Цемент — связывающее вещество, которое используют для скрепления шлакоблоков, кирпичей, газоблоков и других элементов конструкции. Он также применяется для создания фундамента, реставрационных и ремонтных работ. Рассказываем о том, как производят один из самых распространенных строительных материалов.
Содержание
- Разновидности цемента
- Состав цемента
- Основные свойства цемента
- Марки цемента и их применение
- Как изготавливают цемент на производственных предприятиях
- Как делается цемент в домашних условиях
Разновидности цемента
Для каждого вида цемента существует своя технология производства. Соответственно, состав и свойства будут разными. Каждая разновидность находит применение в своей отрасли.
1. Сульфатостойкий цемент
Раствор медленно застывает, но в конечном состоянии способен выдерживать высокую нагрузку и агрессивные климатические условия. В составе снижено содержание алюминатов кальция, что делает его стойким к низким температурам. Сульфатостойкий материал применяют для формирования опор и мостов, устанавливаемых в воде; для строительства конструкций под землей.
2. Глиноземный
Этот раствор похож по свойствам на сульфатостойкий цемент. Его также используют для конструкций, которые подвергаются повышенному воздействию агрессивной среды (влага, низкая температура). Глиноземный цемент включает гипс или глиноземный шлак — вещества, которые предотвращают образование ржавчины и быстро твердеют.
3. Портландцемент
Белый вид портландцемента применяют для наливных полов, декоративных элементов. Такой цвет раствора получается за счет наличия в составе большего количества гипса в сравнении с другими разновидностями. В порошок можно добавлять пигменты разных оттенков, чтобы в результате получить нужный цвет.
Шлаковая разновидность портландцемента применяется для габаритных конструкций: больших, тяжелых, надежность которых критически важна. В составе такого цемента содержится до 25% шлаковых гранул, которые увеличивают прочность готового бетона.
Например, цемент Себряковцемент ПЦ-500 Д20 со шлаком применяется в жилищном и промышленном строительстве.
4. Тампонажный
Цемент применяется для заделки отверстий. С помощью такого состава герметизируют скважины, изолируются нефтеносные слои. Его основу составляет клинкер. Необходимые для нефтеперерабатывающей сферы свойства (текучесть, прочность) обеспечивают минералы.
5. Пластифицированный
Материал содержит добавки, которые делают его мягким, пластичным и гибким. С помощью такого цемента можно создавать конструкции, изгибающиеся под углом, элементы со сложной геометрией.
6. Цемент с кварцевым песком и камнефтористым натрием
Натрий и кварц защищают цементированные элементы от воздействия внешних факторов. С помощью такого материала можно создавать конструкции, для перманентного использования в среде с повышенной кислотностью.
Состав цемента
Профильные предприятия изготавливают цемент, состав которого представлен естественными горными породами.
1. Ископаемые карбонатного типа
К ним относятся:
-
мел — недорогой универсальный компонент, который легко поддается обработке;
-
мергель — сырье известкового происхождения, которое содержат достаточное количество влаги и необходимые глиняные частицы;
-
известняковое сырье — отличается отсутствием включений кремния; имеет пористую структуру, легко разрушается под нагрузкой на сжатие;
-
карбонатные породы — имеют ценные физические свойства.
Ископаемые карбонатного типа имеют амфорную или кристаллическую структуру, от которой зависит эффективность взаимодействия цемента с другими компонентами в процессе обжига.
2. Глинистые породы
-
глина — содержит минеральные включения, которые разбухают при контакте с водой;
-
суглинки — разбавлены песчаной фракцией;
-
лесс — неэластичная порода с пористой поверхностью, включениями кварцевого песка;
-
сланцы — прочные глинистые породы.
Глиняные породы имеют минеральную основу, отличаются пластичностью и способностью увеличиваться в объеме при высоком уровне увлажнения.
Из чего делают цемент, помимо горных пород? Для улучшения эксплуатационных характеристик в состав добавляют минералы. Они могут продлить срок эксплуатации материала, увеличить защиту от факторов внешней среды, повысить прочность и пластичность. В качестве добавок выступают:
-
клинкер — самая важная цементная составляющая; от клинкера зависит прочность конечного материала; он добавляется в состав в виде гранул, диаметр которых варьируется от 10 до 60 мм; термическая обработка клинкера происходит при температуре около +1500 градусов Цельсия;
-
гипс — количество материала определяется временем затвердевания; в базовом варианте гипс используется в виде порошка и добавляется в объеме 6%.
Клинкер представлен в четырех формах:
-
Алит. Содержание алита в цементном клинкере – 50–70%. Он быстро вступает в реакцию с молекулами воды, играет важную роль в увеличении прочности раствора.
