Виды гидравлических вяжущих веществ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение	3
1. Общие сведения	4
2. Виды гидравлических вяжущих  веществ	4
2.1. Гидравлическая известь	5
2.2. Романцемент	6
2.3. Портландцемент	6
2.4. Цемент	9
Заключение
Используемая литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

«Минеральные вяжущие  вещества» - один из главных разделов дисциплины строительных специальностей «Материаловедение. Технология конструкционных  материалов».

Минеральные вяжущие вещества, главным образом портландцемент, – основа современного строительства. Они применяются для изготовления бетона и железобетона различного назначения: для несущих и ограждающих  конструкций зданий и сооружений, пролетных строений и опор мостов, основания и покрытий автомобильных  дорог, гидротехнических сооружений и  т.п. Кроме того, портландцемент, гипс, известь применяются для изготовления штукатурных и кладочных растворов, многих других строительных материалов и изделий: асбестоцементных, гипсовых, силикатных.

В зависимости от вида сырьевых материалов все вяжущие вещества в строительных материалах подразделяются на две большие группы: минеральные (неорганические) и органические.

Одним из первых вяжущих, которым  пользовался человек, была необожжённая глина. Вследствие слабых вяжущих свойств, а главное, вследствие малой стойкости  во влажных условиях необожжённая глина  перестала соответствовать требованиям  строительной техники. За 2500…3000 лет  до н.э. были найдены способы изготовления вяжущих веществ, в первую очередь  гипса и извести, получаемых обжигом  соответствующих горных пород.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общие сведения

 

Минеральными вяжущими веществам  называют искусственно получаемые порошкообразные  материалы, которые при затворении водой образуют пластичную, удобоукладываемую  пасту, с течением времени затвердевающую вследствие физико-химических процессов  в камневидное тело.

К минеральным вяжущим  материалам относятся порошкообразные  вещества, образующие при смешивании с водой пластичную массу, которая  постепенно затвердевает, образуя прочное  камневидное тело. Различают гидравлические вяжущие - материалы, которые после  смешивания с водой и предварительного затвердевания на воздухе сохраняют  свою твердость и продолжают упрочняться («набирать» прочность) в воде - это  разновидности цементов, гидравлическая известь. Воздушные вяжущие - это  вещества, которые способны твердеть и сохранять прочность только на воздухе (гипс, воздушная известь, жидкое стекло).

Гидравлические вяжущие  после затворения водой способны твердеть как на воздухе, так и  в воде. После предварительного затвердевания  на воздухе они продолжают твердеть в воде, длительно сохраняя и наращивая  свою прочность. Способность к длительному  гидравлическому твердению вяжущим  придают силикаты, алюминаты и  ферриты кальция, образующиеся при  производстве вяжущих, что можно  выразить гидравлическим модулем. Гидравлический модуль m - это отношение содержания основного оксида СаО к суммарному содержанию кислотных оксидов в  составе вяжущего.

 

 

 

Для каждого вяжущего характерен свой гидравлический модуль. Воздушная  известь, которая изготавливается  практически из чистых известняков (лишь с небольшой примесью глины) имеет самый большой гидравлический модуль – более 9; у гидравлической извести m=1,7…9. Прочностные характеристики гидравлических вяжущих (при одинаковой тонкости помола и прочих равных условиях) определяются минералогическим составом вяжущего, который зависит от гидравлического  модуля и условий обжига.

 

Виды гидравлических вяжущих веществ

 

•  Гидравлическая известь - это вяжущее вещество, которое получают методом обжига не до спекания мергелистых известняков, в которых содержится от 6 до 25% глинистых и тонкодисперсных песчаных примесей. Согласно ГОСТу 9179-77 данный строительный материал производят в виде тонкоизмельченного порошка.
• Романцемент - тоже относится к гидравлическим вяжущим веществам. Этот продукт тонкого помола обожженный не до спекания чистых и доломитизированиых мергелей, содержащих до 25 % глинистых примесей.
• Портландцемент, пожалуй, самый востребованный на сегодняшний день вид цемента. Данный строительный материал обладает высокими эксплуатационными характеристиками, что обуславливает его применение в возведении ответственных конструкций. Существует две марки этого цемента М400 и М500, цифра, идущая после буквы, обозначает прочность цемента.
• Цемент. Наверное, не будет ошибкой, если мы назовем цемент самым необходимым гидравлическим вяжущим в строительном производстве.

 

Ниже приведен список разновидностей цемента:

• Кислотоупорный кварцевый цемент
• Расширяющийся цемент
• Глиноземистый цемент
• Пуццолановый цемент
• Быстротвердеющий цемент
• Шлаковый цемент

 

Каждый из видов гидравлических вяжущих веществ имеет свое предназначение и в целях безопасности и долговечности  возводимых объектов, желательно использовать каждый вид по предназначению.

 

Гидравлическая  известь

 

Гидравлическая известь - продукт умеренного обжига при температуре 900-1100° C мергелистых известняков, содержащих 6-20% глинистых примесей. При обжиге мергелистых известняков при разложении углекислого кальция часть образующейся CaO соединяется в твердом состоянии с окислами SiO2, Al2O3, Fe2O3, содержащимися в минералах глин, образуя силикаты 2СаО · SiO2, алюминаты CaO · Al2O3 и ферриты кальция 2СаО · Fe2O3, обладающие способностью твердеть не только на воздухе, но и в воде.

Строительную гидравлическую известь выпускают в виде тонкоизмельченного порошка, при просеивании которого остаток частиц на сите № 009 не должен превышать 10%.

Кроме глинистых и песчаных примесей мергелистые известняки обычно содержат до 2—5% углекислого магния и некоторые другие примеси.  
        Различают гидравлическую известь двух видов: слабогидравлическую с модулем 4,5—9 и сильногидравлическую с модулем 1,7—4,5. Если продукт обжига имеет гидравлический модуль менее 1,7, то его относят к романцементу (т= 1,1 —1,7), если же более 9, то к воздушной извести. 
        Гидравлическое твердение извести происходит в результате гидратации силикатов, алюминатов и ферритов кальция так же, как в портландцементе. 
        К гидравлической извести предъявляются следующие требования: остаток на сите № 009 не более 10%, предел прочности при сжатии стандартных образцов-кубов через 28 сут. комбинированного хранения (7 сут. во влажном воздухе и 21 сут. в воде) не менее 20 кГ/см2. 
 
        Романцемент

 

Продукт тонкого помола обожженных не до спекания чистых и доломитизированиых мергелей, которые содержат около 25 % глинистых примесей называется романцемент. В этот цемент, для того чтобы было возможно регулировать его свойства (замедление схватывания), допускается до 5 % гипса различных модификаций и до 15 % активных минеральных добавок. Основным сырьем в производстве этого вида цемента являются мергели (природная смесь углекислого кальция и глин). Качество продукции определяет не только химический состав мергелей, но и их структура.

Согласно ГОСТу 2542-44 по прочности  данное вяжущее вещество принято подразделять на три марки: 25, 50, 100.

Не рекомендуется хранить  этот материал в течение длительного  времени максимум 2 месяца, поскольку  его качество при этом существенно  понижается. Данный вид строительного  материала в настоящее время  выпускают в небольших количествах. Используют его, как правило, в растворах  для каменной кладки в наземных и  подземных сооружениях, и для  изготовления бетонов низких марок.

 

Портландцемент

 

 Портландцемент относится к группе вяжущих веществ, обладает гидравлическими свойствами. Основными компонентами в создании такого цемента являются портландцементный клинкер, гипс и добавки. Свойства портландцемента в значительной степени отличаются от свойств других цементов, высокой прочностью в 28 суток. К свойствам портландцемента также можно отнести повышенную морозостойкость, коррозионную устойчивость, низкую водопроницаемость.

Существуют различные  марки портландцемента, согласно ГОСТу 10178 они обозначаются буквой М и  цифрой (300, 400, 500, 550 и 600).

Портландцемент  ГОСТ

 

На сегодняшний день рынок строительных материалов предлагает потребителю  различные виды данного гидравлического вяжущего, а именно:

• Белый;
• Водонепроницаемый;
• Быстротвердеющий;
• Гидрофобный;
• Карбонатный;
• Глиноземистый;
• Напрягающий;
• Расширяющийся;
• Песчанистый;
• Пластифицированный;
• Пуццолановый;
• Тампонажный;
• Шлаковый.

Свойства портландцемента

 

Каждый из них имеет свою специфику  и предназначен для работы в определенных условиях. В целях безопасности и  долговечности возводимых конструкций  рекомендуется использовать определенный вид строго по предписанию.

Как гласит ГОСТ, портландцемент должен производиться в соответствии с  установленными нормативами.

По своему химическому составу: в портландцементе определяют содержание СаО, SiO2, AI2O3, Fe2O3, MgO, К2О, Na2O, SO3, а также  ионов Cl.

 

Марка портландцемента

 

Известно, что сегодня  самым востребованным видом цемента  является портландцемент. Название он получил в честь города Портланд расположенного в Великобритании. Этот цемент отличается высокой прочностью, а определяется она маркой. Марка портландцемента - есть условное обозначение, которое выражает минимальные требования к пределу прочности при сжатии образцов, изготовленных из стандартного цементного раствора.

Помимо нормируемых значений по прочности для определения  марки портландцемента, нужно также  определить нормируемые значения прочности  при изгибе. Для шлакопортландцемента и быстротвердеющего портландцемента  кроме прочности в 28 суток, нормируют  также значения прочности при  сжатии и изгибе по истечению трех суток.

Согласно ГОСТу 10178 предусмотрены  марки портландцемента 400, 500, 550 и 600. Не запрещается производителю в  силу каких-либо технических условий  выпускать цементы марок 200 и 300 или  наоборот высоких марок 700 и даже выше. Соответственно чем выше цифра  стоящая после буквы М тем  прочнее данное вяжущее вещество. На сегодняшний день к наиболее востребованным маркам этого вида цемента относятся портландцемент М400 и портландцемент М500.

Виды портландцемента

 

В строительстве любого объекта  главным вяжущим веществом является портландцемент. Это гидравлическое вяжущее вещество из портландцемнтного  клинкера, гипса и прочих добавок. По своему составу (с добавками, без  добавок) принято различать следующие виды портландцемента:

• шлакопортландцемент;
• быстротвердеющий;
• сульфатостойкий;
• с умеренной экзотермией;
• гидрофорбный;
• пластифицированный;
• белый портландцемент.

 

Данное вяжущее вещество является обладателем таких положительных качеств, как огнестойкость, морозостойкость и жаростойкость. В силу того, что портландцемент не всегда удовлетворяет отдельным специальным требованиям, предъявляемым к бетонам и строительным растворам при различных условиях их применения, промышленность начала выпуск различных видов портландцемента, имеющих свое предназначение.

Шлакопортланцемент - это бесклинкерный цемент, изготавливаемый при совместном помоле гранулированных доменных шлаков с добавлением активизаторов (строительный гипс, известь, ангидрит и т. д.).

Быстротвердеющий  портландцемент - это цемент тонкого помола, содержащий в большом количестве трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат. Этот вид портландцемента способен интенсивно наращивать прочность в первый период твердения.

Сульфатостойкий портландцемент - это цемент, изготовленный из клинкера содержащего 5% трехкальциевого алюмината и 50% трехкальциевого силиката.

Портландцемент  с умеренной экзотермией - это вид портландцемента, изготавливаемый из клинкера содержащего 50% трехкальциевого силиката и 8% трехкальциевого алюмината.

Гидрофобный портландцемент - это цемент, изготавливаемый из клинкера 0,1 - 0,2% мылонафта, асидола, окисленного петролатума с добавлением синтетических жирных кислот.

Пластифицированный  портландцемент - это цемент, получаемый при введении клинкера около 0,25% сульфитно-спиртовой барды от веса цемента.

Белый портландцемент - это вид портландцемента, изготавливаемый из клинкера с малым содержанием железа (серый цвет цемента, как правило, обусловливается присутствием соединений железа в сырье).

 

Производство портландцемента

 

Прочность данного вяжущего вещества на первых сроках твердения в основном обуславливается тонкостью помола. Сегодня портландцементы измельчают до остатка на сите № 008 5-8 % (по массе), цементы же быстротвердеющие - до остатка 2-4 % и меньше. При этом удельная поверхность соответственно достигает 2500-3000 и 3500-4500 см2/г и более.

Чем тоньше помол, тем прочнее портландцемент. Производство этого вида цемента  кроме точного соблюдения дозировок  компонентов бетонной смеси предполагает еще и жесткий контроль основных физико-механических характеристик  выпускаемой продукции.

Для получения быстротвердеющего  цемента, из которого преимущественно  производят сборные железобетонные изделия и конструкции для  того чтобы можно было сократить  сроки их изготовления, используют цементный клинкер с высоким  содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината  и в этом случае данные минералы составляют окло 65-70% от общего веса клинкера. Данный вид портландцемента с высоким содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината, обладающий высокой экзотермией, с успехом твердеет при отрицательной температуре воздуха.

 

Цемент

 

Гидравлическое вяжущее вещество, которое приобретает высокую твердость, и прочность цемент строительный в переводе с латинского обозначает «битый камень». Этот строительный материал называют гидравлическим, потому что он приобретает прочность и твердеет в присутствии воды. А минеральным его называют, потому что его изготавливают из природных минералов (горные породы).

По своей прочности цемент подразделяют на марки. А определяют их в свою очередь пределом прочности при  сжатии половинок образцов-призм  размером 4*4*16 см, изготовленных из раствора цемента состава 1 к 3 с кварцевым  песком. Марки данного вяжущего вещества выражаются в числах от 100 до 600. По прочности цемент (ГОСТ определяется в зависимости от его разновидности) принято подразделять на классы. Также как и марка, прочность обозначается цифрой от 30 до 60.

Цемент строительный

 

 

Сегодня рынок строительных материалов предлагает различные виды цемента, а именно:

 

Белый	Гидрофобный	Магнезиальный	Пуццолановый
Портландцемент	Сульфатостойкий	Напрягающий	Шлаковый
Водонепроницаемый расширяющийся	Карбонатный	Расширяющийся	Тампонажный
Быстротвердеющий	Глиноземистый	Пластифицированный	Песчанистый

 

Марки цемента

 

Как и   прочие  строительные     материалы,   цемент строительный различается по своим физико-техническим характеристикам, и зависит это от предполагаемых условий его эксплуатации. Для этого и существуют различные марки цемента.

Маркировка данного вяжущего вещества осуществляется по двум характеристикам:

• Первое - это способность выдерживать определенную нагрузку и обозначается буквами М или ПЦ с последующей цифрой, которая указывают максимальные прочностные качества цемента. Самые распространенные марки это М350 и М500.
• Второе - это процентное соотношение к общему объему цемента различных добавок, обозначается буквой Д. Маркировка Д20 означает что в цементе содержится 20% примеси.

Давайте рассмотрим что означает следующее обозначение марка  цемента М (ПЦ) 400 - Д20 говорит о  том что этот вид цемента обладает повышенной водостойкостью и морозостойкостью. Используют его, как правило, в строительстве (жилищном, промышленном, сельскохозяйственном), а также при изготовлении сборного железобетона, фундамента, стеновых перекрытий и т. д.

Рассмотрим марку цемента  М 500 - Д 0. При введении в состав бетона этот цемент он становиться более  морозостойким, водостойким и долговечным. Именно такой цемент используется в  промышленном строительстве, при выполнении восстановительных и аварийных  работ, поскольку, по сути, он считается  самым лучшим.

Еще одна марка цемента  ПЦ (М) 400 - Д0. Этот вид цемента используют, как правило, при возведении сооружений, которые связанны с воздействием пресной или минерализованной водой. Широко применяется при изготовлении строительных и бетонных растворов.

Очень важно и то, что  такой цемент твердеет в несколько  этапов: сначала схватывание цемента  составляет 40 - 50 минут, в свою очередь  заканчивается процесс через 10 - 12 часов.

Для более подробного ознакомления с марками и видами цемента воспользуйтесь другими разделами сайта.

• Цемент 100
• Цемент 200
• Цемент 300
• Цемент 400
• Цемент 500
• Цемент 700

 

Виды цемента

 

Сегодня цемент - это наиболее распространенное вяжущее вещество, так как без него не обходиться ни одна стройка. В том виде, в каком мы его используем, он появился около 160 лет назад. Главные виды цемента, которые выпускаются в настоящее время, - это портландцемент, пуццолановый цемент, шлакопортландцемент. Объединяет все эти виды цементов, что в основе производства лежит клинкер, который получают методом обжига в печах (вращающихся или шахтных) сырьевой массы.

 

Если рассмотреть этапы производства цемента, то схема будет таковой:

• Добыча цементного сырья;
• Дробление;
• Тонкое измельчение;
• Приготовление сырьевой смеси;
• Размол*;
• Цемент;

* размол полученного клинкера  с небольшим количеством гипса  в тонкий порошок;

Получение сырьевой смеси осуществляется двумя способами: совместного и  раздельного измельчения компонентов  с последующим смешиванием. От того, каким образом готовится сырьевая смесь, принято различать два  основных способа изготовления цемента - сухой и мокрый.

Первый способ подразумевает высушивание  и тонкое измельчение дробленных сырьевых материалов. Затем полученную муку обжигают в шахтных или вращающихся  печах.

При втором способе производства твердые  сырьевые материалы, такие как известняк, мергель, глинистые сланцы после  дробления тонко измельчаются в  присутствии воды в мельницах  и образуют сметанообразную массу - шлам. Мягкие сырьевые материалы - мел, глина и др. - после предварительного дробления подаются в болтушку, где  при перемешивании с водой  образуют однородный шлам. Меловой  и глиняный шламы при необходимости  тонко измельчаются в мельницах, поступают в бассейны, где корректируются и усредняются до заданного химического состава, и затем готовый шлам направляется для обжига в печь.

На российских цементных заводах  популярнее мокрый способ производства цемента.

Какими бы качествами ни обладал  цемент, помните, что целесообразнее всего использовать цемент по назначению - это обеспечит безопасность конструкции, а следовательно и людям.

Свойства цемента

 

Термин "цемент" произошло от немецкого "zement" или латинского "caementum", что в переводе означает щебень, битый камень. Отличные свойства этого вяжущего вещества известны всему миру с древнейших времен. Изначально в роли цемента выступали известь и гипс. Население Египта и Греции использовали цемент при строительстве сооружений. О невероятной прочности цемента свидетельствуют постройки с древнейших времен, которые сохранились, по сей день. Смесь сыпучих неорганических порошкообразных веществ и есть сухой цемент. Масса пригодная для строительства образуется путем смешивания сухого цемента с водой. Данный состав быстро застывая превращается в камень. Любое здание будь то из кирпича, пеноблоков, железобетона не построить без цемента. На сегодняшний день рынок строительных материалов предлагает своим потребителям огромный выбор данного строительного материла. Логично встает вопрос, какой цемент лучше? Несмотря на широкий выбор данной продукции, каждый вид имеет свое предназначение, и специалисты рекомендуют использовать определенный вид строго по назначению. Строительство перешло на новый уровень с появлением цемента. В 1925 году на свет появился цемент в том виде, в каком мы его используем, сегодня.

Заводы и компании, занимающиеся производством цемента, по сей день ведут исследования по улучшению качества этого строительного материала. Благодаря ученым свойства цемента становятся лучше - он приобретают прочность, экологичность, доступность.

 

Цементный камень

 

Всем хорошо известно, что цементный камень имеет прочность на разрыве при изгибе почти ниже прочности при сжатии.

Физико-механические свойства цементных  камней, полученные вследствие схватывания  и твердения вяжущих веществ, находятся в абсолютной зависимости  от их структуры и состава. Эти  свойства определяются степенью прочности  кристаллических гидрообразований, переплетаемостью кристаллов между  собой, количеством и величиной  пор, наличием микрощелей и микротрещин. Прочность цемента зависит от плотного переплетения между собой большого количества кристаллов маленьких размеров. Камень подвергается коррозии, если в нем много пор, капилляров, микрощелей и микротрещин, у него понижена прочность и повышено водопоглащение и вопроницаемость, это вещество является неморозостойким и нетеплопроводным.

 

Цементное тесто

 

При возведении домов или  других сооружений из цемента для начала необходимо сделать заготовку - цементное тесто. Оно характеризуется способностью минеральных вяжущих веществ при затворении их водой или водными растворами солей образовывать массы в виде теста, превращающиеся со временем в камень, который длительное время сохраняет прочность. Это объясняется протеканием рядом химических реакций между водой или водным раствором солей и вяжущим веществом. В результате этого взаимодействия образуются новые твердые минералы, обуславливающие превращение цементного теста в искусственный камень, подходящей прочности. Возникновение этих минеральных образований проявляется через:

• химический и минералогический состав вещества;
• степень его дисперсности;
• наличие химически активных минеральных добавок;
• физическое состояние той среды, где происходит взаимодействие вяжущего вещества с водой.

Для получения нормальной густоты цементного теста, так как  коэффициент цемента зависит  от количества воды затворения, введен стандартный показатель, который  выражается в процентах. Он определяет регламентированное количество воды в  тесте. Например, для получения нормальной густоты цементного теста (гипсового  или эстрих-гипсового), расходуют 30-35% воды по отношению к сухому веществу.

Скорость любой химической реакции в значительной степени  зависит от внешней среды, в которой  она протекает. Изменение температуры  является самым важным фактором, влияющим на скорость реакции. При более высокой  температуре скорость схватывания  и твердения вяжущих веществ  усиливается. Создание оптимальных  температурно-влажностных условий  при применении минеральных вяжущих  имеет определенное технологическое  значение.