Свойства, маркировка и критерии выбора строительного цемента

Из обширного ряда номенклатуры товарного цемента ныне наиболее востребован портландцемент — вяжущее вещество в виде мелкодисперсного порошка, состоящее из перемолотой смеси гипсового камня и портландцементного клинкера. Взаимодействие в водой превращает эту порошкообразную массу в тестовидный раствор. Последний через определенный период застывает, преобразуясь в искусственный камень с гарантированными параметрами прочности и устойчивости к внешним воздействиям.

Состав портландцемента

Портландцемент получают спеканием сырьевой смеси, в состав которой входят глина (22-25 %) и известняк (75-78 %). Добыча известняка, залегающего на глубинах до 0,7-10 м, ведется открытым способом. Для изготовления портландцемента используется слой известняка желтовато-зеленоватого цвета.

Спеченная при высоких температурах гранулированная сырьевая смесь называется «клинкер». Именно его состав и характеристики определяют важные свойства цемента: прочность цементного камня и скорость ее нарастания, долговечность и стойкость к сложным эксплуатационным условиям отвердевших растворов и смесей, изготовленных на базе портландцемента.

Используемое основное сырье

При изготовлении портландцемента используют известковые и глинистые породы в определенной пропорции, обеспечивающей требуемый химический состав для обжига.

Все виды портландцемента (ПЦ) изготавливают из разного сырья, общим компонентом для всех является только цементный клинкер

Из известковых пород наиболее часто применяют:

Известняк, не содержащий включений кремния. Плотная порода с мелкокристаллической структурой.
Мергель – переходная от известняковых к глинистым порода. Включает в свой состав мелкие частицы солей кальция с примесью полевого шпата, доломита и пр.
Мел – податливая, легко измельчаемая осадочная порода.
Ракушечный известняк.

К глинистой составляющей относятся:

Глинистые сланцы. Благодаря своей слоистой структуре легко раскалываются, что значительно облегчает обработку.
Лесс. Рыхлая мелкозернистая порода, содержащая большое количество карбоната кальция.
Глина. Представляет собой смесь основного глинистого вещества – гидроалюмосиликата с соединениями железа, магния и других элементов.
Суглинки. Отличаются от глины увеличенным содержанием песка.

Для экономии природных сырьевых ресурсов и удешевления производства цемента все чаще используются отходы металлургической промышленности (шлам, зола).

Разновидности портландцемента и области их применения

В соответствии с ГОСТом 31108-2016 портландцемент по составу, а следовательно, по физическим и техническим характеристикам разделяют на 5 основных видов.

Бездобавочный

Обозначение – ЦЕМ I. В составе присутствуют только клинкер и гипс. Допустимое содержание минеральных добавок – до 5%. Основная особенность бездобавочного портландцемента – свойство быстро схватываться и набирать прочностные характеристики. Уже на следующий день после заливки бетон или цементно-песчаный раствор приобретают примерно 50% от марочной прочности. Бездобавочное вяжущее применяется при строительстве монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций. Не рекомендуется для использования в особых условиях, отличающихся от нормальных.

С активными минеральными добавками

Маркировка – ЦЕМ II. Портландцементный клинкер и активные минеральные добавки могут перемалываться совместно или по отдельности. Количество добавок – 6-35%. Чем выше их содержание в портландцементе, тем медленнее бетон или цементно-песчаный раствор набирают марочную прочность. В качестве таких добавок используют горные породы – диатомит, опоку, трепел, пемзу, вулканический пепел и другие.

Введение этих компонентов в состав портландцемента позволяет снизить себестоимость, но при этом немного ухудшаются прочность и другие технические свойства конечного продукта. Есть еще один положительный момент использования активных минеральных добавок, основу которых составляет аморфный кремнезем. Этот компонент легко реагирует с гидроксидом кальция, который образуется при гидратации цемента. При этом происходит образование труднорастворимых гидроксидов кальция, не вымывающихся из цементного камня. Их присутствие значительно повышает водонепроницаемость конечного продукта.

