Spodryd.ru

Ремонт квартир
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Портландцемент. Состав. Свойства. Применение

Портландцемент. Состав. Свойства. Применение.

Сырьем для производства портландцемента служат в основном известковые и глинистые материалы, которые берутся в таких пропорциях, чтобы обеспечить определенный химический состав сырьевой смеси, необходимый для правильного обжига. При этом очень важно, чтобы химический состав оставался максимально постоянным, так как даже небольшие отклонения в содержании основных компонентов смеси могут значительно изменить свойства конечного продукта — цемента.

В качестве известковых материалов для производства портландцемента применяются: разновидности известняка, мергель, отходы производства щелочей. Из глинистых материалов используются: глина, глинистый сланец, доменный шлак, зола.

Сырьевые смеси могут состоять из двух и более компонентов. Возможны такие комбинации, как известняк и глина, известняк и «цементный камень», известняк и доменный шлак и др., а также смеси указанных основных компонентов с добавкой кремнезема из песчаника и железной руды, но без известковистых соединений, как, например, волластонит или гранит. В отдельных случаях применяются и смеси с видоизмененным известняком, содержащим известковистые минералы. Эти известняки обычно бывают загрязнены сланцами, глинистыми сланцами, гранитом и другими интрузивными породами, что затрудняет приготовление соответствующей сырьевой омеси для обжига клинкера.

Сырьевые материалы для цементной промышленности иногда содержат нежелательные компоненты.

«Цементный камень» долины Лихай

Главные месторождения «.цементного камня» в США находятся в долине Лихай (Восточная Пенсильвания). Они были открыты в начале нынешнего столетия. «Цементный камень» — это вид глинистого известняка, принадлежащий к так называемой джексонбургской формации и считающийся пригодным для производства хорошего портландцемента без добавки дополнительных материалов. Действительно, по своему химическому составу он вполне подходит для выпуска портландцемента типа I.

«Цементный известняк» долины Лихай

В некоторых районах долины Лихай, где расположены типичные месторождения «цементного камня», находятся залежи и другого вида известняка, тоже джексонбургской формации, который получил название «цементного известняка». Он содержит от 78 до 85% СаС03 и меньше 5% MgC03, т. е. представляет собой идеальное высококальциевое сырье, которое можно смешивать с породой, содержащей сравнительно мало извести. В некоторых карьерах эти два вида цементного сырья залегают близко один от другого, а в ряде мест «цементный известняк» совершенно не встречается.

Химический состав известняковых месторождений долины Лихай и других районов удовлетворял требованиям цементного производства до тех пор, пока выпускался лишь один вид цемента. Но для производства портландцемента типа II пришлось значительно изменить состав сырьевой смеси, что в скором времени привело к истощению многих месторождений высококачественного известняка.

Многие фирмы предпочитают ввозить для своих заводов высококачественный известняк с содержанием СаС03 свыше 90%, чтобы не истощать собственных карьеров, оставляя в них породу с малым содержанием СаС03.

Читайте так же:
Гравмасса пропорции с цементом

Известняк и глина (или сланец)

На многих цементных заводах применяют сырьевую смесь из известняка и глины (или глинистого сланца). Обычно такие заводы строятся у самых известняковых карьеров и недалеко от месторождений глины или сланца.

Следует иметь в виду, что не всякий известняк пригоден для производства портландцемента. Месторождения известняка, содержащего большие примеси MgC03, обычно не могут быть использованы. Точно так же присутствие включений пирита или гипса может повысить содержание сульфатов в цементе, что нежелательно. Встречаются месторождения мела, засоренного большим количеством кремневой гальки, в связи с чем его трудно использовать для производства цемента.

В тех случаях, когда для составления сырьевой смеси применяется известняк с высоким содержанием извести, его необходимо смешать с глиносодержащими материалами такого химического состава, который мог бы обеспечить получение клинкера заданного состава.

Мергель и глина (или сланец)

Месторождения мергеля, представляющие собой обычно земляные россыпи известняка или мела, смешанные с глиной, сравнительно мало используются цементной промышленностью США. Они эксплуатируются главным образом в штатах Мичиган, Южная Каролина и Миссисипи.

Характер месторождения обычно определяет и способ производства цемента — сухой или мокрый. Типичные мергели способны удерживать от 20 до 34% влаги, поэтому их более выгодно применять при мокром способе производства, смешивая мергель и глину (или сланец) с водой перед помолом. В этом случае для получения однородной сырьевой смеси устанавливают несколько смесительных шламбасоейнов.

