Портландцемент: разновидности, свойства и применение

Что означает марка цемента?

Маркировка цемента позволяет точно охарактеризовать состав материала, его технические свойства. В настоящее время маркировка производится согласно ГОСТ 31108-2003. Указывается полное название материала – портландцемент, сульфатостойкий или другой цемент. Далее обозначается вяжущий компонент:

• ЦЕМ I – обычный портландцемент;
• ЦЕМ II – портландцемент с присадками до 35%;
• ЦЕМ III – портландцемент со шлаком до 95%;
• ЦЕМ IV – пуццолановый состав до 55%;
• ЦЕМ V – композитная смесь.

Указывается основная добавка – это может быть композит (К), шлак (Ш), пуццолан (П), известняк (И), подготовленная зола уноса (З), микрокремнезем (МК). Их применение позволяет достигнуть водостойкости, быстрого схватывания или других нужных свойств.

Непосредственно марка обозначается М с числовым индексом, который показывает предел прочности на сжатие конкретного образца согласно проведенным испытаниям. Например, М200 выдерживает давление 200 кг/см³ или 15 МПа. Результаты измерений заносятся в таблицы, в которых отражается не только марка, но и современная характеристика – класс прочности.

Класс	Марка	Предельная нагрузка
МПа	кг/см³
В7,5	М100	7,5	100
В15,0	М200	15,0	200
В22,5	М300	22,5	300
В32,5	М400	32,5	400
В42,5	М500	42,5	500
В52,5	М600	52,5	600

Для получения специальных марок к ним добавляются сырьевые присадки, используются технологии, которые придадут им заданные свойства. К таким материалам относят:

• Глиноземные цементы. Их производят путем обжига алюминатного шлака, бокситов и известняка при температуре 1600 С°. После помола такие составы, благодаря высокому содержанию алюмината кальция, интенсивно реагируют с водой, поэтому набирают 90% заданной твердости всего за сутки. Еще через двое суток набирается заданная М400-М600. При гидратации этого типа вяжущего выделяется много тепла, что допускает его применение при низких температурах.
• Добавление гидроалюмината кальция, гипса и других компонентов, позволяет получить безусадочный, расширяющийся или напрягающий материал. Такие смеси твердеют в воде, не изменяют объем или расширяются при схватывании, уплотняются или самонапрягаются.
• Шлакощелочной цемент с высоким содержанием доменного гранулированного шлака, размолотого в тонкий порошок. Это добавляет строительным растворам морозостойкости, устойчивости к коррозии, агрессивным средам. Отлично подходит для гидротехнических сооружений, имеет среднюю скорость набора прочности.

Производители пуццоланового цемента

На производстве пуццоланового портландцемента вследствие ограниченности и «специальности» его применения специализируется ограниченный круг отечественных и зарубежных цементных заводов в числе которых:

• Компания ОАО «Новоросцемент».
• Завод ЗАО “КАВКАЗЦЕМЕНТ”
• ОАО «ВЕРХНЕБАКАНСКИЙ ЦЕМЕНТНЫЙ ЗАВОД».
• ОАО «КРАСНОСЕЛЬСКСТРОЙМАТЕРИАЛЫ» (Республика Беларусь).
• ОАО «БЕЛОРУССКИЙ ЦЕМЕНТНЫЙ ЗАВОД» (Республика Беларусь).

В завышении повествования следует отметить, что пуццолановый цемент следует использовать в усилиях повышенной влажности среды. Имеется ввиду обеспечение повышенной влажности, в которой раствор цемента набирает свою марочную прочность. В противном случае технические характеристики конструкций изготовленных на основе связующего этого вида не будут отвечать требованиям ГОСТа и прочим основном потребительским качествам.

Где применяют пуццолановый цемент

Высокая сульфатостойкость и высокая водостойкость являются определяющими факторами области применения цемента этого вида:

• Строительство подводных и подземных элементов гидротехнических сооружений работающих в условиях отмывания морской и пресной воды: судоремонтные доки, защитные молы, плотины, шлюзы и набережные.
• Инженерные сети: канализационные и водопроводные сооружения.
• Строительство тоннелей, стволов шахт, подземных емкостей.
• Возведение оросительных и осушительных конструкций на солончаковых и заболоченных грунтах.
• Строительство монолитных или сборных фундаментов жилых и промышленных зданий в условиях воздействия грунтовых вод содержащих высокий уровень вредных примесей.
• Производство ЖБИ использующее технологию пропаривания.

Цемент марки портланд

Изготавливают цемент из гипса и молотого клинкера. Клинкер обожженная смесь глины и извести. Полученные гранулы клинкера, перемалывают и добавляют гипсовый порошок.

Это состав самого простого ПЦ, продающийся в отечественных магазинах под марками М400/500/600 (ГОСТ 10178). Цифра в маркировке означает прочность получаемого монолита на вертикальную нагрузку. В продаже можно найти цементы по ТУ М200, М300 и М700. Есть варианты М800 и М900.

Однако, для получения специальных свойств производители могут добавлять в клинкер добавки в виде оксида железа, оксида магния, алюминаты, оксиды кремния и кальция, силикаты.

Также некоторые производители добавляют в цемент минеральные добавки в виде, пемзы, вулканического туфа, кремнеземистых отходов, а также современные пластификаторы.

Современная путаница

Нельзя сказать, что одно обозначение лучше или информативнее другого: в старой маркировке точнее отражены свойства материала, в новой – состав. С 2008 года, когда евростандарт начали внедрять в производство, изготовители вяжущего стали обозначать тару по двум стандартам для удобства покупателей. По сей день встречается дойная маркировка цемента в мешках, например М400 Д0, ПЦ 400 Д0 и ЦЕМ I 42,5Н. По сути это обозначение оного и того же материала.

Не пришли к единому мнению и строители-профессионалы: старая школа по-прежнему строит обучение на стандарте 1985 года, давая лишь азы нового регламента. В проектной документации также можно встретить двойные обозначения.

При выборе вяжущего в мешках обратите внимание на обозначения: на пакете должна присутствовать любая из приведенных типов маркировок

Технология изготовления гидростойкого цемента

Производство материала промышленным методом осуществляется мокрым или сухим способом, выбор определяется применяемым методом получения портландцементного клинкера. Основное сырье для выработки – известково-глиняная смесь в пропорции 3:1.

Мокрый и сухой способы производства

Первая технология основана на заливке глиняно-известковой смеси водой и выдержке в течение определенного времени. Состав перемешивается до максимально однородной консистенции, определяется количественное соотношение содержания элементов и корректировка параметров с целью задания конкретных свойств гидростойкого портландцемента, производится обжиг в доменной печи. Результат процесса – получение гранул диаметром от 5 до 20 миллиметров, впоследствии они соединяются с другими компонентами портландцемента после измельчения.

Сухой метод изготовления предполагает отправку составляющих в сушильный барабан на начальном этапе производства. После этого смесь подвергается дроблению на мелкие части, данную операцию можно осуществить до и после смешения компонентов.

При производстве водостойкого цемента допускается использование сушильно-помольных машин – это делает возможным одновременное проведение дробления и сушки ингредиентов. Часто данные устройства применяют на масштабных стройках – это обеспечивает изменение параметров смеси непосредственно на месте и получение необходимых свойств под определенные задачи при возведении гидростойких сооружений.

Как расшифровать маркировку цемента

Цемент – это вяжущий порошок, применяемый для изготовления стройматериалов, строительства зданий и других конструкций. Производится из клинкера, известняка, различных минералов и гипса.

От состава и пропорций компонентов зависит область использования, характеристики и свойства цемента. Наиболее распространенным является портландцемент.

Для его производства к глине добавляется известняк.

Характеристики цементного порошка

На цементную конструкцию, которая уже затвердела, постоянно воздействует окружающая среда. Так, если она расположена на улице, то на нее попадают осадки, соли. Она замерзает и оттаивает.

Чтобы улучшить устойчивость к коррозии, к цементному порошку на этапе производства добавляются полимерные добавки. Они уменьшают степень микропористости, делая материал более надежным.

От такого параметра как тонкость помола зависит не только цена вяжущего компонента, но и его качество. Чем меньше фракции, тем лучше получится исходный материал.

Процесс затвердевания мелкофракционного портландцемента происходит значительно быстрее, чем порошка с крупными частицами.

Чтобы цемент имел оптимальные характеристики, смешиваются разные фракции.

Один из главных параметров, на который следует обращать внимание при выборе портландцемента, – это степень морозоустойчивости. Чем больше циклов замораживания и оттаивания он может выдержать, тем дольше прослужит построенная из него конструкция, и тем меньше ремонта она будет требовать

От этой характеристики полностью зависит область применения цемента. Каждый раз, когда бетон замерзает, вода, содержащаяся в нем, расширяется и разрушает его изнутри.

Чтобы улучшить степень морозоустойчивости, в цементный порошок вносятся минеральные добавки, например, абиетат натрия или нейтрализованный древесный пек.

Различается цемент и по прочности. Для определения марки приготавливается раствор из одной части цементного порошка и трех частей кварцевого песка. Все тщательно перемешивается до однородной консистенции и заливается в форму.

Через 28 суток тестовый образец укладывается под пресс и давится. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Для ее определения тестируется 6 пробников. Из 4 лучших вычисляется среднее арифметическое.

Полученный результат считается его маркой по прочности. Измеряется этот показатель в МПа и кг/см2.

Еще одна характеристика, от которой зависит область применения цементного порошка – время схватывания. Этот параметр особенно важен в условиях, где требуется аварийный ремонт или в холодном климате.

При оптимальных условиях и правильном замешивании цементный раствор схватывается через 45 минут.

Как делают цемент: 3 главных способа

Производство цемента в современных условиях осуществляется одним из трех способов:

1. Мокрым. Ее главная особенность – замена извести мелом, а также процесс производства с добавлением воды. Сырьем для изготовления здесь становится шихта (смесь исходных материалов) с влажностью до 50%.
2. Сухим. Эта технология с минимальными энергозатратами и себестоимостью, поскольку здесь несколько технологических операций объединены в один процесс. Поступая в шаровую мельницу, все компоненты одновременно и размалываются, и сушатся.
3. Комбинированным. Этот способ производства объединяет особенности процессов сухой и мокрой технологии. Здесь по результатам обжига получается полусухой состав с влажностью 18%.

Советы по использованию

Портландцемент является более сложным по своему составу, нежели обычный раствор.

Работая с такими материалами, следует прислушаться к советам и рекомендациям специалистов:

• Чтобы раствор поскорее затвердел, необходимо подобрать подходящий минералогический состав цемента, а также применить специальные добавки. Нередко в таких случаях обращаются к электрическому прогреву или тепло-влажной обработке.
• Для замедления затвердевания применяют нитраты натрия, калия и аммония. Э
• Необходимо учитывать и сроки схватывания цементного теста. Начало данного процесса происходит не раньше, чем через 30-40 минут, а завершение – не позже, чем через 8 часов.
• Если портландцемент планируется использовать для обустройства фундамента в условиях сложного грунта, то специалисты настоятельно рекомендуют выбрать сульфатостойкий раствор, который отличается высоким содержанием минеральных компонентов.
• Для оформления полов идеально подходит цветной или белый портландцемент. С использованием такого раствора можно создавать красивые мозаичные, плиточные и брекчиевидные покрытия.

Портландцемент не является редкостью. Его можно купить практически в любом строительном магазине. Его необходимо грамотно подготовить к работе. Для этого нужно взять 1,4-2,1 воды на каждые 10 кг цемента

Чтобы рассчитать точное количество требуемой жидкости, вам необходимо обращать внимание на степень густоты раствора.
Обращайте внимание на состав портландцемента. Если в нем присутствуют различные добавки для улучшения влагоустойчивых качеств, то морозостойкие характеристики уменьшатся. Если вы подбираете цемент для влажного климата, то обычный раствор вам не подойдет

Лучше приобрести шлакопортландцемент.
Цветным и белым клинкерным смесям необходимо обеспечить транспортировку и хранение в специальной таре.
Сегодня в магазинах продается очень много поддельных клинкерных составов. Специалисты настоятельно рекомендуют при покупке знакомиться с сертификатами качества товаров, в противном случае цемент может оказаться низкокачественным.

Если вы подбираете цемент для влажного климата, то обычный раствор вам не подойдет. Лучше приобрести шлакопортландцемент.
Цветным и белым клинкерным смесям необходимо обеспечить транспортировку и хранение в специальной таре.
Сегодня в магазинах продается очень много поддельных клинкерных составов. Специалисты настоятельно рекомендуют при покупке знакомиться с сертификатами качества товаров, в противном случае цемент может оказаться низкокачественным.

Процесс получения портландцемента можно посмотреть ниже.

Как определяется сульфатостойкость

1. Заливают 15 формочек 25х25х254 мм цементно-песчаным раствором.
2. Через 24 часа извлекают образцы и помещают в воду на 27 суток.
3. После выдерживания в воде отбирают 12 образцов и снова помещают 6 — в воду, а остальные 6 — в 5 % раствор сульфата натрия.
4. В таком положении они находятся до 12 месяцев, причём контрольные образцы находятся в несменяемой дистиллированной воде, а испытуемые образцы – в растворе, который периодически меняют на свежий.
5. Периодически их извлекают и осматривают, фиксируя дефекты – сколы, трещины, изгибы образцов.

