Состав цемента

Под цементом понимают вяжущее вещество, получаемое в результате измельчения клинкера, а также гипса и добавок. Клинкер в результате спекания сырьевой массы, в составе которой присутствует известняк и глина. Также в клинкере может содержаться нефелиновый шлам, мергель, доменный шлак. Клинкер является основным компонентом, входящим в состав цемента и отражающимся на его качественных характеристиках.

Введение минеральных добавок в размере до 20% от массы позволяет заметно изменить свойства исходного материала. Если содержание добавок превышает 20%, на выходе получается пуццолановый цемент.

Производство цемента

Производственный цикл состоит их нескольких этапов:

• Первый этап предусматривает нагрев смеси глины и гашенной извести (могут присутствовать другие компоненты в зависимости от типа цемента) до температуры +1450°С, в результате которого образуются гранулы клинкера.
• Второй этап - спешивание гранул с гипсом (гипс добавляется с целью регуляции времени схватывания, может быть заменен на сульфат кальция) и перемалывание. Далее производится введение добавок (при необходимости), которые окажут влияние на свойства цемента. Усредненные параметры клинкера предусматривают содержание 67% - СаО, 5%  - Al2О3, 22% - SiO2, 3% - Fe2O3 и других компонентов в размере 3%.

Какой состав у цемента

• Алит (Са3SiO5) – трехкальциевый силикат, обеспечивающий быструю реакцию с водой. Данный компонент играет значительную роль в наборе прочности цемента. Его содержание в клинкере  - 50-70%.
• Белит (Ca2SiO4) – двухкальциевый силикат. При смешивании с водой на первых порах он медленно вступает в реакцию, при этом его влияние на прочность бетона незначительна. На более поздних сроках белит существенно повышает прочность конструкции. Содержание белита в клинкере – 15-30%.
• Алюминатная фаза (Са3Al2O6) – трехкальциевый алюминат. Смешиваясь с водой, компонент способен спровоцировать быстрое схватывание. Поэтому в состав цемента добавляется гипс или аналогичные компоненты позволяющие контролировать процесс схватывания. Содержание алюминатной фазы в клинкере – 5-10%.
• Ферритная фаза (Са3Al2O6) четырехкальциевый алюмоферрит. Скорость реакции с водой промежуточная между показателями белита и алита. На долю ферритной фазы в составе клинкера выпадает 5-15%.
• Другие элементы (например, оксид кальция или щелочные сульфаты) не более 3%.

Основные характеристики цемента

Согласно ГОСТ 10178-76, данный материал может производиться с добавками и без них. Их содержание может влиять на такие свойства цемента как:

• Прочность – способность материала воспринимать определенный объем нагрузок без разрушений. Между прочностью и способностью цемента затвердевать при смешивании с водой существуют прямая связь. Маркируется прочность буквой «М» и цифровым значением 300, 400, 500, 550, 600, реже 700 и 800. Определяется данный показатель путем вычисления предела прочности образца на изгиб и характеризует нагрузку в кг на 1 см2.
• Сроки схватывания. На сроки схватывания и затвердевания цемента непосредственное влияние оказывает тонкость помола клинкера. Чем он тоньше, чем прочнее материал. Сроки схватывания испытательных образцов определяются при испытании густоты цементного теста. Кроме помола, на их продолжительность влияет водопотребность и минералогический состав.

• Водопотребность – количество воды, которое требуется для гидратации состава и придания определенной пластичности цементному тесту. Как правило, в процессе гидратации используется 15-17% воды от массы цемента. Если требуется обеспечить подвижность раствора, воды берется в 2 раза больше.

• Насыпная плотность. В уплотненном состоянии данный показатель равняется 1400-1700 кг/см3, в рыхлом – 900-110 кг/см3. При этом истинная плотность цемента – 3000-3100 кг/см3.
• Коррозийная стойкость. Данная характеристика зависит от минерального состава и плотности материала. С повышением тонкости помола клинкера и увеличением пористости бетона происходит снижение коррозийной стойкости.
• Тепловыведение. В процессе затвердевания цемент выделает тепло. Если данный процесс проходит медленно, то риск возникновения трещин на поверхности конструкции минимален.

