Цемент

История цемента начинается в известняковом карьере, где и добывают основу этого строительного материала. Известняк, расположенный в нижних слоях грунта, содержит набольшее количество углекислого кальция, а ближе к поверхности в нем больше других примесей. Смешивая порции известняка с разным процентным содержанием углекислого кальция, создают разные марки цемента. Дробленый известняк в соединении с различными ингредиентами проходит испытание в горниле печи при полуторатысячных температурах. Полученный на выходе материал, которому дали название клинкер, растертый в порошок, и есть цемент. На последнем этапе в него добавляют небольшое количество гипса, что позволяет замедлить процесс застывания цемента и увеличить рабочее время применения цементного раствора до 2 часов.

Цемент – это строительный продукт No 1, основной гидравлический вяжущий материал, традиционно используемый в производстве бетона, различных кладочных и штукатурных растворов. На вид - это сыпучий мелкофракционный порошок серого цвета. Смешивая с водой и разнообразными наполнителями, добиваются создания однородной пластичной смеси. После нанесения и выравнивания на поверхности она застывает и превращается в покрытие, способное вынести значительную нагрузку.

Основные виды цемента - это портландцементы, а также цементы глиноземистые, пуццолановые и специального назначения. К концу XX столетия общий перечень разновидностей цемента достигал уже 30-ти наименований. Наиболее распространён портландцемент, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %). Его получают в заводских условиях путём помола цементного клинкера с гипсом и добавками.

Цемент производят разных марок: М300, М400, М500, М550, М600. Эта условная величина означает порог прочности при сжатии (например, М500 – 50 МПа). Цемент марки М600 применяют исключительно для возведения военных объектов, таких как бункеры, ракетные шахты. М400 и М500 наиболее востребованы в гражданском строительстве: М400 - основной ходовой цемент средней прочности; М500 используется в производстве высокомарочных бетонов, например, газобетона (особопрочный материал большой пористости). М300 с добавкой гранул доменного шлака до 20-80% широко применяется при производстве бетона более низких марок для создания фундаментных блоков, канализационных колец и пр. Очень экономичен.

Важно! Чаще всего для изготовления бетона применяется цемент марок М400 и М500, причем марка цемента берётся на два порядка выше марки бетона. Например, для приготовления бетона М200 требуется цемент марки М400.

Цемент подразделяется на 5 типов (I, II, III, IV, V), первые три наиболее востребованы. Начало европейской маркировки - СЕМ, начало российской - ЦЕМ, украинской – сразу указывается наименование цемента:

СЕМ I  -  ЦЕМ I  -  ПЦ I   -    портландцемент без Д (добавок)

СЕМ II  - ЦЕМ II  - ПЦ II   -   портландцемент со шлаковой добавкой от 6 до 34%

СЕМ III - ЦЕМ III - ШПЦ III - шлакопортландцемент или портландцемент со шлаковой добавкой от 36 до 80%

ПЦ чаще применяют в сложных климатических условиях: он хорошо переносит отрицательные температуры, быстро схватывается и удобен в работе. ШПЦ чаще применяют в теплый период для бытовых нужд, в стандартных условиях строительства (для производства армированного бетона, при строительстве гидросооружений…). У ШПЦ очень медленный процесс набора прочности, а сравняться с ПЦ по этому показателю он сможет лишь спустя почти год.

Далее в наименовании указываются классы А и Б, означающие процентное содержание шлака:

• добавки в портландцемент:            А – 6-20%, Б – 21-35%,
• добавки в шлакопортландцемент: А – 36-65%, Б – 66-80%.

Иногда для II типа после указания класса есть уточнение разновидности добавки в виде букв: Ш (шлак), И (известь), З (зола), МК (микрокремнезем).

Для III типа такое уточнение не имеет смысла, т.к. дополнительный компонент – шлак – уже указан в названии ШПЦ.

Цемент ПЦ ІІ /Б – с расфасовкой в бумажные мешки по 25 кг, как правило, ориентирован на применение в гражданском строительстве.

Цемент ПЦ ІІ /А выпускается редко в расфасованном виде, в основном используется в производстве железобетонных конструкций.

В цементную смесь обычно помимо клинкера включены 2 и более специальных компонентов, однако их количество не должно превышать 5%. Это активные минеральные добавки, различные наполнители, ускорители твердения или прочности и многие другие, способные подчеркивать или существенно улучшать свойства цемента.

Время начального схватывания цемента - от 45 мин. Время полного схватывания цемента - 28 суток. Обычно в характеристиках выделяют 2-, 7- и 28-дневные периоды схватывания, указывая для них набираемую прочность. Так, для марки М400:

• прочность цемента при сжатии в возрасте до 2-х суток – 0 МПа;
• прочность цемента при сжатии в возрасте до 7-ми суток – 20 МПа;
• прочность цемента при сжатии в возрасте свыше 28-ми суток – 40 МПа.