Все результаты обрабатываются по сложным формулам и в конце концов сводят в таблицу:

Но в этой таблице всё только про цементы. Так вот, сульфатостойкость бетона определяется в каждом конкретном случае в зависимости от агрессивности среды, в которой он будет находиться, т. е. конкретные показатели содержания ионов SO42- в воде. Проектные требования по водонепроницаемости, которые имеют классы W 4 – W20. По этим данным подбирают марку цемента по ряду таблиц в Своде Правил 28.13330. 2012 (Защита строительных конструкций от коррозии), который может быть использован для приготовления бетонной смеси в том или ином проекте. Как вы понимаете, сульфотостойкость бетонов очень сложная тема и по-простому с ней не разобраться.

Шлакопортландцемент

Это гидравлическое вяжущее, которое получается после совместного помола клинкера и высушенного гранулированного доменного шлака, добавляется ещё и гипс в пропорции, как при обычном цементе, то есть до 6%.

ГОСТ требует содержание доменного шлака в пропорциях к общей массе цемента от 20 до 60 %. Шлакопортландцемент подразделяется на обычный, быстротвердеющий и сульфатостойкий. Марки по прочности не отличаются от обычного сулфатостойкого портландцемента – В32.5, В42.5, В52.5. В таблице выше можно понять, что для шлакопортландцемента также важным показателем, который жёстко нормируется ГОСТом, является содержание по минералогическому составу трёхкальциевого алюмината не более 5%. Такое содержание этого минерала и обуславливает сульфатостойкость шлакопортландцемента.

Такой цемент универсален и широко применяется при строительстве крупных гидротехнических сооружений.

Поэтому его используют при производстве железобетонных конструкций, которые подвергаются тепловлажностной обработке, то есть пропариванию.

Одним из самых важных достоинств шлакопортландцемента является его дешевизна, что немаловажно при больших объёмах строительства

Производство

Теперь вы сможете ответить на вопрос: «Портландцемент – что это такое?» Настало время коснуться производства. Его можно разбить на следующие этапы:

1. Добыча сырья. Таковым является известняк, залегающий на глубине около 10 метров. Из-за этого, получение сырья не связано с большими расходами.
2. Подготовка. Известняк направляется на первичный помол, где к нему добавляют некоторые материалы для создания рабочей смеси. Доля таких добавок отражается на маркировке числовым индексом после буквы «Д». Например, в цементе с маркировкой Д10 – 10% объема занимают различные модификаторы.
3. Обжиг. В результате термической обработки рабочей смеси, получается клинкер – основной компонент рассматриваемого материала.
4. Измельчение. На этом этапе клинкер перемалывают буквально в труху, параллельно добавляя различные модификаторы.
5. Фасовка. Полученный состав упаковывают в мешки, и портландцемент – готов.

Технология получения

Современный пуццолановый цемент объединяет в себе группу цементов специального назначения, в составе которых содержится не менее 35% активных присадок. В частности, в состав единицы массы цемента пуццоланового (ГОСТ 31108-2003), входят следующие компоненты:

• Портландцементный клинкер: 65-80%.
• Активные добавки (пуццолана, зола уноса, обожженный сланец, микрокремнезем): 20-35%.
• Вспомогательные присадки: 0-5%.

Самый востребованный и распространенный вид пуццоланового цемента – это пуццолановый портландцемент, который изготавливают на цементных заводах полного цикла. Основные «потребительские» свойства пуццоланового цемента:

• Пуццолановый цемент светлее, чем обычный портландцемент общего применения.
• Бетон на основе связующего этого вида выделяет меньше тепла при схватывании и твердении. Актуально при возведении массивных сооружений в теплое время года.
• Повышенная сульфатостойкость и повышенная водонепроницаемость.
• Низкая себестоимость производства относительно портландцемента общего применения.
• Высокая стойкость к образованию трещин.

Физико-механические свойства бетона на основе самого востребованного пуццоланового цемента ЦЕМ II / А-П 42,5Н, регламентированные требованиями ГОСТ 31108-2003:

• Прочность на сжатие в «возрасте» 28 суток: 42,5-62,0 МПа (425-620 кгс/см2).
• Прочность на изгиб: 6,8 МПа (68 кгс/см2).
• Схватывание: начало не ранее 1 часа после затворения, окончание через 4,5 часа после затворения.

Технологическая схема производства пуццоланового цемента стандартная. Суть процесса заключается в отдельном изготовлении клинкера портландцемента и отдельном производстве (сушке) комплекса минеральных присадок.

Далее клинкер и присадки подвергаются совместному помолу в многокамерных шаровых грохотах. Раздельный помол клинкера и добавок с последующим смешиванием, используются редко, когда требуется большой расход цемента. В основном непосредственно на строительных площадках при возведении масштабных объектов – крупных гидротехнических сооружений.

4 Классификация и обозначения

4.1 Классификация цементов по типам, классам и подклассам прочности должна соответствовать ГОСТ 30515 с дополнительным обозначением сульфатостойкости «СС» и таблице 1 настоящего стандарта.

4.2 По вещественному составу цементы подразделяют на типы: ЦЕМ I СС — сульфатостойкий портландцемент; ЦЕМ II/А СС и ЦЕМ II/В СС — сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками; ЦЕМ Ill/A СС — сульфатостойкий шлакопортландцемент.

4.3 Типы, классы и подклассы прочности сульфатостойких цементов, а также разрешенные к применению добавки — основные компоненты цемента указаны в таблице 1. Таблица 1

Наименование цемента	Тип цемента	Применяемые классы и подклассы прочности	Разрешенные минеральные добавки — основные компоненты
Сульфатостойкий портландцемент	ЦЕМ I СС	32,5Н; 32,5Б; 42,5Н; 42,5Б	Не допускаются
Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками	ЦЕМ II/А-Ш СС ЦЕМ II/В-Ш СС	32,5Н; 32,5Б; 42,5Н	Доменный гранулированный шлак
ЦЕМ II/А-П СС	Пуццолана
ЦЕМ II/А-К(Ш-П) СС ЦЕМ II/А-К(Ш-П,МК) СС	Смесь шлака с пуццоланой или микрокремнеземом
Сульфатостойкий шлакопортландцемент	ЦЕМ Ill/A СС	32,5Н; 32,5Б; 42,5Н	Доменный гранулированный шлак
Примечание — Типы, классы и подклассы прочности — по ГОСТ 31108.

4.4 Условное обозначение цемента должно состоять: — из наименования цемента по 4.2 и таблице 1; — обозначения типа цемента по таблице 1; — класса и подкласса прочности; — обозначения сульфатостойкости «СС»; — обозначения настоящего стандарта. Пример условного обозначения сульфатостойкого портландцемента класса прочности 42,5 быстротвердеющего: Сульфатостойкий портландцемент ЦЕМ I 42,5Б СС ГОСТ 22266-2013. То же условного обозначения сульфатостойкого портландцемента с добавкой пуццоланы класса прочности 32,5 нормальнотвердеющего: Сульфатостойкий портландцемент с пуццоланой ЦЕМ II/А-П 32,5Н СС ГОСТ 22266-2013. Допускается опускать в условном обозначении цемента его наименование. Пример условного обозначения 1:

ЦЕМ I 42,5Б СС ГОСТ 22266-2013.

Пример условного обозначения 2:

ЦЕМ II/А-П 32,5Н СС ГОСТ 22266-2013.

Условные обозначения пластифицированных или гидрофобизированных цементов должны дополнительно включать в себя обозначение пластификации «ПЛ» или гидрофобизации «ГФ», помещаемые перед номером настоящего стандарта. Пример условного обозначения пластифицированного сульфатостойкого портландцемента класса прочности 42,5 нормальнотвердеющего: Сульфатостойкий портландцемент ЦЕМ I 42,5Н СС ПЛ ГОСТ 22266-2013 или ЦЕМ I 42,5Н СС ПЛ ГОСТ 22266-2013. То же гидрофобизированного сульфатостойкого портландцемента с содержанием шлака от 20% до 35%, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющего: Сульфатостойкий портландцемент со шлаком ЦЕМ II/В-Ш 32,5Н СС ГФ ГОСТ 22266-2013 или ЦЕМ II/В-Ш 32,5Н СС ГФ ГОСТ 22266-2013. Условное обозначение цемента, в котором содержание щелочных оксидов не превышает 0,6% его массы, дополняют словом «низкощелочной» или обозначением «НЩ». Пример условного обозначения сульфатостойкого портландцемента, класса прочности 32,5, быстротвердеющего, низкощелочного, пластифицированного:

ЦЕМ I 32,5Б СС НЩ ПЛ ГОСТ 22266-2013.