Цемент является одним из важнейших строительных материалов. Он используется в строительной практике уже более 150 лет. В последние четыре десятилетия были сделаны крупные научные открытия, благодаря которымпоявилисьновые разновидности цемента, и значительно улучшилось качество существующих видов данного строительного материала.

На самом деле, приобретая цемент, большинство покупателей знают о данном строительном материале не так уж и много. Соответственно, растворные стяжки, фундамент и кирпичная кладка получаются низкого качества и начинают быстро разрушаться под действием грунтовых вод, мороза или тяжелой физической нагрузки. Кроме того, незнание особенностей того или иного вида цемента приводит к перерасходу материала. Поэтому, для сокращения денежных затрат и повышения качества создаваемых объектов, необходимо иметь хотя бы общее представление о свойствах и специфике часто используемых в строительстве разновидностей цемента.

Портландцементы

Портландцемент сульфатостойкий. Основное преимущество данного вида цемента – устойчивость к сульфатам – достигается путем снижения в сырьевой массе количества алюминатов кальция, точнее трехкальциевого алюмината (формула -3CaO*Al 2 O 3 (3Ca)). На сегодняшний день выпускается портландцемент сульфатостойкий, обогащенный активными минеральными добавками, и портландцемент сульфатостойкий без каких-либо добавок. Активность даннойразновидности цемента значительно меньше, нежели у БТЦ марки 500 и 400.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ). Этот портландцемент в первом периоде твердения характеризуется интенсивным нарастанием прочности. Специальные минеральные добавки и их надлежащий подбор позволяют существенно повысить механическую прочность БТЦ марок 500 и 400. В соответствии с общепринятыми стандартами прочность такого цемента нормируется даже в 3-суточном возрасте, а не только в 28-суточном. При этом на третьи сутки предельная прочность материала при сжатии должна составлять не менее 20-25 Мпа. Предназначен быстротвердеющий портландцемент для создания железобетонных изделий и конструкций в заводских полигонных условиях. Часто применяется БТЦ и при скоростном строительстве. Использование данного вида цемента позволяет не осуществлять тепловлажную обработку бетона.

Цементы с добавлением поверхностно – активных веществ. Чтобы улучшить некоторые свойства цемента, иногда в его состав дополнительно вводятся поверхностно-активные добавки (гидрофобные и пластифицированные). Их общее количество в пересчете на сухое вещество, как правило, составляет 0,3% от массы цемента. Пластифицированные добавки, собираясь на зернах цемента,образуют особые защитные пленки, которые устраняют сцепление этих зерен между собой. Соответственно, бетоны и растворы на таком материале становятся более подвижными и легко укладываются. А гидрофобные добавки способствуют повышению водоотталкивающих свойств готовых конструкций.

Портландцементы цветные. Создаются путем добавления пигментов на этапе помола клинкера. Количество органического пигмента должно составлять не более 0,3%, а минерального – не более 10%.

Портландцементы белые. От стандартных цементов отличаются белой окраской. Сырьем для их производства служат глины и известняки, в которых содержится очень мало красящих окислов – титана, марганца и железа. Тонкость помола данного материала несколько выше, нежели у других видов цемента: допускается остаток носителя не более 12%.

Портландцементы тампонажные. Незаменимы при тампонировании газовых и нефтяных скважин (ограждают их от грунтовых вод). Цементы данного вида должны строго соответствовать таким жестким техническим требованиям как:

• независимость от давления и температуры:
• высокая текучесть;
• наличие конкретных сроков схватывания (не позднее 10 часов, но и не ранее 2 часов);
• стабильная прочность отвердевшего раствора, гарантирующая фиксацию в стволе скважины колонны труб.

Шлаковые цементы

Бывают нескольких видов, наиболее популярными из которых являются:

• Шлакопортландцементы (ШПЦ). Создаются путем местного помола портландцементного клинкера вместе с гипсом и гранулированным доменным шлаком. При этом количество шлаков должно составлять не более 60% и не менее 21%. Активность цемента напрямую зависит от наличия шлаков: чем их больше, тем активность материала ниже. Шлакопортландцементы производятся трех марок – 500, 400 и 300.По сравнению со стандартными портландцементами ШПЦ в первые сроки характеризуются медленным нарастанием прочности. Однако в последующем скорость твердения увеличивается, через 6-12 месяцев достигая прочности классического портландцемента. Кроме того шлакопортландцементы обладают повышенной устойчивостью к агрессивным воздействиям и низкойэкзотермией. Поэтому они широко используются при создании портовых сооружений и в гидротехническом строительстве. Специалисты не советуют применять ШПЦ для возведения конструкций, которые постоянно подвергаются замораживанию/таянию, а также эксплуатируются при пониженных температурах.

