Цемент характеристика: Состав и свойства цемента. — Завод строительных смесей «ВосЦем»

Содержание

Состав и свойства цемента. — Завод строительных смесей «ВосЦем»

Цементом называется вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и необходимого количества гипса и добавок. Клинкер получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых других материалов (мергеля, нефелинового шлама, доменного шлака), взятых в соотношении, которое обеспечивает образование в клинкере силикатов кальция, алюминатной и алюмоферритной фаз. Клинкер – один из важнейших компонентов цемента, от его состава зависят основные свойства цемента, полученного на его основе.

Смотрите интересные видео-ролики и читайте статьи от ВосЦем на канале Яндекс Дзен.

Введение в состав цемента до 15% активных минеральных добавок, предусмотренных стандартом, влияет на его свойства сравнительно в небольшой степени. Если ввести таких добавок больше (выше 20%), свойства получаемого продукта будут уже заметно отличаться от свойств цемента. Такой продукт называют пуццолановым цементом. Предусмотренный стандартом разрыв в дозировке гидравлических добавок от 15 до 20% сделан для того, чтобы более отчетливо различать цемент и пуццолановый цемент.

Удельный вес портландцемента колеблется в пределах 3,0-3,2. Объемный вес цемента в рыхлонасыпанном состоянии 900-1300 кг/м3, а в уплотненном 1400-2000 кг/м³. При расчете емкости складов объемный вес принимают равным 1200 кг/м³, а при объемной дозировке материалов для приготовления бетонной смеси 1300 кг/м³.

Цемент (ГОСТ 10178-76) выпускают без добавок или активными минеральными добавками, отвечающими требованиям ОСТ 21-9-74. К основным свойствам цемента относятся: прочность (активность), сроки схватывания, равномерность изменения объема, тонкость помола, плотность, водопотребность, водоотделение, морозостойкость, тепловыделение, сцепление со стальной арматурой.

Прочность – свойство материалов в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные нагрузки. Прочность цемента зависит от его потребности затвердевать при смешивании водой в прочное камневидное тело. По механической прочности цемент подразделяется на четыре марки: 400, 500, 550 и 600. Марка прочности определяется пределом прочности при изгибе образцов.
Подробнее — прочность цемента.

Сроки схватывания цемента определяют при испытании теста нормально густоты. Нормальная густота цементного теста характеризуется количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента. Равномерность изменения объема цемента определяют при испытании образцов кипячением в воде. Если цемент после вылеживания не обладает равномерностью изменения объема, то его нельзя применять в строительстве, так как могут появиться вредные напряжения и бетон разрушится. Тонкость помола цемента влияет на скорость его схватывания и твердения. Чем тоньше измельчен цемент, тем выше его прочность, особенно в начальный период твердения. Тонкость помола характеризуется также удельной поверхностью, т. е. суммарной поверхностью всех частиц, содержащихся в 1 кг цемента. Плотность цемента колеблется в пределах от 3000 до 3200 кг/м3.
Подробнее — скорость схватывания цемента.

Изменение объема цемента при твердении. По стандарту приготовленные из цемента лепешки при испытании кипячением в воде должны равномерно изменяться в объеме. Цемент, не удовлетворяющий этому требованию, применять в строительстве нельзя, так как это приводит к появлению вредных напряжений и даже разрушению бетона.
Подробнее — твердение цемента.

Водопотребность цементного теста. Вода добавляемая к цементу при затворении, необходима для нормального течения химических процессов, происходящих при твердении цемента, и для придания свежеприготовленному цементному раствору или бетону подвижности (пластичности, текучести), что обеспечивает плотность его укладки в форму или опалубку. Уменьшить водопотребность и увеличить пластичность цемента можно путем введения пластифицирующих органических и неорганических поверхностно-активных веществ, например сульфитно-дрожжевой бражки.
Подробнее — водопотребность и связующая способность цементного теста.

Водоотделение цементного теста – процесс отжима воды в затворенном цементном тесте, растворе или бетоне под действием силы тяжести зерен заполнителя и частиц цемента. Некоторое количество воды при этом выступает на поверхность уложенной бетонной смеси (наружное водоотделение), а часть воды скапливается под поверхностями зерен крупного наполнителя (внутреннее водоотделение).
Подробнее — водоотделение и водоудерживающая способность цементного теста.

Морозостойкость цементных растворов и бетонов – способность сопротивляться попеременному их замораживанию и оттаиванию в пресной или морской воде. Вода при замерзании превращается в лед, при этом она увеличивается в объеме примерно на 8 %. Это создает давление на стенки пор, нарушает структуру раствора или бетона и в конечном результате приводит к его разрушению.
Подробнее — влияние пониженных и повышенных температур на твердеющий цемент.

Тепловыделение. В процессе твердения цемент выделяет тепло. Если тепло выделяется очень медленно, то это обычно не вызывает возникновения трещин в бетоне. Если же этот процесс протекает сравнительно быстро, то применять данный цемент для возведения массивных сооружений не следует. Количество выделяющегося при твердении тепла можно уменьшить путем подбора соответствующего минералогического состава цемента, а также посредство введения некоторых измельченных активных минеральных и инертных добавок.
Подробнее — выделение тепла при твердении цемента.

Коррозионная стойкость цемента в основном зависит от плотности бетона или раствора и минералогического состава цемента. Коррозионная стойкость бетона уменьшается с увеличением его пористости и с повышением тонкости помола цемента.
Подробнее — коррозия цемента, виды коррозии и борьба цементной коррозией.

Цемент: характеристики, виды и свойства

Цементом называют порошкообразное вяжущее вещество, обладающее гидравлическими свойствами. Производится на основе клинкера, в который в качестве присадок добавляются минеральные добавки, содержащие сульфат кальция.

