Данное понятие происходит от лат. caementum — «дробленый, битый камень». Сама смесь стала необходима как средство борьбы с влажностью, которую не переносят гипсовые и известняковые строительные материалы. Именно для этого в структуру состава были введены водостойкие элементы. Изначально это были обломки глинистого кирпича, вулканическая порода и отложения извергаемого пепла (такой порошок называют пуццолановым).
Оптимальная схема приготовления цемента была разработана гораздо позже:
в 1824 году Джон Аспинд запатентовал портландцемент (ПЦ);
в 1825 году про то, какой должна быть гидротехническая цементная структура, рассказал Егор Челиев.
Внимание! Портландцементный порошок был так назван из-за каменных отложений острова Портленд, которые считались лучшим стройматериалом того времени в Англии. В свою очередь, Джон Аспинд создал искусственную каменную структуру, схожую по уровню прочности и окрасу с вышеупомянутым натуральным элементом.
Однако в те времена производство цемента осуществлялось без обработки сырья огнём. В более актуальном на сегодня виде (относительно того, как производится данный порошок) его описал именно российский строитель Егор Челиев.
Чем отличается цемент от бетона
Цемент является сухой смесью, которая используется именно для приготовления бетонного раствора. Бетон — это застывший искусственный камень, состоящий из цемента, воды и наполнителей. В качестве наполнителей обычно используется гравий, песок, отсев, шлак, керамзит и другие материалы. До момента застывания бетон представляет собой подвижную бетонную смесь.
Цемент применяется не только в строительных и ремонтных работах. Если требуется что-то сделать основательным и крепким, без цемента не обойтись.
Сырье для изготовления цемента
Сырьем для производства цемента являются горные породы, добываемые открытым способом:
Карбонатные – мел, известняки, известняки-ракушечники, доломит, мергель, туф. В промышленном производстве используются в основном известняки. Точное количество компонента зависит от его свойств и минерального состава. Чем больше в составе породы веществ с кристаллической структурой, тем выше температура плавления.
Глинистые – глина, глинистые сланцы, лесс, суглинки, монтмориллонит. Этот компонент осадочного происхождения разбухает при контакте с водой. Цель применения глинистых веществ – повышение пластичности смесей и растворов на базе цементного вяжущего.
Добавки. Их перечень определяется в зависимости от свойств, которые необходимо получить. Обычно добавки содержать глинозем, железо, кремний. Для их изготовления используют различные производственные отходы – доменную пыль и другие.
Единой формулы химического состава цемента не существует, так как производители предлагают большое количество разновидностей этого строительного материала с различными эксплуатационными характеристиками.
Наиболее распространен в строительстве портландцемент – без минеральных добавок и с минеральными добавками.
Существуют определенные ограничения по минимально допустимым ических соединений, из которых состоит портландцемент:
CaO – 62%;
SiO2 – 20%;
Al2O3 – 4%;
Fe2O3 – 2%;
MgO – 1%.
Химические составы в процентах некоторых типов цементов
Химический состав, %
Характеристика
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
Другие оксиды
Портландцемент
63…66
21…24
4…8
2…4
3…5
Нормально твердеющий
Глиноземистый цемент
35…43
5…10
39…47
2…15
1,5…2,5
Быстро твердеющий
Что такое цементный клинкер?
Основной компонент производства цемента – клинкер. Это промежуточный полуфабрикат, получаемый обжигом смеси известняка (мела, мергеля или других пород) в количестве 75% и 25% глины. Сырьевые компоненты плавятся с образованием гранул. Клинкер перемалывают и соединяют с молотыми добавками.
Весь процесс изготовления цементного вяжущего можно условно разделить на 3 этапа:
изготовление клинкера обжигом – основной процесс, наиболее затратный и трудоемкий;
помол клинкера до образования тонкодисперсного порошка;
смешивание клинкерного порошка с порошкообразными добавками.
