Применение цемента всех видов: где используется, для чего нужен

Белый и цветной портландцемент

Очевидно, что обычный портландцемент является серым, так как в его составе содержится большое количество железа и марганца. Но если содержание этих оксидов в клинкере будет незначительное, а при его производстве использовалась белая глина, то портландцементная смесь приобретает светло-белый оттенок. Его не используют для создания прочных несущих конструкций. Чаще всего он применяется для декоративно-отделочных работ.

Особенностью производства материала является то, что обжигается сырье на специальном беззольном топливе.

Что касается цветного сырья, то его делают на базе белого портландцемента. К нему просто добавляют небольшое количество гипса и специальный цветной наполнитель. Несложно догадаться, что его применяют в декоративных целях, в частности, для получения цветных поверхностей, выполнения текстурных элементов и деталей, изготовления облицовочных материалов.

Как делают цемент: 3 главных способа

Производство цемента в современных условиях осуществляется одним из трех способов:

1. Мокрым. Ее главная особенность – замена извести мелом, а также процесс производства с добавлением воды. Сырьем для изготовления здесь становится шихта (смесь исходных материалов) с влажностью до 50%.
2. Сухим. Эта технология с минимальными энергозатратами и себестоимостью, поскольку здесь несколько технологических операций объединены в один процесс. Поступая в шаровую мельницу, все компоненты одновременно и размалываются, и сушатся.
3. Комбинированным. Этот способ производства объединяет особенности процессов сухой и мокрой технологии. Здесь по результатам обжига получается полусухой состав с влажностью 18%.

Сухой способ производства

Как делают цемент по сухой технологии:

1. Исходное сырье подвергают дроблению.
2. Просушивают его до определенного уровня влажности.
3. Высушенную смесь измельчают до состояния муки.
4. Ее обжигают внутри вращающейся печи, после чего охлаждают и отправляют на склад.

Мокрая технология производства

В отличие от сухого метода изготовления здесь после измельчения компонентов к ним дополнительно добавляют воду. В результате получается не мука, а сырьевой шлам, который и попадает в печь на обжиг, а затем – в холодильник на охлаждение. Уже охлажденные клинкер подвергают измельчению и дополнению добавками.

Комбинированная технология изготовления

Комбинированный способ производства цемента объединяет в себе этапы сухого и мокрого:

1. Сначала по мокрой технологии получают сырьевой шлам.
2. Шлам подвергают обезвоживанию и гранулированию.
3. Гранулы проходят обжиг в печи, которая применяется для сухой технологии.

Как сделать цементный раствор

Для приготовления цементного раствора потребуется сам цемент, вода и заполнитель (для штукатурных и кладочных растворов используется речной или карьерный песок).

Соотношение ингредиентов в растворе зависит от применения данного материала, но в большинстве случаев рекомендуется использовать формулу: 3 части песка на 1 часть цемента. Вода добавляется исходя из потребности в получении более пластичного или вязкого раствора.

При желании получить конструкцию с более высокими прочностными характеристиками, увеличивают долю цемента. Правильно начинать приготовление раствора со смешивания сухих фракций, и только после получения однородной массы начинают заливать воду небольшими порциями, постепенно добиваясь требуемой консистенции.

Применение цемента

Чтобы и качественно и не очень дорого. Этого хочет каждый, кто собрался заняться строительными работами. И таким запросам удовлетворяют марки цемента с обозначениями М400 и 500. Если после цифры 400 стоит Д10, значит такой раствор станет прекрасным выбором для стен, хорошо проявит себя и при заливке фундамента.

Чтобы получить бетон размером в 1 куб цемента понадобится порядка четырехсот килограммов (чем ниже марка, тем больше расход цемента).  Если Вы заметили обозначение Д20, смело покупайте такой мешок для штукатурных работ, а еще если собрались класть кирпич.

