспорт качества, проводятся тестирования таких свойств. На основании полученных данных выполняется корректировка состава.

сроки схватывания – время, когда начинает схватываться цементный состав. Обычно оно составляет от 45 минут до 10 часов. Чем выше температура, тем быстрее наступает схватывание;

Прибор Вика для определения сроков схватывания

• насыпная плотность – в рыхлом состоянии она равна примерно 900−1100 кг/см3, в уплотнённом – 1400−1700 кг/см3, истинное это значение − 3000−3100 кг/см3;
• водопотребность – необходимое количество воды для гидратации цемента и создания пластичности теста. Как правило, берётся примерно 17% воды от массы цемента, необходимой для гидратации. Но бывает, что такой показатель увеличивают из-за того, что водопотребность самого цемента выше.

Насколько качественно вяжущее свойство получилось, тестируют ещё в заводских лабораториях и на основании подобных испытаний выдают паспорт качества, из которого мы и узнаем все характеристики. Но его получаем только через месяц, так как паспорт выдаётся на основании испытаний образцов в 28-суточном возрасте. Поэтому каждую новую партию независимо тестируют в лаборатории, чтобы узнать, насколько он качественный. Последнее же зависит от состава самого вяжущего материала.

Марки цемента

Решив приобрести цемент важно научиться ориентироваться по маркам данного материала. Прежде всего, римскими цифрами указывается состав входящих компонентов:

Прежде всего, римскими цифрами указывается состав входящих компонентов:

— ЦЕМ I – чистый портландцемент, практически не содержащий добавок (не более 5% от всей массы цементного порошка). Этот материал отличается самой высокой скоростью затвердевания, благодаря чему бетон набирает 50% прочности буквально через сутки после заливки. Его рабочая прочность 32,5 МПа.

— ЦЕМ II – портландцемент с наличием добавок от 6 до 35%. Застывает немного медленнее, а все из-за присутствия в составе дополнительных элементов.

— ЦЕМ III – шлакопортландцемент, имеющий нормальную скорость затвердевания и прочность 32,5 МПа. Присутствие добавок в этом материале в районе 35-65% заметно замедляет процесс схватывания смеси, однако наличие доменного гранулированного шлака, компенсирует скорость застывания.

— ЦЕМ IV – пуццолановый цемент. Добавок в нем 21-35%, а значит, он также может похвастаться нормальной скоростью затвердевания. Помимо пуццоланов (П), в его состав включена зола-унос (З) и микрокремнезем (М или МК). По прочности он не уступает другим видам — 32,5 МПа.

— ЦЕМ V – композиционный цемент с хорошей скоростью затвердевания и прочностью равной 32,5 МПа. Из добавок в нем 11-30% доменного шлака, а также 110-30% золы-уноса.

После указания компонентов в маркировке идет тип присадки:

• И – известняк;
• П — пуццоланы;
• Ш – шлак (по сути, отход металлургического производства);
• З – зола-унос (по сути, отход энергетических предприятий);
• М, МК – микрокремнезем.

Затем идут прочностные характеристики материала. Цифрами указывается показатель прочности, которого материал достигает спустя 28 суток после заливки (показатель варьируется от 22,5 до 52,5). Сегодня этот показатель обозначается классом прочности на сжатие, а раньше характеризовался маркой.

1. Прочность 22,5 – способность цемента выдерживать давление в 22,5 МПа (раньше обозначался маркировкой М300);
2. Прочность 32,5 – способность цемента выдерживать давление в 32,5 МПа (раньше обозначался маркировкой М400). Этот цемент является наиболее востребованным в частном строительстве, а все благодаря наилучшему соотношению цены и качества;
3. Прочность 42,5 – способность цемента выдерживать давление в 42,5 МПа (раньше обозначался маркировкой М500);
4. Прочность 52,5 – способность цемента выдерживать давление в 52,5 МПа (раньше обозначался маркировкой М600).

Буквой указывается показатель прочности, которого достигает цемент спустя 7 дней после заливки:

• Б — быстротвердеющий; • Н — нормальнотвердеющий.

Для наглядности приведем пример обозначения цемента по ГОСТ10178-85:

ПЦ 400-Д0-Б ГОСТ10178-85. Это быстротвердеющий портландцемент, не содержащий минеральных добавок и имеющий прочность М400.

Данная маркировка устаревшая, а потому сегодня на мешках с цементом можно заметить другое, современное обозначение по ГОСТ 31108-2003:

Портландцемент ЦЕМ I 32,5Н ГОСТ31108-2003. Нормальнотвердеющий портландцемент, содержащий 5% добавок и обладающий прочностью в 32,5 МПа (соответствующий марке М400).

История возникновения

Вяжущие материалы стали использовать еще в древние времена. Сначала это была необожженная глина. Благодаря своей простоте получения и распространенности она применялась повсюду. Но из-за слабой вязкости и устойчивости глина уступила место термически обработанным материалам.

В Египте были получены первые качественные строительные вещества. Это известь и гипс. Они обладали способностью твердеть на воздухе, благодаря чему и получили широкое применение. Эти стройматериалы удовлетворяли требованиям, пока не начало развиваться мореплавание. Стало необходимо новое вещество, которое сопротивлялось бы действию воды.

