Для чего применяется цемент с известняком

В зависимости от исходных материалов существует несколько видов цемента:

• портландцемент;
• сульфатостойкий;
• глинозёмный;
• пуццолановый;
• пластифицированный;
• кислотоупорный;
• шлакопортландцемент;

Технология производства.

В зависимости от вида цемента различается и технология их производства. Мы рассмотрим технологию производства на примере самого распространенного вида — портландцемента. Производство цемента начинается с производства промежуточного продукта — клинкера.
Клинкер — это продукт, получающийся путем смешивания известняка (3/4 части) и глины (1/4 часть) и дальнейшего обжига в печи при температуре +1450С, в течении 3-4 часов.
В качестве известняка могут применяться:

• Известняк, не содержащий включений кремния. Плотная порода с мелкокристаллической структурой.
• Мергель – переходная от известняковых к глинистым порода. Включает в свой состав мелкие частицы солей кальция с примесью полевого шпата, доломита и пр.
• Мел – податливая, легко измельчаемая осадочная порода.
• Ракушечный известняк.

В качестве глины могут применяться:

• Глинистые сланцы. Благодаря своей слоистой структуре легко раскалываются, что значительно облегчает обработку.
• Лесс. Рыхлая мелкозернистая порода, содержащая большое количество карбоната кальция.
• Глина. Представляет собой смесь основного глинистого вещества – гидроалюмосиликата с соединениями железа, магния и других элементов.
• Суглинки. Отличаются от глины увеличенным содержанием песка.

Перед обжигом все компоненты измельчаются с помощью дробилок, смешиваются, перемалываются в мельницах и поступают в печь. Поскольку во время обжига печь вращается, клинкер образуются в виде гранул, размером до 5 см в диаметре. После печи, уже получившиеся гранулы клинкера остужают, добавляют необходимые добавки и на мельницах повторно измельчают. Качество будущего цемента зависит от степени измельчения — чем мельче помол, тем качество цемента лучше.

Минералогический состав портландцемента:

• оксид кальция (CaO) −минимум 62%;
• диоксид кремния (SiO2) −минимум 20%;
• глинозём (Аl2O3) − минимум 4%;
• оксид железа (Fe2O3) −минимум 2%;
• магния оксид (MgO) −минимум 1%.

Портландцемент является базовым цементом, на основе которого изготавливают цементы с заданными характеристиками. Например, портландцемент не способен функционировать в водной среде из-за наличия микропор, куда попадает влага и агрессивные сульфаты и соли приводят к разрушению цементного камня. Поэтому, для конструкций, которые будут работать в условиях постоянного контакта с водой изготавливают специальный сульфатостойкий цемент. Достигается это путем внесения специальных минеральных добавок: гранулированный доменный шлак, пуццолан, комбинацию пуццолана или микрокремнезема со шлаком. Поскольку производство такого цемента очень затратно, такой цемент применяется только на ответственных конструкциях. В основном же строительстве применяют простой портландцемент.

Марка цемента.

Основным показателем, характеризующим его свойства, является марка цемента. Марка цемента состоит из буквенного индекса «М» (обозначающим слово «Марка») и цифрового индекса, который обозначает величину давления, которую способен воспринять эталонный образец, выдержанный 28 суток. Например, портландцемент, маркируемый М400, воспринимает давление, не ниже 400 кг/см².
Основных марок цемента несколько:
М700 – самая высокая марка. Применяется при производстве предварительно-напряженных конструкций. Цена такого цемента очень высока, поэтому применяется только в особых случаях;
М600 – цемент увеличенной прочности. Область применения – производство ответственных железобетонных изделий и конструкций;
М500 – цемент, обладающий достаточно хорошими прочностными показателями, что позволяет использовать его при реконструкции зданий и сооружений, возведении военно-технических объектов, укладке дорожного покрытия и пр. менее ответственных конструкций;
М400 – самая доступная и широко используемая марка цемента. Обусловлено это тем, что цемент обладает достаточными показателями прочности и позволяют применять его при возведении объектов любого неответственного назначения.
М300 и М200 — самые низкие марки, но по цене отличаются не значительно от марки М400, поэтому выпускается в довольно ограниченном количестве, так как экономия от их применения минимальна.

