Цемент. История возникновения. Разновидности.
Цемент начали производить в прошлом столетии. В начале 20-х годов XIX в. Е. Делиев получил обжиговое вяжущее из смеси извести с глиной и опубликовал результаты своей работы в книге, изданной в Москве в 1825 г. В 1856 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.
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.
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 особо 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.
Предоставлено компанией ООО Стратегия