Bsm818.ru

БСМ 818
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гост цемент химический состав

Классы и марки цемента — обзор и расшифровка

Цемент — распространенный строительный материал, использующийся в качестве вяжущего вещества при приготовлении бетонов, кладочных растворов и штукатурных смесей. Наиболее применяемым в отечественном строительстве является Портландцемент, о которым мы поговорим в данной статье.

Цемент марки М500

В публикации будут рассмотрены классы и марки цемента. Мы изучим их классификацию, узнаем как определить марку и читать маркировку, а также приведем советы по выбору цемента.

  1. Цемент — технология производства, классификация
    1. Как выбирать цемент правильно? (видео)
  2. Марки цемента и особенности номенклатурных обозначений
    1. Как определить марку цемента?

Что такое цемент — описание и технические характеристики

Сухой цемент выглядит как мелкий порошок, который при перемешивании с жидкостью переходит в пластичную массу. В таком виде материал может принимать любые формы под воздействием человека. После продолжительного контакта с воздухом масса застывает до твердого, каменного состояния.

Смеси принято делить по следующим признакам:

  • Назначению.
  • Времени, за которое раствор схватывается.
  • Виду основного материала (клинкера).
  • Скорости затвердевания.
  • Веществам, входящим в состав.
  • Показателям прочности.

К основным техническим характеристикам материала относят:

  • Морозоустойчивость. Сколько раз можно заморозить и дать оттаять материалу без потери прочности.
  • Прочность. Проверяют путем механического давления на затвердевший образец. В зависимости от скорости разрушения цементу присваивается та или иная марка.
  • Срок, за который схватывается материал. Важно при проведении работ в холодное время года.

История появления и сфера использования

Цемент пришел на смену вяжущим смесям, затвердевающим на воздухе, – гипсу и известняку. Эти материалы обладали низкой водостойкостью и быстро разрушались под воздействием внешних факторов. Прочность воздушных вяжущих веществ пытались повышать, добавляя к ним обожженную глину мелкого помола.

Точно известно, когда изобрели цемент, – в 1824 году. Тогда появился современный портландцемент, названный так из-за английского острова Портланд, состоящего из известняковых пород. После добавления в портландцемент мелких камней, песка и воды раствор можно было применять в качестве бетона. Он хорошо выдерживал нагрузки на сжатие, но плохо работал на растяжение. Через несколько десятилетий начали использовать металлическую арматуру для укрепления конструкций из цемента.

В зависимости от типа добавок и физических свойств цемент применяют в разных сферах:

  • изготовление скульптур или частей фасадов,
  • декоративное покрытие,
  • создание конструкций, находящихся в постоянном контакте с водой, кислотами или под землей.

Некоторые марки раствора используют для проведения аварийных работ в условиях пониженных температур.

Какие свойства учитывают при выборе

Покупая цемент для различных целей, обращают внимание на следующие характеристики:

  • Прочность. Маркируется М и имеет градацию в зависимости от нагрузки: например, М300 выдерживает нагрузку 300 кг/см2. Класс прочности обозначают В измеряют в МПа.
  • Устойчивость к коррозии. Это способность препятствовать воздействию агрессивной внешней среды. Самый стойкий — пуццолановый цемент, применяемый для строительства подводных сооружений.
  • Водостойкость. Способность достигать в воде необходимого состояния, сохранять свои свойства под воздействием влаги.
  • Морозостойкость. Показывает, сколько циклов заморозки/оттаивания может выдержать материал.
  • Сульфатостойкость. Сохранение характеристики при взаимодействии с сульфат-ионами, содержащимися в соленой воде.
  • Тонкость помола. Свойство порошка, от которого зависит прочность и время затвердевания.

Ключевое значение отводится прочности, от которой зависят условия применения цемента, характеристики монолитной конструкции. Окончательно судить о прочности можно спустя 28 дней после замеса, когда цемент приходит в готовность. Процесс отвердения начинается через 1-2 часа после затвора, заканчивается спустя 12 часов. Прочность набирается благодаря гидратационному теплу. Низкие температуры содействуют прохождению цикла, тогда как высокие ускоряют процесс, могут вызвать растрескивание.

Читайте так же:
Цемент добавка жидкого стекла

Параметры прочности можно найти на упаковке, там же размещена информация по типам конструкций, сферам применения.

Производственный процесс

Технология производства различных видов одинаковая, отличия касаются состава и пропорций вносимых компонентов, которые могут добавляться на разных этапах. Все актуальные разновидности цемента изготавливают на основе портландцемента.

Этапы производства

  • глину и известняк перемалывают, соединяют в отношении 1:4, получают первичное сырье — шлам;
  • шлам обжигают в печах при температуре 1500 С до состояния спекания, в результате получают клинкер;
  • клинкер перемалывают в порошок;
  • добавляют гипс, присадки, другие вещества.

Свойства цемента напрямую зависят от его состава.

Из каких компонентов состоит цемент

Готовый материал реализуют в виде серого или светло-серого порошка, в котором все компоненты взаимодействуют на молекулярном уровне.

В химический состав входят:

  • кальциевый оксид — примерно 67%;
  • кремниевый оксид — примерно 22%;
  • алюминиевые окиси — примерно 5%;
  • оксид железа — примерно 3%;
  • модификаторы — до 3%.

В основе цемента — клинкер из извести и глины, качество которых влияет на прочность. Для улучшения характеристик добавляют минералы: перемолотые сланцы, пуццолановые компоненты, гранулированные шлаки. Добавки с сульфатом кальция отвечают за эффективность процесса гидратации. Чтобы увеличить стойкость к агрессивным средам и перепадам температуры, вносят специальные присадки.

Иногда отличия в составе и готовом продукте появляются в связи с использованием сырья из различных мест добычи. Это касается глины (в том числе лесса и глинистого сланца), мела, известняка, мергеля, кремнеземов, апатитов, плавиковых шпатов, гипса.

Виды цемента

Большое число разновидностей цемента обосновано внесением в его состав улучшающих компонентов. С помощью добавок легко изменить характеристики, что влияет на сферу и условия его использования, а также на свойства готовой конструкции.

К актуальным видам цемента относятся:

  • Портландцемент — базовый материал, универсальная основа большей части ремонтно-строительных мероприятий;
  • Тонкомолотый портландцемент — материал, в состав которого входят минеральные добавки (перлиты, известняк, шлаковые, зольные, вулканические породы), а также песок;
  • Цветной портландцемент — в его состав входят натуральные красители (железный сурик, окись хрома, охра) или пигменты синтетического происхождения, вносимые при обжиге клинкера;
  • Глиноземистый — изготавливается из известняка, быстро схватывается, часто используется для аварийных работ в зимний период;
  • Известково-шлаковый — имеет в составе около 30% извести, 5% гипса;
  • Магнезиальный — произведен на основе оксида магния, сульфатов магния, хлоридов, отличается универсальным применением, влагостойкостью;
  • Кислотоупорный — с добавками из растворимого стекла, раствора силиката натрия, кислотоупорных наполнителей;
  • Фосфатный — содержащий фосфорную кислоту, оксиды, образующие фосфатное затвердевание;
  • сульфатостойкий — в составе содержит модифицирующие добавки, увеличивающие прочность, защитные свойства;
  • Смешанный — произведенный на базе оксида кремния с различными добавками (гипс, шлаки, осадочные породы, керамзит и пр.);
  • Тампонажный — смесь клинкера, гипса, триэтаноламина;
  • Кладочный — наряду с портландцементом добавлены минералы, доменные шлаки;
  • Водонепроницаемый — получают путем соединения известняков, бокситов, оксида алюминия;
  • Карбонатный — порошок из доломитов, известняка, глинистых, сидеритовых карбонатных пород;
  • Расширяющийся — увеличивающийся в объеме благодаря гидравлическим добавкам;
  • Шлакощелочной — изготовленный на базе отходов шлака, обладающий особой прочностью;
  • Пуццолановый — содержащий до 20% минеральных добавок;
  • Гидрофобный — с добавками, увеличивающими сопротивление воздействию воды.
Читайте так же:
Гост марки огнеупорного цемента

Список можно продолжать, так как количество всевозможных присадок, добавок, модификаторов бесконечно, как и пропорций, в которых они применяются.

Марки цемента и особенности их использования

Для маркировки материала используют букву М и цифровые обозначения от 25 до 1000. Наиболее востребованы разновидности от М100 до М500. Цемент марки М400 и М500 применяются повсеместно и отличаются повышенной прочностью. Например, М400 — лучший вариант для заливки монолитного железобетона, а М500 эффективно применяют для дорожного строительства, производства плит, бордюров, тротуаров.

М200 и ниже используют в кладочных и штукатурных работах, М600 и выше — при строительстве военных объектов, подземных и подводных бункеров, шахт, то есть там, где используются сборные конструкции, отмечаются зоны особого напряжения и высокие нагрузки.

Другие буквенные обозначения:

  • ПЦ — портландцемент, основной материал;
  • Б — быстротвердеющий состав, нужно применять с осторожностью;
  • ШПЦ — шлако-портландцемент, разновидность базового материала;
  • СС — обладающий сульфатостойкостью;
  • Н — нормированный, с подтвержденной прочностью;
  • ПЛ — с добавлением пластификаторов;
  • ВРЦ — водонепроницаемый.

Специальные обозначения для добавок (шлака, пуццолана, полимеров): I — отсутствуют, II — есть минеральные добавки; А — их количество 6-20%, Б — 21-35%.

Маркировка смеси по скорости твердения: Н — нормальная; С — средняя; Б — быстротвердеющая.

Основные сферы применения

При выборе цемента опираются на его состав и свойства. Регламент использования различных марок изложен в пунктах ГОСТ и СНиП, там же размещены правила для разновидностей с различными техническими характеристиками. При этом учитывается назначение здания, конструкции или изделия, а также условия применения и эксплуатации.

Сегодня без цемента не обойтись в различных областях строительства:

  • Общестроительные работы — малоэтажное строительство и возведение МКТ, монолитные и сборные фундаменты, многочисленные хозяйственные и промышленные постройки, заливка полов. Цемент идет на замес рабочих растворов для кладки и штукатурки.
  • Добывающая промышленность — сфера нефте- и газодобычи, где цемент активно используют для тампонирования скважин, укрепления шахт и технических сооружений.
  • Дорожное строительство — возведение гидротехнических конструкций и мостов, усиление взлетно-посадочных полотен.

Сооружение объектов особого назначения, которые часто размещены в условиях агрессивного воздействия кислот и сульфатов, подвержены резким температурным перепадам также производится с участием специальных сортов цемента.

Экспертные рекомендации по применению цемента

Прочность и долговечность конструкций, выполненных из бетона, зависит от грамотного выбора марки и приготовления раствора. Но чтобы результат был максимально качественным, следует помнить о важных правилах хранения, приготовления и использования.

Срок хранения порошковой смеси — 3 месяца. В качестве склада лучше выбрать помещение, защищенное от ветра и влаги, а упаковки установить на поддоны. До начала приготовления мешки распаковывать не нужно. Если мешок уже открыт, его содержимое необходимо использовать в течение недели, а при повышенной влажности — в течение суток.

Познакомиться с технологией смешивания компонентов лучше заранее. В готовый раствор добавлять сухую смесь нельзя, поэтому воду в процессе приготовления доливают дозированно, небольшими порциями. Важно соблюдать пропорции, заявленные производителем.

Если цемент скомковался, его химическая формула уже нарушена, от такого материала лучше отказаться. Он годится только в качестве наполнителя, но должен занимать не более 1/3 от общего объема.

Читайте так же:
Начало загустевания цементного раствора

В холодное время года рекомендуется использовать морозостойкие сорта. Жару лучше переждать, или придется тщательно ухаживать за конструкцией на всем протяжении периода созревания .

Не нужно ориентироваться только на высокую стоимость или технические стандарты цемента. Следует выбирать ту марку, которая походит по всем параметрам.

Маркировка цемента по ГОСТу 31108

Обновлённый формат обозначений максимально соответствует маркировке, принятой в Европе. Но на сегодняшний день разработана самая последняя версия (так сказать, выпущено обновление) – ГОСТ 31108 2016. Обе версии законны и действительны.

Название и состав

В согласии с уточнёнными стандартами, цементные марки теперь не обозначаются буквой М. Вместо неё на упаковке указаны буквы ЦЕМ (по англ. CEM).

Как это выглядит на практике:

  • CEM I – портландцемент. В нём нет никаких дополнительных добавок, используемых как основной компонент. Минеральные добавки, которые могут быть включены в состав – не превышают 5%. Портландцемент набирает 50% от своей прочности уже на 2-й день после замеса;
  • CEM II – ПЦ с минеральными добавками (от 6% до 35%). Чем больше таких присадок в составе, тем медленнее застывает смесь;
  • CEM III – ШПЦ с добавками шлака, растёртого в пыль (от 6% до 65%). Такой шлак обычно появляется при производстве чугуна. ШПЦ относится к нормальнотвердеющим материалам;
  • CEM IV – пуццолановый цемент (добавки 21%-35%);
  • CEM V – композиционный цемент (добавки – зола и гранулированный шлак).

Цемент из классификации CEM II — CEM V может иметь подтипы, которые обозначаются латинскими буквами A, B, C.

В отличие от бетона, на мешке цемента не указывается марка морозостойкости. Но, если нужно возвести здание или фундамент, способные выдерживать низкие температуры, то лучше брать цемент не ниже М500 и обязательно без добавок (Д0). В особых случаях можно покупать цемент, в состав которого входят пластификаторы (ПЛ).

Добавки

Благодаря специальным добавкам и пластификаторам, свойства цемента заметно улучшаются: уменьшается время затвердевания, повышается морозоустойчивость, а сам бетон можно заливать даже при плохой погоде.

В CEM I не существует никаких добавок – это чистый портландцемент. Разновидности дополнительных компонентов в других марках представлены в таблице. CEM II является рекордсменом по количеству модификаций.

Маркировки цемента CEM III — CEM V тоже могут включать в себя добавки или присадки, но их количество ограничено 2-3 видами.

Класс по прочности на сжатие

В начале статьи говорилось об экзекуции, которой подвергается кусок застывшего цемента на автоматическом прессе. Так вот, данные этого испытания, являющиеся одной из важных характеристик цемента – прочности на сжатие – указываются на упаковке. Согласно новой маркировке различают 3 класса прочности:

  1. 32,5 МПа (бывшая М400).
  2. 42,5 МПа (М500).
  3. 52,5 МПа (М600).

Раньше класс цемента по прочности можно было определить по цифрам, идущим после буквы М. Это означало, что материал может выдержать нагрузку в 400, 500 или 600 кг на см2. Чем больше была цифра, тем выше считалась прочность. С 2004 года этот показатель измеряют в других значениях – в Мпа.

Существуют ещё подклассы (М и Б), но они распространяются только на маркировку CEM III.

Испытания на прочность образцы цемента проходят на 28 день после затвердевания. Шлакопортландцемент дополнительно проверяют ещё на 2 и 7 сутки.

Читайте так же:
Комбинат волна сибирский цемент

Какие бывают марки цемента в зависимости от времени застывания? Материал может быть нормальнотвердеющим (Н), медленнотвердеющим (М) и быстротвердеющим (Б). Пример: ЦЕМ I 42,5 Н – портландцемент без дополнительных компонентов, с прочностью на сжатие 42,5 МПА, нормальнотвердеющий.

Характеристики ССПЦ 400-Д0

Сульфатостойкий цемент ССПЦ 400 ДО представляет собой разновидность портландцемента. Он отличается устойчивостью к сульфатным водам. Даже обычные подземные воды имеют в составе большое количество сульфатов. Они способствуют разрушению бетона. Для защиты конструкций из бетона от сульфатной агрессии применяется ССПЦ.

Цемент нашел широкое распространение при строительстве фундаментов, опор мостов при высоком уровне подземных вод. Наряду с определенными преимуществами, этот вид портландцемента обладает всеми основными характеристиками ПЦ 400-Д0. Марка по прочности при сжатии упомянута в маркировке и составляют 400 на 28-е сутки. Скорость твердения — нормально твердеющий. Изготавливается этот материал по ГОСТ 22266-94. Прочность на сжатие на третьи сутки не нормируется. В возрасте 28 суток прочность на сжатие составляет 39,2 МПа. Предел прочности при изгибе на 28-е сутки составляет 5,4 МПа. Начало схватывание происходит на 45-ой минуте, не ранее. Минеральных добавок в этом цементе нет.

Портландцемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция (3СаО∙SiO2 и 2СаО∙SiO2 70-80 %).

Самые распространённые методы производства портландцемента — так называемые «сухой» и «мокрый». Всё зависит от того, каким способом смешивается сырьевая смесь — в виде водных растворов или в виде сухих смесей.

При измельчении клинкера вводят добавки: 1,5…3,5 % гипса СaSO4∙2H2O (в перерасчёте на ангидрид серной кислоты SO3) для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок — для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Сырьём для производства портландцемента служат смеси, состоящие из 75…78 % известняка (мела, ракушечника, известнякового туфа, мрамора) и 22…25 % глин (глинистых сланцев, суглинков) либо известняковые мергели, использование которых упрощает технологию. Для получения требуемого химического состава сырья используют корректирующие добавки: пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы.

При мокром способе производства уменьшается расход электроэнергии на измельчение сырьевых материалов, облегчается транспортирование и перемешивание сырьевой смеси, выше гомогенность шлама и качество цемента, однако расход топлива на обжиг и сушку на 30-40 % больше чем при сухом способе.

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1470 °C в течение 2—4 часов в длинных вращающихся печах (3,6×127 м, 4×150 м и 4,5×170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Вращающуюся печь мокрого способа условно можно поделить на зоны:

  • сушки (температура материала 100…200 °C — здесь происходит частичное испарение воды);
  • подогрева (200…650 °C — выгорают органические примеси и начинаются процессы дегидратации и разложения глинистого компонента). Например, разложение каолинита происходит по следующей формуле: Al2O3∙2SiO2∙2H2O → Al2O3∙2SiO2 + 2H2O; далее при температурах 600…1000 °C происходит распад алюмосиликатов на оксиды и метапродукты.
  • декарбонизации (900…1200 °C). В этой зоне происходит декарбонизация известнякового компонента: СаСО3 → СаО + СО2, одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды. В результате взаимодействия основных (СаО, MgO) и кислотных оксидов (Al2O3, SiO2) в этой же зоне начинаются процессы твердофазового синтеза новых соединений (СаО∙ Al2O3 — сокращённая запись СА, который при более высоких температурах реагирует с СаО и в конце жидкофазового синтеза образуется С3А), протекающих ступенчато;
  • экзотермических реакций (1200…1350 °C). В этой зоне завершается процесс твёрдофазового спекания материалов, здесь полностью завершается процесс образования таких минералов как С3А, С4АF (F — Fe2O3) и C2S (S — SiO2) — 3 из 4-х основных минералов клинкера;
  • спекания (1300→1470→1300 °C). В этой зоне происходит частичное плавление материала, в расплав переходят клинкерные минералы кроме C2S, который взаимодействуя с оставшимся в расплаве СаО образует минерал АЛИТ (С3S);
  • охлаждения (1300…1000 °C). Здесь температура медленно понижается. Часть жидкой фазы кристаллизуется с выделением кристаллов клинкерных минералов, а часть застывает в виде стекла.
Читайте так же:
Как замешивать цемент с песком пропорции

Узнать данный вид цемента можно по внешнему виду — это зеленовато-серый порошок. Как и все цементы, если к нему добавить воду, он при высыхании принимает камнеобразное состояние и не имеет существенных отличий по своему составу и физико-химическим свойствам от обычного цемента.

ПДК в воздухе (согласно ГОСТ 12.1.005-88): 6 мг/м3

Существуют следующие виды портландцемента:

  • быстротвердеющий;
  • нормальнотвердеющий;
  • пластифицированный;
  • гидрофобный;
  • сульфатостойкий;
  • дорожный;
  • белый и цветной;
  • с умеренной экзотермией;
  • с поверхностноактивными органическими добавками.

Как делают цемент на производстве

На сегодня существует несколько способов производства:

  1. Мокрый метод – первая технология, по которой стали изготавливать цемент. По ней работают и по сей день, правда, немного по усовершенствованной методике.
  2. Сухой способ – более современный метод производства вяжущего, отличающийся большей экономностью сырья и энергетических ресурсов. Но, что самое важное, именно по этой технологии выбросы в атмосферу сокращаются.
  3. Комбинированные методики в России используются редко, в основном на предприятиях, работающих с зарубежными партнёрами. Например, как Вольский цементный завод.

Осветить более подробно, всё же, хотелось именно мокрый метод производства цемента, так как по нему работают практические все цементные заводы в России и странах СНГ. На фото ниже представлены производственные мощности «Уралцемента» в Челябинской области, который начал свою работу 1957 году. Здесь вяжущее производят на основе известняка и глины по мокрому методу. В качестве топлива используют газ.Начинается производство в карьере с добычи основного сырья.

Далее добытое сырье дополнительно обрабатывается и поступает в печь мокрого измельчения, где превращается в шлам. После чего шлам идёт дальше в сырьевые мельницы и шлам бассейны.

Полученный тонкодисперстный шлам отправляется во вращающуюся печь, где обжигается при температуре +1450°C. Результат этого процесса – клинкер.

Получаемый клинкер охлаждается в специальных холодильных установках, после чего транспортируется для дальнейшего измельчения в мельнице.

Мельница для клинкера

К измельчённому клинкеру добавляют также тонкодисперстный гипс и минеральные добавки.

Процесс смешивания ингредиентов

Готовый цемент отправляют на хранение в специальные бункера.

На таком крупном производственном предприятии просто не может быть лаборатории, сотрудники которой пристально следят за каждым производственным процессом и качеством цемента.

Это основные производственные процессы по мокрой технологии. На всех заводах они идентичны. Единственное, делаются правки на сырьевые компоненты и специфику оборудования. Из чего и как делают цемент подробно расскажут видео.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector