Цемент. Классификация и маркировка.

Вот без чего не обойтись ни на одной стройке, так это без цемента. Значения не имеет, какой дом строится: деревянный или кирпичный. Разница лишь в его количестве. Фундамент нужен любому дому. А в кирпичном же вдобавок он идёт на кладку. При блочном же строительстве из него отливаются целые комнаты. А дорожное строительство? А защита от морской стихии? А отвод селевых потоков? А мосты и плотины через бурные реки? Выстрадан был этот строительный материал опытным путём в течение столетий, потому надёжен и имеет такое значение.

Предыстория
Как только человек начал строить жилище из камня, сразу же понадобилось средство, которое бы связывало эти камни. Поначалу это была просто глина. Но такие построики долговечностью не отличались, да и внешне здание выглядело непрезентабельно. Потом были замечены связующие свойства извести. Сначала это обнаружили древние греки и римляне, причём римляне обнаружили, что при добавлении в известь пуццолана (вулканического пепла) и трасса (затвердевшего пепла вулканов) высохшая кладка становится почти монолитной. На Руси из глинистых известняков получалась серая известь, схватывающаяся в сырой и влажной кладке. Практически и Рим, и Русь почти подошли опытным путём к изготовлению цемента: и в глинах и в пуццолане содержались оксиды железа и алюминия, которые в результате воздействия воды и извести подвергались процессу гидратации. Потом длительное время изменений в составе связующего средства не было (менялись лишь наполнители в растворах). И уж недавно в 1822-1824 г.г. почти одновременно русский Челиев и шотландец Аспинд получили строительные смеси, близкие по составу к современным цементам. Причём шотландец додумался до получения клинкера и производства из него цемента. Название "портландцемент" также пошло из Англии, так как бетон из цеменда шотландца и цветом, и прочностью напоменал камень, добываемый в горах близ города Портланд.

 

Что такое цемент?
Сам собой в природе он нигде не образуется. И, слава Богу, иначе бы не видать нам песочка и травы, ходили бы по бетону. Это искусственный строительный материал, образующий при смешении с водой вяжущую пластичную массу. По прошествии времени масса затвердевает и становится камневидным телом, монолитом. От других вяжущих веществ цемент отличает то, что он набирает прочность и монолитность в условиях повышенной влажности и даже под водой. Если же взять воздушную известь или гипс в качестве вяжущих, то они затвердевают только на воздухе. Причина в том, что в бетоне цемент твердеет не столько благодаря испарению воды, сколько тем, что вода вступает в реакцию с цементом. При этом образуются только твёрдые или кристаллические вещества и выделяется тепло. Скорее всего, именно поэтому процесс смешивания цемента и воды называют затвором, а не растворением. Образование монолитной массы происходит в результате гидратации цемента. Поэтому, если дать бетону быстро высохнуть на солнце, его "порвёт", то есть он пойдёт трещинами и начнётся его разрушение. Чтобы этого не произошло, его смачивают до тех пор, пока бетон полностью не затвердеет.

Производство цемента
Для начала надо заготовить сырьё. Сырьем служат известняки. Наилучшие известняки для получения цемента ― это мергель, мел и известковые туфы. Доломиты и гипсы, хотя и являются известняками, качество цемента ухудшают. То есть, лучший цемент получается из мелкопористых известняков с отсутствием кремниевых включений. Известняк измельчают и тщательно смешивают с глиной. В получившейся смеси глины примерно четверть, остальное ― известняки. Это состав поступает в крутящуюся печь диаметром от 2 до 7 метров и длиной около 200 метров. В печи ― 1450°С, это "температура спекания", в это время частицы глины и известняка подплавляются и диффузируют друг в друга. Из печи состав выходит через 2-4 часа в виде спёкшихся комочков разной величины, это так называемый цементный клинкер. Далее клинкер измельчают до частиц величиной 1-100 мкм. При этом добавляется до 6% гипса, это нужно для предотвращения процесса схватывания цемента от влаги, находящейся в воздухе. Почему цемент так "торопится" схватиться от атмосферной влаги? Да просто поверхность слипания после помола очень велика: площадь поверхности частиц всего лишь одного грамма достигает 5000 см2. Добавляются ли другие минеральные добавки? Естественно, ведь цемент нужен и в фундаменте, и для кладки, и для перекрытий, нужен, к примеру, водоотталкивающий или быстро твердеющий цемент. Для получения разных свойств нужен разный состав, вот минеральные добавки и призваны для обеспечения тех или иных свойств.