Изготовление клинкера делится на следующие этапы:
доставка сырья для клинкера на цементный завод;
измельчение сырьевых компонентов;
смешивание компонентов в пропорциях, указанных в техдокументации, для последующего обжига.
Разновидности материала
В продажу поступает множество разновидностей цемента. Они отличаются друг от друга по целому ряду характеристик:
Прочность. Важнейший показатель, который указывается на маркировке. Она выполняется в виде буквы М и цифры. Последняя и обозначает прочность. Ее определяют в результате проведения технических испытаний.
Фракция. Определяется помолом смеси. Чем он тоньше, тем более качественной считается продукция. Идеальным считается состав из крупных и мелких частиц, поскольку только тонкий помол требует слишком большого количества воды при замесе.
Скорость отвердевания. Варьируется путем введения в смесь гипса. В зависимости от назначения продукта может существенно различаться.
Морозоустойчивость. Определяется реакцией на цикл замораживание и размораживание. Материал характеризуется количеством таких циклов, которые он выдерживает без изменения своих свойств.
Потребность в воде при замесе раствора зависит от плотности материала, поэтому количество воды для замеса разных марок разнится. Избыток жидкости уменьшает прочность цемента.
В зависимости от области применения выделяется несколько типов цементных смесей.
Портландцемент
Отвердевает на воздухе и в воде. Минеральные добавки отсутствуют. Широко используется для возведения разноплановых монолитных конструкций.
Сульфатостойкий
Его особенность — повышенная устойчивость к химическим агрессивным средам. Характеризуется невысоким коэффициентом насыщения. Это позволяет применять сульфатостойкий цемент для строительства гидротехнических, подземных сооружений и т.п.
Пуццолановый
Имеет сходство с сульфатостойким, но включает большое количество активных добавок (до 35%). Чрезвычайно устойчив к воздействию воды, поэтому широко используется для подводного, подземного строительства, сооружения шлюзов, тоннелей, шахт и т. д.
Глиноземистый
Как можно понять из названия, в этом составе повышено содержание глинозема, поэтому такая смесь быстро набирает прочность как на воздухе, так и в воде. Глиноземистый цемент используют для ремонтных работ (например, быстрой заделки трещин или пробоин), срочной починки дорог, скоростного зимнего строительства.
Воздухонепроницаемый
В составе этого цемента содержатся мелкоизмельченные доменные шлаки и гипсовый камень в пропорции 2:1. Конструкция, выложенная на основе такого материала, приобретает необходимую твердость в воде и на воздухе. Если застывание осуществлялось в воде, то процент усадки минимальный.
Процесс схватывания происходит уже по прошествии 10 минут, а для полного высыхания необходимо подождать 3 дня. Полученные растворы на основе воздухонепроницаемого материала характеризуются такими свойствами, как водонепроницаемость, огнестойкость, долговечность, стабильность. По сравнению с портландцементом, такой материал имеет всякий показатель огнестойкости. Кроме этого процесс затвердения происходит быстрее, чем у глиноземистого.
Кислотоупорный
Применяется в химической промышленности — для изготовления резервуаров, облицовки оборудования. Состоит из веществ, не поддающихся влиянию кислот, разводится натриевым или калиевым жидким стеклом. От постоянного действия воды разрушается, поэтому требует специальных гидрофобных присадок.
Известково-зольный
Для получения этого состава используют такие компоненты, как топливная зола и шлак с известью. После смешивания этих элементов происходит мелкий их помол. Для улучшения свойств известково-зольного цемента добавляют 5 г гипса. Он позволяет добиться быстрого затвердения и увеличить прочность конструкции.
При возведении конструкции конкретного назначения необходимо покупать необходимую марку цемента, в составе которой бы находились все необходимые компоненты. Если все пропорции точно соблюдены производителем, то полученная продукция будет отличаться прекрасными показателями прочности, долговечности стойкость к различным агрессивным средам.
Состав производства и применение
Рассмотрим подробнее состав различных марок цемента, которые на сегодняшний день пользуются большой популярностью и их применение.
