Цемент - это собирательное название группы гидравлических вяжущих
веществ, главной составной частью которых являются силикаты и алюминаты
кальция, образовавшиеся при высокотемпературной обработке сырьевых материалов,
доведенных до частичного или полного плавления. Цемент начали производить
в прошлом столетии. В начале 20-х годов XIX в. Е.Делиев получил обжиговое
вяущее из смеси извести с глиной и опубликовал результаты своей работы
в книге, изданной в Москве в 1825 г. В 1825 г. был пущен первый в России
завод портландцемента.
Цемент
является одним из важнейших строительных материалов. Его применяют для
изготовления бетонов, бетонных и железобетонных изделий, строительных
растворов, асбестоцементных изделий. Изготовляют его на крупных механизированных
и автоматизированных заводах.
В
группу цемента входят все виды портландцемента, пуццоланового портландцемента,
шлакопортландцемента, глиноземистый цемент, расширяющиеся цементы и некоторые
другие.
Цемент
каждого вида может при твердении развивать различную прочность, характеризуемую
маркой. Марки цемента регламентированы строительными нормами и правилами
(СНиП) и ГОСТом. Выпускают цементы преимущественно марок 200, 300, 400,
500 и 600 (по показателям испытания в пластичных растворах).
С
повышением марки цемента эффективность его применения в бетонах часто
возрастает за счет уменьшения удельного расхода вяжущего.
Из
числа цементов разных видов наиболее важное значение имеет портландцемент.
Портландцемент
не всегда удовлетворяет отдельным специальным требованиям, которые предъявляют
к бетонам и строительным растворам при различных условиях их применения.
Поэтому промышленность выпускает некоторые разновидности портландцемента:
сульфатостойкий, с умеренной экзотермией, быстротвердеющий, гидрофобный,
пластифицированный и некоторые другие цементы.
Сульфатостойкий
портландцемент изготовляют из клинкера нормированного минералогического
состава: в клинкере должно быть не более 5% трехкальциевого алюмината
и не более 50% трехкальциевого силиката.
Низкое
предельное содержание трехкальциевого алюмината требуется потому, что
сульфатная коррозия развивается в результате взаимодействия сульфатов,
находящихся в окружающей среде, с трехкальциевым гидроалюминатом цементного
камня. Если в цементном камне С3А присутствует в малых количествах, то
образуется незначительное количество гидросульфоалюмината кальция. Тогда
он не опасен, так как распределяется в порах бетона, вытесняя оттуда воду
или воздух, и внутренних напряжений в бетоне не вызывает. В небольших
количествах гидросульфоалюминат кальция даже иногда полезен, так как уплотняет
бетон.
В
клинкере сульфатостойкого портландцемента ограничивается также содержание
трехкальциевого силиката для уменьшения величины тепловыделения цемента.
Поэтому сульфатостойкий портландцемент обладает повышенной сульфатостойкостью
и пониженной экзотермией, т.е. качествами, необходимыми при изготовлении
бетонов для отдельных зон гидротехнических и иных сооружений, работающих
в условиях сульфатной агрессии. Сульфатостойкий портландцемент обычно
выпускают двух марок - 300 и 400.
Портландцемент
с умеренной экзотермией изготовляют из клинкера, который должен содержать
не более 50% трехкальциевого силиката и не более 8% трехкальциевого алюмината.
Такой цемент при умеренной экзотермии отличается также несколько повышенной
сульфатостойкостью, поскольку в нем обычно содержится умеренное количество
трехкальциевого алюмината.
Этот
вид портландцемента применяют в гидротехническом строительстве в массивных
бетонных конструкциях, подвергающихся частому попеременному замораживанию
и оттаиванию в пресной или слабо минерализованной воде. Марка по прочности
обычно 300 и 400.
Быстротвердеющий
портландцемент содержит много трехкальциевого силиката и трехкальциевого
алюмината и очень тонко измельчен. Поэтому такой цемент характеризуется
интенсивным нарастанием прочности в первый период твердения - через 1
и 3 суток. Выпускается также особый быстротвердеющий цемент. Он показывает
через трое суток прочность при сжатии 450- 500 кГ/кв. см (при испытании
в жестких растворах).
Гидрофобный
портландцемент изготовляют, вводя при помоле клинкера 0,1 - 0,2% мылонафта,
асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот, их кубовых
остатков и других гидрофобизующих поверхностно-активных добавок.
Эти
вещества, адсорбируясь на частицах цемента, образуют тончайшую - в среднем
мономолекулярную, т. е. толщиной в одну молекулу, оболочку. Но эта тончайшая
оболочка придает цементу особые свойства. В этом сущность гидрофобизации
цемента как метода, позволяющего в определенной степени управлять свойствами
цемента в отношении действия воды на различных этапах его использования.
Как
известно, взаимодействие цемента с водой есть двуединый противоречивый
процесс. Сродство к воде органически присуще цементу, без этого свойства
он не мог бы служить вяжущим веществом. Но вместе с тем на определенных
стадиях применения цемента вода для него вредна. Так, при хранении и перевозках
цемент портится от влаги, вода с содержащимися в ней примесями вызывает
коррозию цементного камня и при частом попеременном замораживании и оттаивании
цементных материалов разрушает их.
Задача
преодоления противоречий, заложенных в самой природе цемента, в известной
мере решается его гидрофобизацией.
Гидрофобный
цемент при перевозках и хранении даже в очень влажных условиях не портится.
Поверхностно-активные вещества, содержащиеся в нем, оказывают пластифицирующее
действие на бетонные (растворные) смеси, а также уменьшают водопроницаемость
и повышают коррозионную стойкость и морозостойкость бетона. Например,
если обычный бетон выдерживает 300 циклов попеременного замораживания
и оттаивания, то гидрофобизированный может выдержать 1000 и более циклов.
Марки
гидрофобного цемента те же, что и портландского. Гидрофобный цемент был
создан в СССР. На основе советского опыта было начато изготовление этого
цемента и за границей (например, в Англии).
Пластифицированный
портландцемент получают, вводя при помоле клинкера около 0,25% сульфитно-спиртовой
барды (считая на сухое вещество) от веса цемента. Это поверхностно-активное
вещество пластифицирует бетонные смеси, преимущественно жирные, позволяет
снижать водоцементное отношение без ухудшения подвижности смесей и в ряде
случаев дает возможность уменьшать расход цемента. Вместе с тем повышается
морозостойкость отвердевшего бетона.
Белый
портландцемент изготовляют из маложелезистого клинкера (серый цвет
обычного цемента обусловлен главным образом наличием соединений железа
в исходных сырьевых материалах).
Цветные
цементы получают на основе белого портландцементного клинкера путем
совместного помола с пигментами различных цветов, например с охрой, железным
суриком, окисью хрома. Можно также получать цветные цементы смешиванием
белого цемента с пигментами. Применение белого и цветных портландцементов,
способствующее архитектурно-декоративному оформлению сооружений, имеет
большое значение в индустриальной отделке крупноэлементных зданий. Эти
цементы применяют также для цветных цементнобетонных дорожных покрытий,
например на площадях у монументальных сооружений. Кроме перечисленных,
имеются еще некоторые специальные сорта портландцемента, например тампонажный,
для производства асбестоцементных изделий.
|