-
Белит. Для нормальных цементных клинкеров содержание белита – 15–30%. Он медленно взаимодействует с водой. Белит слабо влияет на прочность цемента в первые 28 суток, но увеличивает ее в более поздние сроки.
-
Алюминатная фаза. Содержание для цементных клинкеров – 5–10%. Алюминатная фаза активно реагирует на воду. Если не добавить гипс или другой контролирующий схватывание агент, то фаза может вызывать слишком быстрое схватывание материала.
-
Ферритная фаза. Составляет 5–15% от общего количества цементного клинкера. Скорость реакции фазы с водой зависит от состава и других факторов. Как правило, она выше в начальном периоде.
Чтобы ответить на вопрос о том, из чего состоит цемент, нужно конкретизировать его разновидность. Состав наиболее распространенного в строительной сфере портландцемента:
-
от 59% извести;
-
от 18% диоксида кремния (кварц или кислота);
-
от 4–5% глинозема или алюминия;
-
от 8% оксида магния или железа, а также гипса.
Соотношение компонентов может меняться в зависимости от марки цемента.
Основные свойства цемента
Физические характеристики и свойства цемента зависят от состава, степени помола, добавок и многого другого. Чем тоньше помол, тем быстрее затвердеет материал и прочнее будет.
Чтобы определить тонкость помола, используют сито с мельчайшими ячейками (до 80 мкм). Если помол цемента слишком сильный, требуется добавить больше воды. Этот недостаток также можно решить путем смешивания крупных и мелких частиц.
Основные свойства цемента:
1. Прочность
Прочностные свойства зависят от марки. Их определяют путем проведения испытаний на сжатие. Болванку выдерживают под нагрузкой в течение 28 дней. После испытаний материалу присваивается соответствующее значение.
Прочность измеряется в МПа. Для бытового применения достаточно цемента 300–600 МПа. Для конструкций, требующих особой прочности — от 700 Мпа и более.
2. Стойкость к образованию ржавчины
Конструкции из железобетона покрываются ржавчиной под воздействием воды и других жидкостей. Образование коррозии можно устранить, если ввести в порошковую смесь гидроактивные материалы. Они препятствуют возникновению химических реакций.
Например, Евроцемент ПЦ-500 Д0 ЦЕМ. Он обладает отличной антикоррозийной устойчивостью. Используется для возведения конструкций промышленного и жилого назначения, к которым предъявляют высокие требования в отношении прочности, долговечности.
3. Устойчивость к низким температурам
Цемент можно несколько раз замораживать и размораживать без потери первоначальных характеристик. Для некоторых конструкций используют цемент со специальными компонентами, увеличивающими коэффициент сопротивления низким температурам. В процессе смешивания в раствор включают добавки, вовлекающие воздух. Мелкие воздушные пузырьки равномерно распределяются внутри бетонного тела, чем решают проблему с замерзанием воды.
4. Водопотребность
Это количество воды в процентах, которое необходимо для получения цементного раствора оптимальной консистенции. Например, в портландцементе эта величина равна 22–28%.
Из цемента с низкой водопотребностью получается более качественный и прочный бетон, чем у материала с высоким показателем. В первом случае конструкции получаются более устойчивыми к перепадам температур. Во втором бетон приобретает повышенную пористость и становится непригодным для строительных и ремонтных работ. Цемент с высокой водопотребностью используют для производства дренажных сооружений или ограждений из железобетона.
5. Время застывания
Это период, который необходим для изменения физических свойств цемента от пластичного материала до каменного. Время схватывания зависит от количества гипса в составе. Чем больше гипса, тем быстрее высыхает цемент. На схватывание материала также влияют объем воды в растворе и климатические условия в рабочей зоне. По стандарту в нормальных условиях портландцемент начинает застывать спустя 45 минут. Процесс затвердевания занимает около 10 часов.
Если вам нужен быстросхватывающийся цемент для анкеровки, остановки водопритоков, можно рассмотреть покупку Ceresit CX5. Он схватывается спустя три минуты, быстро набирает прочность. Цемент безусадочный, морозостойкий, с хорошей адгезией к бетону и металлу.
6. Плотность
Самая низкая плотность у свежеприготовленного цементного состава. Она увеличивается в процессе транспортировки и хранения. Плотность цемента также зависит от измельчения гранул клинкера.
7. Удельный и объемный вес
Удельный вес материала определяется по соотношению его массы к занимаемому объему. Это значение необходимо знать для правильного составления пропорций раствора цемента. Удельный вес может отличаться в зависимости от состояния материала. Например, свежий цементный порошок имеет вес около 1000 кг/куб, а слежавшийся — 1500 кг/куб.