Характеристики и свойства цементов

Для различных видов цемента присущи свои, уникальные характеристики, общими из которых считаются следующие свойства:

Стойкость цементного камня к коррозии – способность отвердевшего бетона противостоять агрессивному воздействию химических и щелочных сред. Для улучшения коррозиестойкости, при производстве в состав вводятся полимерные компоненты, снижающие пористость бетона.
Морозостойкость: устойчивость к отрицательным температурам, а также многоразовому замораживанию и оттаиванию. Качество цемента зависит от количества циклов, которое может выдержать отвердевший раствор без видимых разрушений. Для увеличения долговечности бетона используются различные минеральные присадки, увеличивающие его морозостойкость.
Прочность и предел прочности раствора определяется усилиями (измеряются в МПа), которые необходимо приложить для разрушения опытного образца. В зависимости от этого показателя цемент подразделяется на марки от М300 до М600. Для специальных объектов применяется продукция марки 700 или 1000.
Водопотребность: потребность сухого материала в определённом количестве воды для набирания необходимой подвижности готового раствора, обусловленной техническими условиями применения. При излишках воды в растворе, его поверхность получается недостаточно прочной, склонной к разрушению.
Тонкость помола – основная характеристика дисперсности цемента. Определяется количеством сухого остатка на сите после контрольного просеивания. Тонкость помола влияет на прочностные характеристики цементного камня и себестоимость производства.
Время схватывания определяется началом и окончанием отвердевания раствора. Этот показатель зависит от вида цемента, минеральных компонентов и модификаторов, входящих в состав, а также температурных и влажностных условий.

Выбор цемента: на какие характеристики обратить особое внимание

Все строительно-технические свойства цементов важны при проведении любых работ. Поэтому с уверенностью обозначить наиболее важные характеристики невозможно. Выбор производится по совокупности свойств и характеристик, наиболее полно подходящих для выполнения конкретных строительных или других задач. Именно поэтому существует довольно большое количество различных цементов, как общего, так и специального назначения.

Виды цементов

Классификация цементов на виды осуществляется в зависимости от вида клинкера и дополнительных компонентов, использующихся при изготовлении. Состав также влияет и на основную сферу применения.

Портландцемент

ПЦ – самый распространённый вид строительного материала, имеющий несколько разновидностей. Изготавливается из портландцементного клинкера, основой которого является двух и трёхкальциевый силикат, а также оксиды кремния и кальция.

ПЦ применяется в строительстве для изготовления отделочных и кладочных растворов, приготовления пенобетона, производства ж/б сборных и монолитных конструкций общего назначения.

Быстротвердеющий портландцемент

Одной из разновидностей ПЦ считается быстротвердеющий (БПЦ) материал, в состав которого кроме портландцементного клинкера входят минеральные компоненты, обеспечивающие интенсивный набор прочности на начальном этапе отвердения.

БПЦ применяется при производстве ж/б конструкций без пропаривающих камер, а также при скоростном (безостановочном) темпе строительства для приготовления кладочного раствора.

С гидрофобирующими добавками

Разновидность ПЦ с высокими водонепроницаемыми свойствами, которые достигаются путём введения в состав таких гидрофобных компонентов, как олеиновая кислота, асидол, мылонафт и так далее. Благодаря этим добавкам на поверхности цементного камня образуется гидрофобная плёнка, которая уменьшает гигроскопичность а, следовательно, влагопоглощающие свойства бетона.

Такие присадки используются при изготовлении раствора для фундаментов, ж/б конструкций, эксплуатируемых во влажных и мокрых условиях, в воде или когда есть угроза подтопления.

Цемент с ПАД

Поверхностно-активные добавки вводятся в состав в процессе помола. При перемешивании, ПАД образуют на зёрнах цемента тончайшую плёнку, предотвращающую сцепление частиц между собой. Это придаёт готовому раствору хорошую подвижность и пластичность, делает его удобоукладываемым.

Такой раствор применяется при создании сложных архитектурных конструкций, рельефных композиций, отлива декоративных элементов.

Тампонажный

Белитокремнезёмистый и низкогигроскопичный цементы изготавливаются с применением различных присадок, увеличивающих текучесть жидкого раствора, скорость схватывания и его прочность после окончательного застывания.

Применяются для защиты от грунтовых вод нефте- и газодобычных скважин методом их тампонирования.

Белый

Повышенное содержание таких силикатных и глинозёмистых компонентов, как глина, белый диатомит, каолин, известняк без окислов железа и марганца придают цементу белого оттенка. В процессе производства разогретый клинкер подвергают резкому охлаждению водой, что позволяет повысить белизну продукции.

Белый цемент используется при производстве искусственного камня, различных декоративных сухих смесей, изготовлении скульптур и других декоративных изделий, а также для устройства наливного пола.

Цветной

Если в цемент добавить сухой цветовой пигмент, получается цветной материал. Этот способ позволяет добиться практически любого оттенка и насыщенности раствора. Ещё один способ получения цветного портландцемента – технологический обжиг сырья. При определённой температуре клинкер меняет цвет на зелёный, жёлтый и чёрный. Особенность цветного продукта – большая усадка, выпадение солей и медленное затвердевание. Поэтому в раствор обычно добавляются пластификаторы и наполнители.

Применение цветных составов – оформление скульптур, декоративная штукатурка, производство цветной плитки и другие сферы.

Пуццолановый

Этот вид продукции включает в свой состав до 30% минеральных добавок и активные компоненты, которые вступают в химическую реакцию с цементом. Такие добавки делают готовый бетон стойким к сульфатам и пресной воде, а при изготовлении изделий автоклавным методом – очень прочным.

Изделия их пуццоланового цемента чаще всего используются при строительстве подземных или подводных коммуникаций и сооружений, так как они обладают слабой морозостойкостью.

Виды цементов

Портландцемент

Быстротвердеющий портландцемент

С гидрофобирующими добавками

Цемент с ПАД

Тампонажный

Применяются для защиты от грунтовых вод нефте- и газодобычных скважин методом их тампонирования.

Белый

Цветной

Если в белый цемент добавить сухой цветовой пигмент, получается цветной материал. Этот способ позволяет добиться практически любого оттенка и насыщенности раствора. Ещё один способ получения цветного портландцемента – технологический обжиг сырья. При определённой температуре клинкер меняет цвет на зелёный, жёлтый и чёрный. Особенность цветного продукта – большая усадка, выпадение солей и медленное затвердевание. Поэтому в раствор обычно добавляются пластификаторы и наполнители.

Пуццолановый

Шлаковый

Гидравлические вяжущие, входящие в этот вид материала, изготавливаются из помолотых шлаков доменных печей и некоторых активизаторов. Железобетонные конструкции, изготовленные из шлакового цемента, отличаются высокой прочностью, а раствор применяется для кладки фундаментов и других конструкций с несущими функциями.

В зависимости от применяемых активизаторов, выделяют два основных вида продукции на основе доменного шлака:

ШПЦ: продукт с добавлением портландцемента и гипсового наполнителя. Шлакопортландцемент отличается медленно нарастающей прочностью, низкой экзотермией и устойчивостью к агрессивным средам. Применяется при строительстве портов и других гидротехнических сооружений.
ИШЦ: материал с добавлением извести, может включать небольшое содержание гипса и портландцемента, что улучшает его прочностные характеристики. Известково-шлаковый материал применяется для изготовления низкомарочного бетона, устойчивого к воздействию пресной воды.

Глинозёмистый

Изготовляется из известняка и других видов сырья, богатых глинозёмом. Помолотое сырьё подвергается термической обработке, поэтому цемент имеет тёмно-коричневый и даже чёрный оттенок. При приготовлении раствора требуется на 10% больше воды, чем для обычного портландцемента. При застывании выделяет тепло.

Глинозёмистый материал используется при проведении зимних строительных работ, аварийного строительства, ремонта мостов, подземных и других коммуникаций. Благодаря высокой огнестойкости, применяется в качестве кладочного раствора при возведении печей, каминов, дымоотводных и вентиляционных каналов.

Расширяющийся

Этот вид цемента обладает уникальной способностью расширяться в процессе твердения. Приращение объёма происходит благодаря химической реакции между вяжущим веществом и специальной добавки. В качестве вяжущего применяется глинозёмистый цемент, гипс, портландцемент и алюминат кальция. Раствор отличается быстрой схватываемостью (в зависимости от вяжущего, от 10 до 30 минут), отличной водонепроницаемостью и прочностью.

Расширяющиеся цементы применяются для изготовления ж/б труб и других изделий, эксплуатация которых предусматривает постоянный контакт с влагой, а также при ремонте различных гидротехнических сооружений и для создания водонепроницаемых швов в строительных конструкциях.

Особенности маркировки

Чаще всего цемент фасуется в мешки по 25 и 50 кг из крафт-бумаги, на которые наносится соответствующая маркировка.

1. Прежде всего, указывается нормативный документ, согласно которому произведён данный вид цемента.

2. Класс цемента по прочности на сжатие: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5, означающий максимальное давление в МПа, которое может выдержать опытный образец.

3. Состав входящих компонентов обозначается римскими цифрами:

I – портландцемент;
II – портландцемент с минеральными добавками;
III – шлакопортландцемент;
IV – пуццолановый;
V – композиционный цемент.

4. Маркировка цемента по видам производится следующими буквенными обозначениями:

ПЦ – портландцемент;
БЦ – белый;
ВРЦ – водонепроницаемый расширяемый;
СС – сульфатостойкий;
ПЛ – пластифицированный;
ШПЦ – шлакопортландцемент;
ГФ – гидрофобный.

5. В зависимости от скорости набирания цементом прочности, наносится следующая маркировка:

ЦЕМ I – цемент с максимальной скоростью набора прочности. 50% от проектной прочности набирается меньше чем за 48 часов. Может содержать не более 5% добавок.
ЦЕМ II – содержит от 6 до 35% добавок, влияющих на скорость затвердевания раствора. Чем больше добавок, тем медленнее происходит схватывания.
ЦЕМ III – шлакопортландцемент с нормальной скоростью схватывания. Содержит добавок от 36 до 65%.
ЦЕМ IV – цемент пуццолановый. Имеет среднюю скорость твердения. Содержит различных добавок от 21 до 35% от общей массы.
ЦЕМ V – цемент на основе композиционного сырья со средней скоростью твердения. Содержит небольшое количество дополнительных компонентов (11–30%).

Шлаковый

В зависимости от применяемых активизаторов, выделяют два основных вида продукции на основе доменного шлака:

ШПЦ: продукт с добавлением портландцемента и гипсового наполнителя. Шлакопортландцемент отличается медленно нарастающей прочностью, низкой экзотермией и устойчивостью к агрессивным средам. Применяется при строительстве портов и других гидротехнических сооружений.
ИШЦ: материал с добавлением извести, может включать небольшое содержание гипса и портландцемента, что улучшает его прочностные характеристики. Известково-шлаковый материал применяется для изготовления низкомарочного бетона, устойчивого к воздействию пресной воды.

Глинозёмистый

Особенности маркировки

1. Прежде всего, указывается нормативный документ, согласно которому произведён данный вид цемента.

3. Состав входящих компонентов обозначается римскими цифрами:

I – портландцемент;
II – портландцемент с минеральными добавками;
III – шлакопортландцемент;
IV – пуццолановый;
V – композиционный цемент.

4. Маркировка цемента по видам производится следующими буквенными обозначениями:

ПЦ – портландцемент;
БЦ – белый;
ВРЦ – водонепроницаемый расширяемый;
СС – сульфатостойкий;
ПЛ – пластифицированный;
ШПЦ – шлакопортландцемент;
ГФ – гидрофобный.

5. В зависимости от скорости набирания цементом прочности, наносится следующая маркировка:

ЦЕМ I – цемент с максимальной скоростью набора прочности. 50% от проектной прочности набирается меньше чем за 48 часов. Может содержать не более 5% добавок.
ЦЕМ II – содержит от 6 до 35% добавок, влияющих на скорость затвердевания раствора. Чем больше добавок, тем медленнее происходит схватывания.
ЦЕМ III – шлакопортландцемент с нормальной скоростью схватывания. Содержит добавок от 36 до 65%.
ЦЕМ IV – цемент пуццолановый. Имеет среднюю скорость твердения. Содержит различных добавок от 21 до 35% от общей массы.
ЦЕМ V – цемент на основе композиционного сырья со средней скоростью твердения. Содержит небольшое количество дополнительных компонентов (11–30%).

Цемент: характеристики, свойства, состав, вредные компоненты и применение

В этой статье мы обсудим: 1. Характеристики цемента. 2. Свойства цемента. 3. Состав. 4. Функции ингредиентов. Мельницы 10. Полевые испытания 11. Хранение 12. Использование.

Характеристики цемента:

Ниже приведены характеристики цемента:

(i) Цвет цемента должен быть равномерно серым с зеленоватым оттенком. Он указывает на избыток извести или глины и степень обгорания.

(ii) Он должен быть гладким при прикосновении или растирании между пальцами.

(iii) Если рука находится в мешке с цементом или в куче цемента, она должна быть прохладной, а не теплой.

(iv) В нем не должно быть твердых комков.

(v) Он не должен содержать избытка кремнезема, извести, глинозема или щелочей.

(vi) Избыточное количество глины и ила в цементе дает землистый цемент.

Свойства цемента:

Ниже приведены физические, механические и химические свойства цемента-

Физические свойства цемента:

Ниже перечислены важные физические свойства хорошего цемента, которые в первую очередь зависят от его химического состава, полноты обжига и тонкости помола:

(i) Придает прочность кладке.

(ii) Это превосходный связующий материал.

(iii) Легко обрабатывается.

(iv) Обладает хорошей влагостойкостью.

(v) Обладает хорошей пластичностью.

(vi) Застывает или рано затвердевает.

(vii) Тонкая паста из цемента с водой должна быть липкой между пальцами.

(viii) Цемент, брошенный в воду, должен тонуть и не всплывать на поверхность.

(ix) Частицы должны иметь однородную крупность. Чтобы получить представление о крупности, рассчитывают удельную поверхность частиц цемента. Удельная поверхность является мерой встречаемости частиц среднего размера, которая должна быть не менее 2250 см ² /г.

(x) Консистенцию цемента следует проверять с помощью прибора Вика. Если осадка плунжера составляет от 5 мм до 7 мм от дна формы, вода добавлена правильно, в противном случае повторите процесс с другим процентным содержанием воды, пока не будет достигнуто желаемое проникновение.

(xi) Начальное время схватывания обычного цемента составляет около 30 минут. Время начального схватывания – это интервал между добавлением воды в цемент и стадией, когда квадратная игла аппарата Вика перестает полностью проникать.

(xii) Время окончательного схватывания обычного цемента составляет около 10 часов. Окончательное время схватывания представляет собой разницу между временем добавления воды в цемент и временем, необходимым для того, чтобы игла с кольцевой муфтой аппарата Вика перестала отпечатываться на испытательном образце.

(xiii) Цемент должен быть проверен на прочность с использованием прибора Ле Шателье. Этот тест предназначен для обнаружения присутствия несвязанной извести в цементе. Расширение цемента после нагрева и охлаждения формы не должно превышать 10 мм.

Механические свойства цемента:

(i) Прочность на сжатие по истечении 3 дней должна быть не менее 11,5 Н/мм ² и по истечении 7 дней не менее 17,5 Н/мм ² .

(ii) Прочность на растяжение по истечении 3 дней должна быть не менее 2 Н/мм ² и по истечении 7 дней не менее 2,50 Н/мм ² .

Химические свойства цемента:

(i) Соотношение процентного содержания оксида алюминия и оксида железа не должно быть менее 0,66.

(ii) Отношение процентного содержания извести к глинозему, оксиду железа и кремнезему, известное как коэффициент насыщения известью (LSF), не должно быть менее 0,66 и не должно превышать 1,02.

iii) Общие потери при прокаливании не должны превышать 4%.

(iv) Общее содержание серы не должно превышать 2,75%.

(v) Масса нерастворимого остатка не должна превышать 1,50%.

(vi) Масса оксида магния не должна превышать 5 процентов.

Состав рядового цемента:

Обыкновенный цемент содержит два основных компонента, а именно глинистый и известняковый. В глинистых породах преобладает глина, а в известковых — карбонат кальция. Типичный химический анализ хорошего рядового цемента вместе с желаемым диапазоном приведен в таблице 6-1.

Функции цемента Ингредиенты:

Компоненты обычного цемента, как указано выше, выполняют следующие функции:

(1) Известь (CaO):

Это важный компонент цемента, и его пропорции должны тщательно соблюдаться. Избыток извести делает цемент непрочным и вызывает его расширение и разрушение. С другой стороны, если извести не хватает, прочность цемента снижается, что приводит к быстрому схватыванию цемента.

(2) Силикагель (SiO ₂ ):

Это также важный ингредиент цемента, который придает прочность цементу за счет образования двух- и трехкальциевых силикатов. Если кремнезем присутствует в избыточном количестве, прочность цемента увеличивается, но в то же время увеличивается время его схватывания.

(3) Глинозем (Al ₂ O ₃ ):

Этот ингредиент придает цементу свойство быстрого схватывания. Он действует как флюс и снижает температуру спекания. Однако высокая температура необходима для образования подходящего типа цемента, и, следовательно, оксид алюминия не должен присутствовать в избыточном количестве, так как он ослабляет цемент.

