Из чего состоит цемент?

Качества любого искусственного вяжущего определяются его способом изготовления и процентным содержанием сырьевых компонентов. Цемент не является исключением, из всех видов он относится к самым сложным. Это вещество получают путем измельчения до порошкообразного состояния гипса и обожженного однородного многокомпонентного клинкера и соединения их со специальными добавками. В итоге свойства и сфера применения вяжущего зависят от соотношения этих веществ между собой, температуры обработки и тонкости помола.

Состав цементных смесей

Оглавление:

  1. Разновидности
  2. Пропорции компонентов
  3. Особенности маркировки

Группы цементов по составу

Главными компонентами являются оксиды алюминия, кальция и кремния, при затворении водой они образуют химические соединения, упрочняющиеся при затвердевании во влажной среде. Общие требования регламентируются ГОСТ 30515-2013, согласно этому межгосударственному стандарту все цементы классифицируются на группы, различающиеся по виду клинкера на портландцементные, глиноземистые и смешанные (ПЦ и сульфатоалюминаты). В первом случае типичный состав содержит CaО (67%), SiO2 (22%), Al2O3 (5%), Fe2O2 (3%) и до 3% посторонних веществ.

Для производства глиноземистых и высокоглиноземистых цементов в качестве сырья используются бокситы и известняки (преобладает доля низкоосновных алюминатов кальция, процентное содержание Al2O3 возрастает до 50 %). Соотношения остальных компонентов у них зависят от целевого назначения и варьируются в следующих пределах: СаО – 35-45 %; А12О3 – 30-50 %; Fe2O3 – 0-15 %; SiO2 – 5-15 %. Для изготовления сульфатсодержащих смесей используются клинкеры на основе ферритов кальция.

Технология изготовления цементного состава

В зависимости от пропорций компонентов и вещественного состава выделяют следующие востребованные в частном и промышленном строительстве группы:

  • Портландцементы – самая популярная разновидность, представляющая смесь тонкого помола клинкера с преобладающей долей высокоосновных силикатов кальция и гипса. Сырьем служат известняк (до 78%) и глина (до 25%).
  • Глиноземистые, изготавливаемые путем помола сырья из бокситов и известняков, обожженных или расплавленных до однородного состояния. Эти виды характеризуются высокой скоростью затвердевания, их используют как в качестве самостоятельного вяжущего, так и для производства специальных марок: водонепроницаемых, расширяющихся, напрягающихся. Из-за повышенной твердости клинкера они проигрывают портландцементу в энергозатратности и себестоимости.
  • Шлакопортландцементы – с долей доменного, электротермофосфорного или топливных шлаков от 36 до 65%.
  • Пуццолановые, с добавлением к продуктам помола ПЦ клинкера активных минеральных добавок. Их пропорция достигает 40%, из-за образования химических реакций с зернами цемента они имеют отличные от обычных марок свойства.
  • Смешанные – получаемые путем совместного помола клинкеров разных видов или вводом многокомпонентных минеральных смесей (например, шлака и золы-уноса).

К реже используемым видам относят романцемент (соединение помола ПЦ клинкера и известняковых и магнезиальных мергелей, не производится промышленных масштабах), магнезиальные (затворяемые солевыми растворами, характеризующиеся высокой скоростью схватывания и стойкостью к механическим нагрузкам после застывания) и кислотоупорные составы на основе кварца, разводимые жидким стеклом.

Применение цементов

Химический состав цементов разных групп

Пропорции клинкера и остальных компонентов:

Наименование Вещественный состав сухой смеси, % Минералогический состав клинкера, в % по массе
Доля клинкера Доля гипса Другие добавки
Обычный ПЦ До 80 1,5-3,5 Минеральные примеси – до 20% ЗСаО х SiO2 – 45-67

2CaO х SiO2 – 13-35

ЗСаО х Al2O3 – 2-12

4СаО хAl2O3 х Fe2O3 – 8-16

Гидрофобный До 90 Мылонафт, олеиновые кислоты – до 0,05
Тампонажный Активная минеральная добавка – до 25

инертная – до 10

шлак – до 15

песок – до 10

пластификаторы – 0,15

Шлако-портландцемент 40-70 До 3,5 Гранулированный диатомитовый шлак – 30-60
Пластифицированный До 90 пластификаторы – 0,15-0,25
Быстротвердеющий 90 1,5-3,5 Активная минеральная добавка – до 10 ЗСаО х SiO2 и

ЗСаО х Al2O3 – до 65

2CaO х SiO2 и

4СаО хAl2O3 х Fe2O3 до 33

Высокопрочный 90 1,5-3 ЗСаО х SiO2 – до 70

ЗСаО х Al2O3 – 8

Декоративный (белый цемент) 80-85 Диатомит – 6

Инертная минеральная добавка – 10-15

3CaO х SiО2 – 45-50

2CaO х SiO2 – 23-37

ЗСаО х Al2O3 – до 15

4СаОхAl2O3хFe2О3 – до 2

Пуццолановый сульфатостойкий До 60 До 3,5 Породы осадочного происхождения – 20-35

Лава, обожженная глина, топливная зола-унос – 25-40

ЗСаО х SiO2 — до 50

ЗСаО х Al2O3 – 5

ЗСаО х Al2O3 и

4СаОхAl2O3хFe2О3 – 22

Al2O3— 5

MgO – 5

 

Сульфатостойкий До 96 До 3,5
Глиноземистый 99 1 Точные пропорции зависят от назначения

СаО·Аl2О3 – преобладающая доля

СА2

С12А7

C2S

2СаО·Аl2О3·2SiO2

То же, расширяющийся До 70 20 Бура – 10
Напрягающийся Клинкер ПЦ – 65-70

Глинозем – 13-20

6-10 Совместный помол глиноземистого и портландцементного клинкера

Количество цемента в смесях

Сфера применения и основные свойства разновидностей приведены ниже:

Наименование Оптимальная область использования, преимущества Ограничения, возможные недостатки
Портландцемент Монолитные и сборные бетонные и ж/б конструкции, изготовление растворов, дорожное строительство Окончательный набор прочности – через 28 дней
ЩПЦ Массивные сооружения, подвергаемые воздействию пресных и минерализованных вод. Характеризуется повышенной сульфатостойкостью Медленное затвердевании в начале, низкая морозостойкость
Пуццолановый Подземные и подводные конструкции, подверженные агрессивному воздействию сульфатных вод Не рекомендуются для объектов с перепадами уровня влажности, при риске частых промерзаний или твердении раствора в сухих условиях
Глиноземистый Производство жаростойких строительных смесей, быстротвердеющих или аварийных бетонов Не используются для заливки массивных конструкций, максимально допустимая температура окружающего воздуха на начальной стадии затвердевания составляет +25 °C
Напрягающий Изготовление тонкостенных изделий, напорных ж/б труб, гидроизолирующих покрытий Зависят от марки, возможны ограничения в температуре эксплуатации. Единственным недостатком является сложный процесс производства, и как следствие – высокая цена

Сухой метод производства цемента

Основные марки

Вид выбранного вяжущего определяет пропорции и свойства строительных смесей. Важно заранее проверить, из чего состоит цемент, величину его водопотребности, размеров зерен и сроки схватывания. Главным критерием качества является прочность на сжатие, в лаборатории она определяется для изделий из ЦПР, смешанного в соотношении 1:3 и затвердевающего в нормальных условиях в течение 28 дней. В зависимости от выдерживаемого давления выделяют группы от 100 до 600 кг/см2. Из них в частном строительстве наиболее востребованы марки от М300 до М500, но бывают и исключения.

Следующим фактором идет процентное соотношение добавок к клинкеру, у стандартных видов максимум составляет 20%. Маркировка этого показателя обозначается буквой «Д», идущее за ней число характеризует долю минеральных примесей (пример: ПЦ М400 Д0 указывается для портландцемента с прочностью на сжатие не менее 400 кг/см2 без добавок). Приведенная маркировка соответствует ГОСТ 10178-85, помимо вышеперечисленной она включает информацию о дополнительных свойствах (обозначается только при их наличии), также зависящих от состава клинкера и введенных добавок. Из них наиболее востребованы:

  • Н – нормированный;
  • Б – быстротвердеющий;
  • СС – сульфатостойкий;
  • ВРЦ – расширяющийся водонепроницаемый;
  • ПЛ – с пластификаторами;
  • БЦ – белый (декоративный) цемент.

Смеси с цементом М400 и М500

С 2003 г вступил в силу ГОСТ 31108 (соответствующий евростандартам), согласно которому вначале указывается состав с примечанием о наличии или отсутствии добавок (II или I). Все варианты с минеральными примесями разделяются на две группы: А – с процентным содержанием от 6 до 60%, Б – от 21 до 35%. Тип добавки обозначают римскими цифрами. Последними идут класс прочности и норма сжатия материала. Стандартный диапазон для общестроительных смесей варьируется от 22,5 до 52,5 (соответствует марке от М300 до М600). Для исключения ошибок рядом с маркировкой всегда указывается ГОСТ, введение цемента осуществляется со строгим соблюдением пропорций.



Автор:
Евгений Клеменко
Share

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2017 stroitel lab