Цемент , его марки и применение.
ОПИСАНИЕ ИЗДЕЛИЯ
Цемент - порошкообразный строительный вяжущий материал, который состоит из
клинкера и, при необходимости, гипса или его производных и добавок. При
взаимодействии с водой или другими жидкостями цемент образует пластичную массу
(цементное тесто), которая, затвердевая, превращается в прочный и долговечный
цементный камень.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Цемент м500
О многом говорит название цемента. Но еще больше информации скрывается в его маркировке.
- «М» - буква, означающая максимальную степень нагрузки, что будет способен выдержать цемент после высыхания.
- Например, м400 показывает, что его максимальная нагрузка составляет 400 кг/м3. Широко используются цемент м400, м500.
- Для строительных работ применяются м400 и цемент м500.
- «Д» - буква, обозначающая процент содержащихся в цементе добавок. Их количество и состав определяют прочностные характеристики и его дополнительные свойства.
- Маркировка м400 Д20 сообщает о том, выдерживающий нагрузку до 400кг/м3 цемент содержит 20% примесей. Используется такой бетон и в строительстве и для изготовления железобетона. Он обладает отличными морозостойкими и водостойкими показателями. Тонкость помола цемента определяется величиной остатка на сите, оснащенного сеткой установленного стандартами и техническими требованиями номера. Чем тоньше помол, тем выше скорость его схватывания и твердения, а так же прочность. Особенно это касается начального этапа твердения.
Цемент ПЦ500 Д0
Цемент марки ПЦ500 Д0 применяется при производстве ответственных бетонных и
железобетонных конструкций в промышленном строительстве, где предъявляются
высокие требования к водостойкости, морозостойкости, долговечности. Цемент этой
марки эффективен при проведении аварийных ремонтных и восстановительных работ
ввиду высокой начальной прочности бетона.
Цемент ПЦ500 Д20
Цемент марки ПЦ500 Д20 применяется в промышленном, жилищном и
сельскохозяйственном строительстве для производства сборного железобетона,
фундаментов, балок, плит перекрытий и др., а так же успешно используется для
изготовления бетонных и строительных растворов, штукатурных, кладочных и других
ремонтно-строительных работ. Цемент этой марки обладает водостойкостью,
морозостойкостью, пониженной сопротивляемостью коррозионным воздействиям по сравнению
с обычным портландцементом.
Цемент ПЦ400 Д0
Цемент марки ПЦ400 Д0 используется для производства сборных бетонных и
железобетонных конструкций с применением термовлажностной обработки, а также
для бетонных, железобетонных подземных, надземных и подводных сооружений,
подвергающихся действию пресных и минерализированных вод. Цемент этой марки
успешно зарекомендовал себя для изготовления бетонных и строительных растворов.
Цемент ПЦ400 Д20
Цемент марки ПЦ400 Д20 применяется в промышленном, жилищном и сельскохозяйственном
строительстве для производства сборного железобетона, фундаментов, балок, плит
перекрытий, стеновых панелей и др. Цемент этой марки обладает хорошей
водостойкостью и морозостойкостью.
МАРКИРОВКИ ЦЕМЕНТОВ
Основная характеристика прочности цемента – его марка. Для всех видов цемента,
кроме глиноземистых, быстротвердеющих и шлакопортландцемента, марка
соответствует пределу прочности при изгибе образцов-балок размером 40?40?160 мм
и сжатии их половинок из пластичного раствора состава 1:3 (по массе) в возрасте
28 сут, а быстротвердеющих портландцемента и шлакопортландцемента – через 3 и
28 сут. Марку для глиноземистого цемента устанавливают по результатам испытания
через 3 сут.
Цемент, как и любой другой материал, применяемый в строительстве, различается
по своим физико-техническим характеристикам в зависимости от того, в каких
условиях предполагается его эксплуатация.
Цемент маркируется по двум характеристикам - это способность выдерживать
определенную нагрузку и процентное соотношение к общему объему цемента
различных добавок.
Первый параметр обозначается буквами «М» или «ПЦ» со стоящей рядом цифрой.
Цифра будет указывать максимальные прочностные качества цемента.
Например маркировка «цемент М-500» указывает, что данный вид цемента
способен выдержать нагрузку в 500 кг/см. Наиболее популярны цементы с
маркировкой от 350 до 500, однако встречаются и цементы с отметкой 700.
Второй параметр цемента, отраженной в его маркировке, является процентное
содержание добавок. Оно обозначается буквой «Д». Например, цемент с маркировкой
«Д20» будет содержать 20% добавок. Эта характеристика важна потому, что процент
добавок влияет на пластичность и прочность цемента. Если цемент обладает
какими-либо дополнительными специфическими свойствами, то на это указывают
специальные обозначения.