Шлакопортландцемент

Обозначение – ЦЕМ III. Вяжущее, содержащее гранулированный шлак в количестве 6-35%, относится к нормально твердеющим. Его получают совместным помолом клинкера, шлака и гипса. В шлаках, как и в активных минеральных добавках, содержится амфорный кремнезем. Шлакопортландцемент стоит дешевле обычного цемента примерно на 15%. Он медленнее набирает прочность, но через 2-3 месяца по этому показателю опережает портландцемент такой же марки. Минус шлакосодержащего вяжущего – низкая морозостойкость. Поэтому оно используется при строительстве массивных наземных, подземных и подводных конструкций, которые не подвергаются частым циклам замораживания-оттаивания.

Пуццолановый

Обозначается как ЦЕМ IV. Его получают совместным помолом клинкера, минеральной добавки и гипса. Возможно перемалывать их отдельно, а затем тщательно смешивать. Ограничение по содержанию трехкальциевого алюмината – не более 8%. Для него характерно медленное твердение в первые сроки схватывания. Во влажных условиях бетон из пуццоланового цемента догоняет бетон из обычного портландцемента через 3-6 месяцев.

Благодаря медленному твердению, пуццолановые цементы выделяют меньшее количество тепла, поэтому они применяются при строительстве массивных конструкций, для которых важным моментом является отсутствие термических деформаций. ППЦ хорошо набирают прочность при повышенных температурах, поэтому они используются при изготовлении изделий, которые подвергаются тепловой и влажностной обработке в автоклавах. Бетоны на ППЦ имеют высокую водонепроницаемость и сульфатостойкость, но низкую морозостойкость. Поэтому они используются при строительстве подводных и подземных объектов или подводной и подземной частей наземных объектов, которые находятся в контакте с мягкими и сульфатсодержащими водами. Количество циклов замораживания-оттаивания для таких бетонных конструкций должно быть сведено к минимуму.

Читать еще: АЛМАЗНАЯ РЕЗКА, БУРЕНИЕ И ШТРОБЛЕНИЕ НА ОФИЦИАЛЬНОМ ОБОРУДОВАНИИ HILTI

Таблица пропорций компонентов портландцементов различных типов

Марки портландцемента

Марка	400	500	550	600
R28 при сжатии кг/см 2	400	500	550	600
R28 при сжатии кг/см 2	55	60	62	65

М400
Имеет самое широкое применение, начиная от железобетонных конструкций, заканчивая бытовыми и подсобными работами на дачном участке. При высоких прочностных показателях и хорошей скоростью схватывания (примерно 2 часа, в зависимости от окружающей температуры), минимальный по цене из всего ряда.
М500
Имеет более высокие прочностных характеристики, применяется для тяжелых фундаментов, железобетонных блоков и опор, в строительстве мостов, ферм, перекрытий и прочих конструкций, с повышенными требованиями надежности, влагоустойчивости и долговечности.
М550
Характеризуется быстрым твердением, высокой устойчивостью к перепадам температур, морозоустойчивостью, долговечностью, сульфатостойкостью. Применяется при строительстве в сложных метеоусловиях, в конструкциях взаимодействующих с водой.
М600
Самый прочный, быстротвердеющий и дорогой из ряда, широкого распространения не имеет высокой себестоимости. Используется при строительстве объектов, сооружений, реконструкционных работах.

Портландцемент строительного назначения имеет марки М400 и М500.

Параметры, характеристики, особенности

Имеет отличительные особенности, а технических показателях, способах использования и сроках схватывания.

Исходные компоненты состава

Состав шлакопортландцемента включает:

доменные шлаки гранулированные, с содержанием в цементе в зависимости от задаваемых параметров и характеристик от 20 до 80 %, при среднем оптимальном показателе до 50 %;
клинкерные минералы с допустимым содержанием магния до 6 %;
гипс природный с возможным присутствием фтора, бора, фосфора: общая масса минерала не более 5 %.

Все составляющие компоненты шлакопортландцемента высушиваются до достижения максимальной влажности в 1 %, затем измельчаются в тонкодисперсный порошок.

Маркировка по скорости затвердевания

Скорость набирания прочности цемента влияет на качество выполняемых работ, причем, в некоторых случаях не всегда требуется быстрое схватывание. Для определения быстроты затвердевания раствора в маркировке производителями указывается и этот параметр:

ЦЕМ I — цемент с максимальной скоростью затвердевания. Через сутки прочность материала достигает показателя 50% проектной. Цемент имеет в своем составе до 5% минеральных добавок;
ЦЕМ II — содержит 6-35% добавок (подтип А — 6-20%, подтип В — 21-35%), от уровня которых зависит скорость затвердевания: большее число добавок замедляет процесс схватывания раствора. Классы цемента 32,5-52,5 обозначают: Б — быстротвердеющий (50% прочности на 2-й день), и Н — нормальнотвердеющий (50% прочности на 7-й день). Учитывая виды добавок, различают цемент: Ш — гранулированный шлак, и П — пуццолан;
ЦЕМ III — шлакопортландцемент, содержит в составе доменный гранулированный шлак — 36-65%, имеет класс прочности — 32,5, является нормальнотвердеющим;
ЦЕМ IV — пуццолановый цемент, содержание добавок и пуццоланы — 21-35%, имеет класс прочности — 32,5, является нормальнотвердеющим;
ЦЕМ V — цемент композиционного класса, содержит добавок и шлака -11-30%, является нормальнотвердеющим, имеет класс прочности — 32,5.

Строительство домов

Белый цемент по сравнению с традиционным аналогом, отличается рядом достоинств: как эксплуатационными характеристиками, так и своими эстетическими свойствами. Благодаря красивому цвету, его широко применяют не только для строительных работ, но и для создания скульптур и других архитектурных форм. В статье рассмотрим основные характеристики белого цемента и области, в которых он применяется.

Содержание:

Что такое белый цемент

Светлый оттенок белого цемента получается благодаря составу и особой технологии его изготовления.

Производится он на основе маложелезистого клинкера, с примесью минеральных добавок, известняка, гипса, хлорноватых солей, которые придают ему белесый цвет. А обжиг с резким охлаждением обеспечивает – прочность.

Такой материал многофункционален. Он применяется при:

строительстве;
сооружении наливных полов;

может служить составным компонентом при изготовлении сухих отделочных смесей.

Состав и свойства белого цемента

Материалы. Светлая окраска цемента достигается путем использования сырья, где отсутствуют железистые соединения или присутствуют, но в малом количестве. Белый цемент производится на основе маложелезистого клинкера, где сведено к минимуму содержание марганца и хрома. Также в его состав входят минеральные добавки, известняк, гипс, хлорноватые соли, которые придают ему белесый цвет.

Читать еще: Как укрепить фундамент частного дома своими руками

Технология. Дробление сырья и помол клинкера происходит в дробилках/мельницах, оснащенных специальной футеровкой. Здесь используются кремневые, базальтовые, фарфоровые плиты. При этом удельная поверхность (тонкость помола) существенно выше, чем у обычного цемента:

тонкость помола серого цемента ̴ 3 500 см²/гр.;
тонкость помола белого ̴ 4 500 см²/гр.

Для обжига сырьевой смеси используется жидкое, газообразное или другое топливо, не производящее частиц сажи или золы.

Прочность и белизна цемента достигается путем обжига клинкера при высоких температурах, а затем его охлаждения в бескислородной среде (1200°С-200°С). Или применяется резкое охлаждение водой (1500°С-500°С), после этого влажный клинкер подсушивается в сушильном барабане при температуре 300°С.

Сухой способ. При низкой влажности сырья, большинство предприятий применяют именно такой способ. Для этого используются шахтные печи, где совмещены этапы тонкого перемалывания, тщательной просушки и смешивания, всех необходимых компонентов. Полученный клинкер подвергается обжигу при температуре 800°С.
Мокрый способ. Данная схема подразумевает дробление в мельнице твердых компонентов, а мягких – в специальном устройстве — болтушке с использованием воды. После этого этапа влажный шлам высушивается и далее осуществляется его более мелкий размол и перемешивание с остальным сырьевым материалом, как при сухом способе.

Цемент производится с двумя индексами прочности: М400 и М500.

Особенности. Помол такого цемента более тонкий, поэтому при просеивании через сетку № 008, остаток не должен составлять более 12%.