Как использовать готовый кладочный раствор марки М 100 можно узнать здесь из статьи.
М400
Показатели прочности у этого материала составляют 400кг/см3. Такая марка цемента относится к самым популярным, ее применяют для проведения самых различных строительных работ. В ее составе могут быть различные модифицирующие добавки, процентное содержание которых может достигать 10 и 20%.
М500
У этого цемента показатели прочности составляют 500 кг/см3. Для такого изделия характерна высокая скорость застывания и высокие прочностные показатели. Используют материал при возведении монолитных зданий, высоток, несущих конструкции, плит перекрытий. В его составе также могут присутствовать добавки – 10 и 20%.
По ГОСТу
Процесс получения общестроительных цементов должен осуществляться с учетом требований ГОСТ 31108-2003. Именно стандарт способен регулировать пропорции необходимых ингредиентов, входящих в состав сухой массы и технологию производства материала. Но в этот стандарт не входит материал специального назначения.
Маркировка цемента
Маркировка
Приведенные обозначения прочностных показателей портландцемента — это только небольшая часть зашифрованной в полной маркировке информации о свойствах изготовленного цемента.
В условиях одновременного использования стандартов с прежними обозначениями и от 2003 г. многие коды несут идентичные сведения.
Производители цементов стараются донести информацию о качестве и свойствах продукции, применяя термины обоих стандартов.
Что обозначает маркировка цемента по виду добавок
Помимо основных компонентов, в состав вяжущего минерального вещества вводятся присадки, позволяющие применять цемент в бетонах специального назначения. Информация об особых свойствах закладывается в маркировку продукции. Буквами шифруются порошок и добавки:
ПЦ — портландцемент без улучшающих присадок;
ШПЦ — при размоле клинкера добавлен шлак в количестве ≥20%, продукт называется шлакопортландцементом;
ППЦ — пуццолановый цемент, используется при бетонировании в обводненных условиях (пуццоланы — это продукты деятельности вулканов: пепел, туфы, пемза);
БЦ — белый цемент; клинкер для его производства изготавливают из каолина и светлых сортов известняка;
Г — быстросхватывающийся глиноземистый порошок, сырьевыми составляющими для обжига являются карбонатные породы и бокситы;
ГФ — гидрофобный цемент для бетонных изделий в воде;
ПЛ — пластифицированный, обеспечивает удобство укладки раствора даже при низких температурах;
ВРЦ — влагонепроницаемый расширяющийся цемент, твердеет в любой среде.
Маркировка по виду добавок.
В маркировке ГОСТ 10178-85 количество добавок обозначается буквой и числом процентов: Д0, Д5, Д20. В конце шифра указывается стандарт, по которому изготовлен продукт. Пример: ПЦ 400-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85 — портландцемент прочностью 400 кг/см² с добавками в количестве 20%, быстротвердеющий, пластифицированный.
Разновидности марок
Цемент различается в зависимости от его марки, применения и расшифровки.
М 800
Цемент М 800, эта самая редко используемая марка. Его число означает, что бетон, сделанный из этого цемента, выдерживает нагрузку до 800 кг/см3.
В его состав входит щебень из высокопрочных горных пород, пластификаторы, добавки, повышающие прочностные характеристики бетона.
Он предназначен для укрепления конструкций, к которым предъявляются очень высокие требования к прочности, пропорции раствора тщательно соблюдаются.
Его свойства:
высокая способность противостояния агрессивному воздействию сульфатов на долгий период;
морозостойкость;
влияет на ускоренное затвердевания готового состава;
не требует при изготовлении много жидкости для лучшей подвижности.
М 700
Бетон из цемента М 700 относится к тяжелым бетонам и обладает высокой прочностью. В состав цементной смеси входят вещества, которые ускоряют скорость схватывания раствора и также, как и М 800 увеличивают прочность конструкций.
В состав бетона входят: портландцемент, размолотый щебень, отборный песок, различные пластификаторы, малое количество хорошо очищенной воды. Для большей подвижности добавляют вещества, которые сохранят прочность на нужном уровне.