Применение цемента при кладке блоков в строительстве

Такой выбор даст Вам гарантию, что будущая постройка не побоится воды и морозов. А если выбираем М500, то не страшна и коррозия, а значит можно применить его и с внешней стороны здания. Если же собрались делать стяжку пола в жилом помещении, или в гараже, не стоит разорятся на особо прочные составы, вполне подойдет и М150.

Но это без особых нагрузок в будущем. Если же таковые планируются. Тогда в приоритете М200. И учтите, чем дольше вы храните цемент в мешках, тем хуже становятся его качества. Так что старайтесь закупать столько продукта, сколько Вам потребуется в самое ближайшее время.

Маркировка сульфатостойкого цемента

Обозначение вида цемента наносят на боковую поверхность каждого мешка. Если материал расфасован в мягкие контейнеры, то используют несмываемую краску или вкладывают заполненную этикетку в специальный карман.

Цемент, упакованный в небольшие прозрачные пакеты, маркируют обычным способом или помещают этикетку между слоями полиэтилена. Если пакетов много и они уложены в общую тару, то надписи наносят и на нее, дополнительно указывая количество упаковок.

Маркировка цемента состоит из его наименования, типа, вида добавки, класса и подкласса прочности. Для материала с повышенной устойчивостью к воздействию солей серной кислоты в конце ставят СС — сульфатостойкий. Завершают маркировку обозначением стандарта, по которому изготовлен цемент.

Пример: сульфатостойкий портландцемент ЦЕМ II/A-П 32,5Н СС ГОСТ 22266-2013. Расшифровка: материал на основе портландцемента, с добавлением до 20% пуццоланы, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий, сульфатостойкий, характеристики соответствуют требованиям ГОСТ 22266-2013.

Дополнительно могут быть отражены особые свойства материала, приобретенные за счет внесения специальных добавок или снижения содержания некоторых компонентов:

• ПЛ — пластифицированный;
• ГФ — гидрофобизированный;
• НЩ — низкощелочной.

Указанные свойства могут дополнять друг друга — например: низкощелочной пластифицированный (НЩ ПЛ).

Что такое цемент?

Попробуйте в наше время найти хоть одно строение, которое появилось без применения самого популярного связующего компонента под названием цемент. Вряд ли у Вас это получится. Главная цель материала – скреплять разные поверхности и вещества.

Если бы не этот мелкий порошок серого оттенка, не видать нам бетона, а значит и прочного основания для своих домов, именуемое фундаментом, так же осталось бы только в мечтах. А что же скрепляет ровные ряды кирпичной кладки? – ни что иное, как смесь цемента и песка.

В основе материала глинистые составляющие и минералы, никакой органики. И эта база может быть в разных пропорциях, с добавками и без, меняя свойства такого универсального связующего.

Но одно остается неизменным – если порошок разбавляет вода, он превращается в полужидкую вязкую смесь, а после меняет свое состояние, застывает, и получается в настоящий искусственный камень. Этому процессу мало что может помешать, даже слишком влажная среда вокруг. Не лишним будет рассказать и о свойствах этой серой муки:

• Завидные показатели прочности. Этот пункт может быть выше, или ниже, тут «музыку заказывают» добавки, которые меняют характеристики материала.
• Вынослив к холодам. Все дело опять же в добавках. Благодаря им наша основа способна с лёгкостью «выживать» в суровом климате. Многочисленные оттаивания и заморозки цементу нипочем.
• Герметичен. Созданы спец. виды цемента, которые способны защищать от проникновения влаги. Использовать их можно даже под водой.
• Не подвержен коррозии. Недооценивать эту характеристику нельзя, без этого свойства не обойтись при возведении подводных строений, или тех, что расположены под землей.
• Устойчивость к соленой среде. Здесь уже речь о морских постройках, именно им необходима такая связка.

Что это такое?

Прежде чем рассматривать характеристики и особенности такого материала, как портландцемент, стоит разобраться, что же он собой представляет.

Портландцемент – это одна из разновидностей цемента, представляющая собой особое гидравлическое и вяжущее вещество. В большей мере он состоит из силикатного кальция. Данный компонент занимает примерно 70-80% процентов такого цементного состава.

Такой тип цементного раствора пользуется популярностью во всем мире. Он заполучил свое название от острова, который находится на берегу Великобритании, так как породы камня с Портланда обладают точно такой же расцветкой.

Что это такое?

Цемент – это многократно прошедшая через дробилку и процедуру обжига при температуре выше 1500 градусов смесь известняковой породы с добавлением минералов и синтетических веществ, которые называются пластификаторы. Они необходимы для повышения прочности, а также замедляют процесс потери влаги из жидкого раствора.

Смесь минералов часто путают с другим строительным материалом – бетоном.

Между ними есть принципиальная разница по нескольким пунктам:

• Цемент отличается от бетона тем, что его уже можно использовать для ремонтных работ при добавлении воды. Бетонные же смеси состоят из 4 компонентов, одним из которых является цемент.
• В цементирующих смесях отсутствуют компоненты крупной фракции, а в бетон добавляют песок, щебень, гравий, керамзит.
• Из-за отсутствия крупных наполнителей цемент быстрее схватывается и превращается в монолитное соединение при любых условиях.
• Различная область применения. Несмотря на то, что оба материала применяются в строительстве, они служат для разных целей. Из бетона формируются фундаменты и элементы несущих конструкций. Цемент чаще выступает как кладочный и выравнивающий материал.
• Технические характеристики и состав регламентируются разным ГОСТом.

Виды цемента

По прочности смеси делятся на марки, выражаемые в буквенно-цифровом формате – М200-М600. Марка определяется пределом прочности образцов на сжатие – соответственно, 10-60 МПа, или 100-600 кг/м2. Самые популярные марки – М400 и М500. Смеси М600 называют «военными» – их используют для строительства особо прочных, ответственных объектов (бункеров, аэродромов и т. п.). Коэффициент прочности проверяют после 28 дней выдержки массы – столько времени требуется цементу для полной кристаллизации (исключение – быстротвердеющие составы).

Классифицируют смеси и по другим признакам. Например, по скорости застывания выделяют такие виды цемента:

• быстросхватывающиеся смеси – застывают менее чем за 45 мин;
• нормально схватывающиеся – скорость отвердения в пределах 45-120 мин;
• медленно схватывающиеся – застывающие более 2-х часов.

Далее – о самых распространенных видах.

Портландцемент

Самый ходовой вариант – реализуется в любом строительном магазине. Помимо клинкера и гипса, в составе преобладают силикаты кальция. Сырье обжигают при температуре 1470 °C 2-4 часа. Впервые смесь получил француз Л. Вика, а название происходит от английского города Портленд.

Портландцемент пуццолановый

Напоминает смесь, которую изготавливали в Древнем Риме – состав включает вулканические компоненты. Раствор быстро твердеет и на открытом воздухе, и в воде. Смеси характеризуются гигроскопичностью и не образуют высолов. Сфера применения – объекты с повышенной влажностью (например, бассейны).

Портландцемент быстротвердеющий

Это ПЦ с мелкозернистым наполнителем. Мелкая фракция – причина более интенсивной химической реакции и быстрого схватывания. Уже через 1-3 дня смесь набирает высокую прочность. Составы используют, в основном, для выполнения ремонтных работ (например, для оперативного зачеканивания протекающих элементов).

Портландцемент пластифицированный

Смесь с повышенной пластичностью и морозостойкостью. Свойства достигаются за счет добавления в клинкерный помол 0,25%-й бражки на базе спирта и сульфита.

Безусадочный водонепроницаемый

В составе – спецдобавки, отвечающие за очень быстрое схватывание. Для застывания цемента требуется несколько минут. Используется для ремонтных работ и для образования гидроизолирующего слоя железобетонных конструкций.

Глиноземистый

Основа цемента – сырье, насыщенное глиноземом. Среди минеральных компонентов преобладает однокальциевый алюминат. Он и определяет многие свойства – прочность, быстрое схватывание, отличную адгезию с арматурой, огнеупорность, устойчивость к агрессивным средам. Этот вид выпускается трех марок – 400, 500, 600.

Гидрофобный

Производят путем смешивания гипса с портландцементным клинкером и включением в состав гидрофобизирующих добавок. Смесь отличается малым водопоглощением, поэтому даже во влажных условиях долгое время не теряет свойства. Бетон на базе гидрофобных цементов не расслаивается и не трескается со временем.

Белый

Материал изготавливают из отбеленного маложелезистого клинкера. Это цемент, характеристики которого уникальны – от прочих его отличает сочетание функциональных параметров с художественными возможностями. Используется как в строительстве, так и для создания декоративных элементов. Добавляя в состав красители, получают цветные цементы.

Кислотостойкий

В основе – кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Смесь устойчива к большинству кислот. Даже в очень влажных условиях не теряет физические характеристики. Но при контакте с щелочами разрушается.

Маркировка

Специальные буквенные или буквенно-цифровые обозначения говорят о типах смесей:

• ПЦ – портландцемент;
• ШПЦ – шлакопортландцемент;
• СС – сульфатоустойчивый;
• БЦ – белый;
• ГФ – цемент строительный гидрофобный;
• ПЛ – пластифицированный;
• Д20 – смесь с добавками; число означает количество добавок в процентах.

Обработка известняка

Схема завода по производству цемента

На заводе по производству цемента, породу выгружают в аппарат для первичного дробления камней. Большие валуны под воздействием давящей силы в несколько тонн, постепенно измельчаются до размеров теннисного мяча и поступают на конвейер. Мелкие и крупные камни направляются на вторичное дробление, где они уменьшаются до размеров мячика для гольфа и в мелкий порошок. Известняк, с разным процентом содержания углекислого кальция, обрабатывается отдельно.

Схема линии по измельчению и сушке известняка: 1 – питатель ленточный ПЛ-650; 2 – магнитный сепаратор; 3 – сушильный комплекс; 4 – элеватор; 5 – расходный бункер с шиберной головкой; 6 – питатель ленточный ПЛ‑500; 7 – мельница МЦВ-3; 8 – мельница роторно-струйная МРС-2/770; 9 – циклон-бункер ЦБ-4,5; 10 – пылеуловитель II ПЦ‑2,0 с бункером; 11 – фильтр рукавный ФРИ-60; 12 – питатель секторный ПС-1В; 13 – вентилятор ВВД; 14 – вентилятор среднего давления; 15 – шиберные заслонки; 16 – компрессор.

Это необходимо для дальнейшего их смешивания в разных пропорциях и по определенной технологии, чтобы производить цемент разных марок.

ВИДЫ КОРРОЗИИ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ

Коррозия цементного камня в водных условиях по ряду ведущих признаков может быть разделена на три вида:

Первый вид коррозии — разрушение цементного камня в результате растворения и вымывания некоторых его составных частей. Наиболее растворимой является гидроксид кальция, образующийся при гидролизе трехкальциевого силиката. Растворимость Са(ОН)2невелика (1,3 г СаО на 1 л при 15°С), но из цементного камня в бетоне под воздействием проточных мягких вод количество растворенного и вымытого Са(ОН)2 непрерывно растет, цементный камень становится пористым и теряет прочность. В этом виде коррозии объединены все те процессы коррозии, которые возникают в бетоне при воздействии мягких вод, когда составные части цементного камня растворяются и уносятся протекающей водой. Особое развитие коррозия бетона I вида получает при фильтрации воды через бетон.

Несколько предохраняет от данного вида коррозии защитная корка из углекислого кальция, образующаяся на поверхности бетона в результате реакции между гидроксидом кальция и углекислотой воздуха

Са (ОН)2 + СО2 = СаСОз + Н2О

Второй вид коррозии — разрушение цементного камня водой, содержащей соли, способные вступать в обменные реакции с составляющими цементного камня. При этом образуются продукты, которые либо легкорастворимы, либо выделяются в воде аморфной массы, не обладающей связующими свойствами. В результате таких преобразований увеличивается пористость цементного камня и, следовательно, снижается его прочность. С физико-химической точки зрения коррозия II вида включает в себя следующие процессы:

— проникание агрессивного вещества из раствора в пористую структуру бетона;

— химическое взаимодействие агрессивного вещества с компонентами цементного камня с образованием растворимых (или аморфных) продуктов;

— вынос растворимых продуктов реакции из бетона.

Наиболее часто встречающаяся при действии природных вод коррозия бетона – коррозия под действием углекислых вод. Углекислота Н2СО3 присутствует, как правило, во всех водах. Источником обогащения воды углекислотой являются биохимические процессы, протекающие в воде и в почве. Необходимо отметить, что чем больше агрессивной Н2СО3, тем выше кислотные свойства раствора и скорость коррозии.

К третьему виду коррозии относятся процессы, возникающие под действием сульфатов. В порах цементного камня происходит отложение малорастворимых веществ, содержащихся в воде, или продуктов взаимодействия их с составляющими цементного камня. Их накопление и кристаллизация в порах вызывают значительные растягивающие напряжения в стенках пор и приводит к разрушению цементного камня. Характерным видом сульфатной коррозии цементного камня является взаимодействие растворенного в воде гипса с трехкальциевым гидроалюминатом:

ЗСаО • А12О3 • 6Н2О + 3CaSO4 + 25H2O = ЗСаО • А12О3 • 3CaSO4 • 31Н2О

При этом образуется труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция, который, кристаллизуясь, поглощает большое количество воды и значительно увеличивается в объеме (примерно в 2,5 раза), что оказывает сильное разрушающее действие на цементный камень. Отличительными признаками коррозии III вида являются накопление в порах и капиллярах бетона кристаллических продуктов взаимодействия цементного камня со средой, возникновение внутренних напряжений, вызывающих разрушение цементного камня и бетона.

Такими кристаллическими продуктами при воздействии сульфатов на бетон являются гипс и гидросульфатоалюминат кальция, встречающийся в двух модификациях:

Эти химические реакции сопровождаются увеличением объёма твёрдых фаз соответственно в 2,6 и 5,1 раза.

Исключить или ослабить влияние коррозионных процессов при действии различных вод можно конструктивными мерами, путем улучшения технологии приготовления бетона и применения цементов определенного минералогического состава и необходимого содержания активных минеральных добавок.

5 

Технология производства

Современные производители цемента могут изготавливать его по разному рецепту, но общая технология производства остается одинаковой для всех марок. Основные отличия заключаются в разном исходном сырье вяжущей добавки, а весь остальной технологический процесс идентичный.

Его можно разделить на несколько стадий:

1. Первый этап — приготовление исходного сырья. Процедура подразумевает продолжительное измельчение известковых камней и глины, а затем смешивание компонентов в правильной пропорции. Зачастую состав цементного раствора включает в себя 3 части известняка и одну часть глины. Также в нем может присутствовать мергель, который является осадочной горной породой.
2. Второй этап — обжиг состава и подготовка клинкера. Исходный раствор помещается в специальный резервуар и обрабатывается под воздействием высокой температуры. Ее значение может достигать 1500 градусов Цельсия. В такой среде шлам успешно обжигается, становясь клинкером. Затем его измельчают с помощью специальных жернов до порошкообразного состояния.
3. Третий, последний этап — соединение всех частей для производства портландцемента. Измельченный клинкер разбавляется гипсом в пропорции 5%, а также дополнительными минеральными компонентами.

Особенности изготовления

Такое сырье, как цемент, представляет собой группу продукции, в состав которой входят гидравлические вещества на основе алюминатов и силикатов, образуемые при термообработке компонентов.

Особое место в линейке данных товаров отводится строительной смеси быстродействующего типа, главной характеристикой которой является способность материала застывать не только при контакте с воздухом, но и в воде. Эту продукцию называют глиноземистым цементом. Кроме того, встречаются и другие названия продукции, например, алюминатный цемент.

Производство сырья происходит по специальной технологии, в ходе которой базовые компоненты дополнительно обогащаются глиноземом. После этого состав проходит термическую обработку в доменных либо же электродуговых заводских печах, а затем дробится до необходимого размера частиц. Химическая формула и технические характеристики данной продукции позволяют использовать ее для приготовления жаростойкого бетона. Главной отличительной особенностью глиноземистого цемента от сырья других марок является огнестойкость, которая в разы превосходит аналогичные показатели продукции других фирм, например, портландцемента. Как утверждают специалисты, состав смеси позволяет эксплуатировать ее при температурных значениях, достигающих 1700С.

Глиноземистый цемент часто применяется в качестве одного из компонентов в различных составах, смешиваясь с магнезитом или шамотом, что позволяет изготавливать гидравлически застывающие огнестойкие растворы.

Производство цемента осуществляется на основе бокситов и известняка в совокупности с рядом других веществ, которые отвечают за те или иные характеристики состава. Современные производственные мощности пользуются двумя способами выпуска состава согласно ГОСТ – спекание и плавление. Выбор метода производства основывается на специфике состава бокситов и уровне содержания в элементах разных включений, например, оксида железа.

В ходе выбора последнего способа изготовления, к качеству бокситов предъявляются очень высокие требования. Процесс начинается с погружения состава в печи с водяным охлаждением. Горячий воздух, подача которого происходит через фурмы, обеспечивает процедуру плавления состава. По окончанию обработки сырье охлаждают и измельчают.

Гораздо реже прибегают к способу дуговой плавки, благодаря которому цементу становятся присущи самые высокие качественные характеристики.

После производства проводится дальнейшая подготовка состава, включающая в себя смешивание всех ингредиентов. Затем они гранулируются или брикетируются.

При использовании для выпуска глиноземистого цемента доменных печей в результате производства образуется высокоглиноземистый шлак, в составе которого нет железа, но имеется большое содержание кремнезема. Подобная продукция имеет недостаток, связанный с минимальными показателями прочности состава на первых порах его затвердевания. В отечественном производстве способ получения цементной смеси путем доменной плавки стал очень востребован.

Процесс спекания – способ изготовления глиноземистого цемента в заводских печах обычного типа с небольшим нагревом. В ходе постепенного остывания сырья генелит, входящий в его состав, кристаллизуется и приобретает стеклообразную структуру. Контроль уровня нагрева в ходе такого способа производства продукции является основополагающим, поскольку недостаточный уровень нагрева будет способствовать кристаллизации алюминатов кальция.

На выходе из оборудования состав гранулируется. А качества цемента, полученного таким образом, позволят продукции выделяться максимальными значениями прочности сырья.

Заключение

Учитывая свойства данного материала, из него можно сделать все, что угодно. Ничто не мешает создать стеновую панель или цементно-песчаную черепицу на его основе. Практически любые правильные и даже неправильные формы строительных элементов могут быть созданы на предприятиях и даже на строительных площадках.

Этот универсальный материал представляет собой основу любой строительной конструкции. Здания всегда начинают строить с фундамента, в основе которого обязательно лежит высокопрочный бетон, созданный из цементной смеси. Далее в ходе строительства используются железобетонные конструктивные элементы, а завершают сооружение устройством покрытия крыши, в виде которого может выступать цементно-песчаная черепица. В последнее время она стала весьма популярной. Также и декоративные отделочные работы часто применяются с использованием раствора цемента.

Следовательно, в современном строительстве значение этого материала переоценить невозможно. Это наиболее дешевый, удобный и прочный элемент, использование которого оправдано на 100 %.