Описание и технические характеристики строительного цемента, его химический состав

Описание и технические характеристики строительного цемента, его химический состав

Трудно представить себе область строительства, где не использовался бы цемент. Он необходим на всех этапах любого строительного процесса, начиная от обустройства фундамента и заканчивая внутренней отделкой помещений. До сих пор аналогов данного стройматериала еще не найдено, что свидетельствует об уникальных свойствах цемента.

Характеристики, марки и разновидности

Главной характеристикой любого цемента является его марка. Это цифровое обозначение его прочности в твердом состоянии, выраженное в кг/см2. Марку определяют в соответствии с нормативами ГОСТ, проводя испытания образцов на изгиб и сжатие после 28-суточной выдержки. Быстротвердеющие виды цементов испытывают на прочность через 3 суток после приготовления раствора.

Марки данной группы вяжущих материалов обозначают в числах от 100 до 900 (с шагом в 100 или 50 кг/см2). Сегодня марки цемента ниже 300 не производятся. Наиболее востребованные на рынке – М400 и М500. Высокомарочные цементы (от М600 и выше) используются в военном, шахтном, аэродромном и гидротехническом строительстве.

Покупая в магазине мешок цемента, вы увидите на нем не только обозначение марки, но и другие аббревиатуры, значение которых мы сейчас поясним. В розничной сети чаще всего продается портландцемент, маркируемый буквами — ПЦ.

Для регулирования скорости схватывания, повышения морозостойкости и водопроницаемости в состав цемента вводят специальные добавки. Их обозначают буквой Д, после которой указывается процентное содержание добавок (0, 5, 10 или 20%). Например, портландцемент марки 400 с 20% химических добавок маркируется так: ПЦ 400 Д20.

Условная классификация

Активность цемента в бетоне в течение срока эксплуатации несколько меняется, в зависимости от этого ее условно можно разделить на 3 вида:

• Активная, когда все компоненты бетона вступают в реакцию и перестают кристаллизоваться через 28 суток с момента формовки;
• Перспективная, когда цемент набирает часть прочности в течение 28 суток, а 100% проектного состояния и даже свыше наступает в течение года в процессе монтажа конструкций перед вводом объекта в эксплуатацию;
• Комплексная (частично гидратированная), в таком случае крупные части (негидратированные) остаются в составе камня в качестве наполнителя.

Это условная классификация, которую удобно использовать при определении состава цементного вяжущего для затворения бетонных растворов и их выбора при проектировании.

Выбор стоительного материала при покупке

При покупке цемента внимательно изучите упаковку. Обращайте внимание на:

• дату изготовления (что бы сберечь все свои свойства, цемент должен хранится в целостной, неповрежденной упаковке на протяжении 6 месяцев в сухом помещении);
• маркировку (она укажет прочность и присутствие или отсутствие добавок);
• целостность упаковки.

Предпочтительнее покупать цемент в мешках, чем навалом, так как вы сами сможете проконтролировать качество приобретенного товара.

Следует рассматривать два вида срока годности цемента в мешках: гарантированный производителем и реальный срок годности определенный эмпирически (экспериментально).

Гарантированный срок годности цемента в мешках

Гарантированный срок хранения самого популярного портландцемента четко оговаривает ГОСТ 10178-85 «ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ И ШЛАКОПОРТЛАНДЦЕМЕНТ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ»: 45 суток после отгрузки (быстротвердеющий цемент) и 60 суток весь остальной. Указанные сроки справедливы при строгом соблюдении условий хранения, которые оговорены другим документом – «ГОСТ 22237-85 Цементы.

Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение». Требования стандарта: цемент в упаковке (мешках и биг-бегах) должен храниться в сухих крытых помещениях, на поддонах высотой не менее 100 мм от поверхности пола. При этом загрязнение мешков или их увлажнение категорически не допускаются.

Реальный срок годности цемента в мешках

Основные «поражающие факторы» цемента, снижающие его «марочность» либо делающие его непригодным к использованию следующие:

• Углекислый газ, находящийся в окружающей атмосфере:
• Повышенная влажность;
• Отсутствие эффективной вентиляции помещений хранения.

Соответственно, если влажность воздуха и отсутствие вентиляции можно рассматривать как субъективные факторы допускающие устранение, то оградить цемент от углекислого газа на все 100% очень трудно, поэтому углекислый газ следует рассматривать как объективный фактор снижающий активность цемента не поддающийся устранению.

Если говорить о сроках годности, можно отметить что цемент в мешках при соблюдении условий хранения теряет до 15% активности в месяц. При этом, чем выше марка цемента, тем быстрее идет процесс потери активности.