Объемный вес материала рассчитывается по среднему показателю плотности цемента. Средний показатель — 1300 кг/куб. При слеживании и перевозке цемента объемный вес будет увеличиваться.
8. Срок годности
Цемент имеет ограниченный эксплуатационный срок. При хранении в нормальных условиях этот период составляет 2 месяца. Если вы сможете обеспечить герметичность упаковки, то срок годности продлится до 1 года.
Чем выше марка цемента, тем быстрее он теряет свои эксплуатационные характеристики. Например, материал марки М500 через месяц после хранения на складе с повышенной влажностью будет иметь свойства М400, а еще через месяц — М300.
Производители рекомендуют хранить мешки с цементом в дополнительной целлофановой упаковке на расстоянии более 0,3 метров от пола. Так вы дольше сохраните заявленные производителем свойства.
Марки цемента и их применение
По государственным стандартам на упаковке цемента производитель обязан указывать его класс и марку. Последняя обозначает предел прочности затвердевшего материала в килограммах на один квадратный метр.
-
Цемент с маркировкой М300 применяют для монтажа зданий и конструкций, которые не подвергаются большим нагрузкам.
-
Материал М400 подойдет для конструкций из железобетона, малоэтажного строительства.
-
Цемент марки М500 используется для многоэтажных построек и железобетонных конструкций повышенной надежности.
-
Самый прочный вид цемента — М600. Его применяют для строительства военных объектов, мостов и других сооружений, подвергающихся высоким нагрузкам.
Как изготавливают цемент на производственных предприятиях
На производстве перед началом процесса изготовления смешивают известняк с глиной в соотношении 3:1. Затем смесь обжигается под воздействием высокой температуры. В результате получается исходный материал для производства цемента, который называется клинкер.
Клинкер в гранулах отправляют в шаровые мельницы для измельчения в крошку. Как производят цемент на предприятиях? Есть три основных способа:
-
Мокрый. Это первая технология, по которой стали производить цемент. Вместо извести здесь используется мел. Его смешивают с глиной, а затем добавляют воду. В результате получается шихта с влажностью в 30–50%. Во время обжига она образуется в шарики клинкера. Мокрый способ до сих пор используют на предприятиях, но уже в более усовершенствованном виде.
-
Сухой. Более современный метод производства, который отличается большой экономией сырья и энергетических ресурсов. При использовании сухой технологии также сокращаются выбросы в атмосферу. Получаемая данным способом шихта становится порошкообразной.
-
Комбинированный. Этот метод сочетает в себе два предыдущих. В России комбинированный способ используют редко, в основном при сотрудничестве с зарубежными компаниями. На разных предприятиях данная технология выглядит по-разному. Иногда сначала получают сухую шихту, а затем увлажняют ее. Второй вариант – использование полусухого способа с низкой влажностью до 18%.
Как делается цемент в домашних условиях
Несмотря на сложный процесс производства, цемент можно приготовить своими руками. Для этого вам нужно достичь высокой температуры обжига. Таким образом можно получить цемент марки М200.
Возьмите мел и каолин в соотношении 3:1. К измельченной обожженной смеси добавьте 5% гипсового порошка. Цемент готов. Чтобы все получилось, нужно использовать качественное сырье, современное оборудование и точно соблюдать рекомендации профессионалов.
Другие способы самостоятельного изготовления цемента
Начнем с неклассической технологии, которая предполагает отсутствие обжига и дробления клинкера в порошок. Для изготовления материала вам нужно:
-
Взять водную известь, обычную воду и каменную золу — все ингредиенты берутся в одинаковых пропорциях.
-
Смешать компоненты до получения консистенции густой сметаны.
Полученный таким способом цемент можно использовать для стяжки пола, заделки щелей и других дефектов в покрытии. Не делайте слишком много раствора — он быстро высыхает.
Второй способ предполагает использование глицерина. Цемент получается высокой прочности. Следуйте данной инструкции:
-
Разотрите свинцовый глет до максимально тонкого состояния. Затем высушите его в любой печи под воздействием высокой температуры.
-
В своеобразный «клинкер» добавьте глицерин.
Цемент, приготовленный таким способом, больше всего похож на «магазинный» вариант.
Цемент — это основа практически любой конструкции. Материал часто используется в строительной сфере на разных этапах производства. Прежде чем приступать к изготовлению цемента, задумайтесь о том, насколько это целесообразно. Если ваши затраты и труд не окупятся, есть сомнения в эксплуатационных свойствах итогового раствора, лучше сразу приобрести фабричный материал.