Расшифровка марок цемента по ГОСТ 31108-2003 (действующий)

На текущий момент актуальным нормативным документом, определяющим правила обозначения цементного вяжущего, является:
ГОСТ 31108-2016 Цементы общестроительные. Технические условия.

В соответствии с ним, тип материала указывается комбинацией русских букв, римских и арабских чисел.

В начале маркировки указывают полное название продукта, а затем – буквы ЦЕМ, римские цифры и буквы, обозначающие подтипы.

Таблица расшифровки марок цемента и области их применения

Краткие характеристики цемента разных марок:
ЦЕМ I – портландцемент. Отличается высокой скоростью набора прочности на начальных стадиях. Количество минеральных добавок в таком вяжущем не превышает 5%.
ЦЕМ II – портландцемент с минеральными добавками, количество которых превышает 5% (до 35%). Скорость твердения такой смеси снижается с повышением процентного соотношения присадок.
ЦЕМ III – шлакопортландцемент с нормальной скоростью твердения. В состав входит гранулированный шлак, образующийся при производстве чугуна, в количестве 36-65%.
ЦЕМ IV – пуццолановый с нормальной скоростью набора марочной прочности. В его составе имеются кремнезем (обозначается буквами «МК» или «М»), зола-унос («З»), пуццоланы («П»). Процентное соотношение добавок – 21-35%.
ЦЕМ V – композитное вяжущее с нормальной скоростью набора прочностных характеристик. В его состав входят 11-30% золы-уноса, 11-30% гранулированного шлака, который является отходом производства чугуна.

После указания подтипа (А или В) указывается тип присадки:
«Ш» – шлак, который является отходом металлургической индустрии;
«И» – известняк;
«З» – зола-унос, которая является отходом энергетических предприятий;
«П» – пуццоланы;
«М», «МК» – микрокремнезем.

Далее указывается прочность вяжущего, которая в ГОСТ 31108-2003 обозначается классом, а ранее она характеризовалась маркой.

Какие бывают классы прочности цемента и каким маркам они соответствуют, а также их области применения, указаны в таблице.

После класса прочности в маркировке вяжущего указывают скорость его твердения:
«Н» – нормально твердеющий;
«Б» – быстро твердеющий.

В конце обозначения указывают нормативный документ, которому соответствуют характеристики материала.

Пример обозначения цемента на упаковке:
«Композиционный портландцемент ЦЕМ II/A-К(Ш-3-И) 32,5Б ГОСТ 31108-2016»
расшифровка:
«Композиционный портландцемент типа ЦЕМ II, подтипа A с суммарным содержанием доменного гранулированного шлака (Ш), золы-уноса (З) и известняка (И) от 12% до 20%, класса прочности 32.5, быстротвердеющий»

Какие свойства учитывают при выборе

Покупая цемент для различных целей, обращают внимание на следующие характеристики:

• Прочность. Маркируется М и имеет градацию в зависимости от нагрузки: например, М300 выдерживает нагрузку 300 кг/см₂. Класс прочности обозначают В измеряют в МПа.
• Устойчивость к коррозии. Это способность препятствовать воздействию агрессивной внешней среды. Самый стойкий — пуццолановый цемент, применяемый для строительства подводных сооружений.
• Водостойкость. Способность достигать в воде необходимого состояния, сохранять свои свойства под воздействием влаги.
• Морозостойкость. Показывает, сколько циклов заморозки/оттаивания может выдержать материал.
• Сульфатостойкость. Сохранение характеристики при взаимодействии с сульфат-ионами, содержащимися в соленой воде.
• Тонкость помола. Свойство порошка, от которого зависит прочность и время затвердевания.

Ключевое значение отводится прочности, от которой зависят условия применения цемента, характеристики монолитной конструкции. Окончательно судить о прочности можно спустя 28 дней после замеса, когда цемент приходит в готовность. Процесс отвердения начинается через 1-2 часа после затвора, заканчивается спустя 12 часов. Прочность набирается благодаря гидратационному теплу. Низкие температуры содействуют прохождению цикла, тогда как высокие ускоряют процесс, могут вызвать растрескивание.

Параметры прочности можно найти на упаковке, там же размещена информация по типам конструкций, сферам применения.

Производственный процесс

Технология производства различных видов одинаковая, отличия касаются состава и пропорций вносимых компонентов, которые могут добавляться на разных этапах. Все актуальные разновидности цемента изготавливают на основе портландцемента.

Этапы производства

• глину и известняк перемалывают, соединяют в отношении 1:4, получают первичное сырье — шлам;
• шлам обжигают в печах при температуре 1500 С до состояния спекания, в результате получают клинкер;
• клинкер перемалывают в порошок;
• добавляют гипс, присадки, другие вещества.

Свойства цемента напрямую зависят от его состава.

Из каких компонентов состоит цемент

Готовый материал реализуют в виде серого или светло-серого порошка, в котором все компоненты взаимодействуют на молекулярном уровне.

В химический состав входят:

• кальциевый оксид — примерно 67%;
• кремниевый оксид — примерно 22%;
• алюминиевые окиси — примерно 5%;
• оксид железа — примерно 3%;
• модификаторы — до 3%.

В основе цемента — клинкер из извести и глины, качество которых влияет на прочность. Для улучшения характеристик добавляют минералы: перемолотые сланцы, пуццолановые компоненты, гранулированные шлаки. Добавки с сульфатом кальция отвечают за эффективность процесса гидратации. Чтобы увеличить стойкость к агрессивным средам и перепадам температуры, вносят специальные присадки.

Иногда отличия в составе и готовом продукте появляются в связи с использованием сырья из различных мест добычи. Это касается глины (в том числе лесса и глинистого сланца), мела, известняка, мергеля, кремнеземов, апатитов, плавиковых шпатов, гипса.

Виды цемента

Большое число разновидностей цемента обосновано внесением в его состав улучшающих компонентов. С помощью добавок легко изменить характеристики, что влияет на сферу и условия его использования, а также на свойства готовой конструкции.

К актуальным видам цемента относятся:

• Портландцемент — базовый материал, универсальная основа большей части ремонтно-строительных мероприятий;
• Тонкомолотый портландцемент — материал, в состав которого входят минеральные добавки (перлиты, известняк, шлаковые, зольные, вулканические породы), а также песок;
• Цветной портландцемент — в его состав входят натуральные красители (железный сурик, окись хрома, охра) или пигменты синтетического происхождения, вносимые при обжиге клинкера;
• Глиноземистый — изготавливается из известняка, быстро схватывается, часто используется для аварийных работ в зимний период;
• Известково-шлаковый — имеет в составе около 30% извести, 5% гипса;
• Магнезиальный — произведен на основе оксида магния, сульфатов магния, хлоридов, отличается универсальным применением, влагостойкостью;
• Кислотоупорный — с добавками из растворимого стекла, раствора силиката натрия, кислотоупорных наполнителей;
• Фосфатный — содержащий фосфорную кислоту, оксиды, образующие фосфатное затвердевание;
• сульфатостойкий — в составе содержит модифицирующие добавки, увеличивающие прочность, защитные свойства;
• Смешанный — произведенный на базе оксида кремния с различными добавками (гипс, шлаки, осадочные породы, керамзит и пр.);
• Тампонажный — смесь клинкера, гипса, триэтаноламина;
• Кладочный — наряду с портландцементом добавлены минералы, доменные шлаки;
• Водонепроницаемый — получают путем соединения известняков, бокситов, оксида алюминия;
• Карбонатный — порошок из доломитов, известняка, глинистых, сидеритовых карбонатных пород;
• Расширяющийся — увеличивающийся в объеме благодаря гидравлическим добавкам;
• Шлакощелочной — изготовленный на базе отходов шлака, обладающий особой прочностью;
• Пуццолановый — содержащий до 20% минеральных добавок;
• Гидрофобный — с добавками, увеличивающими сопротивление воздействию воды.

Список можно продолжать, так как количество всевозможных присадок, добавок, модификаторов бесконечно, как и пропорций, в которых они применяются.

Марки цемента и особенности их использования

Для маркировки материала используют букву М и цифровые обозначения от 25 до 1000. Наиболее востребованы разновидности от М100 до М500. Цемент марки М400 и М500 применяются повсеместно и отличаются повышенной прочностью. Например, М400 — лучший вариант для заливки монолитного железобетона, а М500 эффективно применяют для дорожного строительства, производства плит, бордюров, тротуаров.