Известняк-ракушечник

На заводах, расположенных вдоль Мексиканского залива и на Калифорнийском побережье, в качестве известкового компонента используют известняк-ракушечник. Ракушки добыйаются со дна океана, промываются, просеиваются и смешиваются с глиной или другими материалами для получения сырьевой смеси. Обычно такие заводы работают по мокрому способу, причем шлам иногда характеризуется повышенной водопотреб-ностью, что объясняется наличием морских органических примесей в ракушках.

Доменный шлак

Доменный шлак, отход металлургического производства, состоит в основном из тех же окислов, что и портландцемент: кремнезема, глинозема, окиси железа и извести. Он отличается от портландцемента лишь меньшим содержанием извести.

При изготовлении сырьевой смеси шлак смешивается в расчетных количествах с известняком, измельчается и обжигается в печи как обычно.

Химические отходы

Для замены известняка при производстве портландцемента могут быть использованы отходы производства щелочей или синтетического сернокислого аммония, содержащие осажденную известь или карбонат кальция.

Читать далее: Обработка шлака и легких заполнителей Однородность заполнителей для бетона Установка для обработки породы Разработка месторождений заполнителей Испытание отобранных проб заполнителей Отбор проб Разведка заполнителей Поисковые работы Легкие заполнители Реакция между щелочами и заполнителями в бетоне

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.
Читайте так же:
Образец списания акта списания цемента

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.

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.

цемент

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.

Читайте так же:
Как посчитать количество цемента для раствора

Виды цемента

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.

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.

Маркировка цемента

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.
Читайте так же:
150 кг цемента сколько кубов бетона

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.

применение цемента

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.

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.

Популярность в России

Крыши из сланца все еще остаются экзотикой в России, но причиной этому является не высокая стоимость сланцевых покрытий, а отсутствие квалифицированного сервиса в этой отрасли.

Читайте так же:
Как правильно сделать раствор цемент

Дефицит специалистов по сланцевым кровельным материалам заставляет потребителей делать выбор в пользу других кровель, пусть и с худшими характеристиками качества.

Фото: Монтаж сланцевой кровли на крышу Наиболее распространенные на российском рынке торговые марки сланцевых покрытий предлагают товар, схожий по дизайну с черепичными покрытиями: прямоугольные плитки «Rehtek», чешуйчатые «Schuppen» и квадратные со скругленными углами «Bogenschnitt».

В странах Евросоюза более распространены сложные эстетичные формы кровельных материалов (например, в старогерманском стиле, или со стилизацией под натуральный камень), но трудоемкость укладки таких покрытий требует найма зарубежных специалистов.

Поэтому следует внимательно относиться к предложениям отечественных застройщиков, рекламирующих укладку сланца в любом стиле.

Чаще всего такие фирмы нанимают неквалифицированных специалистов, которые могут запросто все испортить.

Мастерство укладки сланцевой кровли приобретается годами кропотливого теоретического и практического обучения под руководством опытных мастеров. В России, к сожалению, таких специалистов нет, поэтому серьезные строительные организации осуществляют подготовку своих сотрудников во Франции и в Германии.

Если через несколько лет сланцевые покрытия прочно войдут на рынок строительных услуг, то необходимость в профессиональных укладчиках возрастет и данный сервис будет доступен рядовым потребителям.

Выпускается множество разновидностей вяжущего с разными эксплуатационными и декоративными характеристиками. Основные виды:

  • Портландцемент. Этот тонкодисперсный порошок серого цвета с зеленоватым оттенком является наиболее распространенным строительным материалом, широко используемым в индивидуальном, масштабном жилищном и промышленном строительстве. Отдельно не применяется. Выступает компонентом строительных смесей и растворов. В сочетании с песком и щебнем используется при производстве бетонных смесей. Из цемента и песка изготавливают сухие строительные смеси, поступающие в продажу фасованными в мешки, или пластичные цементно-песчаные растворы, доставляемые на строительную площадку в виде, готовом к применению. Пластифицирующие добавки регулируют время схватывания раствора и другие характеристики конечного продукта.
  • Сульфатостойкий. Устойчив к химически активным средам. Применяется для бетонирования подземных и подводных конструкций.
  • Глиноземный. В состав добавляют гипс и глиноземистый шлак, благодаря котором вяжущее быстро схватывается и приобретает марочную прочность. Глиноземный цемент используется при строительстве конструкций, работающих в условиях высокой влажности.
  • Кислотоупорный. При его производстве используются кварцевый песок и кремнефтористый натрий. В качестве жидкости для затворения используется не вода, а жидкое стекло.
  • Шлакопортландцемент. В состав этого вяжущего добавляют гранулы шлака (примерно 25%). Материал применяется в крупномасштабном строительстве.

Андрей Васильев

  • Строитель с 20-летним стажем
  • Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector