Выбор цемента для бетона

История цемента

Покупая цемент для бетона, люди даже не задумываются о том, что будут применять в строительстве одну из самых древних строительных технологий.

Схема утепление дома из газобетонных блоков.

Цементный бетон имеет историю в несколько тысячелетий.

Строители давно додумались до того, что, добавив в бетон цемент, они повысят его вязкость, а самое главное - прочность. Еще в 5600 г. до н.э. жители бывшей Югославии заливали им полы в хижинах. Египтяне строили из него стены гробницы Теве и галереи пирамиды Нима в 950 г. до н.э. Туристов, побывавших в Риме, поражает сохранившийся до наших дней храм Пантеон. Именно цементный бетон, с помощью которого в 126 г. до н.э. был построен этот потрясающий памятник архитектуры, обеспечил сохранность основных конструкций после множества землетрясений.

При строительстве, как показали раскопки, использовали природный и искусственный цементный материал. В обоих случаях использовали гипс, известь и глину в качестве связующих веществ. В глинобетон добавляли песок и солому. Низкая прочность древних искусственных бетонов толкала строителей на поиск других вяжущих веществ. Уже во II веке нашей эры римские строители научились создавать искусственный материал, подобный камню. Добавляя различные добавки к щебню, они заметили, что минеральные вещества, привезенные из района Пуцциуоли, в присутствии воды способствуют созданию монолитов большой твердости. Смесь с пуццолановыми добавками, трасом, включающими частицы вулканического пепла, была названа романцементом.

Определение термина

Схема устройства гидроизоляции из монолитного пенобетона

Издавна и до сегодняшнего дня вышеназванный термин обозначает искусственно созданное вещество органической природы, обладающее гидрофильными свойствами. Именно благодаря гидравлическим свойствам этот один из главных строительных материалов способен соединяться в водной среде с солями и придавать смеси пластичность. От гипса, извести, твердеющих только на воздухе, цемент отличает способность затвердевать и превращаться в искусственный камень только в присутствии влаги. В середине 19 века, в результате длительных экспериментов, было установлено, что прочное соединение оксидов с известью может быть достигнуто только при условии длительной высокотемпературной обработки - около 1500°.

Современные технологии получения цемента также предусматривают нагревание сырья до температуры 1450°. Частичное плавление глины и гашеной извести приводит к образованию промежуточного продукта - гранул клинкера, содержащих, как правило, 3% Fe₂O₃, 5% Al₂О₃, 22% SiO₂, 67% СаО и 3% других добавок. На второй технологической стадии клинкер тонко измельчают и смешивают с гипсом или другими соединения сульфата кальция.

Состав и свойства

При помощи миксера или бетономешалки бетонный раствор можно сделать своими руками.

Видовая принадлежность этого строительного материала обусловлена наличием и соотношением в его составе минеральных соединений. Смешанные, тонкодисперсные порошки получают путем смешения разных видов цемента с добавками и шлаками, повышающими вязкость, воздушными и минеральными. Гидратирующими свойствами в них обладают и клинкеры, и добавки, содержащие кремнекислые компоненты или аморфные алюмосиликаты. Минеральные добавки, наполнители неприродного характера: доменный шлак, нефелиновый шлам, сиштоф (отход квасцового производства).

Самые распространенные природные добавки: пемза, туф, осадочные породы (опоки, трепелы, диатомиты). Все виды добавок содержат оксид кремния, способный удерживать влагу. И, хотя ввода в смесь наполнителей несколько понижает прочность бетона, они сульфатостойки, выделяют минимум тепла при затвердении, хорошо переносят агрессивные среды. К плюсам можно отнести довольно низкую цену этого строительного материала из-за добавления 20-50% активных добавок.

Кислотоупорный цемент

Для бассейна используют кислотоупорный цемент

Данный вяжущий строительный материал разработан для использования при строительстве башен, травильных ванн, резервуаров, изготовления кислотоупорных замазок. Он служит для создания кислотостойких покровов, заливки швов между изделиями, футеровки аппаратов химической промышленности. Порошкообразная смесь, обеспечивающая кислотоупорные свойства - итог соединения кремнефтористого натрия и кварцевого песка во время помола клинкера

В качестве водного раствора используется растворимое стекло (силикат натрия), которое обеспечивает вязкость. Под воздействием углекислоты при доступе воздуха происходит образование геля кремнекислоты, который заполняет пространство между заполнителями, затем его отвердение. В зависимости от цели использования выбирают сухую смесь с различным размером заполнителя. Для замазок, заливки щелей, чистки химической аппаратуры рекомендуется применять состав с мелкими заполнителями - от 0,15 мм до 5 мм и больше. Добавляя шамот класса А и Б, базальт, андезит, хромит, тальк, можно настолько увеличить эксплуатационные технические характеристики бетонных изделий, что они смогут выдерживать не только воздействие химических соединений, но и температуру от 600° до 1400°.

Использование смеси

При хранении и перевозке сухой смеси для приготовления кислотоупорного бетона следует помнить о его гигроскопичности и не допускать в связи с этим воздействия влаги. Составляя смесь для строительных работ, следует придерживаться следующей пропорции: на 7 частей сухой смеси - 3 части растворимого стекла с модулем 2,5-3,0. Следует помнить, что температура, при которой планируется проведение работ, должна быть свыше 10°С, что является необходимым условием для реакции перехода стекла в гель, а затем нерастворимые соединения. Через 20-40 минут цементное тесто должно «схватиться», а через 8 часов - полностью отвердеть.

Магнезиальный цемент

Таблица характеристик различных видов цемента.

Строительный материал данной марки - вяжущее магнезиальное вещество, изготовленное на основе оксида магния и затворяющееся хлоридом или сульфатом магния. Оксид магния получается при прокаливании доломита или магнезита с последующим получением каустического доломита или каустического магнезита. Чаще в сырье тонкого помола водят хлорид магния, хотя сульфат магния значительно влияет на повышение водостойких качеств бетона, и, как следствие, на эксплуатационные характеристики.Кроме того, бетон из этого строительного материала имеет низкую теплопроводность, высокие огнестойкость и износостойкость.

Уникальные показатели способности к адгезии, то есть к сцеплению, позволяют использовать магнезиальный цемент при производстве неорганических и органических заполнителей и в работе с древесиной, пластмассой, кожей. Бетон, изготовленный из материала данной марки, эластичен, на ранних стадиях отвердения обладает хорошими показателями на изгиб и сжатие, стоек к воздействию солей, щелочей и масляных смазок. Кроме того, к хранению не предъявляется особых требований. Возможно использование в качестве дешевых органических наполнителей соломы, лузги, коры, опилок, текстиля. К недостаткам следует, прежде всего, отнести низкую водостойкость, ведущую к коррозионной активности прилегающих к бетону металлических элементов.

Применение глиноземистого цемента

От общего количества выпускаемого цемента глиноземистый цемент составляет всего 1%. Уникальные качества смеси используются в случаях, когда необходимо придать особую прочность железобетонным сооружениям, обеспечить высокую сульфатостойкость подземных и морских сооружений, судов. Это вяжущее гидравлическое вещество - результат совместного обжига и размола обжига смеси известняков и бокситов. В зависимости от содержания окиси алюминия и температуры обжига сырья различают цемент высокоглиноземистый и обычный. Обычный продукт получается при добавлении до 55% Al₂O₃ и переплавки при температуре до 1480°С. При добавлении 70% окиси алюминия и разгонки температуры в электродуговых или доменных печи до 1700- 1750°С получается высокоглиноземистый цемент.

Порошок предназначен для изготовления жаростойкого и строительного раствора и бетона. Быстро твердеет на воздухе и при взаимодействии с водой при температуре не ниже -2°С. Затвердение начинается через 45 минут и через 10 часов тесто затвердевает в искусственный камень с потерей массы, благодаря гидратации соединений однокальциевого алюмината при затворе водой. Выдерживает температуру до 1700°С. Время затвердения можно сократить путем добавления гипса, извести. Обычно это делают при заделке пробоин судов, восстановлении мостов, заливке анкерных болтов. Если срок схватывания следует отодвинуть, в смесь вводят буру, борную кислоту или хлористый кальций.

Портладцементы

Портландцемент на 70-80% состоит из силиката кальция.

Портландцемент - замечательное сочетание качества и цены. Названный по имени английского острова Портленд строительный материал, состоящий на 70-80% из силикатов кальция, наиболее распространен во всех странах. Готовый для использования портланд получается «мокрым» или «сухим» способом производства. Технологию «мокрого способа» отличает повышение на 30-40 % стоимости топлива на сушку и обжиг.

Однако «мокрый» способ распространен из-за удобства перемешивания сырьевой смеси и повышения в связи с этим гомогенности шлама, снижения расхода электроэнергии и облегчения транспортирования сырья. В качестве основного компонента (от общей массы могут составлять до 78%) используют известняки: мрамор, туф, мел, ракушечник. Оставшиеся компоненты - в основном, суглинки и сланцы. В небольших количествах в порошок вводят корректирующие добавки: трепелы, пиритные огарки, бокситы, пески, колошниковую пыль. Для снижения стоимости и влияния на сроки затвердения в цементы для бетонов добавляют до 3,5% гипса и до 15% - минеральных добавок.

Видео по теме "Краска по бетону для наружных работ"

Доступность сырья позволяет получать миллионы тонн различных цементов для бетона в год. Всем известен по внешнему виду данный вид строительного материала - зеленовато-серый порошок с гидравлическими свойствами. При смешивании с водой он превращается в пластичную массу, которая при высыхании становится необратимо твердой и прочной. Современные производители строительных материалов предлагают несколько марок портландцементов: 200, 300, 400, 500, 550 600 и 700. Номинал марки - условный, обозначающий, что прочность бетонных изделий на сжатие и изгиб не должна быть не ниже цифры, которая присвоена марке после испытаний.

Длительное хранении цемента способствует снижению прочности. Известно, что уже через 3-4 месяца прочность может уменьшиться на 10%. Сульфатостойкий портландцемент Сухая смесь марок 300, 400 и 500 изготавливается по технологии, предусматривающей нормирование содержания минерального состава клинкера. Снижение содержание трехкальциевого алюмината связано с предотвращением сульфатной коррозии бетона: он способствует вытеснению из бетона воды и воздуха, снижая тем самым внутреннее напряжение вещества. Благодаря сульфостойкости данного материала, он применяется при необходимости работ с минерализированными грунтовыми водами, морской водой. Содержание трехкальциевого силиката в клинкере ограничивается 5% содержанием с целью уменьшения тепловыделения цемента.

Входящий в бетон цемент придает морозостойкость, обеспечивает пониженную экзотермию, сульфостойкость. Данные качества незаменимы при возведении подпорных стенок, гидросооружений, фундаментов, несмотря на технологические сложности производства и относительную дороговизну. Пуцоллановый цемент для бетона является разновидностью сульфастойкого. Портландцемент с умеренной экзотермией Смесь обычно выпускающаяся с маркировкой М300 и М400, считается бытрозатвердевающей. Применяют в бетонных массивных конструкциях, при строительстве гидротехнических объектов, в условиях частого попеременного оттаивания и замораживания, в минерализованной и пресной воде. Благодаря 8%-ному количеству трехкальциевого алюмината и 50%-ному содержанию трехкальциевого силиката, материал имеет повышенную сульфатостойкость и среднюю экзотермию.

Качество и размер наполнителей способствуют отвердению уже через 1-3 суток. Затем интенсификация нарастания прочности сменяется замедлением сроков отвердения. Через 28 суток показатели прочности станут обычными для высококачественных аналогичных смесей. Особый, быстротвердеющий состав достигается путем ввода в клинкер при помоле ПАВ, десятых долей процента мылонафта, синтетических жирных кислот, окисленного петролатума, асидола. Эти соединения образуют тончайшую мономолекулярную оболочку на крупицах смеси путем адсорбции, придавая ей гидрофобные свойства.

Гидрофобный (водоотталкивающий) цемент Для изменения физических свойств частиц портландцемента данного вида с целью придания гидрофобности вводят в клинкерную смесь при помоле гидрофобную добавку в строго определенных количествах. Избыточное содержание гидрофобных добавок способствует повышению пористости раствора с последующим ослаблением прочности. Содержащиеся в нем поверхностно-активные вещества уменьшают водопроницаемость, повышают морозостойкость бетона и коррозионную устойчивость, что важно для бетонного цемента. Гидрофобизированный бетон, благодаря наличию поверхностно-активных веществ, становится высокопластифицированным.

Эти свойства позволяют выдержать более 1000 циклов попеременного оттаивания и замораживания, в то время как обычный через 300 циклов рассыпается. Не образуется выцветов на штукатурке внешней поверхности зданий, сохраняется облицовка даже в условиях повышенной влажности и резкой смены температур. При хранении во влажных условиях, при перевозках этот вид цемента не портится, поэтому его применяют при необходимости длительного времени хранения, транспортировок цемента для бетона на далекие расстояния. По прочности различают пять марок пластифицированного цемента - 300, 400, 500, 600, 700. Белый и цветные портландцементы

При производстве белого цемента роль минеральной инертной добавки в исходном сырье играют кварцевый песок и известняк. Цвет сухой смеси обусловлен белым цветом клинкера из-за незначительного содержания окислов (до 0,3%). Кроме того, сырье специально отбеливают, помещая в бескислородные восстановительные смеси или охлаждая клинкер при выходе из печи до 500-600°. В результате высокотехнологичного клинкерного обжига получается самоуплотняющийся и высокопрочный бетон. ГОСТом предусмотрено деление белого портландцемента по степени прочности на три марки (М300, М400, М500) . Деление на три сорта - БЦ-1, БЦ-2 и высший осуществляется согласно коэффициенту яркости, характеризующему белизну.

Вводя в портландцементный клинкер различные пигменты: окись хрома, железный сурик, охру, - можно получить цветные цементные смеси. Добавленный в бетон цементный окрашенный порошок делает его в некоторых случаях незаменимым, например, для придания цвета дорожным покрытиям, монументальным сооружениям, внутренней и наружной отделки зданий. Из белого цемента изготавливается садовая скульптура, элементы декора, балясины и ступени, плиты для облицовки вертикальных поверхностей и пола.