Види і властивості цементів
виробництво матеріалу
В Англії в 1824 році Д. Аспінд зареєстрував патент на виробництво цементу. Вапняну пил він змішував з глиною і обпікав при високій температурі, при цьому виходив сірий пористий матеріал - клінкер. Після розмелювання та змішування з водою утворювався міцний матеріал, названий винахідником портландцементом через його схожості з будівельним каменем, який видобувають в Англії, в місті під назвою Портланд. Проводять різні види з вапняних, мергелистих, глинистих порід і різних добавок - шлаку, бокситу та ін. Головним чином застосовують глинисті і карбонатні породи. Можна використовувати інша природна сировина і штучні матеріали: відходи переробки горючих сланців, белітовий шлам, золу, доменні шлаки, відходи виробництва глинозему.
Це мінеральний порошок, який при змішуванні з водою дає пластичну масу, з часом затвердевающую в воді і на повітрі.
Крім основної сировини при виробництві портландцементу застосовують різні коригувальні добавки, що надає йому найрізноманітніші властивості.
Існують портландцемент і шлакопортландцемент. Портландцемент бувають швидкотверднучі, а також з мінеральними добавками. Бетонні конструкції, в яких використовують ту чи іншу марку, набувають унікальні властивості. Це може бути бетон особливої міцності для будівництва злітних смуг на аеродромах і ракетних стартових майданчиків. Позначають максимальну міцність за допомогою маркування. Марка 400 означає, що на пробному випробуванні під пресом затверділий кубик зі стороною 100 мм витримав навантаження не менше 400 кг на кв. см. Найпопулярніші марки - 350-500. Будь-яка марка має досить швидкий час твердіння. Починається схоплювання від 40-50 хвилин, а остаточне затвердіння відбувається через 10-12 годин.
різновиди:
- пуццолановий;
- шлакопортландцемент;
- глиноземний;
- сульфатостойкий ПЦ;
- портландцемент (ПЦ);
- гідравлічний ПЦ;
- напружує;
- тампонажний ПЦ;
- білий ПЦ (декоративний).
властивість портландцементу
Міцність - це здатність матеріалів сприймати навантаження, не руйнуючись. Міцність визначається його здатністю укріпляти після змішування з водою.
Це вяжучий гідравлічне речовина, головною складовою якого є силікат кальцію. Він найбільш поширений в сучасному будівництві. Отримують його за допомогою тонкого подрібнення клінкеру і гіпсу (3-7%) - допускається додавання 10-15% активних мінеральних добавок. Клінкер - це результат випалення (1450-1500 градусів) сировинної суміші, яка складається на 75% з карбонату кальцію (вапняку) і на 25% з глини. на властивості портландцементу впливає склад клінкеру і ступінь його подрібнення. Важлива властивість - здатність тверднути, взаємодіючи з водою. Характеризується воно маркою, яку визначають по витримці на стиск і вигин стандартного зразка розчину через 28 діб затвердіння при вологих умовах.
Найважливіша властивість - це здатність тверднути при взаємодії з водою і купувати камневидное стан. Чим більше механічна міцність отверділого камневидное розчину або бетону і чим швидше вона досягнута, тим вища якість.
Тому розрізняються:
- Кінцева міцність, яку може придбати розчин при затвердінні.
- Швидкість твердіння, яку характеризує інтенсивність росту міцності в часі.
Цемент, який відрізняється високим ростом міцності, називається швидкотвердеющими, а коли при цьому ще досягається висока міцність, то високоміцними.
Механічну міцність визначають різними способами, наприклад, оцінюючи межа міцності при розтягуванні, при стисненні, при згинанні. При цьому добірка складу сумішей, зберігання, виготовлення та випробування зразків здійснюються відповідно до вимог, що встановлюються відповідними стандартами.
сульфатостойкий
сульфатостійкий портландцемент відрізняється низькою швидкістю затвердіння і стійкістю до морозу.
Крім звичайного, випускають різновиди, які відрізняються властивостями, складом і сферою застосування: сульфатостойкий, гідрофобний, пластифікований, бистротвердеющий, білий портландцемент (для виробництва азбестоцементних виробів) та ін.
Сульфатостойкий - це різновид портландцементу. Має високу стійкість до впливу мінералізованих вод, які містять сульфати, малим тепловиділенням, повільної інтенсивністю затвердіння і великою морозостійкістю. Сульфатостойкий отримують за допомогою тонкого подрібнення клінкеру з нормованим мінералогічним складом. Призначається він для виробництва залізобетонних і бетонних конструкцій гідротехнічних споруд, які відчувають агресивна дія сульфатної середовища (наприклад, морської води), переважно в умовах зі змінним зволоженням (замерзання і відтавання).