Степень белизны определяет его декоративные свойства, исходя из этого показателя, цемент производится 3-х сортов: 1 (высший), 2 и 3, где коэффициент отражения равен 80%, 75%, 68% соответственно.

Схватывание материала наступает через 45 минут, полное высыхание – через 12 часов.

Цветной цемент получают аналогичным способом с добавлением минеральных красителей. Редкие цвета дают:

эсколаит – фисташковый оттенок;
кобальт – коричневый;
марганец – от голубого до глубокого черного.

Преимущества

Максимальная прочность и ускоренное затвердение материала. Через 16 часов отвердение раствора составляет уже 60%, тем самым сокращается и удешевляется строительный процесс;
такой высокий технологический показатель как дисперсность не дает материалу разрушаться под влиянием агрессивных растворов, атмосферной влаги;
экологичность цемента, благодаря использованию в производстве натуральных минералогических компонентов;
готовые строения отличаются прочностью и устойчивостью. Обладают стойкостью к образованию трещин (сколов). Такие достоинства материала минимизируют затраты на ремонтные или реставрационные работы;
эстетичность белизны, цветоустойчивость цемента и универсальность, позволяет совмещать его с другими отделочными декоративными материалами;
многофункциональность: применяется в качестве строительного и декоративного материала; используется в отливке напольных плит и кирпича; входит в состав сухих клеевых смесей, цветного бетона, затирки, шпатлевки и так далее.

Область применения

Сейчас почти во всех строениях присутствует белый цемент, в некоторых случаях его применение самое лучшее и единственное решение.

Он используется при изготовлении разнообразных строительных элементов, особенно эффектно смотрится белый бетон в качестве отделки фасадов. Благодаря нему здания и архитектурные фрагменты становятся более долговечными и выразительными.

Высокие технические характеристики цемента предотвращают изменение цвета бетона, и позволяют использовать его как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе. Он обладает повышенной стойкостью к различным атмосферным явлениям (солнечный свет, снег, дождь), при этом сохраняя белизну в течение длительного периода.
Он дает возможность производителям цементной продукции и бетонных изделий, а также архитекторам отличную основу для осуществления разнообразных замыслов. Позволяет работать с формами, наполнителями, цветностью, а также применять различные технологии бетонирования, отделки и обработки затвердевшей поверхности.

В каких случаях используется белый цемент

Удивительное сходство с природным камнем достигается путем смешивания белого портландцемента с керамзитовым гравием, мраморным или гранитным щебнем мелкой фракции и нужного оттенка красителем. Такого рода смесь применяется при изготовлении терразитовой штукатурки для облицовки фасада строения, тротуарной плитки или декоративного кирпича.

Он служит основой для цементно-известковых растворов, клеевых составов, затирок, наливных полов, штукатурных смесей.
Используется при изготовлении скульптур, колонн, ступенек, бордюров, цветников, малых архитектурных форм, фрагментов декора.

Высокая степень износостойкости и светоотражающие свойства позволяют использовать белый цемент, как для разметки аэродромного и дорожного полотна, так и в качестве материала для дорожного покрытия.

Работа с белым цементом. Полезные советы

Используемые формы (опалубка, различного вида емкости) и инструменты должны быть чистыми: без пыли, грязи, жиров, ржавчины. Это правило распространяется и на бетономешалку;
для замешивания раствора и последующего его увлажнения используется только чистая вода;
если в конструкции применяется стальная арматура, тогда ее следует предварительно покрыть 30 мм слоем бетона. Иначе, велика вероятность, что со временем на белой поверхности появятся ржавые подтеки;
отбеливающей добавкой может послужить диоксид титана, но его масса не должна составлять более 1% от общего веса;
заполнитель для бетона выбирается только белого цвета и мелкой фракции (до 2мм). В нем не должны присутствовать илистые частицы или мелкозем. Содержание минерала класса сульфидов в кварцевом песке должно быть исключено, рекомендуемая фракция – 1,5 мм;
пластификаторы, замедляющие добавки также подбираются с оттенком, который не повлияет на цвет раствора. Не рекомендуется использовать белила на основе цинка.

Читать еще: Виды шпаклевки для деревянного пола. Их особенности, технология нанесения

Производители белого цемента и его цена

Купить белый цемент можно в любом строительном магазине. Он представлен широким ассортиментом производителей.