Как уже было сказано выше, самыми популярными марками цемента являются марки от
350 до 500. Рассмотрим основные характеристики и применение некоторых из них.
Марка цемента «М (ПЦ) 400 - Д20» указывает на то, что этот вид цемента обладает
повышенной морозостойкостью и водостойкостью. Основная сфера применения такого
цемента - строительство. Его используют при изготовлении сборного железобетона,
стеновых перекрытий, фундамента и т. д.
Практически аналогичными свойствами и сферой применения обладает цемент марки
«М 500 - Д20», помимо хорошей водостойкости и морозостойкости данный вид
цемента обладает пониженной сопротивляемостью коррозийным воздействиям. Его
применяют, как и цемент марки «ПЦ 400 - Д20» для строительства, а так же он
подходит для штукатурных, кладочных и других ремонтно-строительных работ и
изготовления различных строительных растворов.
Цемент марки «М 500 - Д0» введенный в состав бетона, придает последнему такие
характеристики, как: повышенная морозостойкость, водостойкость, долговечность.
Он незаменим в промышленном строительстве, особенно при выполнении аварийных и
восстановительных работ.
При строительстве сооружений, так или иначе связанных с воздействием пресной
или минерализованной водой, надо использовать цемент марки «ПЦ (М) 400 - Д0».
Без него не обойтись при изготовлении бетонных конструкций с применением
термовлажностной обработки. Так же этот цемент хорош для изготовления бетонных
и строительных растворов. Ещё одной важной характеристикой цемента является его
время твердения. Этот процесс проходит в два этапа: первый - схватывание
(начало твердения) цемента. Он занимает 40 - 50 минут. Второй - конец твердения.
Он наступает через 10 - 12 часов.
ВИДЫ ЦЕМЕНТОВ
Белый цемент;
Водонепроницаемый расширяющийся цемент;
Водонепроницаемый безусадочный цемент;
Быстротвердеющий портландцемент;
Пластифицированный портландцемент;
Гидрофобный цемент;
Глиноземистый цемент;
Магнезиальный цемент;
Портландцемент;
Евроцемент;
Сульфатостойкий цемент;
Пуццолановый портландцемент;
Тампонажный цемент;
Шлаковый цемент;
Цветной цемент;
Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент.
Белый цемент (БЦ) (ГОСТ 965-78) изготовляют из маложелезистого
клинкера (серый цвет обычного цемента обусловлен главным образом наличием
соединений железа в исходных сырьевых материалах). Для повышения белизны и
устранения зеленоватых оттенков клинкер подвергается отбеливанию.
По вещественному составу подразделяют на белый портландцемент и белый
портландцемент с минеральными добавками. Выпускают марок 400 и 500. Содержание
минеральных добавок в белом портландцементе не допускается, а в портландцементе
с минеральными добавками не должно быть более 20%, в том числе инертных — более
10% от массы портландцемента.
Белый цемент является материалом с уникальными характеристиками, которые
позволяют использовать его в изготовлении скульптурных элементов, колонн, а
также при отделочных работах, например, фасада здания. Эстетические требования,
предъявляемые к фасадам и другим парадным строительным элементам, делают
применение белого цемента особенно эффективным.
Белый цемент применяют также для цветных цементнобетонных дорожных покрытий,
например на площадях у монументальных сооружений.
Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) представляет
собой быстросхватывающее и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество,
получаемое путем совместного помола и тщательного смешивания измельченных
глиноземистого цемента, гипса и высокоосновного гидроалюмината кальция. Цемент
характеризуется быстрым схватыванием: начало процесса – ранее 4 мин., окончание
– не позднее 10 мин. с момента затворения.
Линейное расширение образцов из цементного теста, твердеющих в воде в течении 1
сут., должно быть в пределах 0,3-1%.
ВРЦ применяют для зачеканки и гидроизоляции швов тюбингов, раструбных
соединений создания гидроизоляционных покрытий, заделки стыков и трещин в
железобетонных конструкциях и т.д.
Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ) -
быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество,
получаемое путем тщательного смешивания глиноземистого цемента, полуводного
гипса и гашеной извести. Начало схватывания не ранее 1мин., а конец не позднее
5мин. с момента затворенеия.
Цемент применяют для устройства гидроизолирующей торкретной оболочки бетонных и
железобетонных сооружений, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности
(туннели, фундаменты и т.д.).
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) (ГОСТ 10178-85) очень
тонко измельчен, поэтому интенсивнее, чем обычный портландцемент, набирает
прочность в начальный период твердения – через 1-3 сут. Этот цемент следует
применять при ремонтных работах.
Пластифицированный портландцемент (ГОСТ 10178-85) получают, вводя при помоле
клинкера около 0,25 % концентрата сульфитно-спиртовой бражки. Это
поверхностно-активное вещество пластифицирует растворные смеси и повышает их
морозостойкость.
Пластифицированный портландцемент применяют наравне с обычным портландцементом.
Выпускают марок 300, 400 и 500.
Гидрофобный цемент (ГФЦ) (ГОСТ 10178-85) получают в результате
тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гипсом и
гидрофобизующей добавкой (асидол, мылонафт, олеиновая кислота, окисленный
петролатум, кубовые остатки синтетических жирных кислот и др.).
Данный цемент обладает меньшим водопоглощением, большей морозостойкостью и
водонепроницаемостью, чем обычный портландцемент; способен длительное время
храниться даже во влажной среде без потери активности. Повышенное
воздухововлечение данного цемента снижает прочность тяжелых бетонов, однако,
при производстве легких и ячеистых бетонов это свойство играет положительную
роль.
Гидрофобный портландцемент не комкуется и практически не теряет прочности при
длительных перевозках и хранении. Выпускают марок 300 и 400.
Бетонные смеси на гидрофобном цементе подвергаются меньшему расслаиванию,
стойки к попеременному увлажнению и высыханию.
Глиноземистый цемент (ГЛЦ) (ГОСТ 969-77) –
быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким
измельчением обожженной до спекания или сплавления сырьевой смеси, богатой
глиноземом. В качестве сырьевых материалов для получения глиноземистого цемента
используют известняк или известь и породы с высоким содержанием глинозема
Al2O3, например бокситы.
Минералогический состав глиноземистого цемента характеризуется большим
содержанием низкоосновных алюминатов кальция, главным из которых является
однокальциевый алюминат CaO и Al2O3 .
Химический состав глиноземистого цемента характеризуется следующим содержанием
оксидов, %:
Оксид алюминия Al2O3 40
Оксид кальция СаО 40
Оксид кремния SiO2 10
Оксид железа F2O3 10
Смешивать глиноземистый цемент с другими видами цемент с и известью нельзя, так
как он разрушается даже слабыми растворами щелочей.
Обязательное условие нормального твердения глиноземистого цемента и длительного
сохранения его прочности – пониженная положительная температура (ниже 25 °С)
раствора (бетона) в пери, од твердения и при эксплуатации. В противном случае
раствор (бетон) может потерять до 50 % прочности. Поэтому глиноземистый цемент
не применяют в условиях жаркого климата, а изделия из него нельзя пропаривать.
Прочность глиноземистого цементного камня нарастает с большой скоростью. Уже
через сутки сопротивление сжатию и растяжению достигает более 50 % проектной
прочности.
Применение глиноземистого цемента ограничено его высокой стоимостью. Его
используют при срочных ремонтных и аварийных работах, производстве работ в
зимних условиях, для бетонных и железобетонных сооружений, подвергающихся
воздействию сильно минерализованных вод, получения жаростойких бетонов, а также
изготовления расширяющихся и безусадочных цементов. Глиноземистый цемент
используют для получения некоторых кислотостойких растворов, а также
расширяющихся и безусадочных цементов.
Магнезиальный цемент (МГЦ) используют для устройства
магнезиальных полов, как магнезиальное вяжущее, представляющее собой тонкодисперсный
порошок, активной частью которого является оксид магния. Оксид магния, в свою
очередь, есть продукт умеренного обжига природных карбонатных пород магнезита
или доломита.
Портландцемент (ГОСТ 10178-85) и его разновидности являются
основными вяжущими веществами в строительстве. Портландцементом называют
гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портландцементного
клинкера с гипсом, а также со специальными добавками.
Портландцементный клинкер - продукт обжига до спекания тонкодисперсной
однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых
материалов (мергеля, доменного шлака и прочие). При обжиге обеспечивается
преимущественное содержание в клинкере высокоосновных силикатов кальция. Для
регулирования сроков схватывания портландцемента в клинкер при помоле добавляют
двуводный гипс в количестве 1,5-3,5% (по массе цемента в пересчете на SO3).
По составу различают: портландцемент без добавок; портландцемент с минеральными
добавками; шлакопортландцемент и другие.
Химический состав клинкера портландцемента определяют по содержанию важнейших
оксидов, которые должны находиться в следующих пределах, %:
Оксид кальция СаО 62-68
Оксид кремния SiO2 8-26
Оксид алюминия А12О3 4-9
Оксид железа Fe2O3 0,3-6
Этому условию отвечают природные мергели и искусственные смеси известняка с
глиной в соотношении примерно 3:1 (по массе). Вместо известняка можно
использовать мел. Примерный минералогический состав портландцементного клинкера
следующий, %:
Трехкальциевый силикат (алит) 3CaOSiO2 40-65
Двухкальциевый силикат (белит) 2СаО SiO2 15-40
Трехкальциевый алюминат ЗСаОАlО3 15
Четырехкальциевый алюмоферрит 4СаОА12О3Ре2О3 10-20
Трехкальциевый силикат химически очень активен в реакции с водой и обладает
способностью быстро твердеть, развивая при этом высокую прочность.
Двухкальциевый силикат значительно менее активен. Твердеет он очень медленно.
Продукт твердения обладает невысокой прочностью. Трехкальциевый алюминат –
наиболее активный минерал. Очень быстро твердеет, но продукт твердения имеет низкую
прочность. Четырехкальциевый алюмоферрит по активности в реакции с водой,
скорости твердения и прочности занимает промежуточное положение между
трехкальциевым и двухкальциевым силикатами.
Взаимодействие цементного порошка с водой сопровождается выделением теплоты.
Величина тепловыделения определяется в первую очередь минералогическим составом
цемента и скоростью гидратации; меньшее влияние оказывают тонкость помола,
сроки и условия хранения цемента.
При испытании кипячением в воде образцы, изготовленные из портландцемента,
должны равномерно изменять объем. Поэтому количество ангидрида серной кислоты
SO3 в портландцементе и его разновидностях должно быть не менее 1,0 и не более
3,5 %, а в портландцементах и портландцементах с минеральными добавками марок
550 и 600 — не менее 1,5 и не более 4%. Содержание оксида магния MgO в исходном
клинкере — не более 5%. Портландцемент с минеральными добавками может содержать
до 20 % гранулированного шлака или прочих активных добавок, включая глиежи, или
до 10 % активных добавок осадочного происхождения (кроме глиежей).
Сульфатостойкий цемент (ГОСТ 22266-76) изготовляют из клинкера
нормированного минералогического состава: в клинкере должно быть не более 5%
трехкальциевого алюмината и не более 50% трехкальциевого силиката. Низкое
предельное содержание трехкальциевого алюмината требуется потому, что
сульфатная коррозия развивается в результате взаимодействия сульфатов,
находящихся в окружающей среде, с трехкальциевым гидроалюминатом цементного
камня. Если в цементном камне С3А присутствует в малых количествах, то
образуется незначительное количество гидросульфоалюмината кальция. Тогда он не
опасен, так как распределяется в порах бетона, вытесняя оттуда воду или воздух,
и внутренних напряжений в бетоне не вызывает.
Сульфатостойкий цемент обычно выпускают двух марок: 300 и 400.
Пуццолановый портландцемент (ГОСТ 22266-76) получают путем
совместного помола цементного клинкера нормированного минералогического
состава, необходимого количества гипса и активной минеральной добавки
вулканического (25...40 % от массы цемента) или осадочного (20...30 %)
происхождения. Пуццолановый портландцемент хорошо твердеет в воде и во влажных
условиях. Растворные смеси, изготовленные на этом цементе, не дают высолов и
отличаются повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью. Применяют
пуццолановый портландцемент преимущественно в гидротехническом строительстве и
при облицовке плавательных бассейнов, где плоскости подвержены воздействию
морской воды.
Тампонажный цемент - разновидность портландцемента, и
предназначенный для цементирования нефтяных и газовых скважин. Тампонажный
цемент изготовляют совместным тонким измельчением клинкера и гипса. В России
выпускают тампонажный цемент двух видов: для так называемых холодных (с
температурой до -40°С) и горячих (до +75°С) скважин. Тампонажный цемент
применяют в виде цементного теста, содержащего 40-50% воды.
Шлаковый цемент (ГОСТ 10178-85) – общее название цементов,
получаемых совместным помолом гранулированных доменных шлаков с
добавками-активизаторами (известь, строительный гипс, ангидрит и другие) или
смешением этих, раздельно измельченных, компонентов.
Шлакопортландцемент изготовляют совместным помолом портландцементного клинкера,
доменного гранулированного шлака 21...80% и необходимого количества гипса. К
разновидности этого цемента относится быстротвердеющий шлакопортландцемент.
Различают следующие виды шлакового портландцемента: известково-шлаковый с
содержанием извести 10-30% и гипса до 5% от массы цемента и сульфатно-шлаковый
с содержанием гипса или ангидрита 15-20%, портландцемента до 5% или извести до
2%. Шлаковый цемент применяют для получения строительных растворов и бетонов,
используемых преимущественно в подземных и подводных сооружениях.
Известково-шлаковый цемент наиболее эффективен в производстве автоклавных
материалов и изделий.
Шлакопортландцемент схватывается и твердеет медленнее, чем портландцемент.
Цветной портландцемент (ГОСТ 15825-80) получают из
клинкера белого цемента, цветного клинкера, а также из отбеленных клинкеров
путем тщательного смешивания или совместного помола с пигментами различных
цветов (например, с охрой, железным суриком, оксидом хрома).
Пигменты должны быть щелоче- и светостойкими. Цветные портландцементы бывают
желтые, розовые, красные, коричневые, зеленые, голубые и черные. Белый и
цветные портландцемеиты, способствующее архитектурно-декоративному оформлению
сооружений, применяют при устройстве мозаичных и плиточных облицовок,
террацциевых покрытий полов и полов из мраморной или гранитной брекчии, а также
для изготовления мозаичных изделий и бетонных фасадных плит.
Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент получают путем совместного
помола или тщательного смешивания раздельно молотых кварцевого песка и
кремнефтористого натрия. Затворяют такой цемент водным раствором натриевого
жидкого стекла. Цементный камень способен противостоять действию большинства
минеральных и органических кислот. Однако он теряет прочность в воде, а в едких
щелочах разрушается.
Кислотоупорный цемент используют для изготовления кислотостойких бетонов
(растворов). При этом применяют мелкий и крупный заполнитель из кислотостойких
пород (гранит, андезит, бештаунит).
Кислотоупорную бетонную (растворную) смесь, уложенную в конструкцию, в процессе
твердения необходимо обработать какой-либо крепкой минеральной кислотой
(откисловать), например соляной. При этом бетонная (растворная) смесь
уплотняется за счет выделения новых количеств геля кремниевой кислоты и
обезвоживания дегидрата Si(OH)4 концентрированной кислотой. Гель кремниевой
кислоты переходит в твердый опаловидный кремнезем SiO2?Н2О.
Прочность при сжатии кислотоупорного бетона, обработанного концентрированной
кислотой, достигает 50...60 МПа.
КОРРОЗИЯ РАСТВОРА И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ НЕЁ
Коррозия раствора (бетона) почти всегда начинается с коррозии цементного камня,
стойкость которого значительно меньше, чем заполнителей. Коррозия, поражающая
раствор (бетон), может быть трех видов:
растворение и вымывание (выщелачивание) гидрооксида кальция из цементного камня
пресной водой;
образование легкорастворимых солей при взаимодействии составляющих цементного
камня с веществами окружающей среды и вымыванием этих солей;
образование в цементном камне (под влиянием проникающих в него веществ)
соединений, имеющих больший объем, чем исходные продукты реакции, что приводит
к образованию трещин в бетоне.
Методы защиты цементного камня от коррозии разнообразны, но всё они могут быть
сведены в следующие группы:
выбор надлежащего цемента;
изготовление особо плотного бетона;
применение защитных покрытий и облицовок, практически исключающих воздействие
агрессивной среды на бетон.
ТВЕРДЕНИЕ ЦЕМЕНТА
Процесс твердения цемента характеризуется тем, что изготовленное из вяжущего
вещества цементное тесто постепенно теряет подвижность, переходя из полужидкого
состояния в более плотное.
В процессе твердения цемента различают три этапа:
1) растворение, когда растворимые продукты реакции переходят в раствор, обнажая
следующие слои цементных зерен, в свою очередь реагирующие с водой. Так
происходит до полного насыщения жидкой фазы продуктами реакции;
2) коллоидация, или схватывание, во время которого твердые продукты реакции не
могут растворяться в насыщенной уже жидкой фазе и поэтому образуют коллоидную
систему в форме геля или студня. При этом цементное тесто утрачивает свою
подвижность и текучесть, т. е. схватывается;
3) кристаллизация, которая характеризуется тем, что образовавшиеся гели
преобразовываются в укрупненные, менее растворимые кристаллы, дающие так
называемый кристаллический сросток. Тесным переплетением подобных кристаллов и
объясняются высокие механические свойства затвердевшего цемента.
Ускорение твердения достигается выбором надлежащего минералогического состава
цемента, тепловлажностной обработкой, использованием специальных добавок, а
также применением - электропрогрева. Замедлителями схватывания могут служить
нитраты кат. лия, натрия, аммония, увеличивающие растворимость свободной
извести в воде
По материалам сайта : http://dsk.kiev.ua/