Початковою сировиною служить глина з малим вмістом глинозему і заліза. У цій суміші не повинно міститися ні інертних, ні активних мінеральних добавок. Така сировина не має великого поширення, а це перешкоджає широкому виробництву сульфатостойкого портландцементу.
Жужільний - це подрібнений доменний гранульований шлак з домішкою активують добавок.
Жужільний - це обєднана назва для цементів, одержуваних помелом доменних гранульованих шлаків з додаванням активизаторов (вапна, будівельного гіпсу, ангідриту) або змішуванням цих окремо подрібнених компонентів. Різниться вапняно-шлаковий цемент, що містить 10-30% вапна і 5% гіпсу від маси, і сульфатно-шлаковий, що містить 15-20% ангідриту або гіпсу, а портландцементу 5% або вапна 2%. Застосовують шлаковий для отримання будівельного розчину і бетону, які використовують в підводних і підземних спорудах. Найбільш ефективний вапняно-шлаковий при виробництві автоклавних виробів.
Пуцолановий - це назва для групи, що мають у своєму складі не менше 20% мінеральних активних добавок. У порівнянні зі звичайним портландцементом він відрізняється підвищеною корозійною стійкістю, меншою швидкістю твердіння і зниженою морозостійкістю. Застосовують його для виробництва бетону, використовуваного в підземних і підводних спорудах.
глиноземистий
Особливостями є водонепроникність, морозостійкість і вогнестійкість.
Глиноземистий - гідравлічне, вязка речовина бистроотвердевающее- отримане в результаті подрібнення клінкеру, який отриманий за допомогою випалу сировинної суміші з вапняків і бокситів. Плавлення і випал сировинної суміші виробляються в вагранках або доменних печах, що обертаються.
Зміст Al2O3 в кінцевому продукті визначає вид глиноземистого цементу: високоглиноземний (до 70%) і звичайний (до 55%). Відрізняється він підвищеною стійкістю до корозії, швидко наростаючою міцністю, великий екзотермії при затвердінні і високою вогнетривкістю. За допомогою глиноземистого отримують бетон і розчини більшої водонепроникності і щільності, ніж з портландцементом.
Гідрофобний портландцемент отримують при подрібненні клінкеру з гидрофобизирующей добавкою і гіпсом. Добавка вводиться в кількості 0,1-0,3% і утворює на частинках тонкі гідрофобні плівки, які зменшують гігроскопічність і оберігають його від псування навіть за умов високої вологості. Розчини і бетон мають мале водопоглинання, велику морозостійкість і водонепроникність, на відміну звичайних розчинів.
Цементів притаманне швидке схоплювання, водонепроникність, морозостійкість і тріщиностійкість.
Тампонажний - це різновид портландцемента- який призначається для цементування газових і нафтових свердловин. Виготовляють його за допомогою спільного тонкого подрібнення гіпсу і клінкера і застосовують у формі тесту з вмістом води 40-50%.
Напружує - це різновид розширює. Його отримують за допомогою помелу 15% глиноземистого шлаку, 65% портландцементного клінкеру і 5% вапна. Він швидко твердне і швидко схоплюється.
Після затвердіння він має високу водонепроникність. Зростаючи при отвердении, досягає високого тиску, яке використовують для створення залізобетонних конструкцій, що мають натяг арматури в декількох напрямках. Напружує застосовують у виробництві напірних труб, для зведення ємнісних споруд і тонкостінних конструкцій із залізобетону.
Гарантія якості
Марка - це показник навантаження в 28-добовому віці, яку повинен витримувати цемент, кг на кв.см.
Важлива характеристика - це межа його міцності при стисненні. Цементи поділяють на марки відповідно міцності на стиск. Найпоширеніша марка в будівництві - 400. Визначається марка тільки в лабораторних умовах. Існують марки від 300 до 600. З використанням високої марки роблять найбільш міцний бетон, на цементі 400 марки роблять бетон 500 марки і вище, на 500 марки - бетон 300 марки.
Існує думка, що якісна, традиційна марка - це гарантія будівельного матеріалу. Але будь-який цемент - це терпкий штучний матеріал. Його рідко використовують в чистому вигляді.
Міцність бетону залежить від марки цементу, використовуваного для замішування розчину.
Найчастіше цемент різних видів використовують для створення бетону. У асбестобетонних виробах і армованих конструкціях із залізобетону застосовують певну марку зі спеціальною характеристикою. Один вид вимагає особливої щільності, інший - вогнетривкого цементу, і тому питання, який найкращий, не зовсім доречний. Але знати основні види і розуміти їх характеристики можна.
Вязкі розрізняються якостями і характеристиками. Про це інформує маркування. Вона містить таку інформацію, як:
- Здатність витримувати навантаження.
- Відсоток добавок в складі.
Термін схоплювання тесту залежить від виду цементу.