Aalborg White

Усовершенствованная технология и чистая сырьевая основа выводят датский цементный завод Aalborg White на лидирующие позиции. Их продукция отличается высокими показателями белизны и прочности, экспортируется в 80 стран мира. Такого рода материал производят заводы, расположенные: в Дании, Китае, Малайзии, североамериканском регионе и Египте. Из недостатков можно отметить только его стоимость.

Технические характеристики белого портландцемента марки М700 (Дания):

расфасована продукция по 25 кг фирменным бумажным мешкам, цена от 300 рублей;
первый сорт, степень белизны – 85-90%;
начало схватывания через 85 мин., конец – через 130 мин.;
прочность на 2-ые сутки достигает 36-44 Мпа, на 28-ые сутки – 68-78 Мпа;
расширение до 2 мм.

Технические характеристики белого цемента марки М600 (Египет):

расфасована продукция по 50 кг фирменным бумажным мешкам, цена от 470 рублей;
первый сорт, степень белизны – 87,4%;
начало затвердевания через 170 мин.;
прочность на 2-ые сутки достигает 32 Мпа, на 28-ые сутки – 67 Мпа.

Holcim («Щуровский цемент» и «Вольскцемент»)

Еще один крупнейший производитель и поставщик – финансово-промышленная компания Holcim. Два завода производят цемент по уникальной технологии этого концерна в России: «Щуровский цемент» и «Вольскцемент».

Технические характеристики белого цемента марки М500 (Россия):

расфасована продукция по 50 кг фирменным бумажным мешкам, цена от 435 рублей;
первый сорт, степень белизны – 82-84%;
начало схватывания через 100 мин., конец – через 170 мин.;
прочность на 2-ые сутки достигает 34-40 Мпа, на 28-ые сутки – 54-57 Мпа

Cimsa

Белый портландцемент от турецкого производителя Cimsa – это высокое качество продукции и приемлемая стоимость.

Технические характеристики белого портландцемента марки М600 (Турция):

— расфасована продукция по 50 кг фирменным бумажным мешкам, цена от 500 рублей;

— первый сорт, степень белизны – 89-92%;

— начало схватывания через 130 мин., конец – через 160 мин.;

— прочность на 2-ые сутки достигает 43,7 Мпа, на 28-ые сутки – 66,7 Мпа

— расширение до 1 мм.

Такой цемент позволяет применять пигменты для придания необходимого и стабильного оттенка, таким образом, получая неограниченную цветовую палитру. А принимая во внимание такие характеристики этого материала как: прочность и устойчивость к агрессивным воздействиям, можно осуществить любые, даже самые нестандартные замыслы архитекторов.

Технология определения прочности

Эта технология основывается на изготовлении раствора из одной части цемента, трех частей песка при водоцементном отношении 0,4. Раствор укладывают в соответствующие формы, подвергают обработке в пропарочной камере, а затем после схватывания и набора прочности давят на прессе. Пресс определяет усилие, с которым раздавлен образец, которое после умножения на установочные коэффициенты дает марку цемента.

ГОСТ предусматривает различные сроки проведения испытаний. Так, бетон испытывается через сутки, через семь и через тридцать суток. Пробы готового бетона предварительно укладывают в формы размером 100х100х100 мм или 150х150х150 мм. После укладки бетон «штыкуют», т. е. трамбуют обрезком арматуры примерно 25-30 раз для исключения из состава бетона воздушных пузырей и создания однородной массы бетонной смеси. После этого все образцы помещаются в пропарочную камеру, где они проходят обязательную термическую обработку.

Каждой из трех проверок соответствуют свои показатели прочности. Они увеличиваются по мере набора прочности бетоном, но опытный инженер уже по показателям седьмых суток может с большой долей вероятности определить марку бетона. Если показатели по прочности не соответствуют проектным требованиям, то изделия не могут использоваться при производстве строительно-монтажных работ.

Есть целый перечень конструкций, которые не допускают возможности применения бетона с маркой, ниже указанной в требованиях к ним. Это — фундаментные сваи, плиты перекрытия, колонны промышленных предприятий, подкрановые балки и некоторые другие конструкции.