Почему цемент затвердевает? Цемент. Вся справочная информация о цементе. Почему цемент

Во все времена человек для своих нужд занимался строительством, начиная древними постройками и заканчивая современными техническими шедеврами. Для того чтобы здания и другие постройки оставались надежными, необходимо вещество, которое не даст распадаться составляющим частям по отдельности.

Цемент - это материал, который служит для связки строительных элементов. Его применение велико в современном мире. Он используется в различных сферах деятельности человека, и от него зависит дальнейшая судьба всех сооружений.

История возникновения

Стали использовать еще в древние времена. Сначала это была необожженная глина. Благодаря своей простоте получения и распространенности она применялась повсюду. Но из-за слабой вязкости и устойчивости глина уступила место термически обработанным материалам.

В Египте были получены первые качественные строительные вещества. Это известь и гипс. Они обладали способностью твердеть на воздухе, благодаря чему и получили широкое применение. Эти стройматериалы удовлетворяли требованиям, пока не начало развиваться мореплавание. Стало необходимо новое вещество, которое сопротивлялось бы действию воды.

В XVIII веке был изобретен материал -- романцемент. Это продукт, который мог твердеть как в воде, так и на воздухе. Но усиленное развитие промышленности требовало более качественных материалов и вяжущих свойств. В XIX веке было изобретено новое вещество для связывания. Оно получило название портландцемент. Этот материал используется и по сей день. С развитием человечества к вяжущим веществам предъявляются все новые требования. Для каждой отрасли используется своя марка, обладающая необходимыми свойствами.

Состав

Цемент - это основная составляющая строительной отрасли. Главными компонентами в ней являются глина и известняк. Они смешиваются между собой и подвергаются термической обработке. Затем получившаяся масса размалывается до состояния порошка. Серая мелкая смесь - это и есть цемент. Если его смешать с водой, то масса со временем станет, как камень. Главной особенностью является способность твердеть на воздухе и сопротивляться воздействию влаги.

Получение цементного раствора

Чтобы строительная масса была необходимого качества, в состав должно входить не менее 25% жидкости. Изменение соотношения в любую сторону приводит к снижению эксплуатационных свойств раствора, а также его качества. Схватывание происходит через 60 минут после добавления воды, а после 12 часов смесь теряет свою эластичность. Все зависит от температуры воздуха. Чем она выше, тем быстрее затвердеет масса.

Для получения раствора необходим песок, в который добавляется цемент. Получившаяся смесь тщательно перемешивается и заливается водой. В зависимости от производимых работ раствор может быть обычным или обогащенным. Первый состоит из пропорций 1:5, а второй - 1:2.

Виды и производство цемента

На данный момент изготавливается много разновидностей вяжущего материала. Каждому присуща своя степень твердости, которая указывается в марке.

К основным видам относятся:

• Портландцемент (силикатный). Это основоположник всех видов. Любая марка использует его как фундамент. Отличием является количество и состав добавок, которые придают цементу необходимые свойства. Сам порошок имеет серо-зеленый цвет. При добавлении жидкости он твердеет и прочнеет. Не используется отдельно в строительстве, а идет как основа для создания
• Пластифицированный состав снижает затраты, обладает способностью убирать подвижность раствора и отлично сопротивляется воздействию холода.
• Шлаковый цемент. Это результат дробления клинкера, и добавления активных присадок. Используется в строительстве для приготовления растворов и бетона.

• Глиноземистый. Обладает высокой активностью, скоростью схватывания (45 минут) и затвердевания (полное происходит уже через 10 часов). Также отличительным свойством является повышенная сопротивляемость влаге.
• Кислотоупорный. Образуется в результате смешивания кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Для приготовления раствора добавляется натриевое Преимущество такого цемента - устойчивость к воздействию кислот. Недостаток - небольшой срок службы.
• Цветной. Образуется при смешивании портландцемента и пигментных веществ. Необычный окрас используется для декоративных работ.

Производство цемента состоит из 4 этапов:

• Добыча сырья и его приготовление.
• Обжиг и получение клинкера.
• Помол до состояния порошка.
• Добавка необходимых примесей.

Способы производства цемента

Есть 3 метода, которые зависят от подготовки сырья к термической обработке:

• Мокрый. При этом методе на всех этапах производства цемента присутствует необходимое количество жидкости. Применяется в ситуациях, когда основные составляющие не могут участвовать в технологическом процессе без использования воды. Это мел с повышенным содержанием влаги, пластичная глина или известняк.

• Сухой. Все этапы изготовления цемента проходят с материалами, содержащими минимальное количество воды.
• Комбинированный. Производство цемента включает в себя и мокрый, и сухой методы. Первоначальная цементная смесь изготавливается с водой, а затем ее максимально фильтруют на специальном оборудовании.

Бетон

Это строительный материал, который образуется при смешивании цемента, наполнителя, жидкости и необходимых добавок. Другими словами, он представляет собой затвердевшую смесь, в которую входят щебень, песок, вода и цемент. Бетон отличается от строительного раствора своим составом и размерами наполнителя.

Классификация

В зависимости от того, какой связывающий материал используется, бетон может быть:

• Цементный. Самый распространенный в строительстве вид. В основе используется портландцемент, а также его разновидности.
• Гипсовый. Обладает повышенной прочностью. В качестве вяжущего материала берется
• Полимерный. В основе лежат Подходит для работ на горизонтальных и вертикальных поверхностях. Является прекрасным материалом для отделочных и ландшафтных работ.
• Силикатный. Вяжущим материалом являются известь и кремнеземистые вещества. По своим свойствам очень похож на цементный и используется в производстве железобетонных конструкций.

В зависимости от назначения, бетон может быть:

• Обычный. Используется в промышленном и гражданском строительстве.
• Специальный. Нашел свое применение в гидротехнических сооружениях, а также при дорожных, изоляционных и декоративных работах.
• Специального назначения. стойкий к химическим, термическим и другим специфическим воздействиям.

Стоимость цемента

Изготовители выпускают продукцию, расфасованную по массе. Вес мешков цемента бывает 35, 42, 26, а также 50 кг. Выгоднее всего покупать последний вариант. Он наиболее оптимально подходит для загрузки и позволяет сэкономить на упаковке. В зависимости от объекта, на котором будут вестись ремонтные работы, используется цемент различных марок, имеющий свою собственную стоимость. При оплате учитывается каждый мешок цемента. Цена его фиксированная и может колебаться в зависимости от требований продавца.

Перед тем как начать рассчитывать денежные затраты, необходимо определиться с еще одним нюансом. Иногда можно увидеть объявление, в котором указана стоимость ниже стандартной. Не стоит попадаться на такую ловушку. В таких случаях дорогой цемент разбавляется более дешевым. Выигрывая несколько рублей, вы потеряете качество строительного материала.

Возьмем один 50 килограммовый мешок цемента. Цена марки М400Д0 составит 220 рублей. Стоимость других может изменяться, но в среднем это:

• М400Д20 - 240 рублей.
• М500Д0 - 280 рублей.
• М500Д20 - 240 рублей.

Если нужно использовать только пару мешков цемента, то их наиболее выгодно покупать в ближайшем магазине по продаже строительных материалов. А если нужно большое количество, то следует обратиться на завод-изготовитель.

Расход цемента

Перед выполнением любых строительных работ возникает вопрос о том, сколько цемента необходимо и какой консистенции должен быть раствор. В идеальном случае должна сохраняться прочность и не превышаться пропорциональность составляющих.

Когда предстоит ответственная и серьезная работа, смешивать цемент и песок «на глаз» недопустимо. Если не жалеть вяжущий материал, то при больших объемах он обойдется в огромные суммы денег.

Так сколько цемента необходимо для производимых работ? Ответить помогут строительные нормативы (СНиП). Здесь учитываются все причины, влияющие на изготовление смеси. Ориентируясь на марку состава и учитывая все факторы, можно четко узнать норму расхода цемента на 1 кубический метр раствора.

Главная особенность, которую не учитывают многие застройщики, - это то, что цемент распределяется в пустотах между частицами песка. Помните, что состав обладает активностью. При долгом хранении в помещении марка 500 через несколько месяцев станет 400. Поэтому при покупке всегда следует просить сертификат с датой выпуска.

Все обо всем. Том 5 Ликум Аркадий

Почему цемент затвердевает?

Почему цемент затвердевает?

Цемент - один из наиболее распространенных материалов в современном строительстве. Сам по себе он мелкий порошок. Но если его смешать с водой и дать затвердеть, он вместе с песком и гравием превращается в твердое, прочноевещество. Цемент - главное составляющее вещество строительного раствора и бетона.

Строительный раствор - это смесь цемента, песка и воды. Бетон - это та же самая смесь, но с добавлением гравия или измельченного камня. Современный цемент производится путем нагревания известняка и глины или шлака до очень высокой температуры. Эта смесь нагревается до тех пор, пока не образовываются большие, спекшиеся куски. Их называют клинкерами. Клинкеры размалывают затем в порошок.

Когда вода добавляется к цементному порошку, происходят сложные химические реакции. В результате образуется стойкий искусственный камень, нерастворимый в воде. Какие это химические реакции? Что происходит, чтобы цемент затвердел? У химиков нет точного ответа на этот вопрос. В состав цемента входит четыре компонента. Считают, что каждый из этих компонентов при добавлении воды превращается в кристаллы. Эти кристаллы сцепляются между собой, и цемент затвердевает.

Вид цемента, который затвердевает под водой, называется гидравлическим цементом. Удивительно то, что римляне открыли процесс получения гидравлического цемента в III–II веке до н. э. Они делали такой цемент путем смешивания вулканического пепла с известью. Это открытие было одним из выдающихся достижений римлян.

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?

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/см 2 . 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. 1. Б. Быстротвердеющий, предназначенный для ремонтных работ.
2. 2. БЦ. Белый цемент для отделочных и скульптурных работ.
3. 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. 4. СЦ. Сульфатостойкий цемент с защитой от разрушения бетона солями. Поэтому прекрасно подходит для гидротехнических сооружений.
5. 5. ТЦ. Тампонажный цемент для заглушки газовых и нефтяных скважин.
6. 6. ШЦ. Шлаковый цемент, производимый без клинкерной основы.
7. 7. ЦЦ. Цветной цемент, получаемый благодаря введению красящих пигментов.
8. 8. ПЛ означает, что используются пластификаторы, ГФ ― гидрофобные добавки., благодаря которым появляется эффект несмачиваемости, водоотталкивания.

Строительные материалы появились в тот момент, когда на заре нашей цивилизации первые люди начали строительство домов и укреплений. С течением времени человечество искало материалы, обладающие большой прочностью и доступностью в любом месте проживания. После длительных поисков и экспериментов было выявлено, что мелкодробленый известняк и гипс, при смешивании с водой и минералами, приобретает особые вяжущие свойства.

После затвердевания образует монолитное соединение имеющие характеристики твердого камня. С того момента цемент начали производить в больших количествах и использовать в строительстве больших и маленьких сооружений. Проходя очередной раз мимо постройки из камня и металла, мы часто задаёмся вопросом: «Так как же делают цемент?»

Интересный факт: в период постройки Египетских пирамид, фараоны использовали технологию похожую на производство бетона. Смесь измельчённого известняка и каменной крошки заливали водой и превращали в монолитные каменные блоки.

Из чего делают цемент?

Первый этап производства начинается в известняковом карьере, когда с помощью горнодобывающих машин из почвы изымают компоненты будущего цемента. Чтобы строительный материал имел требуемую прочность, для производства выбирают известняк, который лежит близко к поверхности. В его составе, в большом количестве, присутствует кремний, железо и окись алюминия. Если копать глубже, то порода будет чище, но с большим содержанием углекислого кальция. Добытый камень, по необходимости, сортируют и отправляют на производство, где меняют пропорции, чтобы получить цемент разных марок.

Материалы по теме:

Как пчелы делают мед?

Обработка известняка

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.

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

Сортировка и шлифование

Мелкий известняк, с помощью сортировочного погрузчика, размещают в сухие склады, защищенные от влаги и перепадов температуры. Формируются кучи из сырьевой смеси, разного состава, готовые к этапу шлифования. По конвейеру дробленый камень поступает в шлифовальную машину – вальцовую мельницу, в которой образуется известняковая пыль.

В соответствии с общепринятой технологией, если раствор или бетон изготовлен в соответствии с правилами и пропорциями, сразу после заливки в форму, опалубку или на поверхность он начинает застывать. Однако его прочностные характеристики наращиваются не сразу, а в течение определенного периода времени.

В течение этого периода, даже если визуально раствор или бетон выглядят твердыми, к ним нельзя прикладывать существенную нагрузку – материала может пойти трещинами и разрушиться.

В связи с этим начинающих строителей интересует вопрос, сколько сохнет цемент (бетон или раствор), а также какие факторы влияют на замедление или ускорение данного процесса.

Этапы отвердевания цементной смеси

В общем случае, для продолжения строительных работ будет достаточно 30-дневной выдержки свежезалитой конструкции. В отдельных случаях, при заливке мощных фундаментов под здания, сооружения или промышленное оборудование, этот срок увеличивают до 90 дней.

При небольшом «бытовом» строительстве – заливке стяжки пола, укладке керамической плитки, обустройстве бетонной отмостки или дорожки и других подобных работах, ходить и перемещать предметы по поверхности можно через 72 часа с момента укладки раствора или бетона.

При этом материал проходит два этапа отвердевания: схватывание и собственно отвердение

• Схватывание . Это достаточно быстрый процесс – не более 24 часов с момента приготовления смеси. Основной фактор, влияющий на скорость схватывания – температура окружающей среды.

В теплое время года, когда температура воздуха находится в пределах 20-22 градуса Цельсия, раствор (бетон) начинает «схватываться» примерно через 2 часа после замешивания. Если же температура воздуха колеблется около 0 градусов, этот процесс может затянуться на 20 часов.

При этом все это время материал сохраняет «подвижность», и если в это время начать производить ним какие-либо действия, стадия «схватывания» может существенно затянутся во времени.

• Отвердение. Согласно строительных норм и инструкций отвердение раствора (бетона) происходит в течение 30 дней после заливки конструкции.

Однако в этом случае подразумевают не полное отвердение, а отвердение до такой величины, при которой можно начинать следующий этап строительных работ. Полное же отвердение происходит в течение одного, а то и нескольких лет.

Надо заметить, что указанные сроки действительны при поддержании оптимальной температуры окружающей среды и влажности согласно инструкции. Также, чтобы схватившийся раствор или бетон набирал свою прочность равномерно и не трескался, его поверхность необходимо защищать от прямых солнечных лучей (как правило, полиэтиленовой пленкой), в очень жаркие дни заливку производить в утренние или вечерние часы, а течение дня сбрызгивать поверхность водой в течение 72 часов.