К примеру, портландцемент 500 марки уже через пару месяцев хранения в сухих закрытых помещениях превращается в портландцемент марки 400. В общем случае следует иметь в виду, что через 12 месяцев цемент в мешках можно рассматривать не как «вяжущее», а как наполнитель (балласт) для приготовления бетона или раствора.

Полезный совет. Определить «свежесть» цемента до совершения сделки купли продажи очень просто – хороший материал при сжатии в кулаке будет свободно рассыпаться, и «протекать» сквозь пальцы. Залежалый же товар при сжатии в руке превратится в комок.

Особенности покупки цемента в бумажных мешках

Покупка рассыпного материала рекомендуется только при проведении масштабных работ. Частные застройщики обычно приобретают цемент в мешках.

• Приобретайте материал у проверенных поставщиков.
• Проверяйте дату изготовления, убедитесь в том, что она не исправлена.
• Проверяйте целостность упаковки, прощупайте углы мешка – в них не должно быть окаменевших участков.
• При покупке большой партии материала рекомендуется разорвать мешок и взять в руку порцию порошка. Он должен легко протекать сквозь пальцы без образования комков. Наличие трудно разминаемых комков говорит о непригодности портландцемента к применению в строительных работах.

Еще одна несложная проверка цемента на качество, которую можно провести в любых условиях. Для этого замешивают небольшое количество цементного теста с использованием гидрокарбонатно-натриевой воды. Делают лепешку с утолщением по центру. Если цемент качественный, то в течение 10 минут лепешка схватится, а по центру будет наблюдаться небольшой нагрев.

Цемент относится к скоропортящимся строительным материалам. Поэтому перед покупкой рекомендуется рассчитать количество материала, необходимое в ближайшее время, и не приобретать излишков.

• Строитель с 20-летним стажем
• Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

1. Автодоставка – тарированный, в мешках по 25-50кг, в МКРах (Биг-Бэгах) по 1000 кг.

2. Доставка по железной дороге вагонами — тарированный в мешках по 25-50кг, в МКРах (Биг-Бэгах) по 1000 кг.

3. Автодоставка цементовозом (полуприцеп-цистерна V-образной формы с воздушным компрессором) – навал, грузоподъёмность до 40 тонн.

4. Доставка железнодорожными хоппер вагонами – навалом, грузоподъёмность вагона до 70 тонн, в составе до 5000 тонн. Современные погрузочные терминалы компании позволяют быстро и без пыли загружать автомобильные цементовозы, железнодорожные вагоны, суда сухогрузы и другие виды транспортных средств предназначенных для перевозки цемента.

6. Доставка морским и речным транспортом (балкер-цементовоз) – навалом, от 5 до 360 000 тонн.

Производство Цемента

Портландцемент – это современный строительный материал, применяется как гидравлический вяжущий компонент неорганического происхождения способный терять пластичность, набирать прочность и превращаться в искусственный камень, обладающий значительной прочностью.

Портландцемент применяется в производстве бетона и железобетона, для несущих конструкций высокоэтажных зданий и сооружений, пролетных строений и мостовых конструкций, гидротехнических сооружений, железобетонных напорных и безнапорных труб, стоек опор высоковольтных линий электропередач, дорожных одежд и аэродромов, для стабилизации грунта при строительстве высоконагруженных дорог, индустриальных парков, логистических комплексов, промышленных зданий и заводов — это позволяет значительно сократить расход нерудных материалов, а также практически исключить вывоз грунта с объекта и в целом уменьшить затраты при строительстве.

Сырьем для производства портландцемента служит природная смесь известняка и глины, или искусственная смесь (25% глины и 78% карбонатных пород с высоким содержанием углекислого кальция), а также побочные продукты промышленности: доменный шлак, металлосодержащая добавка, шлам, гипс, а также активные минеральные добавки (диатомит, трепел, опоку).

Современные заводы используют «сухой» способ производства цемента. Данный способ является передовым и признан во всем мире, как наиболее производительный, энергосберегающий менее затратный и самый экологичный по воздействию на окружающую среду. Инновационные технологии производства портландцемента позволяют значительно сократить потребление ресурсов, что в свою очередь позволяет снизить себестоимость готовой продукции в среднем на 25-30%.

Технологический процесс производства Цемента

Добыча и переработка сырья с последующей подготовкой;

Разработка и корректировка состава сырьевой смеси в соответствии со стандартом;

Обжиг сырьевой смеси при температуре ≈ 1450°C до получения клинкера;

Тонкое измельчение (помол) клинкера совместно с добавками.

Минералогический состав клинкера для производства Цемента

Трехкальциевый силикат (алит), содержание в общей массе клинкера от 40 до 65% — основной минерал, быстро твердеет и обладает высокой прочностью.

Двухкальциевый силикат (белит), содержание в общей массе клинкера от 15 до 40% — составной минерал, относительно алита медленно твердеет, прочность набирает с течением времени.

