Как и из чего делают цемент? Время застывания цементного раствора 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.

Любые ремонтные работы в доме или возведение здания не обходятся без использования цементной смеси. Установить фундамент, залить пол, оштукатурить стены невозможно без этого материала.

Цементный состав, изготовленный в соответствии с технологией и с соблюдением необходимых пропорций, начинает застывать с первых минут заливки в форму или опалубку. Но полностью свою прочность он наращивает в течении определенного отрезка времени. В этот период масса не способна выдержать существенную нагрузку. Залитая стяжка может растрескаться и разрушиться.

Обычное время затвердевания – 4 недели. Мощным фундаментам под многоэтажное здание, промышленным сооружениям для высыхания отводится 3 месяца. Тонкой стяжке, например, под укладку плиточного пола или бетонную дорожку, достаточно 72 часов.

Строительный раствор проходит два этапа:

• Схватывание. Продолжается от 1-2 до 24 часов с момента замешивания. Масса сохраняет подвижное состояние, не давая производить дальнейшие работы.
• Затвердевание. Согласно СНиП, происходит на протяжении 30 дней с момента заливки. Эта норма подразумевает высыхание, позволяющее начать новый этап строительства или отделки здания. Полностью этот процесс заканчивается спустя как минимум 1 год.

Разные марки не твердеют за равные промежутки времени. При температуре +10 °C и достаточной влажности цемент М400 позволяет продолжать работы через 12-15 дней, а М500 – уже на 9-10 день.

Условия для схватывания бетона

К факторам, влияющим на продолжительность высыхания, относятся:

• Температура. При +20+23 °C этот процесс протекает 1-3 часа, при 0 °C затягивается до 20-24 часов. Застывшая на морозе вода полностью останавливает твердение.
• Влажность. Оптимальный показатель – 65-70%. Повышается уровень влаги в воздухе путем обрызгивания поверхности, покрытием мокрой тканью или пленкой, засыпанием стяжки сырыми опилками или соломой.
• Марка цемента. Отличающиеся по плотности и другим характеристикам составы требуют разного времени для набора марочной прочности. М400 схватывается за 1,5-2 часа, М500 достаточно 1 часа.
• Соблюдение технологии заливки. Важно приготовить смесь, тщательно перемешивая компоненты в соответствии с необходимыми пропорциями и утрамбовать залитый слой.
• Уход за стяжкой при затвердевании. В этот период не рекомендуется попадание прямых солнечных лучей и сквозняков.

Введение различных добавок ускоряет процесс и повышает качественные характеристики сооружения. Самый распространенный вид – портландцемент – имеет в своем составе минеральные вещества, увеличение или уменьшение пропорций которых влияет на время твердения.

Способы воздействия на высыхание цемента

Зачастую резкое изменение погоды не позволяет закончить бетонирование в срок и обеспечить необходимые условия для получения качественного покрытия. Для таких ситуаций существуют следующие методы:

• При понижении температуры окружающего воздуха ниже допустимых пределов готовые растворы подогреваются различными способами: электричеством, паром, оборудованием тепляков и прочими. Трехкальциевая силикатная добавка при гидратации смеси повышает ее температуру.
• Необходимость закончить бетонирование при низких температурах обуславливает использование противоморозных присадок на основе солей кальция и натрия.
• Изменение состава отражается на продолжительности застывания стяжки: песок и щебень сокращают время, пористые наполнители (шлак и керамзит) продлевают процесс.
• Замедляют схватывание поверхностно-активные вещества. Например, добавление бетонита или мыльного раствора задерживает испарение воды и избавляет поверхность от пересыхания.

На 14 день после заливки при удовлетворительных условиях температурного режима и влажности марка М400 набирает 50 % прочности, а М500 – 75 %. Использование различных добавок позволяет регулировать сроки строительства.

Цемент – вяжущая субстанция, которая имеет свойство твердеть в воде и на открытом воздухе. Разберемся, из чего делают цемент, правда, тут еще все заивист от . Он образуется путем измельчения клинкера, гипса и специальных добавок. Клинкер – это результат обжига сырьевой смеси, которая включает в себя известняк, глину и прочие материалы (доменный шлак, нефелиновый шлам, мергель). Ингредиенты берут в определенном соотношении, что обеспечивает образование силикатов кальция, алюмоферритной и алюминатной фаз.

