Виды цемента и влияние добавок на свойства цемента

Впервые цемент начали изготавливать в прошлом веке, в то время первый раз получили вяжущее с помощью обжига смеси глины и извести. После этого в России был запущен первый цементный завод.

Цемент это вяжущее вещество на минеральной основе, из которого изготавливают большинство строительных смесей, его также от дельно используют в качестве вяжущего, в цементных смесях, а также применяют для производства полимерцементных составов.

Содержание

1 Виды цемента
2 Влияние добавок на цемент
3 Различные виды мельниц для помола цемента

Виды цемента

Название этого материала появилось из его составляющих, важнейшими компонентами считаются алюминаты и силикаты кальция, формирующиеся в процессе отработки сырья с помощью высокой температуры, доведенного до плавления. Цементная смесь, затвердевая, создает очень прочный и твердый материал.

Существует множество разновидностей цемента. Основными из них считают портландцемент, пластифицированный, кислотоупорный, глиноземистый, шлаковый, и т.д. Каждый из них после схватывания имеет собственную степень твердости, которая определяется маркой цемента. В основном производят цементы марок 200-600 (в зависимости от места использования и необходимых качеств конечного изделия).

Портландцемент — так же называют силикатным, это гидравлическое вяжущее вещество, которое может схватываться как на воздухе, так и в жидкости. Внешне портландцемент это порошок серо-зеленого цвета, в который при смешивании составов необходимо добавлять воду. Во время процесса схватывания цементный состав, залитый в необходимую форму, постепенно твердеет. Почти все виды цемента, любого назначения производят на основе портландцемента. К примеру, пластифицированный цемент изготавливают, добавляя в цементную смесь специальную сульфитно-спиртовую барду концентрацией 4%, количество, которое необходимо добавлять, можно рассчитать с учетом массы сухой смеси.
Цемент пластифицированный имеет уникальные свойства: снижаются затраты цемента, сводится на нет негативное влияние на мобильность цементной смеси. Необходимо отметить и повышенные морозоустойчивые качества пластифицированной смеси.
Цемент шлаковый производят в результате измельчения клинкера с доменным шлаком и добавлении активизирующих добавок (ангидрит, известь, промышленный гипс). Этот состав используют для смешивания строительных растворов и бетонов.
Глиноземистый высокоактивный цемент уникален тем, что схватывается в очень короткий срок – всего лишь через 45 минут, и, набирает прочность не дольше чем 10 часов. Его основное преимущество – способность к быстрому схватыванию даже при повышенной влажности. При добавлении такого цемента в состав бетона он становится стойким к влиянию отрицательных температур, ржавчине и влаге.
Цемент кислотоупорный изготавливают в процессе помола и последующего смешивания кремнефтористого натрия и кварцевого песка. Такой состав необходимо растворять не простой водой, а при добавлении натриевого жидкого стекла. Его положительным свойством является повышенная стабильность к отрицательному воздействию минеральных и органических кислот. Но есть у этого цемента и отрицательные качества – низкий срок службы в едких щелочах и жидкой среде. Сфера применения кислотоупорного цемента – бетонные растворы с повышенной стойкостью к кислотам.
Необходимо особенно отметить такую разновидность как цветной цемент, его изготавливают с помощью помола обычного портландцемента с различными пигментами (таковыми в качестве таковых используется окись хрома, железный сурик, охра). Цветной цемент в основном используется для декоративного оформления строений. Кроме того, их используют для производства дорожных покрытий из бетонных смесей.

Уникальные качества портландцемента основываются на его способности при смешивании с водой создавать пластичное тесто, которое через некоторое время, за счет химической реакции, превращающееся в прочный камень. Способность к отвердению без посторонней помощи, образованию долговечного и прочного искусственного камня, минимальная химическая опасность, экологическая чистота, взрывопожаробезопасность в сочетании с небольшой стоимостью производства являются основанием для широкого использования портландцемента в строительстве.

Самостоятельно портландцемент почти не используют в строительстве, а в основном в качестве основы для изготовления композиционных материалов: сухих смесей, строительных бетонов и растворов. В то же время, качество композиционных материалов непосредственно зависят и от качества цемента — от смешения составляющих и смешивания пластичных масс, до них самоотвердевания.

Качества портландцемента в связи с этим удобно подвергать анализу по 3 группам: качество исходного порошка, качество цементного теста и качество полученного цементного камня.

Влияние добавок на цемент

Главным элементом состава портландцемента является так называемый клинкер для портландцемента, этот продукт, получают в процессе плавления или обжига смеси сырья, содержащего алюминаты кальция и высокоосновные силикаты. В качестве сырья для производства портландцемента применяют глину, мергели и известняк. Химическая реакция воды и цемента сопровождается формированием кристаллогидратов, плохо растворяющихся в минерализованной и пресной воде, они очень стойки к влиянию атмосферных воздействий.