В XVIII веке был изобретен материал ­– романцемент. Это продукт, который мог твердеть как в воде, так и на воздухе. Но усиленное развитие промышленности требовало более качественных материалов и вяжущих свойств. В XIX веке было изобретено новое вещество для связывания. Оно получило название портландцемент. Этот материал используется и по сей день. С развитием человечества к вяжущим веществам предъявляются все новые требования. Для каждой отрасли используется своя марка, обладающая необходимыми свойствами.

Химический состав и формула

Когда нагревают такие компоненты, как известняк и глину, то показатели температуры в этом случае достигает отметки 1450 градусов. В результате такого воздействия происходит изменение структуры представленных компонентов, что способствует формированию гранул клинкера. После этого полученные ингредиенты соединяют с гипсом и перемалывают, чтобы в результате получился порошок.

Цемент марки 500 характеристики цена и другие данные указаны в статье.

На видео рассказывается, из чего состоит цемент:

Химическая формула готовой продукции выглядит так:

• 67 % оксида кальция (СаО);
• 22 % диоксида кремния (SiO2);
• 5 % окиси алюминия (Al2О3);
• 3 % оксида железа (Fe2O3);
• 3 % прочие составляющие.

Как и где используется марка цемента м500 можно узнать в данной статье.

Технология производства цемента является очень сложной и трудоемкой. Здесь необходимо использовать специальное оснащение и соблюдение всех правил и норм.

На видео – химический состав цемента:

Применение марок бетона по прочности

Чтобы определить степень прочности материала, следует знать какими марками обозначается этот показатель:

1. М 600 – отличается высокой прочностью и применяется в строительстве мостовых из железа и бетона, сооружений для использования водных ресурсов и построек особо значимого назначения.
2. М 550, М 500, М 450 – прочный материал, внедряется в строительство подземного транспорта, плотин и дамб.
3. М 400 – отличается моментальной адгезией с поверхностью. Но из-за высокой цены, имеет низкую популярность. Используется в строительстве мостов и других специальных конструкций.
4. М 350 – довольно прочный материал, применяется в строительстве ригелей, чаш бассейнов, колонн, плит перекрытий и в строительстве других сложных архитектурных конструкций.
5. М 250, М 300 – это два самых распространенных вида, с их помощью создаются лестницы, бетонные подмостки, подпоры и заборы.
6. М 200 – создание тротуарных дорог, заливка фундамента, создание стяжки в жилых зданиях, а также изготовление лестниц, не обходится без бетона с этим обозначением.
7. М 150 – тощий тип бетона, применяется на начальном этапе строительных работ и ещё для заливки бетонных дорожек и бетонирования пола в помещениях с небольшой площадью.
8. М 100 – используется в подготовительных работах, обычно монтируется тонким слоем, для монтажа арматуры какой-либо конструкции, применяется для обустройства бордюров и в укладке движимой полосы. Это лёгкий тип бетона, поэтому не подходит для работ с ответственными конструкциями.

Знание марок и их применение помогут не ошибиться в выборе материала.

Как готовят цемент на производстве

Основными веществами, из которых производят цемент, являются известняк и глина. Из этих двух составляющих специальным образом готовят клинкер, который впоследствии смешивается с прочими добавками, определяющими качество, марку и свойства раствора. Среди обязательных добавок присутствуют: гипс, доломит, цементит.

Этапы производства цемента.

В природе имеется клинкер в чистом виде — мергель, но из-за небольших запасов этого минерала, использовать его в промышленных масштабах не получается, поэтому отечественные и зарубежные производители готовят клинкер из традиционных материалов.

Мергель.

Производство цемента разбито на следующие этапы:

• Для подготовки клинкера необходимо тщательно смешать ингредиенты в специальных барабанах большой емкости.
• На следующем этапе подготовленная масса поступает в печь, где происходит обжиг в течение 3-4 часов при температуре близкой к полутора тысячам градусов. В результате образуется клинкер в виде небольших фракций (до 5 см в диаметре).

Обжиг шлама.

• Далее, полученные зерна клинкера измельчают в барабанах с использованием шаровых грохотов. В процессе обработки материала необходимо добиться порошкообразного состояния смеси.
• На заключительном этапе в готовый цемент добавляют необходимые присадки и отправляют на расфасовку по мешкам или хопрам.

Существует три способа изготовления цемента. Они различаются приемами обработки клинкера.

1. Мокрый способ. Выработка клинкера производится с использованием воды, мела и глины. В результате смешивания веществ в барабане образуется влажная масса – шихта. Ее отправляют на обжиг, после чего полученные гранулы измельчают и смешивают с необходимыми добавками. Данный метод считается довольно затратным, поэтому в настоящее время чаще используют другие способы.
2. Сухой способ. Позволяет сократить этап смешивания готовой смеси с добавками, так как весь процесс сводится к подготовке, дроблению и смешиванию уже готовых ингредиентов. Данная технология становится все более популярной, так как позволяет существенно сократить затраты на производство и конечную цену продукта.
3. Комбинированный способ. В данной технологии используются различные формы производства клинкера, сочетающие в себе этапы производства, применяемые при сухом и мокром способах.