(4) Сульфат кальция (CaSO ₄ ):

Этот ингредиент находится в форме гипса, и его функция заключается в увеличении времени начального схватывания цемента.

(5) Оксид железа (Fe ₂ O ₃ ):

Этот ингредиент придает цементу цвет, твердость и прочность.

(6) Магнезия (MgO):

Этот ингредиент, если присутствует в небольшом количестве, придает цементу твердость и цвет. Высокое содержание магнезии делает цемент непрочным.

(7) Сера (S):

Очень небольшое количество серы полезно для изготовления прочного цемента. Если его избыток, это приводит к тому, что цемент становится непрочным.

(8) Щелочи:

Большая часть щелочей, присутствующих в сырье, при нагревании уносится дымовыми газами, а цемент содержит лишь небольшое количество щелочей. При избытке их в цементе они вызывают ряд неприятностей, таких как щелочно-агрегатная реакция, высолы и окрашивание при использовании в бетоне, кирпичной кладке или кладочном растворе.

Вредные компоненты цемента:

Присутствие следующих двух оксидов отрицательно влияет на качество цемента:

(i) Оксиды щелочных металлов K ₂ O и Na ₂ O

(ii) Оксид магния MgO.

Если количество оксидов щелочных металлов превышает 1 процент, это приводит к разрушению бетона, изготовленного из этого цемента. Точно так же, если содержание оксида магния превышает 5 процентов, он вызывает трещины после затвердевания раствора или бетона. Это связано с тем, что оксид магния, обожженный при температуре около 1500°С, очень медленно гасится при смешивании с водой.

Закрепляющее действие цемента:

Когда в цемент добавляется вода, ингредиенты цемента вступают в химическую реакцию с водой и образуют различные сложные химические соединения. Образование этих соединений не является одновременным. Но схватывание цемента продолжается длительное время. Смешивание цемента и воды приводит к образованию липкой цементной пасты, которая постепенно загустевает, пока не достигнет состояния, похожего на камень.

Установлено, что обычный цемент достигает около 70% своей окончательной прочности за 28 дней и около 9 дней.0% от своей окончательной прочности в течение одного года или около того.

Ниже перечислены важные соединения, образующиеся при схватывании цемента:

(1) Трехкальциевый алюминат (3CaO, Al ₂ O ₃ ):

Это соединение образуется примерно через 24 часа после добавления воды в цемент.

(2) Тетракальций алюмоферрит (4CaO, AI ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ ):

Это соединение также образуется примерно через 24 часа после добавления воды в цемент.

(3) Трехкальциевый силикат (3CaO, SiO ₂ ):

Это соединение образуется примерно через неделю после добавления воды в цемент и в основном отвечает за придание прочности цементу в ранний период схватывания.

(4) Двухкальциевый силикат (2CaO, SiO ₂ ):

Это соединение образуется очень медленно и, следовательно, отвечает за придание прочности цементу.

Вышеуказанные четыре основных минерала в обычном портландцементе обозначаются кратко как C ₃ A, C ₄ AF, C ₃ S и C ₂ S соответственно, а их относительные пропорции, выраженные в процентах, составляют: следует –

При добавлении воды в цемент быстрее всего реагирует с водой C ₃ A, а в порядке убывания скорости C ₄ AF, C ₃ S и C ₂ S.

В начальный период твердения прирост прочности С ₂ S невелика и составляет около 15% от гидратации С ₃ S. Через 28 дней гидратация С ₃ S практически заканчивается, а гидратация С ₂ S только реально начинается в то время. Поэтому, когда требуется высокопрочный бетон в короткие сроки, цемент изготавливают с высоким содержанием C ₃ S.

С другой стороны, если на более позднем этапе требуется высокопрочный бетон, как в случае гидротехнических сооружений, цемент изготавливают с повышенным содержанием С ₂ С.

Затвердевание бетона значительно ускоряется под действием C ₃ A, поэтому это свойство C ₃ A используется для производства быстротвердеющего портландцемента.

В зависимости от минералогического состава клинкера в процентах портландцемент можно условно разделить на следующие группы:

Цементный завод:

Место цементного завода следует выбирать тщательно.

Ниже приведены основные факторы, на которые следует обратить внимание при выборе площадки для предлагаемого цементного завода:

(1) Климатические условия:

Площадка для цементного завода должна быть выбрана таким образом, чтобы ее климатические условия были благоприятны для производства цемента.

(2) Труд:

Площадка должна быть такой, чтобы можно было легко и экономично приобрести необходимую рабочую силу.

(3) Рынок:

Площадка для цементного завода должна быть по возможности ближе к рынку сбыта. Это снизит стоимость транспортировки и сведет к минимуму вероятность порчи цемента во время транспортировки.

(4) Мощность:

Также следует учитывать доступность электроэнергии и топлива по экономичным ценам.

(5) Сырье:

Они должны быть легко и постоянно доступны на рассматриваемой территории.

(6) Транспортные средства:

Место для цементного завода должно быть таким, чтобы были доступны транспортные средства для сырья и готовой продукции.

(7) Разное:

Рядом с площадкой для цементного завода необходимо наличие парков, скверов, баз отдыха и т.п. Такие меры были бы полезны для отдыха офицеров и рабочих завода.

Вышеуказанные условия предназначены для идеального места для цементного завода. Получить такой сайт на практике сложно, если не невозможно. Поэтому становится необходимым выбрать сайт, который удовлетворяет большинству условий, упомянутых выше.

Упаковка цемента:

Фасовка цемента в нашей стране в основном производится в обычные джутовые или джутовые мешки. Эти пакеты оказались удовлетворительными контейнерами, поскольку их форма и размер делают их удобными в обращении. При правильном обращении они могут совершить от трех до пяти поездок с завода к потребителям цемента.

Однако основные недостатки такой упаковки следующие:

(i) На каждом этапе обработки некоторая часть цемента, содержащегося в джутовом мешке, теряется.

(ii) Даже после опорожнения мешка с цементом в мешке остается небольшое количество цемента, и поэтому невозможно использовать все содержимое мешка.

(iii) Такая упаковка приводит к загрязнению воздуха.

(iv) Работа с джутовыми мешками оказывается вредной для здоровья рабочего, поскольку он вдыхает значительное количество частиц цемента во время транспортировки таких мешков.

(v) На качество цемента влияет попадание влаги из атмосферы.

Для улучшения качества упаковочных мешков Национальный совет по цементу и строительным материалам разработал усовершенствованный джутовый мешок с плотной конструкцией. Такие мешки технически превосходят обычные джутовые мешки, и ожидается, что они существенно уменьшат потери цемента из-за просачивания и проникновения влаги.

Правительство сделало обязательной упаковку цемента в эти мешки. Индии. В настоящее время производители предлагают различные упаковочные пакеты и имеют на них четкую маркировку для определения типа цемента и названия производителя.

Некоторые другие рекомендации:

(i) Пластиковые и бумажные мешки больше подходят для защиты цемента от влаги.

(ii) Существует рынок мешков или упаковок небольшого размера, содержащих 1 кг, 2 кг, 5 кг и 10 кг. Это удовлетворит потребности потребителей, нуждающихся в малом количестве цемента для сельских и городских домов.

(iii) Должны быть разработаны специальные виды транспорта и погрузочно-разгрузочные сооружения для удовлетворения потребностей крупных покупателей.

Цемент по всему миру фасуется навалом и в розничную упаковку. В нашей стране он в основном упаковывается в пакеты по 50 кг, тогда как в других странах широко распространены биг-бэги по 200 кг. В последнее время наблюдается сдвиг в сторону потребительских предпочтений, концепции прочности, удобства и стандарта упаковки.

В развитых странах цемент упаковывают в многослойные полипропиленовые бумажно-ламинированные мешки. Эти пакеты изготовлены из полипропиленовой ткани и ламинированы изнутри крафт-бумагой.

Эти мешки становятся популярными в настоящее время и, вероятно, со временем заменят обычные джутовые мешки и в нашей стране, так как обладают следующими преимуществами:

(i) Упаковка цемента в эти мешки обеспечивает желаемое качество и количество продукта и, таким образом, интересы потребителей.

(ii) Эти сумки привлекательны и приличны на вид. Процесс обработки становится легким, простым и гигиеничным.

(iii) Эти мешки легкие и защищают цемент от влаги.

(iv) Эти сумки также имеют очень хорошую стоимость при перепродаже. Как только они порвутся или изуродуются, они станут полезными, как брезент. Следовательно, бедные обитатели хижин могут использовать эти мешки для покрытия крыш своих хижин в сезон дождей или в качестве дождевика.

(v) Эти мешки предотвращают или останавливают кражу цемента во время заполнения, хранения, транспортировки, распределения и т. д.

(vi) Потери цемента полностью исключены, так как они герметичны. Потери цемента в обычном джутовом мешке ограничены 4% согласно BIS. Из-за огромного роста производства цемента потребность в мешках для упаковки цемента, вероятно, достигнет цифры в 100 крор мешков каждый год, и, таким образом, можно оценить огромную экономию цемента, которая может быть достигнута при использовании этих мешков. Поэтому пора серьезно задуматься о фасовке цемента в многослойные полипропиленовые мешки.

(vii) Среднее перемещение цемента в нашей стране составляет около 750 км, и во время этого перемещения происходит множество многократных погрузочно-разгрузочных работ. Поскольку цемент является гигроскопичным материалом, его свойства изменяются под воздействием воздуха и влаги. Таким образом, крайне важно обеспечить правильный вид упаковки.

Шаровые и трубчатые мельницы :

Эти мельницы используются для измельчения сырья или смеси сырья или клинкеров. Шаровые мельницы используются для предварительного измельчения, а трубчатые – для окончательного измельчения.

На рис. 6-5 показан вертикальный разрез типичной шаровой мельницы. Он представляет собой стальной цилиндр диаметром от 2 м до 2,50 м и длиной от 1,80 м до 2 м.

Цилиндр расположен в горизонтальном положении и вращается вокруг стального вала. На внутренней стороне цилиндра закреплены перфорированные изогнутые пластины. Концы этих пластин перекрывают друг друга. Цилиндр частично заполнен стальными шариками размером от 50 мм до 120 мм.

Действие шаровой мельницы очень простое. Измельчаемый материал подается сверху. Когда мельница вращается вокруг своей горизонтальной оси, стальные шарики ударяются о перфорированные изогнутые пластины и при этом дробят материал. Этот измельченный материал проходит через внутреннее сито, а затем через внешнее сито. Он собирается из выпускного отверстия в нижней части наружного корпуса мельницы.

На рис. 6-6 показан продольный разрез типичной трубной мельницы. Он представляет собой длинный горизонтальный стальной цилиндр диаметром около 1,50 м и длиной от 7 до 10 м. Цилиндр частично заполнен стальными шариками размером от 20 до 25 мм. p Вход для кормления.

Действие трубной мельницы аналогично действию шаровой мельницы. А вот тонкий помол достигается за счет стальных шариков меньшего размера. Для подачи материала в мельницу предусмотрен шнек. Измельченный материал собирается в выходной воронке. В случае крупномасштабного производства можно использовать воздушные сепараторы для отделения тонкоизмельченных частиц. В этом устройстве поток воздуха используется для уноса мелкодисперсных частиц.

Для совмещения предварительного и окончательного помола можно использовать отсековую мельницу или многокамерную мельницу. Такая мельница имеет разные камеры или секции, в которых размещены стальные шары разных размеров. Материал, подлежащий измельчению, последовательно проходит через камеры. Сначала располагаются камеры со стальными шариками большего размера, за ними следуют камеры со стальными шариками меньшего размера.

