Бетон и цемент

Цемент – представляет собой вид искусственного неорганического вяжущего вещества. Основные материалы, при изготовлении которых он используется: бетон и строительный раствор. Процесс производства цемента можно разделить на 3 основных этапа.

1. На первом этапе – добычи и обработки сырья, выполняются следующие технологические операции:
- осуществляется добыча известняка, глины, гипсового камня;
- производят дробление добытого известняка, сушку, измельчение и перемешивание с глиной в определенной пропорции (известняка – 75%, глины – 25%). Полученная смесь называется «шлам».

2. Второй этап включает в себя получение клинкера - промежуточного продукта для производства цемента, путем следующих преобразований:
- шлам обжигается в специальной печи, температура обжига составляет примерно 1450 оС;
- в результате термической обработки шлам превращается в клинкер, по виду напоминающий зерна керамзита;
- путем измельчения, клинкер преобразовывают в порошкообразное состояние.

3. Результатом третьего этапа является получение портландцемента:
- в порошкообразный клинкер добавляется около 5% гипса;
- посредством введения минеральных добавок в порошок, получают цемент нужной марки и вида.

Какие виды цемента бывают, где их применяют?

В строительном производстве используются множество модификаций данного вяжущего вещества. Рассмотрим наиболее известные виды цемента.

Портландцемент – наиболее значимое и широко используемое вяжущее вещество. Используется во многих отраслях, применяется для изготовления тяжелых и легких бетонов, ячеистых бетонов, строительных растворов высоких марок, теплоизоляционных материалов. Конструкции и изделия, изготовленные на основе портландцемента, могут эксплуатироваться в различных условиях. Для хранения портландцемента используются закрытые склады. При этом, нельзя допускать смешивания цементов различных видов и марок.

В целях удовлетворения требований строительной индустрии к цементам, промышленность выпускает около десяти разновидностей портландцемента, отличающихся по своим свойствам от базового порошка. Среди них, наибольшее распространение получили цементы:
- пластифицированные;
- гидрофобные;
- быстротвердеющие;
- сульфатостойкие;
- цветные.

Пластифицированный портландцемент (ППЦ) можно получить путем помола портландцементного клинкера, разбавленного гипсом и пластификаторами (концентрат сульфитно-спиртовой барды или кальциевая соль лигносульфоновой кислоты) в количестве, не превышающем 0,15-0,25% от общей массы цемента. Этот цемент выпускается 400 и 500 марки. Растворные и бетонные смеси на основе пластифицированного цемента отличаются повышенной подвижностью по отношению к обычному портландцементу при добавлении одинакового количества воды. Эффект пластификации состоит в уменьшении содержания воды в исходных продуктах, благодаря чему повышается плотность, морозостойкость и водонепроницаемость бетона и раствора. ППЦ рекомендуется для производства бетона, используемого при монтаже дорожных, аэродромных и гидротехнических покрытий и сооружений.

Гидрофобный портландцемент получают введением в клинкер гидрофобирующих поверхностно-активных веществ (ПАВ). К ним относятся:
- синтетические жирные кислоты;
- окисленный петролатум;
- асидол;
- мылонафт и другие вещества.

Указанные вещества, адсорбируя на частицах цемента, служат в качестве мономолекулярной защитной оболочки, придающей новые свойства цементу по отношению его чувствительности к влаге. Гидрофобизация цемента решает некоторые проблемы, в том числе, связанные с его коррозией и крошением при оттаивании. Гидрофобный цемент (марки 300 и 400) обладает многими преимуществами, в частности:
- обладает увеличенной морозостойкостью (способен выдержать до 1000 циклов замораживания и оттаивания);
- водопроницаемость и коррозийность ниже, чем для обычного цемента;
- может храниться долго, даже при высокой влажности воздуха.

Гидрофобный цемент находит применение при строительстве гидротехнических, портовых, аэродромных и дорожных сооружений, а также
При выполнении наружной облицовки стен зданий.

Основное отличие быстротвердеющего цемента заключается в высоком показателе индекса затвердевания. Эту характеристику обозначают буквой «Б» в маркировке, например, М500 Д20Б. Цемент этого вида при смешивании с водой быстро набирает прочность, соответствующую марочной. Эта особенность делает его актуальным, когда технология производства железобетонных изделий не предусматривает специальных пропаривающих камер. Используется, как правило, для изготовления бетона и специальных цементных растворов.

Сульфатостойкий портландцемент отличается пониженной экзотермией (тепловыделением), благодаря повышенному уровню сульфатостойкости. Это качество позволяет использовать его для производства бетона, направляемого на гидротехнические постройки, эксплуатируемые в средах, где высока сульфатная агрессия.

Для производства белого портландцемента используется клинкер с низким содержанием железа. Цветной цемент получают в результате помола смеси белоцементного клинкера с различными пигментами: охрой, железным суриком, окисью хрома. Цветной и белый портландцемент находят применение в качестве материала для декоративной отделки зданий.

Расширяющийся цемент. Бетонные смеси, на основе обычного цемента, при застывании сопровождаются небольшой усадкой. Это явление вызывает определенные трудности при выполнении отделочных работ, в процессе производства и ремонта массивных изделий из бетона, при выполнении заделки и гидроизоляции стыков железобетонных конструкций и так далее. Для решения этих проблем, создан так называемый расширяющийся цемент. Его главное отличие от обычного – увеличение его объема на ранних сроках созревания, за счет чего происходит компенсация усадки.

В состав расширяющегося цемента входит: портландцемент или глиноземистый цемент (примерно 70% объема), гипс, гидроалюминат кальция и другие добавки. Благодаря наличию гипса в его составе, расширяющийся цемент относится к быстротвердеющим. Росту объема смеси в ходе набора прочности способствует образование кристаллов, которое вызвано реакцией компонентов на воду. Их рост, а следовательно увеличение объема цементного раствора длится до 3- суток.

К явным достоинствам расширяющегося цемента можно отнести: долговечность, высокую адгезию, устойчивость к природным и химическим воздействиям. В качестве основных недостатков этого материала называют высокую цену и узкопрофильность. Используется он, как правило, для решения узкого круга задач:
- заполнения трещин и швов;
- склейки железобетона;
- наружной штукатурки ракушечных стен.

Глиноземистый цемент – относится к быстродействующим гидравлическим вяжущим материалам. Для получения этого материала нужно тонко измельчить обожженную до спекания или сплавления богатую глиноземом сырьевую смесь. Смесь составляют из известняка, извести или породы, в которой высокое содержание глинозема. Указанное вяжущее вещество может приобрести следующие цветовые оттенки: серо-зеленый, коричневый или черный.

Главная особенность глиноземистого цемента – высокая огнестойкость, по этому параметру он превосходит портландцемент. Достижение температурного режима до 1700 оС не оказывает заметного влияния на его свойства. При добавлении в смесь огнеупорных наполнителей (например, магнезита, хромитовой руды, шамота), из него можно получать гидравлически твердеющие огнеупорные растворы и бетоны.

Глиноземистый цемент используется в сфере промышленного строительства, в условиях, связанных с высокой температурой, агрессивной водной или газовой средой. Кроме того, он незаменим в аварийном и ремонтном строительстве (промышленные здания, мосты), даже для заделки пробоин в корпусах морских судов.

Пуццолановый цемент – является собирательным названием группы цементов, содержащих в своем составе активные минеральные добавки, доля которых не менее 20% от общей массы. Получают в результате совместного помола клинкера портландцемента (60-80%), добавки минеральной (20-40%) и гипса в небольшом количестве.

Пуццолановый цемент находит применение в основном для производства бетона, используемого в строительстве подводных и подземных сооружений. Главные отличия рассматриваемого цемента от обычного:
- повышенная коррозионная стойкость;
- меньшая скорость твердения;
- пониженная морозостойкость.

Шлакопортландцемент – относится к вяжущим материалам, твердеющим, как в воде, так и в воздушной среде. Способ получения: тонкое измельчение смеси, в составе которой портландцементный клинкер, доменный гранулированный шлак, гипс. Или же, можно тщательно смешать заранее измельченные компоненты.

Шлакопортландцемент отличается от обычного портландцемента по некоторым своим характеристикам:
- процесс его твердения протекает медленнее, что объясняется большим содержанием шлака;
- прочность его несколько меньше;
- тепловыделение при твердении умеренное;
- объемные деформации в растворе и бетоне меньше.

Шлакопортландцемент (марки 300, 400, 500, 600) используется для производства бетона, применяемого для сооружения наземных, подземных, а также подводных конструкций.

Пропорции бетона

Для того чтобы получить качественный бетон, необходимо строгое соблюдение технологии его изготовления, а также выполнение общих рекомендаций по составу и пропорциям. Состав бетона во многом определяется назначением и прочностью планируемой конструкции. Поэтому, для каждой марки бетона нужно применять свои конкретные пропорции. Существуют специальные таблицы, в которых приведены эти пропорции.

Для изготовления бетона чаще всего применяют цемент марки М400 и М500. Рассмотрим в качестве примера пропорции для получения 1 м3 популярного в малоэтажном строительстве бетона марки М200. Для цемента марки М400, объемные пропорции цемента, песка, щебня равны, соответственно, 1 : 2,5 : 4,2. Если же взять за основу цемент марки М500, то пропорции будут 1 : 3,2 : 4,9. Оптимальным считается такое количество воды, численно равное половине использованного объема цемента, то есть коэффициент 0,5.

Добавки в цемент

Наличие огромного разнообразия марок цементов свидетельствует о значительном уровне вариативности их использования в разных строительных работах. Для выполнения каждой их этих работ требуется материал, обладающий соответствующими показателями. Обеспечение разнообразных свойств и параметров цемента осуществляется за счет специальных добавок.

Какие дополнительные свойства можно придать цементу с помощью добавок? Соединения, добавляемые в цемент, способны:
- увеличить подвижность и пластичность раствора;
- усилить образование пор внутри раствора;
- помочь в удержании воды и уменьшить образование микротрещин;
- снизить или увеличить скорость схватывания, твердения, время набора прочности;
- оказать противоморозное действие, то есть позволить работу с раствором при пониженных температурах;
- увеличить антикоррозийную стойкость;
- увеличить или уменьшить объемную усадку растворов;
- придать раствору определенный цвет;
- увеличить гидроизоляционные свойства.

К самым распространенным добавкам можно отнести соединения, применяемые для пластификации, ускорения и замедления отвердения, оказания противоморозного действия и воздухововлекающие добавки.

Марка – главная характеристика любого вида цемента. Она выражает количественно его прочность в состоянии отвердения, выражается в кг/см2. Марка цемента определяется на основе нормативов ГОСТ, в результате проводимых испытаний образцов, подвергаемых изгибу и сжатию, прошедших 28-суточную выдержку. Проверка быстротвердеющих видов цемента на прочность проводится после 3-суточной выдержки с момента приготовления раствора.

Свойства цемента

Цемент характеризуется следующими основными свойствами:
- тонкостью помола. Свойство цемента, от которого в значительной степени зависит срок затвердевания и прочность бетона;
- коррозионной стойкостью. Коррозионная стойкость пропорциональна способности цемента противостоять воздействиям окружающего воздуха;
- морозостойкостью. Это свойство отвечает за способность цемента выдерживать многократное замораживание и размораживание в течение года;
- водопотребностью материала. Так называют то количество воды, которое необходимо не только для его гидратации, но и для придания цементному раствору определенной пластичности;
- прочностью. Она характеризуется маркой, обозначенной на упаковке цемента.
- сульфатостойкостью. Это свойство отражает устойчивость смеси к водной среде, которая содержит сульфат-ионы.

Статьи по разделам:

Какой песок и щебень выбрать для получения качественного бетона Ремонтные сухие смеси Что представляет собой микроцемент? Определяем и рассчитываем бетонный состав Как сделать ровную и качественную бетонную площадку? Как сделать монолитное перекрытие из железобетона Как выполнить заливку монолитного фундамента Как происходит процесс бетонирования Бур по бетону, чем отличается от обычных сверл Что представляет собой керамзитобетон, область применения