Впервые патент на цемент был зарегистрирован в 1824 году, в Англии, Д. Аспиндом. Тогда автор патента смешивал пыль извести с глиной, обрабатывал смесь посредством высокой температуры. В результате получал серый клинкер. Далее материал размалывался и заливался водой.

Из чего состоит цемент сегодня? По-прежнему клинкер – это основной компонент, входящий в состав цемента. Именно от него зависят свойства и крепость строительного материала. Кроме того, в состав входят активные минеральные добавки (15%) в соответствии со стандартами производства. Они незначительно влияют на основные свойства и технические характеристики строительного материала. Если увеличить количество добавок до 20%, то свойства цемента будут несколько изменены, а называться он будет пуццолановым цементом.

В рассыпанном состоянии составляет 900-1300 кг/куб м, уплотненном – до 2000 кг/куб. м. Рассчитывая емкость складов для хранения, вес цемента равняется 1200 кг/куб. м. Выпуск цемента без добавок регламентирует ГОСТ 10178-76, с добавками – ГОСТ 21-9-74.

Основные характеристики цемента

В зависимости от того, из чего сделан цемент, материал имеет разные свойства. К основным из них относятся:
1. Прочность . Это параметр, который отвечает за разрушение материала под воздействием определенных условий. В зависимости от механической прочности, выделяют четыре типа цемента: 400, 500, 550 и 600.
2. . Определяется путем укладки цементного теста нормальной густоты на ровную поверхность – цемент должен равномерно изменять свой объем при высыхании. Иначе его нельзя будет применять в строительстве ввиду возможных разрушений покрытия в результате чрезмерного напряжения. Изменения объема проверяются путем кипячения застывших лепешек из цемента.
3. Зернистость помола . Параметр оказывает влияние на скорость высыхания и прочность. Чем мельче помол, тем лучше и прочнее цемент, особенно на первом этапе затвердения. Зернистость помола определяется удельной поверхностью частиц, которые входят в состав 1 кг цемента, и колеблется в пределах 3000-3200 кг/куб. м.
4. Плотность . Затраты воды для создания смеси. Это количество воды при затворении, необходимое для нормальной укладки и высыхания материала. Чтобы сократить ее расход и повысить пластичность цемента, применяют пластифицирующие органические и неорганические вещества. К примеру, сульфидно-дрожжевую бражку.
5. Стойкость к морозам . Параметр позволяет определить способность выдерживать временное замораживание воды, вследствие которого ее объем увеличивается на 8-9%. Вода давит на стенки цементного (бетонного) покрытия, а это, в свою очередь, нарушает структуру раствора, постепенно разрушая его.
6. Сцепление с арматурой .
7. Тепловыделение – в процессе застывания цемента выделяется тепло. Если это происходит медленно и постепенно, то покрытие застывает равномерно, без появления трещин. Количество и скорость выделения тепла можно уменьшить путем использования специального минералогического состава, который добавляют в раствор.

Сегодня производится множество видов цемента. То, из чего состоит цемент, в большей степени влияет и на его свойства. В зависимости от сырьевой основы, выделяют такие виды цемента:

• известковый;
• мергелистый;
• глинистый цемент с добавками шлака и боксита. Его особенность – водонепроницаемость, морозоустойчивость, огнеустойчивость.

В основном при изготовлении цемента применяют глинистые и карбонатные соединения. Иногда – искусственное сырье (отходы, шлаки) или другие природные материалы (остатки глинозема).

Различают . Портландцемент быстро твердеет и может содержать в своем составе минеральные добавки от 10 до 15%. Клинкер и гипс (основные компоненты), входящие в его состав, обжигают при температуре 1500 градусов Цельсия. Портландцемент активно применяют для проведения современных строительных работ. Его главным свойством является способность превращаться в твердую каменную глыбу даже при взаимодействии с водой.