М200 и ниже используют в кладочных и штукатурных работах, М600 и выше — при строительстве военных объектов, подземных и подводных бункеров, шахт, то есть там, где используются сборные конструкции, отмечаются зоны особого напряжения и высокие нагрузки.

Другие буквенные обозначения:

• ПЦ — портландцемент, основной материал;
• Б — быстротвердеющий состав, нужно применять с осторожностью;
• ШПЦ — шлако-портландцемент, разновидность базового материала;
• СС — обладающий сульфатостойкостью;
• Н — нормированный, с подтвержденной прочностью;
• ПЛ — с добавлением пластификаторов;
• ВРЦ — водонепроницаемый.

Специальные обозначения для добавок (шлака, пуццолана, полимеров): I — отсутствуют, II — есть минеральные добавки; А — их количество 6-20%, Б — 21-35%.

Маркировка смеси по скорости твердения: Н — нормальная; С — средняя; Б — быстротвердеющая.

Основные сферы применения

При выборе цемента опираются на его состав и свойства. Регламент использования различных марок изложен в пунктах ГОСТ и СНиП, там же размещены правила для разновидностей с различными техническими характеристиками. При этом учитывается назначение здания, конструкции или изделия, а также условия применения и эксплуатации.

Сегодня без цемента не обойтись в различных областях строительства:

• Общестроительные работы — малоэтажное строительство и возведение МКТ, монолитные и сборные фундаменты, многочисленные хозяйственные и промышленные постройки, заливка полов. Цемент идет на замес рабочих растворов для кладки и штукатурки.
• Добывающая промышленность — сфера нефте- и газодобычи, где цемент активно используют для тампонирования скважин, укрепления шахт и технических сооружений.
• Дорожное строительство — возведение гидротехнических конструкций и мостов, усиление взлетно-посадочных полотен.

Сооружение объектов особого назначения, которые часто размещены в условиях агрессивного воздействия кислот и сульфатов, подвержены резким температурным перепадам также производится с участием специальных сортов цемента.

Экспертные рекомендации по применению цемента

Прочность и долговечность конструкций, выполненных из бетона, зависит от грамотного выбора марки и приготовления раствора. Но чтобы результат был максимально качественным, следует помнить о важных правилах хранения, приготовления и использования.

Срок хранения порошковой смеси — 3 месяца. В качестве склада лучше выбрать помещение, защищенное от ветра и влаги, а упаковки установить на поддоны. До начала приготовления мешки распаковывать не нужно. Если мешок уже открыт, его содержимое необходимо использовать в течение недели, а при повышенной влажности — в течение суток.

Познакомиться с технологией смешивания компонентов лучше заранее. В готовый раствор добавлять сухую смесь нельзя, поэтому воду в процессе приготовления доливают дозированно, небольшими порциями. Важно соблюдать пропорции, заявленные производителем.

Если цемент скомковался, его химическая формула уже нарушена, от такого материала лучше отказаться. Он годится только в качестве наполнителя, но должен занимать не более 1/3 от общего объема.

В холодное время года рекомендуется использовать морозостойкие сорта. Жару лучше переждать, или придется тщательно ухаживать за конструкцией на всем протяжении периода созревания .

Не нужно ориентироваться только на высокую стоимость или технические стандарты цемента. Следует выбирать ту марку, которая походит по всем параметрам.

Состав, из которого производят цемент

Часть людей работающих в сфере строительства не знают, из чего делается цемент.

Состав цемента может быть различным в зависимости от марки и предназначения.

Однако вне зависимости от вида цемента, то есть рецепта, использованного при его производстве, основой для него служат два компонента – известняк с добавлением глины.

Количество известняка в три раза превышает количество глины. Такие пропорции необходимы для получения качественного клинкера, являющегося полуфабрикатом для производства цемента.

Теперь можно назвать основные компоненты состава, чтобы каждому было ясно, из чего делают цемент:

• клинкер, основа конечной продукции, определяющая её характеристики прочности. Используется в виде гранул диаметром до 60 мм. Его термообработка выполняется при температуре, доходящей до 1500°. При плавлении клинкера образуется масса, для которой характерно высокое содержание кремнезёма и кальциевого диоксида;
• данные компоненты влияют на эксплуатационные характеристики конечного продукта. Перед обжигом гранулы клинкера измельчаются до пылеобразного состояния;
• гипс, определяющий скорость затвердевания цемента. В базовых рецептах предусмотрено добавление в состав чистого гипса до 6 % от общего количества компонентов;

• специальные добавки (пластификаторы, морозостойкие присадки, жидкое мыло и т.д.), усиливающие свойства, уже имеющиеся у продукции, или же придающие ей специальные характеристики, способные расширить область применения цемента.