Цемент М 700 обладает такими достоинствами:
эстетическими качествами;
высокой прочностью;
водонепроницаемостью;
использование на любых типах покрытия;
белый цемент стоек к минусовым температурам.
М 600
Цемент М 600. Эта марка изготавливается, как и большинство других, часто используемых марок из глины и известняка и подвергается обработке при высокой температуре.
Данный цемент прочный и чаще остальных применяется при возведения сооружений стратегического назначения и военных объектов.
Также он используется при:
аварийных работах;
реконструкции;
восстановительных работах.
Этот вид цемента не используют при изготовлении ЖБИ общего назначения. Конечно, можно данную марку использовать, например, в частном строительстве для увеличения срока службы сооружений, но это приведет к полной отсутствии экономии, которая не будет оправдана.
М 500
Марка цемента М 500, схожа с маркой 600, но имеет более широкую сферу применения:
изготовление армированных фундаментов;
армированных плит и колонн;
аварийно-восстановительные работы;
изготовление балок и плит перекрытия;
монтаж дорожных покрытий.
Изготавливается смесь из промежуточного клинкера, гипсового камня и доменной шихты, которая обладает термической прочностью.
У марки есть две разновидности.
М 500
Первая — М500 Д0 в которой нет никаких примесей и добавок, эта чистая смесь глиняных и известняковых пород, бетон из этой смеси водостоек и быстро застывает.
М 500 Д0
Вторая — М 500 Д20, предполагает добавки в состав цемента не более 20%.
М 500 Д20
Первый вариант используется при строительстве и изготовлении бетона, второй вариант с добавками чаще идет на приготовление штукатурно-отделочных смесей и для выполнения кладочных работ, смесь из такого цемента хорошо противостоит коррозии.
М 400
Цемент М 400 используется во многих видах строительства, относится к портландцементам.
М 400
Также, как и М500 может маркироваться Д0, Д20, что будет означает с добавками цемент или без добавок.
М 400 Д0 и Д20
Смесь применяется:
при изготовлении ЖБИ изделий;
в многоэтажном строительстве;
при возведении мостов;
для изготовления подпорных стенок;
в устройстве свайного и ленточного фундаментов.
М 300
Цемент М 300 один из самых распространенных марок, и он используется:
в малоэтажном строительстве;
в гражданском строительстве;
для монтажных работ.
Экономически обоснованной сферой применения этой смеси является строительство монолитных фундаментов.
М 300
Такая марка по своим характеристикам и составу хорошо подходит также для изготовления заграждений ленточного типа, подпорных конструкций, автомобильных дорог и дорожного покрытия, плиточных каркасов, плит перекрытия, стен, ступеней лестниц и т. д.
М 200, М 100
Эти две марки имеют стоимость ниже остальных и не отличаются повышенными прочными характеристиками. Основная сфера использования М100 — отделочные работы, стяжка полов, черновые дорожные работы.
Цемент М 200 используется для приготовления бетонной смеси, которая пригодна для строительства конструкций небольшого веса.
В настоящее время обе марки сняты с производства.
М 200
Каждая марка цемента имеет дополнительное буквенное обозначение, например:
ПЦ означает портландцемент;
ШПЦ — шлакопортландцемент;
ПЛ — пластификат;
СС — сульфатостойкий цемент;
БЦ — белый цемент;ГФ — гидрофобный;
ВРЦ — цемент со скорым затвердеванием.
Гидрофобный цемент, который способен отталкивать воду и быть устойчивым к влаге, изготавливается с добавлением веществ мелкого помола, которые не размокают в воде. Такой цемент в сухом виде дольше хранится. Гидрофобный сухой материал придает бетону и повышенную морозоустойчивость в сравнение с обычным.
Богатый выбор цемента и постоянно развивающиеся технологии при его производстве и добыче горных пород позволяет воплощать в реальность многие задумки по строительству или ремонтным, архитектурным работам даже при любых климатических условиях.
Так было не всегда и, хотя бетонные постройки существовали более 5000 лет назад до нашей эры, по-настоящему высокая технологичность процесса изготовления цемента появилась только в 20 веке и продолжает развиваться.
Как готовят цемент на производстве
Основными веществами, из которых производят цемент, являются известняк и глина. Из этих двух составляющих специальным образом готовят клинкер, который впоследствии смешивается с прочими добавками, определяющими качество, марку и свойства раствора. Среди обязательных добавок присутствуют: гипс, доломит, цементит.
Этапы производства цемента.
В природе имеется клинкер в чистом виде — мергель, но из-за небольших запасов этого минерала, использовать его в промышленных масштабах не получается, поэтому отечественные и зарубежные производители готовят клинкер из традиционных материалов.
Мергель.
Производство цемента разбито на следующие этапы:
Для подготовки клинкера необходимо тщательно смешать ингредиенты в специальных барабанах большой емкости.
На следующем этапе подготовленная масса поступает в печь, где происходит обжиг в течение 3-4 часов при температуре близкой к полутора тысячам градусов. В результате образуется клинкер в виде небольших фракций (до 5 см в диаметре).
Обжиг шлама.
Далее, полученные зерна клинкера измельчают в барабанах с использованием шаровых грохотов. В процессе обработки материала необходимо добиться порошкообразного состояния смеси.
На заключительном этапе в готовый цемент добавляют необходимые присадки и отправляют на расфасовку по мешкам или хопрам.
Существует три способа изготовления цемента. Они различаются приемами обработки клинкера.
Мокрый способ. Выработка клинкера производится с использованием воды, мела и глины. В результате смешивания веществ в барабане образуется влажная масса – шихта. Ее отправляют на обжиг, после чего полученные гранулы измельчают и смешивают с необходимыми добавками. Данный метод считается довольно затратным, поэтому в настоящее время чаще используют другие способы.
Сухой способ. Позволяет сократить этап смешивания готовой смеси с добавками, так как весь процесс сводится к подготовке, дроблению и смешиванию уже готовых ингредиентов. Данная технология становится все более популярной, так как позволяет существенно сократить затраты на производство и конечную цену продукта.
Комбинированный способ. В данной технологии используются различные формы производства клинкера, сочетающие в себе этапы производства, применяемые при сухом и мокром способах.
Как сделать цемент в домашних условиях
Несмотря на сложный процесс производства, сделать цемент можно и своими руками. Конечно, не по классической технологии с мельчащим дроблением клинкера и обжигом при высоких температурах. Рассмотрим один из популярных рецептов:
Получаемый состав применяется для заделки щелей и прочих несовершенств в полах и стяжках.
Потребуется водная известь, каменная зола и обычная вода. Всё в равных пропорциях.
Все ингредиенты смешиваются до получения консистенции сметаны. В таком виде подобный «цемент» и используется.
Только не стоит делать его слишком много – подобный состав быстро сохнет.
Ещё один популярный рецепт на основе глицерина. Распространённость он получил из-за хорошей прочности:
Свинцовый глёт растирается до максимально тонкого состояния и высушивается в печи любого типа под действием высоких температур.
В полученный «клинкер» добавляется глицерин.
Домашний цемент, изготовленный таким способом, больше всего напоминает магазинный аналог.
Как приготовить цементный раствор из творога
Творожный цемент
Никогда не задумывались, как получают цемент из творога? Оказывается, и такой цемент есть. Как создать такую смесь? Очень просто:
Тонким слоем высушивается творог из снятого молока без сыворотки. Получится своеобразный порошок – 1 часть.
Потребуется также едкая известь – 10 частей.
Подобные ингредиенты смешиваются, и в них добавляется вода. Всё перемешивается и доводится до кашицеобразного состояния.
Внимание! Подобный раствор очень быстро застывает. Поэтому разводится на несколько операций. Применяется готовый состав также для заделки щелей и трещин.
Цемент по нетрадиционной технологии
Нетрадиционный метод создания цемента популярен в Китае. В качестве одного из основных ингредиентов используется свиная кровь. Несмотря на то, что морально-этическая сторона этого вопроса вызывает много споров, с точки зрения крепости и прочности, такой материал вопросов не вызывает.
Итак, особые ингредиенты китайских мастеров:
квасцы в порошке – 6 частей;
свиная кровь свежая – 40 частей;
гашённая известь-пушонка – 54 части.
Все ингредиенты смешиваются до однородного состояния. Полученный состав обладает хорошей прочностью и адгезией, поэтому в последнее время он довольно популярен.
Пропорции для цементного раствора, или Как правильно разводить цемент
Как сделать раствор цементный из альтернативных материалов, мы узнали. А теперь рассмотрим классический состав цементного раствора, который применяется для шпаклёвки швов, трещин, ремонта бетонных изделий, склейки блоков и кирпичей. По сути, это обычный кладочный раствор, где цемент и песок по традиции смешиваются в долях: 1:3. По желанию к нему добавляют пластификаторы.
Внимание! Не используйте моющие средства для повышения пластичности подобного раствора. Со временем он выкрошится и рассыпется.
Для выравнивания мелких трещин больше подходит приготовление цементной пасты из обычного вяжущего материала любой марки и воды. Они просто смешиваются в определённых пропорциях до получения сметанообразной консистенции. Такой раствор прекрасно заполняет мелкие щели, быстро сохнет и отлично поддаётся шлифовке.
Чем отмыть цемент, средство для удаления
Если цементный раствор уже успел застыть, отмыть его будет нелегко. Можно попробовать смочить его водой с помощью губки и почистить шпателем. Но при таком методе царапается поверхность.
Можно воспользоваться специальным средством, предназначенным для чистки кафеля, растворителем для клея или средством для мытья унитазов. Их наносят на поверхность и смывают через несколько дней.Сейчас выпускается специальное средство для удаления цементного раствора, в составе которого содержится соляная кислота.
Где купить
Купить цемент различных видов и марок возможно напрямую у производителей или через поставщиков. Контактные данные некоторых компаний представлены здесь. В отдельном разделе перечислены предприятия, предлагающие купить белый цемент.
Несколько полезных советов по использованию цемента
Чтобы произведенный из цемента бетонный раствор соответствовал всем требованиям и был пригодным для создания прочных, надежных, долговечных конструкций и изделий, необходимо помнить о некоторых правилах.
Полезные рекомендации по применению цемента:
Хранить вяжущее нужно не больше 3 месяцев и только в защищенном от влаги, ветра месте. Лучше всего на специальных поддонах, в заводских мешках.
Правильный рецепт следует искать сразу и добавлять компоненты можно лишь на этапе смешивания сухих ингредиентов. Когда цемент затворен водой, добавлять сухие компоненты уже нельзя. Поэтому воду изначально льют по чуть-чуть, добиваясь нужной консистенции.
Открытый мешок с цементом хранить можно не больше 1 недели при условии низкий влажности и максимум 1 день при высокой влажности.
Скомковавшийся цемент нельзя использовать – некоторые советуют разбить камни и применять как обычное вяжущее, но реакция уже прошла и обратно не вернуть химическую формулу. Применять такой цемент можно лишь в виде наполнителя и то в объеме, не превышающем треть от общего объема наполнителей.
При замешивании бетона нужно четко следовать пропорциям, любое отклонение понизит свойства.
В мороз применять нужно специальный морозостойкий цемент. В сильную жару лучше не работать или организовать тщательный уход за затвердевающим бетоном.
Больше цемента или слишком высокая марка – не значит выше прочность. Всегда нужно ориентироваться на стандарты и применять ту марку, которая подходит для конкретного вида работ. При выборе вяжущего низкой марки бетон не обеспечит нужные характеристики, высокой – расходы будут не оправданны неактуальными свойствами.