В процессе гидратации минералов входящих в состав клинкера образуется бетонный камень с особыми качествами, который дают возможность из измельченных горных пород (галька, крупный и мелкий щебень, песок), и в результате получить качественный искусственный камень необходимого размера и формы, то есть изделие из бетонной смеси. Взаимодействие воды и компонентов портландцемента начинается незамедлительно после смешивания с простой водой. Часть кристаллогидратов, позволяют получать пластичное тесто из цементного состава, позволяющее формовать различные изделия из бетона. В результате реакции гидратации образуется прочный и плотный искусственный камень. Наиболее важным компонентом бетона являются мелкозернистые гидросиликаты с формулой CxSyHz.

В науке об изготовлении цемента используют обозначения по следующим формулам: A — Al2O3, H — H2O, S — SiO2, С — СаО. Чем ниже у гидросиликатов основность, тем лучше используется химическая энергия клинкера, и тем прочнее образующийся цементный камень. При течении химической реакции из силикатов кальция также создастся Са(ОН)2 — вещество химически активное и растворимое, и естественно самое уязвимое вещество цементного камня.

После осмотического отсоса и испарения воды и химического связывания в цементном камне, формируется система пор. Качества полученного искусственного камня – прочность, стойкость к коррозии, стойкость к низкой температуре и долговечность определяют поровое пространство и строение камня: форма и размеры полученных пор, их количество. В порах большого размера вода замерзает при небольшой отрицательной температуре, в порах небольшого размера до –50 градусов или совершенно не замерзает в климате России. Это свойство обусловлено разницей давления в порах камня из бетона. Если у камня небольшое количество пор, то он прочный и плотный. Количество и размер пор зависят от состава использованного клинкера, отношения количества воды и цемента.

Создание плотной упаковки, благодаря оптимальному соотношению заполнителя разного размера и определяет качества создаваемого искусственного камня. При этом необходимо учитывать среднюю и насыпную плотность используемых заполнителей, коэффициент заполнения раствором пустот, между частицами крупного заполнителя, и размер пустот между частями крупного заполнителя.

Говоря проще: в емкость насыпаем как можно больше крупных камней, после этого насыпаем щебень, все хорошо уплотняем — в результате щебень заполнит имеющиеся пустоты, которые есть между крупными камнями. Далее необходимо добавить кварцевый песок он заполнит имеющиеся между щебнем пустоты. Теперь засыпают, цемент он заполнит оставшиеся пустоты. То есть все элементы смеси добавляют, начиная от крупных до самых мелких. Именно по той причине, что на бетонных заводах не учитывают эту особенность, там нередко получают низкокачественную бетонную смесь.

Оптимальный процесс смешивания бетонного состава, основан на подходящем соотношении бетонной смеси, и соблюдении заполнения пустого объема между зернами компонентов и раздвижки всех частиц прослойками воды. На некоторых бетонных заводах, иногда в грязную бетономешалку, добавляют сразу сырой песок, после этого щебень, цемент и после этого добавляют воду, в результате все происходит неправильно. А так как необходимо по правилам, сделать невозможно, по той причине, что лопасти для смешивания бетонной смеси не могут достать до самого дна бетономешалки, и завод не приобретает высушенный щебень и песок — это дороже стоит. Фактически, при изготовлении бетонной смеси, на заводе не хватает использования скоростного смесителя для смешивания полностью сухих компонентов.

Декоративные бетоны необходимо смешивать в обратном порядке: в первую очередь вода, после этого добавляют цемент, далее песок и щебень. Бетономешалку необходимо использовать герметичную. При производстве декоративной смеси из бетона в воду можно добавлять растворимую форму красящих веществ, которые стойки к солнечному свету, то есть можно изготавливать бетонные смеси различного цвета. Такой способ используется при производстве окрашенной тротуарной плитки.

Благодаря всем этим процессам портландцемент, в состав которого входят, кроме гипса и клинкера, входят добавки на минеральной основе, постепенно достигает прочности портландцемента, не содержащего добавок, а через некоторое время даже превосходит его по этой характеристике. При этом ликвидируется щелочная коррозия и высолообразование полученного бетона, и одновременно повышается его сульфатостойкость.

Срок службы цементного камня, полученного в результате отвердении смеси компонентов для бетона, определяется, его стойкостью к морозу, стойкостью к образованию трещин, а также возможностью его биохимического и химического разрушения. Создание прочного материала для строительства на основе цемента, без сомнений в первую очередь зависит от качеств использованного цемента, но в тоже время большое значение имеет растворный состав: соотношение наполнитель-цемент, вид использованного заполнителя и др.

Качества цемента, которые в будущем будут определять срок службы цементного камня, являются содержание в составе оптимального количества гипса, отсутствие в цементе гидравлических добавок, тонкий помол компонентов. Проницаемость бетонного камня связана с различными строительно-техническими качествами материала: высолообразованием, водопроницаемостью, морозостойкостью, био и химической коррозией, возможностью деформаций и прочностью полученного в результате изделия.

Так как проницаемость бетонного изделия возникает благодаря его пористости, то условиями изготовления бетона минимальной проницаемостью является уменьшение радиуса пор и общей пористости материала. Это достигаются выбором подходящего для условий строительства соотношения цемент-наполнитель-заполнитель, использованием активных цементов, и специальными способами которые позволяют увеличить уровень гидратации цементной смеси (использование ускорителей отвердения) или использование полимерных добавок.