Таким образом, мельница с отсеками сочетает в себе действие шаровой мельницы и трубной мельницы. Это приводит к экономии площади и упрощает процесс шлифования. Стоимость помола также получается меньше за счет установки такой мельницы.

Полевые испытания цемента :

Следующие четыре полевых испытания могут быть проведены для приблизительной оценки качества цемента:

(1) Цвет

(2) Физические свойства

(3) Наличие комков

(4) Прочность.

(1) Цвет:

Цвет цемента должен быть однородным. Он должен быть типичного для цемента цвета, т. е. серого цвета с легким зеленоватым оттенком. Это не всегда надежный тест. Но это указывает на избыток извести или глины и степень обгорания.

(2) Физические свойства:

Цемент должен быть гладким при прикосновении или растирании между пальцами. Если он ощущается шероховатым, это указывает на фальсификацию с песком. Если рука опущена в мешок или кучу цемента, она должна быть прохладной, а не теплой. Если в ведро с водой бросить небольшое количество цемента, он должен утонуть, а не всплывать на поверхность.

Тонкая паста из цемента с водой должна быть липкой между пальцами. Если цемент содержит слишком много толченой глины и ила в качестве примеси, паста будет давать землистый запах.

(3) Наличие комков:

В цементе не должно быть твердых комков. Такие комки образуются при поглощении влаги из атмосферы. Любой мешок цемента, содержащий такие комки, следует выбраковывать.

(4) Прочность:

Прочность цемента можно приблизительно определить следующими способами:

(i) Изготавливаются брикеты с тощим или слабым раствором. Размер брикета может быть около 75 мм х 25 мм х 12 мм. Соотношение цемента и песка может быть 1:6. Брикеты погружают в воду на 3 дня. Если цемент хорошего качества, такие брикеты не будут легко ломаться, и их будет трудно преобразовать в порошкообразную форму.

(ii) Готовят цементный блок размером 25 мм x 25 мм и длиной 200 мм и погружают его на 7 дней в воду. Затем его укладывают на опоры на расстоянии 150 мм друг от друга и нагружают весом 340 Н. Блок не должен иметь признаков разрушения.

(iii) Густую пасту из цемента с водой готовят на куске толстого стекла и выдерживают под водой в течение 24 часов. Он должен схватиться и не треснуть.

Хранение цемента :

Цемент следует хранить бережно. В противном случае он может впитать влагу из атмосферы и стать бесполезным для строительных работ.

При хранении цемента необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

(1) Влажность:

Установлено, что если влага удерживается от цемента, то цемент сохраняет свои качества в течение неопределенного периода времени. Поглощение одного-двух процентов влаги не оказывает заметного влияния на качество цемента. Но если влагопоглощение превышает 5 процентов, цемент становится совершенно бесполезным. Следовательно, когда цемент должен храниться в течение длительного периода, его следует хранить в герметичных контейнерах.

(2) Срок хранения:

Сыпучий цемент можно хранить неограниченное время в герметичных контейнерах. Но желательно избегать хранения цемента в джутовых мешках более 3-х месяцев. Если это неизбежно, следует испытать цемент, чтобы убедиться в его свойствах.

(3) Сваи:

Мешки с цементом сложены штабелями. Экономично формировать кучу из 10 мешков цемента. Расстояние между штабелями цементных мешков и наружными стенами здания должно составлять около 300 мм. Между сваями должны быть предусмотрены проходы шириной около 900 мм.

Для длительного хранения верх и низ штабелей следует накрыть брезентом или водонепроницаемой бумагой.

(4) Качество цемента:

Цемент тонкого помола более активен и, следовательно, быстрее поглощает влагу из атмосферы. Следовательно, следует принимать чрезвычайные меры предосторожности для хранения мелкоизмельченного цемента.

(5) Удаление цемента:

При снятии мешков с цементом со свай достаточной высоты ступени следует формировать, вынимая два-три мешка из передних свай. Целесообразно также удалять цемент в порядке срока его хранения, т.е. цемент, хранившийся ранее, должен быть извлечен первым. Другими словами, следует соблюдать правило «первым пришел — первым вышел».

(6) Складские помещения:

Для хранения цемента в течение достаточно длительного периода должны быть сооружены складские навесы специальной конструкции. Стены, крыша и пол таких навесов должны быть водонепроницаемыми.

Необходимо предусмотреть несколько маленьких окон, и они должны быть плотно закрыты. Пол должен быть над землей. При необходимости должен быть предусмотрен дренаж для отвода воды, скопившейся вблизи такого навеса. Для определения размеров складского навеса установлено, что на 20 мешков или 10 кН цемента потребуется около 1 м ³ пространства.

Следует отметить, что цемент, даже при хранении в самых благоприятных условиях, при длительном хранении теряет свою активность. Например, продолжительность хранения 3 месяца и 12 месяцев вызовет снижение активности цемента примерно на 20% и 40% соответственно.

Следовательно, рекомендуется повторно активировать цемент, хранящийся в течение длительного периода времени. Наиболее эффективным способом обработки такого цемента является виброизмельчение, обеспечивающее большую тонкость помола цемента и делающее его пригодным для использования.

Использование цемента :

В настоящее время цемент широко применяется при строительстве различных инженерных сооружений. Он оказался одним из ведущих инженерных материалов современности и не имеет конкурентов в производстве и применении.

Ниже приведены различные возможные применения цемента:

(i) Цементный раствор для кладочных работ, штукатурки, расшивки и т. д.

(ii) Бетон для укладки полов, крыш и изготовления перемычек, балок, навесов, лестниц, колонн и т. д.

(iii) Строительство важных инженерных сооружений, таких как мосты, водопропускные трубы, плотины, туннели, водохранилища, маяки, доки и т. д.

(iv) Строительство резервуаров для воды, колодцев, теннисных кортов, септиктенков, фонарных столбов, дорог, телефонных будок и т. д.

(v) Изготовление соединений для водостоков, труб и т. д.

(vi) Производство сборных труб, свай, садовых сидений, художественно оформленных урн, цветочных горшков и т. д., мусорных баков, столбов для ограждений и т. д.

(vii) Подготовка фундаментов, водонепроницаемых полов, пешеходных дорожек и т. д.

Главная ›› Машиностроение ›› Материалы ›› Цемент

Типы цемента и характеристики цементов

🕑 Время чтения: 1 минута

Типы портландцемента

• Различные типы портландцемента производятся в соответствии с требованиями для конкретных целей

• Американское общество испытаний и материалов (ASTM) Обозначение C150 определяет следующие восемь типов портландцемента.

Тип	Имя
Тип I	Обычный
Тип IA	Нормальный, воздухововлекающий
Тип II	Средняя сульфатостойкость
Тип IIA	Средняя сульфатостойкость, воздухововлекающая
Тип III	Высокая ранняя прочность
Тип IIIA	Высокая начальная прочность, воздухововлекающие
Тип IV	Низкая теплота гидратации
Тип V	Высокая стойкость к сульфатам

Цемент типа I

• Это цемент общего назначения, используемый в бетоне для изготовления дорожных покрытий, полов, железобетонных зданий, мостов, резервуаров, труб и т. д. почва и вода или нежелательное повышение температуры

Цемент типа II

• Он используется там, где важна защита от умеренного воздействия сульфатов, например, в дренажных сооружениях, которые могут подвергаться умеренной концентрации сульфатов из грунтовых вод

• Обычно он выделяет меньше тепла при гидратации с меньшей скоростью, чем цемент типа I, и поэтому может использоваться в массивных конструкциях, таких как большие опоры, тяжелые устои и подпорные стены

• Из-за меньшего тепловыделения его можно предпочесть в жаркая погода

Цемент типа III

• Химически и физически подобен цементу типа I, за исключением того, что его частицы измельчены

• Он обеспечивает высокую начальную прочность в начальный период, обычно через неделю или меньше

• Используется, когда необходимо как можно быстрее снять опалубку или когда необходимо быстро ввести конструкцию в эксплуатацию

• Предпочтительно использовать в холодную погоду для сокращения периода отверждения

Цемент типа IV

• Он используется там, где скорость и количество тепла, выделяемого при гидратации, должны быть сведены к минимуму

• Он набирает прочность медленнее, чем другие типы цемента

• Он наиболее подходит для использования в массивных бетонных конструкциях, таких как большие гравитационные плотины, где повышение температуры в результате тепла, выделяемого во время затвердевания, должно быть сведено к минимуму, чтобы предотвратить растрескивание бетона

Цемент типа V

• Используется только в бетоне, подверженном сильному сульфатному воздействию, в основном там, где почва или грунтовые воды имеют высокое содержание сульфата

• Его высокая стойкость к сульфатам обусловлена низким содержанием C ₃ A содержание около 4 %

• Не устойчив к кислотам и другим высококоррозионным веществам

Воздухововлекающие портландцементы

(Типы IA, IIA и IIIA)

• Эти цементы имеют тот же состав, что и Тип I , II и III соответственно, за исключением того, что небольшое количество воздухововлекающих материалов измельчается с клинкером во время производства

• Эти цементы производят бетон с улучшенной стойкостью к замораживанию-оттаиванию и к образованию накипи, вызванного химическими веществами, применяемыми для удаления снега и льда

Белый портландцемент

• Имеет такой же состав, как цемент типа I или типа III, за исключением что он имеет белый цвет вместо серого

• Он изготовлен из отборного сырья, содержащего незначительное количество оксидов железа и магния — веществ, придающих цементу его серый цвет

• Он используется в основном в архитектурных целях

Смешанные гидравлические цементы

• Эти цементы производятся путем тщательного и однородного смешивания портландцемента и побочных материалов, таких как доменный шлак, зольная пыль, микрокремнезем и другие пуццоланы

• ASTM C 596 различает пять классов смешанных цементов:

o Шлакопортландцемент типа IS

o Портландцемент пуццолановый —

Тип IP и тип P

o Портландцемент, модифицированный пуццоланом, тип I(PM)

o Шлаковый цемент — Тип S

o Портландцемент, модифицированный шлаком —

Тип I (SM)

Кладочные цементы

• Эти цементы используются в строительных растворах для кладки

• ASTM C 91 классифицирует кладочные цементы как : Тип N, Тип S и Тип M

Расширяющиеся цементы

• Эти цементы в основном используются в бетоне для контроля усадки

• ASTM C 845 классифицирует кладочные цементы как: Тип E-1(K), Тип E -1(М), Тип Э-1(С)

Специальные цементы (не охваченные ASTM)

Тип	Использование
1. Тампонажные цементы	Для герметизации нефтяных скважин
2. Водостойкий портландцемент	Для уменьшения пропускания капиллярной воды
3. Пластмассовые цементы 906:00	Для изготовления гипса и лепнины

Химические соединения в портландцементе

Как указывалось ранее, процесс обжига сырья приводит к реакции между оксидами и четырьмя соединениями, образующимися в конечном цементном продукте, а именно:

C ₃ S = 3CaO.SiO ₂ (трехкальциевый силикат)

C ₂ S = 2CaO.SiO ₂ (двухкальциевый силикат)

C ₃ A = 3CaO.Al ₂ O ₃ (алюминат трикальция)

C ₄ AF = 4CaO. Al ₂ O ₃ .Fe ₂ O ₃ (Тетракальциевый алюмоферрит)

Химический и составной состав и крупность некоторых типичных цементов приведены в Таблице 2-4.