Добыча и обработка сырья

Все начинается с добычи нужного для получения цемента сырья – известняка, гипсового камня, глины. Все это доставляется на завод, где и происходит все самое интересное.

• Мокрое производство;
• Сухое производство;
• Комбинированное производство.

В этих методах заключена существенная разница, а, соответственно, и качество получаемого продукта. Самым энергоемким и затратным считается мокрое производство, которое позволяет получить наивысшее качество стройматериала из-за лучшего смешивания сырья, которое происходит в водной среде. Сухой способ изготовления не предполагает участия воды. Основные энергозатраты идут на следующем этапе производства – сушке. Комбинированный способ предполагает смешивание компонент в воде, однако перед сушкой часть жидкости удаляется.

После смешивания полученный состав, так называемый шлам, подается на следующий этап производства.

Корректирующие добавки

Цементный состав делают из минерального сырья с применением специальных пластификаторов, добавляемых при производстве.

Если увеличить количество добавок до 20%, то свойства цемента будут несколько изменены

Технология предусматривает использование добавок на базе ископаемых, содержащих:

• Глинозем.
• Кремнезем.
• Глину.
• Плавиковый шпат.
• Апатиты.

Введение корректирующих добавок, с помощью которых делают цемент и улучшают его характеристики, предусмотрено технологией. Пластификаторы позволяют улучшить следующие свойства цементного состава:

• стойкость к воздействию коррозионных процессов;
• устойчивость к воздействию перепадов температуры, глубоким циклам замораживания;
• прочностные характеристики;
• продолжительность твердения;
• подвижность цементного раствора, его эластичность;
• степень проницаемости водой.

Какой цемент лучше?

Вопрос «какой цемент лучше – портландцемент или шлакопортландцемент» волнует многих. Однако найти однозначный ответ довольно сложно: каждый из них обладает своими свойствами и имеет определенное предназначение.

Рассмотрим все «за» и «против» на примере ПЦ II/Б-400 и ШПЦ III/А-400

• Портландцемент ПЦII/Б-400 производится на основе известняка и глины и может иметь минеральные добавки в количестве от 21 до 35%. Область применения – изготовление сборного железобетона путем пропаривания при марке бетона, достигающей М200. Также ПЦ II/Б-400 используется в производстве монолитных железобетонных конструкций, аэродромном строительстве, возведении гидротехнических сооружений (в пресных водах), в реализации работ с быстрой распалубкой, в проведении зимних работ (при условии дополнительного электропрогрева) в производстве асбестоцементных изделий.
• ШПЦIII/А-400 получают путем помола клинкера, гранулированного доменного шлака и гипса. Содержание шлака – 21-60%. Чем больше используется шлака, тем ниже активность цемента. В сравнении с ПЦ шлакопортландцемент имеет замедленное нарастание прочности на первых порах, однако в дальнейшем скорость твердения увеличивается и к 12 месяцам прочность достигает показателя ПЦ.

ШПЦ характеризуется низким выделением тепла и высокой устойчивостью к агрессивному воздействию окружающей среды. Данный стройматериал нашел широкое применение в производстве обычных и армированных бетонов, гидротехническом строительстве, общестроительных работах. Однако его не рекомендуется использовать в условиях пониженных температур, в реализации конструкций, которые будут подвергаться регулярному замораживанию и оттаиванию.

Подводя итоги можно сказать, что ПЦ полностью подходит для использования в сложных климатических и технических условиях, там, где требуется быстрое схватывание материала. А вот гражданское строительство можно вполне успешно осуществлять с использованием ШПЦ.

В последнее время наибольшей популярностью пользуется портландцемент. Почему считается, что этот цемент лучше?

Аргументы в пользу портландцемента

• Полное отсутствие либо незначительное содержание гранулированного шлака.