 

Классификация цементов
Единой и всеобъемлющей классификации цемента, подобной периодической системе Менделеева или классификации растительного мира Карла Линнея, нет. Поэтому существует несколько классификаций, каждая из которых учитывает какую-то отдельную категорию признаков.

Например, существует классификация деления цементов по клинкеру, являющемуся основой их производства:

- портландцементный клинкер;
- высокоглиноземистый и глиноземистый клинкер;
- сульфатоферритный клинкер;
- сульфатоалюминатный клинкер.
По назначению цементы подразделяются на:

- специальные;
- общестроительные.
Некоторые классификации за основу берут вещественный состав. Тогда цементы подразделяются так:

- цементы с минеральными добавками;
- бездобавочные цементы.
Есть классификация, учитывающая прочность на сжатие:

- цементы, где не учитывается прочность;
- цементы с прочностью М600, М550, М500, М400, М300, М200.
Пара классификаций вообще учитывает временные отрезки. Одна, учитывающая скорость твердения делит цементы на:

- нормальнотвердеющие;
- быстротвердеющие.
Другая учитывает сроки схватывания:

- быстросхватывающиеся (до 45 мин);
- нормальносхватывающиеся (45 мин-2 час);
- медленносхватывающиеся (более 2 часов).

Маркировка цемента
В основе определения марки цемента лежит определение его прочности. Как её определяют? Тщательно перемешивается цемент с песком в отношении 1:3. Готовая смесь затворяется водой. Воды берётся в количестве 40% от веса цемента. Из получившейся пластичной массы лепятся кубики или параллелепипеды. Для правильного определения прочности такая заготовка выдерживается в воде в течение 28 суток. Потом эти кусочки бетона проверяются давлением на изгиб и на сжатие. Чаще всего для проверки прочности на сжатие берут половинки, образовавшиеся в результате разлома от проверки на изгиб. И, внимание! Та величина давления, которая понадобилась, чтобы раздавить заготовку, и есть марка цемента. Допустим, что понадобилось давление 500 кг/см2. Значит, это цемент с маркой 500.

Теперь разберёмся с маркировкой, написанной, к примеру, на мешке. Надпись ― МПЦ400-Д20. "М" означает, что конструкции с применением этого цемента будут морозоустойчивыми, буквы "ПЦ" означают, что это портландцемент, цифра 400 ― марка, означающая прочность на сжатие, "Д" ― это наличие органических добавок, а цифра после неё показывает процентное содержание этих добавок. Таким образом, перед нами мешок с морозостойким портландцементом марки 400 с 20% органических добавок.

 

Разновидности цемента
Во главе надо поставить высококачественный портландцемент, не содержащий даже минеральных добавок. Далее идут цементы, содержащие минеральные добавки для изменения свойств. К следующей группе относятся цементы, содержащие органические добавки (обычно это смолы). Выделяют также шлакоцемент, из которого делают массивные бетонные элементы здания. Много о разновидностях цемента могут сказать дополнительные буквы на маркировке.

1. Б. Быстротвердеющий, предназначенный для ремонтных работ.
2. БЦ. Белый цемент для отделочных и скульптурных работ.
3. ППЦ. Пуццолановый цемент с тонкоизмельчённым кремнезёмом. Главнейшее достоинство ― пониженное тепловыделение. Из-за этого верхние и внутренние слои отдают тепло равномерно, а, значит, бетон не будет трескаться.
4. СЦ. Сульфатостойкий цемент с защитой от разрушения бетона солями. Поэтому прекрасно подходит для гидротехнических сооружений.
5. ТЦ. Тампонажный цемент для заглушки газовых и нефтяных скважин.
6. ШЦ. Шлаковый цемент, производимый без клинкерной основы.
7. ЦЦ. Цветной цемент, получаемый благодаря введению красящих пигментов.
8. ПЛ означает, что используются пластификаторы, ГФ ― гидрофобные добавки., благодаря которым появляется эффект несмачиваемости, водоотталкивания.

Рассматривались марки цемента от 200 до 500. А ведь есть ещё сверхпрочные цементы с маркой 600-800. В строительстве из-за очень высокой цены они не используются. Применяются в основном в военном деле (шахты ракет, доты и т.д.).

Источник: http://www.megastroika.biz