Цемент – это порошок, которому свойственно изменение свойств при взаимодействии с водой. Являясь одним из самых популярных и востребованных веществ в строительстве, цемент при соединении с водой делается пластичным, а спустя некоторое время – твердым. Свойства раствора напрямую зависят от марки цемента, поэтому необходимо понимать, из чего делают цемент.
Содержание
История цемента
Слово «цемент» имеет латинские корни. Оно произошло от «caementum», или «битый». Открытие этого материала стало прорывом, и мгновенно решило проблему с плохой водостойкостью других материалов.
Чтобы ответить на вопрос, как делают цемент, нужно немного углубиться в историю. В процессе экспериментов было принято решение добавить в гипс и известняк водостойкие минералы – сначала в этой роли выступили обломки глиняных кирпичей и вулканические породы. В древнем Риме использовались пуццоланы, входившие в состав цемента.
Наилучшая технология изготовления была придумана много лет назад. Непосредственное участие в этом принимали:
- Джон Аспид – будучи каменщиком по профессии, в 1824 г. он получил патент на портландцемент.
- Егор Челиев – строитель из России, в 1825 г. написавший книгу, посвященную цементу.
Химический состав
Многие люди знают, из чего состоит цемент, однако существует несколько видов этого материала. На вопрос о том, почему получается разный материал, и зависит ли он от химического состава цемента, ответ – да. Пропорции перечисленных ниже элементов, дополнительные смеси и химические добавки влияют на состав получившегося материала, тем самым создавая множество видов цемента.
Существует вид смеси под названием «портландцемент». Это самый необходимый и востребованный строительный материал в быту. Он состоит из:
- CaO – в научной или промышленной деятельности – оксид кальция – 62%;
- SiO2 – в быту – кремнезем, примерно 20%;
- Al2O3 – в быту – глинозем, не менее 4%;
- Fe2O3 – в быту – железняк, научно – оксид железа – плюс/минус 2%;
- MgO – в быту – жженая магнезия, научно – оксид магния – примерно 1%.
Описанные пять элементов занимают минимум 89%. Оставшиеся 11 % — это дополнительные химические добавки, которые позволяют достичь нужную человеку характеристику (например, пластичность достигается за счет пластификатора).
Наравне с химическими формулами, существуют базовые заготовки для строительного материала:
- Клинкер – нужен для создания водостойкости, морозостойкости, высокой прочности. Состоит из известняка и глины. Заготовку нагревают до температуры в 1450 – 1500 градусов Цельсия. Оно должно начать плавиться и образовывать капсулы (гранулы). После проделанной процедуры полученный материал измельчают в пыль и добавляют в будущую строительную смесь. В основном, от этого материала зависит плотность цемента.
- Гипс — элемент, также влияющий на прочность, плотность цемента, скорость его застывания. В конечном строительном материале доля гипса не должна превышать 6%.
- Прочие химические добавки, с помощью которых получают отдельные виды.
Портландцемент
Вид, основой которого служит клинкер, а также добавляются смеси из кальция и прочих веществ. Портландцемент – смесь с высокой плотностью и высокой скоростью затвердевания. В начале использования – вязкая, тягучая смесь. После перемешивания – прочный монолит.
Сульфатостойкий
Этот вид используется в тяжелых для твердения условиях, так как является устойчивым из-за химических соединений внутри материала. Такая смесь долго высыхает, но со временем становится такой же прочной, как и портландцемент. Пример тому – насосная станция или водовыпускные снаряжения – эта инфраструктура создана из сульфатостойкого материала.
Пуццолановый
Основой такого материала также служит клинкер (от 65%) и всевозможные добавки (от 25%). Этот цемент светлее других смесей, меньше нагревается при остывании, имеет высокую водонепроницаемость. Используется в строительстве подводной инфраструктуры, фундаментов домов.
Глиноземистый
Название исходит из базового и основного элемента в этом виде смеси – Al2O3, или глинозем. С его помощью производится реконструкция мостов, ремонт судов, быстрое строительство, для которого необходима высокая прочность. Глиноземистый материал засыхает быстрее других видов.
Кислотоупорный
Состав: глиноземистый + гипс + Al2O3 + CaO. Схватывается в течение 10 минут. Используется для водонепроницаемых конструкций и гидроизоляции.
Пластифицированный
Основой служит портландцемент, добавляются химические добавки. Отличается высокой морозоустойчивостью, плотностью. Употребляется в дорожном, аэродромном производстве, а также в местах с неустойчивыми показателями уровня влажности.
Шлакоцемент
Смесь состоит из измельченного клинкера (от 21% до 80%) и гипса (оставшаяся доля). Это медленно твердеющее вещество. Введение шлака уменьшает расход топлива. Применяют при создании подземных, надземных конструкций с повышенной влажностью.
Свойства и характеристики
Марка цемента – это обозначение в соответствии с ГОСТом. Сырье изготавливается, как сказано выше, из клинкера, гипса и добавок. Клинкер плавится, превращается в гранулированную массу и затем измельчается в пыль. Чем меньше составная часть вяжущего компонента, тем быстрее застывает смесь. Для улучшения или появления определенных свойств добавляют минеральные составляющие.
К характеристикам относятся:
- Прочность. Образец разрушается для выявления показателя «удельный вес бетона». Составление марки цемента зависит от этого свойства.
- Время схватывания – количество минут, за которое смесь перестает растекаться и начинает твердеть. Для убыстрения добавляется гипс или прочие вещества.
- Морозоустойчивость. Повысить возможно также с помощью добавления других веществ.
Дополнительные химические добавки, которые составляют 11% от общей массы, помогают сделать смесь со следующими свойствами:
- быстросхватывающийся состав;
- сульфатостойкий для сооружений, контактирующих с водой;
- повышенная водонепроницаемость;
- смеси для облицовки офисов, квартир, домов.
Что означает марка
Маркировки цемента позволяют мгновенно узнать свойства. Согласно ГОСТ 31108-2003, на продукции указывается название вещества (например, сульфастойкий цемент), далее идет вяжущий компонент – например, ЦЕМ I – это портландцемент.
Затем отмечают добавку: пуццолан (П), известняк (И) и др. Их использование помогает материалу обзавестись нужной степенью водостойкости и другими свойствами.
Важно: сама марка указывается в виде буквы «М» с индексом, который демонстрирует класс прочности цемента.
Как определить марку
Она определяется в лабораторных условиях, исходя из заданного раньше удельного веса цемента. Для этого требуется образец материала. С одной стороны добавляется 1 часть вяжущего вещества, с другой – 3 части кварцевого песка. Создается смесь для проведения качественного опыта – в нее добавляют воду, заливают в формочки. Образцы не трогают в течение 28 суток. Смесь успевает засохнуть минимум на 98%, после чего образец подкладывается под пресс и с помощью давления разрушается. Последнее, в свою очередь, замеряется.
Процедура повторяется 6 раз с другими образцами. По полученным данным вычисляется марка и класс прочности цемента (удельный вес бетона) в МПа и кг/см³.
Применение разных марок
Маркировка цемента и его характеристики обуславливают свойства этого материала, а также определяют область применения. Крайне важно знать маркировку цемента и его расшифровку, чтобы грамотно и с пользой использовать данный материал.
Виды цемента и их применение:
- М300 – отличается самой низкой ценой. Применяется для одноэтажных зданий.
- М400 – эта марка цемента употребляется для конструкций из железобетона, кладки кирпичей, бетонирования на/подземных конструкций.
- М500 – можно использовать в мостовых опорах, для выполнения ремонта.
- М600 – для установок высокого класса с повышенными требованиями.
- М700 – для бетонов, применяемых в конструкциях с большим механическим напряжением.
Зная, как изготавливается цемент, и что означает его марка, можно правильно подобрать материал для определенного вида постройки, обладающий нужными характеристиками. Сочетание различных компонентов в составе позволяет получить крепкий, водостойкий и качественный материал, который обеспечит долговечность и надежность конструкций.