Да, действительно в составе ШПЦ может присутствовать шлак, причем его содержание способно достигать 60%. Из-за этой добавки время схватывания цемента увеличивается. Однако учитывая тот факт, что доменный гранулированный шлак является отходом металлургического производства, его присутствие наделяет ШПЦ такими качествами как высокая устойчивость к коррозии, удобоукладываемость, надежная защита от растрескивания и выветривания, долговечность;

• Время схватывания портландцемента короче, чем у ШПЦ.

Это утверждение абсолютно справедливо. Уже на вторые стуки ПЦ II/Б-400 обретает до 35% запланированной прочности, при этом ШПЦ – только 25%. Однако на 55 сутки ШПЦ по своей прочности не уступает ПЦ М500, при этом его структура становится плотнее, что обеспечивает материалу высокую прочность. Однако ПЦ вряд способен выдержать нагрузку, превышающую 540 кг/см 2 .

• Доменный шлак используется в производстве для удешевления материала.

Это заблуждение. Именно доменный шлак вступает в реакцию с клинкером и наделяет ШПЦ высокими эксплуатационными качествами, которых лишен ПЦ.

Какой цемент лучше – выбираем правильно

• Качество. Качество данного строительного материала подтверждается международным стандартом ISO-9000. На упаковке должно присутствовать это обозначение. Оно гарантирует, что перед вами продукция, отвечающая международным стандартам качества. Причем упаковка должна быть бумажной двуслойной, герметичной без царапин и признаков вскрытия. Особое внимание следует обратить на свойства материала (марку, наличие добавок и пр.), а также на срок годности. Чем дольше хранится цемент, тем хуже его качества. Через 6 месяцев хранения активность данного материала снижается почти на 35%. Немаловажно и то, в каких условиях содержится материал. Качественный цемент должен свободно просыпаться через ладони и не утрамбоваться в ком.
• Цена. Цена цемента напрямую зависит от его марки. Хороший стройматериал не может стоить дешево. Сегодня многие недобросовестные производители уменьшают концентрацию цементной пыли с целью снижения цены на производимую продукцию. Однако такие действия негативно отражаются на качестве цементного раствора. Поэтому следует ориентироваться не на стоимость, а на гарантии и репутацию поставщика.

Какой цемент лучше для возведения фундамента?

Закладка фундамента – самая важная часть в домостроении. Оплошности в ее реализации способны привести к разрушению основания и даже самого дома. Огромное влияние на качество фундамента оказывает качество цемента. Несоблюдение пропорции или неверно подобранная марка стройматериала могут привести к печальным последствиям.

По мнению профессиональных строителей для заливки фундамента жилого дома лучше всего использовать материал марок М300-М500. Учитывая тот факт, что на 1м 3 бетона для создания фундамента потребуется 490 кг цемента М400 или 410 кг М500, то с учетом стоимости материала вы можете самостоятельно определить, какую марку выгоднее использовать. Применение стройматериала низких марок не рекомендуется. Например, цемент М200 лучше всего подходит для отделки.

Выбирая сверхпрочные марки цемента (м600 и М700) для возведения небольшого жилого дома, вы попросту потратите деньги.

После того как марка стройматериала выбрана, следует особое внимание обратить на соблюдение пропорций. Также обязательно следует учесть тип грунта, на котором будет возводиться дом. На песчаных и скальных грунтах используют бетон М200-250.

Не стоит приобретать материал впрок. Он очень быстро утрачивает свои свойства. Лучше всего рассчитать требуемое количество цемента и купить его непосредственно перед заливкой основания дома.

Решить, какой цемент лучше для возведения фундамента (М300, М400 или М500) легче всего, основываясь на технических характеристиках вашего проекта.

Виды портландцемента

При строительстве любого объекта используется портландцемент, а при разных условиях эксплуатации тех или иных зданий и объектов, портландцемент должен обладать разными свойствами и выдерживать не только высокие нагрузки, но и противостоять воздействию погоды, агрессивных сред и механическим воздействиям, которые могут быть условиями эксплуатации любого здания.

Для того чтобы придать портландцементу особые свойства, в его состав добавляет специальные добавки, которые добавляют ему новые свойства (гидрофобность) или улучшают существующие (ускорение твердения).

В зависимости от вида добавок и предназначения того или иного вида портландцемента, различают несколько групп портландцементов.