Кроме портландцемента и шлакопортландцемента, различают следующие виды цемента:

• гидравлический;
• напрягающий – имеет свойство быстро схватываться и высыхать;
• тампонажный – предназначен для бетонирования газовых и нефтескважин;
• декоративный (белый);
• сульфатостойкий - его отличительная особенность – низкая скорость затвердевания и повышенная морозоустойчивость.

Сферы использования

Очень часто цемент применяют в строительстве для создания бетона и армированных конструкций. Марка 400 используется для заливки фундамента и сооружения балок перекрытий в высотных зданиях.

Прогресс не стоит на месте, и технологии постоянно развиваются, например, как сварка алюминия . Появление новых технологий и материалов приводит к неизбежному усовершенствованию привычных способов, к неожиданным и интересным решениям в самых разных областях применения. Новые материалы начинают применяться самым непривычным образом, и дизайнеры интерьеров постоянно придумывают все новые варианты использования новшеств.

Компании, выпускающие новые строительные материалы, архитекторы, строители, специалисты по дизайну помогают сделать окружающий нас мир ярким и красивым, превращая его с помощью новых интересных решений из серого и безликого в красочный и разнообразный.

Не прошли изменения и мимо привычного нам строительного материала - цемента. Цемент выпускается во множестве видов, как обычный, так и специальный. Для каждого из видов есть проверенная временем формула, которая определяет качество материала. Эта формула также постоянно меняется, при этом нередко изменения в ней происходят из соображений эстетичности. По этой причине и появился на свет белый цемент. Теперь из него изготавливают кирпич, искусственный камень, лепнину для декорирования и т.д. Белый цемент включается в сухие клеи высокого качества, из него делают как белые, так и цветные бетоны, устраивают терразитовые поверхности, наливные полы, применяют в изготовлении малых архитектурных форм, блоков, тротуарных бордюров, балконов, лестниц и т.п.

У белого цемента есть масса преимуществ, к числу которых можно отнести следующие:

● Он обладает высокими показателями прочности при сжатии, как на ранних сроках твердения, так и на оптимальных. Его суточная прочность в зависимости от производителя в среднем 19 МПа, что позволяет отнести его быстротвердеющим продуктам.

● Степень белизны такого цемента близка к эталонной (96,3%). Первый сорт имеет белизну 80 %, второй - от 75 до 77 %, третий - от 71 до 74 процентов.

● Белый цемент является сульфатостойким материалом, содержит мало щелочей - их содержание не выше 5 %.

● Имеет высокий уровень морозостойкости.

Белый цемент имеет в своем составе диатомит, клинкер, минеральный пигмент или инертную миндобавку. Выпускается марками 300, 400 и 500.

Белый цемент применяется для изготовления высококачественных бетонов, идущих на создание готовых элементов фасада любой формы. Бетонные изделия из белого цемента отличаются более высокой прочностью, гладкой поверхностью белого цвета, не требующей дополнительной обработки. В процессе эксплуатации белобетонные изделия можно мыть водой, они не подвержены усадке и осыпанию.

За счет того, что белый цемент имеет «чистый» цвет, бетоны из него имеют высококачественную колориметрическую характеристику. Если состав подготовлен идеально и в него добавлен качественный красящий пигмент, готовое изделие имеет необходимую цветовую тональность, без нарушенного оттенка. При использовании белого цемента при подготовке цвета требуется меньше красящего пигмента.

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.

Схема линии по измельчению и сушке известняка: 1 – питатель ленточный ПЛ-650; 2 – магнитный сепаратор; 3 – сушильный комплекс; 4 – элеватор; 5 – расходный бункер с шиберной головкой; 6 – питатель ленточный ПЛ‑500; 7 – мельница МЦВ-3; 8 – мельница роторно-струйная МРС-2/770; 9 – циклон-бункер ЦБ-4,5; 10 – пылеуловитель II ПЦ‑2,0 с бункером; 11 – фильтр рукавный ФРИ-60; 12 – питатель секторный ПС-1В; 13 – вентилятор ВВД; 14 – вентилятор среднего давления; 15 – шиберные заслонки; 16 – компрессор.

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.