• Морозостойкость – способность выдерживать определенное количество циклов оттаивания и замораживания в пресной или соленой воде.

Рецептура цемента М500

Несмотря на впечатляющий выбор строительных материалов и смесей, цемент М500 по-прежнему не утрачивает своей высокой популярности. Как и десятки лет тому назад, он применяется практически повсеместно в заливке фундамента и производстве бетона.

Столь высокий спрос на материал объясняется его экологичностью (производится на основе глинистых пород), высокой стойкостью к агрессивным средам и коррозии (используют в устройстве плотин и прочих гидротехнических сооружений). На его основе производят бетон, железобетон, пескобетон, асбестоцемент, строительные смеси и растворы.

Цементная группа включает:

• БТЦ – быстротвердеющий,
• БПЦ – белый,
• СПЦ – сульфатостойкий,
• ЦПЦ – цветной,
• ГПЦ – гидрофобный цемент.

Пластифицированный ПЦ получают путем введения в сухой состав 0,25% сульфатно-спиртовой барды. При добавлении данного компонента увеличиваются показатели морозостойкости, смесь обретает повышенную подвижность. Серый цвет смеси придают содержащиеся в ней соединения железа. Как и любой другой строительный материал, он отличается по количеству введенных добавок.

Цемент М500 -  М (марка прочности), 500 – нагрузка (кг) на 1 см2. Процентное содержание добавок можно определить по цифре возле буквы Д в маркировке цемента.

Химический состав цемента М500 (ПЦ 500 Д0) (%)

• 21,55 - оксид кремния
• 65,91 - оксид кальция
• 5,55 - оксид алюминия
• 4,7 - оксид железа
• 1,9 - ангидрид серной кислоты
• 1,46 - оксид магния
• 0,35 - оксид калия
• 0,49 - потери при прокаливании.

Показатели качества цемента М500:

• активность при пропаривании – 35,3;
• сроки схватывания, 155 минут – начало и 250 минут – конец;
• прочность при сжатии, на третьи сутки– 34,1 Мпа и  51,3 Мпа - на 28 сутки;
• тонкость помола  - 92,3%.

Химический состав клинкера:

• оксид магния, % - 1,26
• содержание SO3, % - 0,1
• хлор-ион % – 0,0001
• нерастворимый остаток, % - 0,41

Минералогический состав клинкера (%):

• С2S(2CaO*SiO2) двухкальциевый силикат – 16,7
• С3S(3CaO*SiO2) трех кальциевый силикат – 59,8
• С4AF(4CaO*Al2O3*Fe2O3) четырех кальциевый алюмоферрит – 14,3
• С3A(3CaO*Al2O3) трех кальциевый алюминат – 6,7

Основные разновидности материала:

• М500 Д0 – порошковый состав без примесей и добавок, способен придать бетону высокую прочность, морозо- и водостойкость. Используется в промышленном строительстве, эффективен при восстановительных, аварийных и ремонтных работах благодаря высокой начальной прочности;
• М500 Д20. В составе смеси содержится 20% добавок. Характеризуется высокими показателями водо- и морозостойкости, практически не подвержен действию коррозии. Используется в разных отраслях строительства, в производстве фундаментов, железобетона, балок и пр. Данный стройматериал широко применяется в изготовлении кладочных, штукатурных, строительных и бетонных растворов, в проведении ремонтно-строительных работ.

Основные характеристики цемента М500:

• Длительный эксплуатационный период.
• Быстродействие (схватывание происходит через несколько часов после затворения).
• Отличная адаптация к окружающим средам.
• Удобство приготовления и использования состава.
• Высокое качество готовых сооружений, низкий износ и деформация.

Использование цемента М500 позволяет существенно сократить строительный цикл и обеспечить конструкциям высокую прочность.