В качестве вяжущего при изготовлении бетона, штукатурки чаще всего выступает цемент. Он связывает между собой остальные компоненты смеси и обеспечивает прочность при застывании.
Описание и свойства материала
Цемент – гидравлическое вяжущее вещество неорганического происхождения. Под действием воды, водных растворов и других жидкостей он сначала превращается в пластичную массу, а затем в камневидное тело. В отличие от других вяжущих – гипса, извести – материал твердеет во влажных условиях и не только на воздухе.
Преимущества гидравлического вяжущего обнаружили еще в Древнем Риме. Однако только в средние века заметили, что обжиг известняка, загрязненного глиной, приводит к образованию строительного камня, который по прочности не уступает римским пуццолановым смесям. Так были выделены главные компоненты материала.
Цемент – мелкодисперсный порошок серого цвета, может иметь зеленоватый или желтоватый оттенок. Тонкость помола влияет на стоимость: чем тоньше порошок, тем дороже, так как быстрее схватывается. На рынке материал предлагают в бумажных и полиэтиленовых мешках разного объема.
Состав и производство
Главные составляющие – известняк и глина. Добывают их из горных пород. Карбонатные ингредиенты получают из мела, известняка, доломита. Глинистые – из глинистых сланцев, суглинка, монтмориллонита. В зависимости от назначения и типа цемента потребуются и дополнительные компоненты: железо, кремний, глинозем.
Состав цемента не точен. Доля компонентов варьируется в определенном диапазоне, чтобы получить необходимые свойства на базе имеющихся материалов.
Получают материал по 3 основным технологиям.
- Мокрый – таким методом производят цемент из мела, глины и добавок, содержащих железо. Берут материалы с высокой влажностью: 20 процентов у глины, 20 процентов у мела. Сырье перемалывают в водной среде и получают шихту с влажностью от 30 до 50%. Материал обжигают в печи. В результате получают цементный клинкер. Его растирают в порошок с добавками, определяющими некоторые свойства смеси.
- Сухой – сырьевая шихта сухая, потому что все составляющие во время или до помола высушиваются. Метод рекомендуется, если влажность исходного сырья не превышает 10%.
- Комбинированный – предполагает 2 способа. Замес представляет собой шлам, перемешанный с водой. Его обезвоживают на фильтрах до 16–18% и обжигают. Другой вариант: сырье высушивают и перемалывают, а затем шихта гранулируется с добавкой 10–14% воды. Гранулы обжигают и измельчают.
Расход тепла при мокром способе значительно выше, поэтому в последнее время предпочтение отдается сухим способам.
Технические характеристики
Главная характеристика цемента – марка. Хотя это и условная величина, именно она определяет, на сколько прочным будет застывший кладочный или штукатурный состав. Определяется она как предел сжатия, который может выдержать образец, находясь под нагрузкой в течение 28 суток. Нагрузка измеряется в МПа. По данным тестов рассчитывают единицы активности цемента и определяют его прочность.
В маркировке величина обозначается литерой «М». Выпускают марки М200, М300, М400, М500, М600. Цифра указывает, какое давление выдерживает материал при сжатии.
Другие свойства цемента:
- Стойкость к коррозии. Агрессивные вещества – кислотные ангидриды в дыме, соли, растворенные воде – вызывают разрушение. Чтобы увеличить стойкость к коррозии в сырье вводят гидроактивные материалы, подавляющие активность солей. Такой же эффект могут дать полимерные добавки.
- Водопотребность – процентное соотношение воды и цемента, необходимое для образования качественного раствора. Показатель для разных смесей отличается: зерна по-разному впитывают воду, поэтому разводить материал нужно разным количеством жидкости. Например, водопотребность портландцемента составляет 22–28%.
- Тонкость помола – чем тоньше измолот цемент, тем пластичнее готовая смесь и тем быстрее застывает. В то же время тонкость помола увеличивает водопотребность, но не растворимость.
- Морозостойкость – определяется как способность выдерживать полный цикл замораживания и оттаивания. В порах застывшего раствора остается вода, а она при замерзании увеличивается в объеме и разрывает материал. Чтобы компенсировать этот недостаток, в цемент добавляют древесный лак, абиетат натрия.
- Срок схватывания – зависит от многих факторов. Как правило, слишком быстрое схватывание не является достоинством. В норме первые признаки фиксации должны появиться через 45 минут, а полное затвердевание наступает спустя 10 часов.
При выборе материала важны все его характеристики.
Разновидности и область применения
Применение цемента определяется его составом и характеристиками.
- Портландцемент – база для самых разнообразных кладочных растворов, штукатурки и конструкционных бетонов. Обычно предлагается в виде сухой смеси. Разнообразные добавки изменяют свойства: регламентируют сроки схватывания, морозостойкость, устойчивость к агрессивным химическим веществам.
- Сульфатостойкий – состав, устойчивый к кислотам и щелочам. Применяется для изготовления бетона для подземных и подводных объектов.
- Глиноземный – в исходное сырье добавляют гипс и глиноземный шпат. Первая составляющая обеспечивает быстрое схватывание, вторая – водостойкость. Глиноземный цемент берут при производстве материалов для стен, перекрытий, фундамента, эксплуатирующихся в условиях высокой влажности.
- Кислотоупорный – специальный вид с высоким содержанием кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Вместо воды включает жидкое стекло. Материал используется при сооружении объектов химической промышленности.
- Расширяющийся – особенность материалов этой группы – способность увеличиваться в объеме при изготовлении раствора. Получают такой эффект благодаря расширяющей добавке. Различают несколько модификаций: водонепроницаемый – для изоляции железобетонных конструкций, гипсоглиноземистый – для водостойких бетонов, напрягающий – создающий предварительное напряжение при производстве железобетонных конструкций.
- Шлакопортландцементный – содержит до 25% гранул шлака. Добавка снижает стоимость бетона, но удерживает высокий уровень прочности. Материал используют в крупномасштабном строительстве.
- Тампонажный – специальная разработка для тампонирования нефтяных и газовых скважин. Отличается очень высокой прочностью даже на стадии застывания.
- Цветной – содержит красящие пигменты. Обычно марка цветной смеси низкая, применяется он при изготовлении декоративных штукатурок.
На сегодня известно более 30 разновидностей цемента, имеющих как широкое, так и специальное назначение.
Марки цемента
Марка выражается в числах от М200 до М600 с шагом в 50 или 100 и обозначает предел сжатия от 10 до 60 МПа. Классификация следующая.
- М200 – используется для изготовления штукатурных и кладочных растворов. Особенность материала – способность набирать прочность при высокой влажности. Это и обеспечивает штукатуркам стойкость к сырости.
- М300 – выдерживает большее давление, но используется так же для штукатурных смесей. Встречается редко.
- М400 – применяется при замешивании бетонов для сборной и железобетонной конструкции. Материалы на его основе берут для возведения надземных и подводных сооружений.
- М500 – используется для получения материалов для перекрытий, балок, сборного железобетона, фундамента. Используется в строительстве чрезвычайно широко. Изготавливают из него бетоны любой прочности до марки М500.
- М600, М800 – в свободной продаже встречается крайне редко. Предназначен для возведения специальных объектов гидротехнических сооружений, атомных станций, военных бункеров.
Помимо марки, имеет значение модификация. Для производства сборного железобетона лучше брать соответствующую марку цемента категории Б – быстротвердеющая.
Признаки качественного цемента
Определить, насколько цементный состав соответствует заявленной марке, можно по некоторым признакам.
- Помол – наиболее качественным считается помол от 350 до 380. Порошок достаточно мелкий, чтобы раствор из него затвердел через 3 часа, но при этом не впитывает много воды.
- Доля щелочи – по стандарту она не должна превышать 0,6%. При избытке щелочи цемент теряет свои вяжущие качества.
- Однородность – в сухой строительной смеси комки отсутствуют. Плотные образования с острыми кромками указывают на давность продукта или на плохие условия хранения.
- Цвет – от светло- до темно-серого. Допускается зеленоватые оттенки. Затворенный цемент имеет однородный темно-серый цвет без включений.
- Запах – цемент обладает характерным «могильным» запахом. Может ощущаться легкий оттенок аммиака.
- Упаковка – на мешках и пакетах должен быть указан штрих-код, дата и место выпуска, сертификат качества, соответствие ГОСТ. Пакет должен быть целым, желательно с неповрежденным полиэтиленовым слоем.
- Срок годности – составляет 3–6 месяцев от даты производства. Чем свежее цемент, тем лучше. На срок влияют условия хранения и транспортировки. Слежавшаяся смесь требует больше воды, теряет прочность. Чтобы определить, годится материал или нет, нужно ударить рукой по углу мешка или пакета. Старый заполнитель или неправильно хранящийся в углах превращается в камень.
Открытый или поврежденный мешок не стоит покупать даже с большой скидкой. Материал в нем как минимум отсырел, так как не относится к гидрофобным.
Обзор производителей
Цемент для работы лучше брать свежий, поэтому стоит обратить внимание на отечественный стройматериал.
- «Евроцемент Групп» – группа предприятий, выпускающая строительные смеси. Предлагает лучший цемент марки М400 и М500, как стандартный, так и модифицированный. Составы отличаются высокой морозостойкостью.
- Щуровский завод в Коломне – производит линейку Хольцим. Цемент отличается высокой прочностью, обусловленной новшеством в технологии: используется клинкер с малым содержанием железа.
- Завод «Каменный цветок» – выпускает один из лучших цементов М500. Продукт отличается высокой скоростью высыхания и отсутствием трещин.
CimSa – турецкая фирма, выпускающая лучший цемент М600. Материал чрезвычайно прочен, устойчив к атмосферным явлениям. Получают цемент сухим методом, что обеспечивает низкое водопоглощение и повышенную морозостойкость.