Трехкальциевый алюминат , содержание в общей массе клинкера от 5 до 15% — быстро гидратирующийся составной минерал, быстро схватывается и твердеет. Однако быстро достигнутая прочность в отличии от белита в дальнейшем почти не возрастает.

Четырехкальциевый алюмоферрит , содержание в общей массе клинкера от 10 до 20% — составной минерал, выраженными свойствами, как предыдущие минералы не обладает и не оказывает определяющего влияния на характеристики портландцемента, быстро твердеет, обладает невысокой прочностью.

Марка и класс цемента определяются прочностными характеристиками по истечению 28 суток с момента начала твердения в строгом соответствии с действующими стандартами

Классификация по составу в соответствии с ГОСТ 31108-2003

1. ЦЕМ I — Портландцемент

2. ЦЕМ II – Портландцемент с минеральными добавками

3. ЦЕМ III — Шлакопортландцемент

4. ЦЕМ IV — Пуццолановый цемент

5. ЦЕМ V — Композиционный цемент

По содержанию клинкера и добавок цементы типов ЦЕМ II – ЦЕМ V подразделяются на подтипы:

1. Подтип «А» от 80 до 94%

2. Подтип «В» от 65 до 79%

По прочности на сжатие в возрасте 28 суток портландцементы подразделяются на классы:

1. Класс прочности — 22,5

2. Класс прочности — 32,5

3. Класс прочности — 42,5

4. Класс прочности — 52,5

По прочности на сжатие портландцементы подразделяются на:

1. Нормально твердеющий – «Н»

2. Быстротвердеющий – «Б»

Применяемые активные минеральные добавки и их обозначение

«Г» — Глиеж (обожжённые сланцы)

*При изготовлении цементов ДП и ЖИ в качестве вспомогательного компонента (активной минеральной добавки) допускается применять только доменный гранулированный шлак.

Классификация по составу в соответствии с ГОСТ 10178-85

1. Портландцемент — ПЦ-Д0, ПЦ-Д5, ПЦ-Д20 (М300, М400, М500, М550, М600)

2. Быстротвердеющий портландцемент — ПЦ-Д20-Б (М400, М500)

3. Сульфатостойкий портландцемент — ССПЦ-Д0, ССПЦ-Д20 (М400, М500)

4. Шлакопортландцемент — ШПЦ (М300, М400, М500)

5. Быстротвердеющий шлакопортландцемент — ШПЦ-Б (М400)

6. Сульфатостойкий шлакопортландцемент — ССШПЦ (М300, М400)

7. Пуццолановый портландцемент — ППЦ (М300, М400)

1. Д0 – без добавок;

2. Д5 – активных добавок не более 5%;

3. Д20 – активных добавок не более 20%;

2. ВРЦ – водостойкий расширяющийся;

3. ПЛ – пластифицированный;

4. ГФ – гидрофобный;

Расшифровка маркировки Цемента

1. ЦЕМ II/А-И 52,5Н – Портландцемент нормальнотвердеющий с содержанием добавки в виде известняка от 6 до 20% и прочностью соответствующей марке М600.

2. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ ПЦ 500 Д0, М500-Д0, ЦЕМ I 42,5Н — в ысококачественный, нормальнотвердеющий портландцемент без добавок с содержанием клинкера не менее 35%. Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н производится в соответствии с ГОСТ 31108-2003 путем тонкого измельчения сырьевой смеси с последующим обжигом до спекания во вращающихся цементных печах при температуре 1450-1480 °C. В состав сырьевой смеси входит клинкер, гранулированный доменный шлак, шлам и гипс.

Данная марка цемента применяется в индустриальном строительстве, строительстве многоэтажных зданий, а также при изготовлении предварительно напряжённых железобетонных изделий и конструкций требующих высокой прочности.

Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н используется при производстве высоконагруженных железобетонных конструкций где к цементу предъявляются повышенные требования долговечности. Товарный бетон производимый с применением данной марки цемента экологичен, обладает высокой плотностью, морозостойкостью и водонепроницаемостью, а также обладает высокой устойчивостью к замораживанию и оттаиванию.

Применение портландцемента ЦЕМ I 42,5Н при возведении сооружений из монолитного бетона дает возможность сократить сроки выдержки перекрытий в формообразующих временных конструкциях, а также значительно уменьшить длительность влажной обработки и ускорить оборачиваемость форм при производстве ЖБИ.

Хранение Цемента

Готовая цементная продукция хранится в силосах при определенных климатических условиях. На цементных заводах предусмотрена линия фасовки готовой продукции. Благодаря высокопроизводительному автоматическому упаковщику мешкотара автоматически заполняется, а затем укладывается на паллеты для последующей транспортировки.