- Активность испарения – еще одна важная характеристика, показывающая, насколько активно испаряется вяжущее. От этого параметра напрямую зависит прочность вяжущего и время его твердения. Существует три группы испарения. Первая – самая лучшая и эффективная;
Характеристики и свойства цемента
Цемент – это вяжущее вещество, состоящее из неорганических соединений. При взаимодействии с водой порошок вступает в химические реакции, в результате которых образуется твердый элемент с заданной формой. После достижения прочности элемент, состоящий из цемента, заполнителя, воды и дополнительных добавок, долгое время сохраняет свои первоначальные свойства. Плотность цемента в сыпучем состоянии составляет 900-1300 кг/м3, а в уплотненном – 1400-2000 кг/м3. Для объемной дозировки вяжущего при приготовлении растворов и строительных смесей его плотность принимается равной 1300 кг/м3.
Важным компонентом цемента является клинкер, который получают путем обжига сырьевой смеси. В зависимости от требуемых свойств конечного продукта, он может содержать известняк, глину, доменный шлак, нефелиновый шлам и т.д. После обжига в клинкер добавляют дополнительные ингредиенты, если это необходимо. Смесь измельчается в мелкий порошок.
Согласно ГОСТ 31108-2016, цементы делятся на 5 типов в зависимости от их состава:
- ЦЕМ I – Портландцемент, самый распространенный вид этого строительного материала, количество вспомогательных ингредиентов не превышает 5%;
- ЦЕМ II – Портландцемент с минеральными добавками, такими как шлак, микрокремнезем, пуццоланы и обожженный шифер;
- ЦЕМ III – Портландцемент со шлаком;
- ЦЕМ IV – пуццолановый;
- CEM V – композитный.
Минеральные добавки до 15% оказывают незначительное влияние на свойства конечного продукта.
Добавки в количестве более 20% оказывают значительное влияние на физико-химические и механические свойства цемента и получаемых из него смесей и растворов.
Прочность цемента
Одним из основных свойств вяжущего является его прочность, которая характеризуется классом по новому ГОСТ 31108-2016 и классом по старому стандарту. Этот показатель определяется по пределу прочности при сжатии стандартных образцов. В классе указывается давление, выраженное в МПа, в марке – в кгс/см3.
По новому стандарту выпускаются цементы следующих классов (марок):
- В22,5 (М300);
- В32,5 (М400);
- B42.5 (M500);
- B52.5 (M600).
В случае цементов разных марок испытания проводятся через 2, 7, 28 дней после изготовления образца. На этот показатель влияет минералогический состав, наличие активных добавок, их свойства и процентное содержание.
Производители обязаны указывать в паспорте максимальную прочность вяжущего, определенную после 28 дней твердения.
Назначение строительных растворов
Цементно-песчаные (и другие) строительные растворы регламентируются ГОСТ 28013-98. По назначению они делятся на следующие виды:
- Кладочныев том числе для монтажных работ. Применяются для кладочных или кирпичных работ, заполнения швов между бетонными и железобетонными плитами, выравнивания полов, заполнения участков, не предназначенных для несения больших нагрузок. Кладочный состав обеспечивает повышенные тепло- и звукоизоляционные свойства здания.
- Штукатурка. Используется для выравнивания основания и защиты стенового материала от атмосферных воздействий.
- Облицовка. Используется для облицовки вертикальных и горизонтальных строительных конструкций керамической и керамогранитной плиткой.
В зависимости от назначения цементного раствора в его состав может входить песок различных фракций.
| Назначение раствора | Крупность песка, мм |
| Для кладки, кроме бутового камня | 2,5 |
| Для каменной кладки, кроме бутового камня | 5,0 |
| Для штукатурных работ, за исключением накрывочного слоя | 2,5 |
| Для накрывочного слоя штукатурки | 1,25 |
| Для накрывочного слоя | 1,25 |
Согласно ГОСТ 28013-98, цементные растворы различают в зависимости от уровня прочности на сжатие.
Таблица областей применения в зависимости от прочности на сжатие цементного раствора
| Уровни прочности на сжатие | Области применения |
| М50 | Герметизация в помещениях |
| М75 | Внутренняя кладка |
| М100 | Наружные работы по кладке кирпича и блоков, заливка пола |
| М150 | Заполнение швов в тяжелых бетонных конструкциях, стяжка, устройство водопровода |
| М200 | Благодаря высокой водостойкости продукт используется в качестве гидроизоляционного слоя; сульфатостойкий цемент применяется в конструкциях, которые в процессе эксплуатации будут контактировать с агрессивными средами |
Состав цементных растворов
Для производства высококачественного строительного материала каждый ингредиент должен соответствовать нормам:
- Цемент. Как правило, используется портландцемент марок 400 и 500 без минеральных добавок или с минеральными добавками до 20%. Для особых условий работы используется сульфатостойкое, водостойкое, пластифицированное цементное вяжущее.
- Песок. Должен соответствовать ГОСТу 8736-2014 "Песок для строительных работ". Для изготовления раствора должен использоваться речной песок и песок из карьеров, очищенный от включений ила и глины, снижающих качество конечного продукта.
- Вода. Из питьевого водопровода или проверенная на качество в лаборатории. Температура +15…+20°C.
Цемент, песок и вода являются основными ингредиентами строительного раствора, но в рецептуру также добавляются добавки для придания пластичной смеси или конечному продукту определенных свойств:
- Эластификаторы. Они улучшают эластичность раствора и его сцепление с основанием, повышают трещиностойкость и влагостойкость затвердевшего продукта. ПВА может действовать как эластификатор.
- Пластификаторы и их более сильная разновидность – суперпластификаторы. Они увеличивают подвижность пластичной смеси, уменьшают износ материала, снижают его склонность к расслаиванию. Самый простой вариант – использование моющих растворов. Они добавляются не в сухую смесь, а в воду.
- Гидроизоляционные средства .. Такие добавки ускоряют схватывание и твердение раствора и повышают водостойкость готового слоя.
- Латексные добавки. Придают готовому продукту широкий спектр полезных свойств – водостойкость, устойчивость к маслам и нефтепродуктам и другим агрессивным химическим веществам.
- Противоморозные. Используется при работах в холодное время года.
- Сажа, графит и другие красители. Они не влияют на физические свойства материала; они служат только для изменения цвета готового продукта.
Основные свойства
На какие свойства цемента стоит обратить внимание в первую очередь
- Прочность цемента, как и бетона, – является наиболее важным параметром при выборе строительных материалов. Этот параметр проверяется на основе максимальной нагрузки, которую может выдержать цементная балка;
Интересный факт! Перед испытанием образец должен сохнуть не менее 28 дней.
Прочность обычно можно определить по маркировке на блоке. Обычно используются следующие обозначения: М400 или М500. Существуют разновидности вяжущего цемента от М300 до М800.
- Активность заливки – Еще одна важная характеристика, которая показывает, насколько активно смолится вяжущее вещество. Этот параметр напрямую влияет на прочность вяжущего и время тепловлажностной обработки. Существует три группы испарения. Первый вариант является самым лучшим и эффективным;
Предостережение. Многие технологи экспериментируют, добавляя меньшее количество цемента в первую варочную группу. Благодаря хорошей реакционной способности, желаемая прочность продукта достигается быстрее. Если результаты испытаний показывают группу активности 3, то пора увеличить температуру TBO, продолжительность и даже количество вяжущего.
Это два наиболее важных свойства связующего, используемого в любом строительстве. По этой причине эти свойства проверяются с каждой новой партией, даже если имеется паспорт качества. На основании полученных данных корректируется состав.
Из чего состоит цемент: подробный состав
Основой любого вяжущего вещества является цементный клинкер и лишь 15-20% минеральных добавок. Это определяет прочность будущего цемента и другие его свойства. Цементный клинкер – это продукт обжига сырья (в основном известняка и глины), которое находится в виде гранул размером от 1 до 6 см.
Весь процесс обжига происходит в специальных печах при высокой температуре – около 1500°C. Образуется вязкое вещество, которое надежно связывает все гранулы клинкера вместе. Позже эти гранулы подвергаются дальнейшей обработке и дроблению. Существует несколько типов производства вяжущего вещества, но производство клинкера почти всегда остается неизменным.
