Цемент виды продукции это

Цемент — производство, виды и марки

Что такое цемент? Аксиома

Итак, цемент – это порошкообразный материал серого цвета, который, после смешивания с водой, застывает через некоторое время, приобретая при этом высокую твердость и прочность. Это все знают! Разбить такую монотонную глыбу в дальнейшем не представляется возможным, если раствор был приготовлен правильно. Благодаря своим уникальным свойствам цемент применяется в строительстве в качестве связывающего вещества при возведении домов, фундаментов, заграждений, дорожек и прочих строений. Также из него изготавливают бетон.

Немного истории

Само слово «цемент» образовалось от латинского слова «caemenrum», что означает «толченый камень». При смешивании этого материала с гашеной известью получался раствор, который в древности использовали при кладочных работах. Причем, даже до наших дней дожили эти постройки, сделанные с помощью такого толченого порошка. Раньше умели строить и изготавливать качественный материал, а не то, что сейчас: из-за постоянной экономии страдает финальная конструкция, которая тает на глазах.

Шло время, и другие вяжущие вещества, способные застывать от смешивания с водой, тоже стали называть словом «цемент». Сейчас такой материал называют «портландцементом». Название пошло от острова Портленд в Англии, где и находятся месторождения чудесного камня, из которого изготавливают серый сыпучий материал с волшебными свойствами. Изобрел способ получения такого цемента английский инженер по имени Джозеф Аспид. Было это в 1824 году. Свое изобретение он полюбил, и во время оформления патента назвал новый материал «портландским цементом».

Технология производства цемента

Производство материала делится на три этапа:

1. Добыча сырья и его подготовка. Гипсовый камень, известняк и глина добываются в карьерах, после чего их вывозят на завод. Там их мелко крошат, измельчают, и, затем, просушивают при температуре от 150оС до 200оС. После таких издевательств их смешивают в определенных пропорциях. То, что получилось, называют шламом.

2. Получение клинкера. Шлам помещают в печь, где его обжигают при температуре 1450оС. Во время этого процесса из шлама получается клинкер, который впоследствии размалывают в мелкий порошок на жерновах.

3. В подготовленный клинкер добавляют гипс, около 5%, а также разные специальные добавки.

После того как сырье прошло все испытания и этапы производства, из него получается «портландцемент». В зависимости от процента и содержания минеральных добавок, он может отличаться по прочности, которая и определяет марку продукта. Обозначается она буквой «М» с цифрами, которые соответствуют максимально допустимой нагрузке материала на сжатие. Конечно, поскакав по бетону, его прочность не определишь, этим занимаются специальные прессы. Наиболее распространены и популярны следующие марки цемента М300, М400 и М500.

Виды цемента и их предназначение

Кроме «портландцемента» существуют еще и другие виды материала, которые предлагают разные производители.

• Водонепроницаемый цемент. Идеально подходит для гидроизоляции строений, герметизации стыков и трещин, постройки бассейнов и прочих резервуаров для жидкости.
• Белый цемент. Он применяется при изготовлении сухих строительных смесей. Этот материал быстро застывает, также он устойчив к вредным воздействиям. При смешивании его с разными пигментными добавками получают штукатурные декоративные растворы.
• Расширяющийся цемент. Такой вид применяется при производстве самонапряженных конструкций, при ремонте водонепроницаемых сооружений, например, подвал, бассейн, крыша. Материал такого вида обладает высокой морозоустойчивостью.
• Пуццолановый цемент. Материал назван так потому, что в нем присутствуют пуццоланы, если сказать проще – вулканический пепел, и зола уноса, который является продуктом сгорания твердого топлива. Особенностью такого вида цемента является его замедленное застывание с низким тепловыделением, что положительно сказывается на заливке бетона больших объемов. В этом случае уходит разница температуры между верхними слоями бетона и внутренними, тем самым исключается возможность появления трещин.

Производители цемента

Количество заводов по изготовлению цемента растет с каждым годом, но есть несколько лидирующих компаний, которые занимают передовые места по продаже строительного материала, как на мировом рынке, так и отечественном.

• «Lafarge»

Французская компания производит цемент не только у себя на родине, но и обзавелась уже заводами в России. Например, «Урадцемент» с суровыми челябинскими работниками, ОАО «Воскресенцемент» с коренными москвичами, «Коркинский завод» и «Ферзиково» из Калужской области. С таким количеством заводов на российских просторах, «Lafarge», конечно, занимает лидирующую позицию на отечественном рынке. Фирма предоставляет товар любых марок и классов. На заводах цемент фасуют в мешки по 50 килограмм и в биг-бэги. Также в компании предоставляют услуги по самовывозу (навалом). «Портланд» благодаря своим специальным минеральным добавкам, гарантированно имеет высокую прочность материала после застывания. Наличие в цементе шлака позволяет ему застывать намного быстрее. «Лафарж-мастер», подобно «Портланду», также содержит в себе минеральные добавки и шлак. Из-за того, что материал не нужно вести из-за рубежа, цена на него снижена, но все же сильно зависит от марки.

• «Holcim Group»

Швейцарская компания самый крупный в мире производитель цемента. Она поставляет свой товар по всему миру. Производство цемента это как раз главный козырь «Holcim Group». Продукция имеет высочайшее качество, и, конечно же, соответствует мировым стандартам. Также производитель не жалеет денег на собственные разработки и воплощает их в жизнь. С помощью своей уникальной сырьевой балы, фирма изготавливает цемент с первой группой эффективности, а также сульфатостойкие составы. Последний вид применяется и как специальный материал, и общестроительный цемент. Компания предлагает несколько видов продукции: белый, серый, тампонажный и тарированный цемент. Порошок фасуется в мешки по 25-50 килограмм. Несмотря на свою популярность, товары «Holcim Group» отличаются демократичными ценами.

• «Cemex»

Компания из Мексики занимает высокие позиции в сфере изготовления строительных материалов. Она заимела свои заводы почти в каждом уголке мира. Не стали исключением и страны СНГ. На отечественном рынке продукция фирмы представлена несколькими линейками. «Портландский» цемент имеет свойство быстро схватываться, он предназначен для производства бетонных конструкций, изготовления оснований, укладки стен. Такой материал отлично переносит низкие температуры. «Портландский пепельный» цемент своим составом гарантирует значительную прочность и защиту от усадочных трещин. Он имеет оптимальное время застывания и применяется для элементов строения разной структурности. Цемент «Портландский композитный» продлевает время по обработке растворов, также его удобно укладывать. Это универсальный вариант для штукатурных, кладочных смесей и конструкций из бетона. Продукция расфасовывается в мешки по 25 килограмм. Цены зависят от марки и

Римляне подмешивали к извести определённые материалы для придания ей гидравлических свойств. Это были:

• пуццоланы (отложения вулканического пепла Везувия);
• дроблёные или измельчённые кирпичи;
• трасс, который они нашли в районе г. Эйфеля (затвердевшие отложения вулканического пепла).

Несмотря на различия, все эти материалы содержат в своем составе оксиды: диоксид кремния SiO₂ (кварц или кремнекислота), оксид алюминия Al₂O₃ (глинозём), оксид железа Fe₂O₃ — и вызывают взаимодействие с ними извести; при этом происходит присоединение воды (гидратация) с образованием в первую очередь соединений с кремнезёмом. В результате кристаллизуются нерастворимые гидросиликаты кальция. В средние века было случайно обнаружено, что продукты обжига загрязнённых глиной известняков по водостойкости не уступают римским пуццолановым смесям и даже превосходят их.

После этого начался вековой период усиленного экспериментирования. При этом основное внимание было обращено на разработку специальных месторождений известняка и глины, на оптимальное соотношение этих компонентов и добавку новых. Только после 1844 года пришли к выводу, что, помимо точного соотношения компонентов сырьевой смеси, прежде всего необходима высокая температура обжига (порядка +1450 °С, 1700 K) для достижения прочного соединения извести с оксидами. Эти три оксида после спекания с известью определяют гидравлические свойства; их называют оксидами, обусловливающими гидравличность (факторами гидравличности).

Портландцемент получается при нагревании известняка и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры +1450…+1480 °С. Происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер размалывают совместно примерно с 5% гипсового камня. Гипсовый камень управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67% СаО, 22% SiO₂, 5% Al₂О₃, 3% Fe₂O₃, 3% других компонентов и обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза. В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.

Алит является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров; содержание его составляет 50—70 %. Это трёхкальциевый силикат, Са₃SiO₅, состав и структура которого модифицированы за счёт размещения в решетке инородных ионов, особенно Mg 2+ , Al 3+ и Fe 3+ . Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности; для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15—30 %. Это двукальциевый силикат Ca₂SiO₄, модифицированный введением в структуру инородных ионов и обычно полностью или большей частью присутствующий в виде β-модификации. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки. Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

Содержание алюминатной фазы составляет 5—10 % для большинства нормальных цементных клинкеров. Это трехкальциевый алюминат сокращенно обозначаемый 3СaAS (состав — 3CaO*Al₂O₃*SiO₂), существенно изменённый по составу, а иногда и по структуре, за счёт инородных ионов, особенно Si 4+ , Fe 3+ , Na + и К + . Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание агент, обычно гипс.

Ферритная фаза составляет 5—15 % обычного цементного клинкера. Это — четырёхкальциевый алюмоферрит, сокр. 4СaAFS (4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃*SiO₂), состав которого значительно меняется при изменении отношения Al/Fe и размещении в структуре инородных ионов. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в поздние сроки.

Выдающийся учёный химик А. Р. Шуляченко считается отцом русской цементной промышленности. Широкое применение получила шахтная печь Антонова для обжига и производства клинкера. По вопросам цементной технологии и твердения гидравлических вяжущих много работ провели Ю. М. Бутт, С. М. Рояк, И. Ф. Пономарев, Н. А. Торопов и другие.

Качество цемента: как определить?

Приобретая цемент, прежде всего, нужно очень внимательно изучить информацию на упаковке, указывающую на:

• производителя;
• марку и тип материала;
• наличие активных добавок;
• технические характеристики;
• дату изготовления и вес.

При покупке цемента следует ориентироваться не на сего стоимость, а на указанную выше информацию. Необходимо помнить, что, покупая данный стройматериал на развес, риск приобрести некачественную продукцию достаточно велик, поэтому лучшим и наиболее надежным вариантом является цемент в мешках.

Наличие сертификата , действительного во всем мире, говорит о надлежащем качестве цемента и его соответствии всем мировым стандартам. Качество данного стройматериала во многом зависит также от условий и сроков его хранения. Окомковывание цемента свидетельствует о том, что такой продукт подвергался воздействию влаги вследствие неправильного или длительного хранения, а значит, утратил свои ценные свойства. Свежий, недавно произведенный цемент при сжатии в кулак должен просочиться сквозь пальцы. Если же образовался комок, то такой материал непригоден для строительства.

Производство [ править ]

Цемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

При измельчении клинкера вводят добавки: гипс СaSO₄∙2H₂O для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре +1450…+1480 °C в течение 2—4 часов в длинных вращающихся печах (3,6×127 м, 4×150 м и 4,5×170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Вращающуюся печь условно можно поделить на зоны:

• подогрева (+200…+650 °C — выгорают органические примеси и начинаются процессы дегидратации и разложения глинистого компонента). Например, разложение каолинита происходит по следующей формуле: Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O → Al₂O₃∙2SiO₂ + 2H₂O; далее при температурах +600…+1000 °C происходит распад алюмосиликатов на оксиды и метапродукты.
• декарбонизации (+900…+1200 °C) происходит декарбонизация известнякового компонента: СаСО₃ → СаО + СО₂, одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды. В результате взаимодействия основных (СаО, MgO) и кислотных оксидов (Al₂O₃, SiO₂) в этой же зоне начинаются процессы твёрдофазового синтеза новых соединений (СаО∙ Al₂O₃ — сокращённая запись СА, который при более высоких температурах реагирует с СаО и в конце жидкофазового синтеза образуется С₃А), протекающих ступенчато;
• экзотермических реакций (+1200…+1350 °C) завершается процесс твёрдофазового спекания материалов, здесь полностью завершается процесс образования таких минералов как С₃А, С₄АF (F — Fe₂O₃) и C₂S (S — SiO₂) — 3 из 4 основных минералов клинкера;
• спекания (+1300→+1480→+1300 °C) частичное плавление материала, в расплав переходят клинкерные минералы кроме C₂S, который, взаимодействуя с оставшимся в расплаве СаО, образует минерал алит (С₃S — твёрдый раствор трёхкальциевого силиката и небольшого количества (2—4 %) MgO, Al₂O₃, P₂O₅, Сг₂О₃ и других);
• охлаждения (+1300…+1000 °C) температура понижается медленно. Часть жидкой фазы кристаллизуется с выделением кристаллов клинкерных минералов, а часть застывает в виде стекла.

Классификация цемента

Приступая к строительным работам и сталкиваясь с необходимостью покупки (и последующего использования) цемента, невозможно быстро сориентироваться во всем многообразии его видов. Существует несколько классификаций цементных составов, общее представление о которых поможет вам сделать правильное решение в строительном магазине.

По прочности

Основная классификация цементов, от которой напрямую зависит долговечность и надежность результата строительных работ – по прочности на сжатие состава. Информация при этом отмечается специальной маркировкой на упаковке.

Отметим несколько наиболее распространенных его видов:

• Класс 22,5 – способен выдержать давление до 22,5 МПа или, иначе, 300 кг/см 3 (отсюда следствием является устаревшая маркировка М300 – в случае чего, ищите на упаковке, в том числе, и ее);
• Класс 32,5 (М400) – до 32,5 МПа / 400 кг/см 3 ;
• Класс 42,5 (М500) – до 42,5 МПа / 500 кг/см 3 ;
• Класс 52,5 (М600) – до 52,5 МПа / 600 кг/см 3 .

По виду клинкера

Клинкер – промежуточный продукт производства цемента, и именно от специфики его состава и изготовления зависят ключевые свойства конечного продукта. Классифицируются здесь цементы относительно ключевого минерала. Самый распространенный в строительстве – портландцемент (преобладает алит), также используются сегодня глиноземистый цемент (ключевой элемент – алюминатная фаза), магнезиальный цемент (на основе магнезита), различные смешанные типы и пр.

По назначению

Если задача использования не предполагает особых условий работы или эксплуатации состава, к использованию рекомендуются общестроительныецементы. Их цель пряма – обеспечить прочность и долговечность бетона. Пример такого цемента – стандартный портландцемент (маркировка ПЦ).

В зависимости от особых потребностей, в цемент могут добавляться особые добавки. За счет таких добавок состав переходит в категорию специальных цементов. Рассмотрим распространенные виды такой продукции и их маркировку.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) включает в себя добавки минерального типа, снижающие срок твердения – процесс обычно занимает не более трех дней. «Залог успеха» БТЦ – сочетание тонкого помола и высокого содержания таких компонентов, как трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат. Рассчитан на работу с железобетоном, в отдельных ситуациях – для работы зимой, и не предназначен для крупных построек.

Сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ) ориентирован на постоянное противодействие агрессивным средам с высоким содержанием минералов. Например, для поддержания прочности конструкции, находящейся в море и взаимодействующей постоянно с соленой водой. Спецдобавкой выступает гранулированный доменный или электротермофосфорный шлак в объеме от 1/5до 1/10 общей массы состава. Как вариант – от 1/10 до 1/20 минеральных осадочных добавок.

Разновидность, схожая с предыдущей – сульфатостойкийшлакопортландцемент (ССШПЦ), получаемый из мелкого помола клинкера, небольшого процента гипса и гранулированного доменного шлака.

Водонепроницаемый расширяемый цемент (ВРЦ) – крайне полезен в работе под водой, так как начинает браться в пределах 10 минут даже в воде.

Пластифицированный цемент (ПЛ) – невосприимчив к условиям регулярной смены температур, хорошо выдерживает сильный холод и жару.

Белый цемент (БЦ) – средство отделки, которое получается из сырья с минимальным процентом вхождения окрашивающих оксидов металлов в состав (например, известняки). Для топлива здесь нужен чистый в горении вариант – мазут или газ.

В категорию средств отделки также можно отнести все цветные цементы (ЦЦ) – фактором, определяющим их цвет как раз выступает высокое содержание того или иного оксида металла.

Гидрофобный цемент (ГФ) – не впитывает воду в течение нескольких минут, предназначен для дальних перевозок; пластичен и морозоустойчив.

По скорости твердения

Время набирания составом прочности также критически важно в строительном процессе. Неправильный выбор – быстрый износ или катастрофа. Неуместный выбор (когда не нужно быстрое захватывание) – лишние затраты.

Можно выделять ряд специфических классификаций цемента по скорости твердения, но, в общем, все его виды условно относятся к нормально твердеющим и быстротвердеющие. Последние характеризуются 50% твердением после первых 24 часов.

Всего же существует пять маркировок цемента по твердению:

• ЦЕМ V – композиционный цемент с показателем прочности 32,5 МПа, который содержит доменный гранулированный шлак и золу-унос (до 30% каждый);
• ЦЕМ IV – пуццолановый цемент с показателем прочности 32,5 МПа, содержащий микрокремнезем, пуццоланы и золу-унос в количестве 21-35% суммарно от всего состава;
• ЦЕМ III — шлакопортландцемент с показателем прочности 32,5 МПа (36-55% доменного гранулированного шлака);
• ЦЕМ II – содержитдо 35% различных добавок;
• ЦЕМ I – застывает максимально быстро, содержит до 5%добавок и выходит на 50% прочности в течение вторых суток.

Как видим, скорость застывания зависит от специфики и количества добавок.

По срокам схватывания

Время фиксации состава в стабильной позиции также важно в работе. Условно выделяют цементы:

• Медленносхватывающиеся – затвердение начинается спустя более 2 часов после нанесения;
• Нормально схватывающиеся – время начала процесса колеблется от 45 минут до 2 часов;
• Быстросхватывающиеся – начинают «работать» менее чем спустя 45 минут после нанесения.

Стоит ли экономить на стройматериалах?

Даже качественная смета на строительство дома на одну семью обычно бывает жесткой и даже превышает ее. Поэтому инвесторов соблазняет экономия, ведь разные типы строительных материалов в разных компания отличаются по цене. Конечно, экономия возможна, но не на всем стоит экономить — это касается, например, изделий, определяющих энергоэффективность дома. Речь идет об окнах (это значительные бюджетные расходы) или изоляции здания. Не стоит экономить на толщине утеплителя (это вложение в снижение эксплуатационных расходов дома), его профессиональном монтаже. Это делается системно, то есть с использованием всех элементов, предоставленных производителем (например, шпильки в соответствующем количестве и расположении, стартовая планка, соответствующий клей, арматура).