В современной европейской маркировке указывается класс прочности в МПа: 22,5 – 32,5 – 42,5 – 52,5.

Пример: бездобавочный ПЦ I – 500 это 42,5 МПа, ПЦ I – 400 это 32,5 МПа.

В конце российской маркировки указывается скорость твердения: Б (быстро твердеющий), Н (нормально твердеющий). Быстрота набора прочности маркируется буквами: Н – нормальная и Р – высокая ранняя.

Пример маркировки цемента и дальнейшей расшифровки обозначений (украинская и российская маркировки):

ПЦ ІІ/А - Ш - 400 (портландцемент, тип ІІ, класс А - добавка шлака не более 20%, марка – 400).
ЦЕМ ІІ/А-Ш 32,5 Б (портландцемент, тип ІІ, класс А - добавка шлака не более 20%, марка – 400, быстротвердеющий).

Степень морозоустойчивости цемента - одна из основных характеристик. С целью повышения степени морозоустойчивости цементный порошок дополняют минеральными добавками. В качестве примера: в небольшом количестве вносят абиетат натрия или нейтрализованный древесный пек.

Цемент, как сухой строительный материал, имеет, как правило, сравнительно небольшой срок годности: даже при нормативных условиях хранения - 2-3 месяца. В течение каждого последующего месяца порошок теряет до 15% прочности, а через полгода - до 50% прочности, характерной для этой марки. Цемент, являясь гигроскопичным материалом, хорошо впитывает влагу, при этом он твердеет и меняет структуру на химическом уровне. Минимизировать это можно тщательным соблюдением условий хранения: содержать мешки с цементом исключительно в сухих помещениях невысокими штабелями до 180 см на деревянных или пластиковых поддонах.

Замедления процесса твердения цемента добиваются дополнительной упаковкой мешков в полиэтилен или пересыпкой цемента в герметичные ёмкости.

Важно! Прислушайтесь к совету мастера: не храните цемент без необходимости, приобретайте расчетное его количество непосредственно перед началом работ.

Как применить окаменевший цемент.

Затвердевший сухой цемент – это хрупкий материал, и его использование лишь понизит общую прочность и спровоцирует появление трещин в любом монолите. Раствор, замешанный на затвердевшем, но не потерявшем сыпучесть цементе, можно употребить лишь в местах небольших механических нагрузок. Иногда окаменевший цемент применяют в качестве наполнителя, и то только в небольших количествах.

Важно! Никакое повторное измельчение не вернет слежавшемуся цементу первоначальные свойства.
 

В зависимости от способа приготовления раствора - вручную или с помощью бетоносмесителя – предполагается разная последовательность замешивания. Ручным методом готовят раствор, засыпая по очереди пропорционально отмеренные компоненты: песок – цемент – вода. С применением бетономешалки: вода – цемент – песок. Замешивают в обоих случаях в течение 5 минут до получения однородной массы. Критерием правильности замеса является отсутствие стекания раствора с плоскости под наклоном в 40 градусов. Технологически допустимые добавки предварительно разводят в небольшом объёме воды.

Количество воды должно быть четко выверено, согласно инструкции производителя. Любые отклонения скажутся на прочности готового покрытия. Доливать воду в твердеющий раствор не рекомендуют по этой же причине.

Проверка правильности замешивания – при сгребании раствора мастерком в сторону:

• раствор рвется – недостаток воды;
• след мастерка оплывает – переизбыток воды;
• раствор не рвётся и хорошо держит форму – вы достигли нужной консистенции.

В зависимости от цели использования раствора учитываются определенные пропорции основных компонентов (песок – цемент – вода):

• для штукатурки: 1 часть цемента - 3 части песка – 1 часть воды. Для внутренних работ используется цемент М150 и М200. Для наружных работ предпочтительнее М300. Тонкослойность нанесения достигается добавлением в раствор извести, но не больше половины от объема песка;
• для кирпичной кладки: 1 часть цемента - 4 части песка – 1⁄2 часть воды, используемые марки цемента – М300 и М400. Для большей пластичности допустимо добавление гашеной извести – 30% от количества цемента и незначительного количества жидкого мыла;
• для фундамента: 1 часть цемента - 2 ч песка - 4 ч щебня или другого крупного наполнителя. Воды берется половина от нормы цемента марки М500 или М400. Использование ручного метода замеса в этом случае крайне трудоёмко;
• бетонная стяжка: 1 часть цемента – 3 части песка – вода в объёме 1⁄2 от количества цемента. Применяется только высокомарочный цемент – от М400;
• железнение: 1 часть цемента – 1 часть песка. В качестве добавки - известь - до 10% от объёма цемента.