Гипс также является необходимым ингредиентом любого вида цемента. Его содержание не превышает 6%. Именно он регулирует время схватывания цементного теста.
Добавки – важнейший компонент любого вяжущего вещества. Именно они гарантируют вяжущему определенные свойства и повышают его эксплуатационные характеристики, такие как морозостойкость, прочность и другие. В зависимости от типа используемой добавки цементы различаются по своему химическому составу и, соответственно, по применению.
Химический состав цемента
"Химия" цемента – это сложная область работы с вяжущей смесью. Строителям не нужно знать подробные химические формулы всех ингредиентов. Скорее, это необходимо для инженеров и техников, которые испытывают новые комбинации цементных смесей. Цемент обычно состоит из следующих ингредиентов.
- 67% – оксид кальция (CaO);
- 22% – диоксид кремния (SiO2);
- 5% – оксид алюминия (Al2O3);
- 3% – оксид железа (Fe2O3);
- 3% – другие компоненты.
Разновидности материалов
Существует множество разновидностей цемента, доступных на коммерческой основе. Они отличаются друг от друга по нескольким характеристикам:
- Прочность. Самый важный показатель, который указывается на маркировке. Он представлен буквой М и цифрой. Последняя указывает на прочность. Она определяется в ходе технических испытаний.
- фракция. Определяется тонкостью смеси. Чем она мельче, тем выше качество продукта. Смесь крупных и мелких частиц является идеальной, так как только мелкий помол требует слишком много воды при смешивании.
- Скорость затвердевания. Варьируется в зависимости от добавления гипса в смесь. В зависимости от назначения продукта она может значительно отличаться.
- Морозостойкость. Определяется реакцией на замораживание и оттаивание. Материал характеризуется количеством таких циклов, которые он может выдержать без изменения своих свойств.
В зависимости от области применения существует несколько типов цементных смесей.
Портландцемент
Затвердевает на воздухе и в воде. Без минеральных добавок. Широко используется для строительства различных монолитных конструкций.
Сульфатостойкий
Его особенностью является повышенная устойчивость к химически агрессивным средам. Отличается низким коэффициентом насыщения. Это позволяет использовать сульфатостойкий цемент в гидротехнических и подземных сооружениях.
пуццолановый
Его можно рассматривать как разновидность сульфатостойкого цемента, но с добавлением активных минералов. Он медленно твердеет и обладает высокой водостойкостью. Используется в гидротехническом строительстве.
Как производится цемент
Технология производства включает в себя изготовление и последующий помол клинкера. Так называются гранулы, которые являются промежуточным продуктом производственного процесса. Их состав всегда одинаков. Это известняк и глина, смешанные в пропорции 3:1. В природе существует минерал, который полностью идентичен клинкеру. Он называется мергелем. Однако его запасы ограничены и не могут удовлетворить потребности производства.
Поэтому на заводах используют искусственный аналог мергеля. Для его получения необходимые ингредиенты тщательно перемешиваются в больших емкостях со специальными барабанами. Подготовленная таким образом масса поступает в печи, где обжигается около четырех часов. Температура процесса составляет примерно 1500 оС. В этих условиях порошок начинает спекаться в мелкие гранулы. После охлаждения клинкерные зерна отправляются на измельчение. Они измельчаются в больших барабанах с шаровыми ситами. На этом этапе важно измельчить гранулы, чтобы получить порошкообразный продукт определенного размера. Размер помола определяется размером ячеек сита. Полученный порошок смешивается с необходимыми добавками, которые определяют сорт и свойства продукта.
Несмотря на общую технологию, для производства препарата могут использоваться три метода, в зависимости от свойств сырья.
Сухой метод
Этот метод значительно сокращает время и стоимость приготовления цементной смеси. Он включает в себя несколько этапов:
- Сырьевые материалы измельчаются до мелкой фракции.
- Подготовленные гранулы сушат до достижения необходимого содержания влаги. Это делается для облегчения последующих операций.
- Ингредиенты смешиваются в определенных пропорциях. Затем они перемалываются в муку.
- Порошок подается во вращающуюся печь, где он обжигается, но не спекается в гранулы.