Маркування в буквах, наприклад М400 або М500, вказує на максимальну міцність і функціональне призначення.
М400 розшифровується так: М - марка, 400 - навантаження на стиск, тобто 400 кг на кв. см. Добавки індексує буква «Д» і інформує про їх процентному відношенні до загальної ваги. Д20 означає 20% добавок. Такий параметр означає еластичність, а також стійкість до вигину. Чим більше індекс М, тим цемент міцніше, чим більше індекс Д - то еластичнішою. Існують і інші позначення в буквах.
вибір марки
Буква «М» (або «ПЦ») поряд з цифрою вказує на міцність. Процентне співвідношення добавок до загального обсягу позначається буквою «Д». Позначення «Б», «ПЛ», «СС», «ГФ», «Н» показують призначення цементу.
Портландцемент - цей звичайний, який застосовують для створення бетонних сумішей і будівництва. До нього відносяться марки 400 і 500, вони можуть ще називатися «цемент ПЦ400».
М 500 забезпечує щільність і високу міцність моноліту. Марка ПЦ I 500 використовується для бетонування поверхні і серйозних навантажень. Його характеристики - це морозостійкість, водостійкість, а особливо - швидка схвативаемость. Його широко використовують у виробництві тротуарної плитки та черепиці.
Шлакопортландцемент ПЦ II А-Ш 500 містить 20% добавок, він найкращий для будівельних робіт. Хоча він схоплюється не так швидко, як ПЦ I 500, але після остаточного застигання набуває подібні якості.
Цемент 400 застосовують для заливки армованих перекриттів фундаментів, несучих балок, залізобетонних виробів. Сорт ПЦ II / Б-Ш 400 індексу включає від 20 до 35% добавок. Щільність цієї марки менше, і тому матеріал має велику еластичність.
Сорт з індексом ПЦ II / А-Ш 400 відносять до М400, він включає клінкер, хоча з меншими пропорціями.
Наявність і кількість добавок впливає на міцність і пластичність розчину.
Правильно підібрати марку для конкретних умов будівництва - не дуже просте завдання. Увага необхідно звернути на активність цементу. Є деякі фактори, що впливають на його активність.
Один з факторів - це склад, він показує, які добавки і домішки використовували у виробництві. Часто від застосування добавки марка і активність падають, відповідно, знижуються його вяжучі здатності. Відбувається це, коли добавкою замінюють частину вяжучого активної речовини. Необхідно підбирати добавку, активність у якій висока, цим зберігаючи властивості цементної суміші. Наприклад, при додаванні в суміш кварцу або кальциту знижується активність.
Тонкість помелу цементу визначає активність цементного тесту.
Ще один важливий фактор активності - тонкість помелу. Часто буває, що дві суміші мають однаковий склад, але один цемент високої марки, а другий ні. Помел впливає на площу вязкої речовини, і тому чим тонше помел, тим структура у бетону щільніше.
Третім і одним з головних чинників активності є використання клінкерів. За мінеральним складом клінкеру визначається активність. Якщо потрібен цемент з особливо міцної характеристикою, необхідно додати клінкер з високим вмістом алюмінатів і АЛІТА.
Умови зберігання
Зберігати слід в сухому приміщенні нетривалий час.
Який вибрати вид і передбачуваний витрата, відомо на стадії проектування. Залишається лише придбати необхідну кількість потрібної марки. Але чи завжди мішок цементу і нанесена маркування відповідає вмісту? Можливий ризик придбати товар поганої якості. Причина тому - невірні умови зберігання. Тривале зберігання також сприяє тому, що цемент втрачає активність, так як він терпить вплив вологи і вуглекислоти, яка присутня в атмосфері. Як же відбивається активність і її втрата на якостях? У звязку з умовами зберігання цемент може втрачати активність до 15% в місяць. Активність - найголовніший параметр, який відповідає за його скріплюють властивості і марку в цілому.
Втрачена активність істотно впливає на гальмування процесу гідратації. Чим більше початкова активність у цементу, тим швидше втрачається гідратація. Наприклад, якщо був придбаний цемент М500, то через кілька місяців, він вже буде М400, через півроку цемент можна викидати.
Навальний цемент - найвразливіша. Його важко зберігати навіть у герметичних силосах. Раз на півмісяця його потрібно перекладати з однієї ємності в іншу. Не можна зберігати цемент в мішках у вологих приміщеннях і на відкритому просторі, особливо в негоду. Навіс в цьому випадку теж не допоможе. Необхідно запакувати мішки в поліетиленову плівку і так зберегти хоча б частину.
Не варто забувати, що цемент, який зберігався тривалий час, завжди буде нижче тієї марки, яка вказана на упаковці, і тому використовувати його для відповідальних робіт вже не можна. Щоб компенсувати втрату якості, при його використанні збільшують процентний вміст цементу в суміші.