• Известково-шлаковые цементы (ИШЦ). Производятся путем совместного помола доменных шлаков и извести (до 30%). Медленно схватываются и медленно твердеют. По истечении времени, необходимого для максимального отвердения, прочность конструкций на основе таких материалов может составлять 5-20 МПа. Устойчивы к сульфатам и пресным водам, так как в составе ИШЦ отсутствует CaOH 2. При взаимодействии с воздухом прочность известково-шлаковых цементов значительно снижается, поэтому, в основном, их применяют для штукатурки, кладки и создания низкомарочного бетона.
• Портландцемент пуццолановый .Создается на основе активных минеральных добавок, гипса и местного помола портландцементного клинкера с нормированным минералогическим составом. Количество добавок осадочного происхождения составляет от 20 до 30%. Данный вид цемента характеризуется стойкостью к пресным водам и сульфатам. Интенсивность твердения пуццоланового цемента значительно увеличивается при повышении температуры. Если же такой материал обработать автоклавом, то прочность готового изделия уже через 6-8 часов будет превышать 28-суточную прочность объекта, выполненного из обычного цемента. К недостаткам пуццоланового цемента относится его чувствительность к температуре (при0 o С перестает отвердевать), а также сниженнаяморозо- и воздухостойкость. В настоящее время выпускаются марки пуццоланового цемента 400 и 300, используемые для создания подводных и подземных объектов. Категорически запрещено использовать данный материал для сооружения конструкций, которые планируется эксплуатировать в условиях постоянного увлажнения/высыхания и замораживания/таяния.

Цементы расширяющиеся

Растворы на основе таких цементов дают приращение в объеме – расширяются. Состоят они из особой расширяющей добавки и основного вяжущего компонента. В результате химической реакции между этими двумя компонентами и происходит приращение в объеме. Расширение раствора вызывают несколько видов химических реакций (одна из них — гидратация кальция).

Расширяющиеся цементы могут быть:

• Водонепроницаемыми (ВРЦ). Они создаются на основе глиноземистой разновидности цемента и характеризуются специфичной скоростью схватывания раствора – не позднее 10 минут и не ранее 4 минут. Как правило, ВРЦ используются для гидроизоляции водопроводных труб, стволов шахт а также для омоноличивания железобетонных сборных конструкций и заделки сколов/трещин в различных железобетонных сооружениях.
• Гипсоглиноземистыми. Время схватывания раствора составляет от 10 минут до 4 часов. В идеалерасширение должно идти на протяжении трех суток. Могут быть использованы для заделки швов и гидроизоляции штукатурок. Также на основе гипсоглиноземистых цементов создают водонепроницаемые бетоны.
• Портландцементами. Время схватывания раствора составляет от 30 минут до 12 часов.
• Напрягающимися. В таких цементах увеличен процент содержания алюминатной составляющей, что и является причиной увеличения объема при затвердении раствора. При расширении способны создавать предварительное напряжение в арматуре. Время схватывания раствора – от 30 минут до 4 часов. Через сутки прочностьнапрягающихся цементов составляет около 15 МПа, а через 28 суток – не менее 50 МПа. Используются они для сооружения конструкций с повышенной паро-, водо — и газонепроницаемостью.

Цемент глиноземистый

Создается на основе быстро твердеющего на воздухе и в воде высокопрочного вяжущего материала, получаемого в результате обжига сырьевой смеси, богатой оксидом кальция и глиноземом. Не содержит минеральные добавки и гипс. Качество материала зависит от наличия в его составе алюмината кальция: чем этого элемента больше, тем качество цемента выше. Именно алюминат кальция при нормальных сроках схватывания обеспечивает быстрое твердение цемента.

Однако высокая скорость отвердевания не означает быстрое схватывание. Стандартные сроки схватывания такого материала – не позднее 12 часов и не ранее 30 минут. При увеличении тонкости помола и повышении температуры воды скорость схватывания значительно увеличивается. Также скорость схватывания может увеличиться после добавления в раствор портландцемента или извести, соответственно смешивать данную разновидность цемента с другими вяжущими элементами не рекомендуется. Потребность в воде у глиноземистого цемента на 10% выше, чем у портландцемента. Однако при этом вода идет на гидратацию, а не остается в свободном состоянии.

Соответственно, бетон из такого цемента отличается большей плотностью и морозоустойчивостью, хотя усадка его меньше. Глиноземистый цемент выпускается трех марок – 600, 500 и 400. Максимальная прочность материала, как правило, достигается к первому и третьему годам твердения. Кроме того, он отличается высокой устойчивостью к воздействию хлористых, сульфатных, углекислых и прочих минерализированных вод. Но растворы щелочей способны разрушать цементный камень. Чаще всего глиноземистый цемент используют при аварийных работах, скоростном строительстве и зимнем бетонировании. Также на его основе создают жаростойкие бетоны.

Применение тампонажных цементов

В процессе бурения температура горных пород оказывает значительное влияние на статическое напряжение сдвига, вязкость и водоотдачу бурового раствора: чем выше температурные показатели горных пород, тем сложнее поддерживать в допустимых пределах вышеуказанные параметры. В некоторых случаях для прохождения таких зон кроме термостойких реагентов требуются разные несовместимые системы буровых растворов. А это, в свою очередь, вызывает необходимость разделения подобных зон при помощи обсадных колонн. Наличие значительной разности температур требует использования тампонажных цементов.

Специфика применения таких цементов обусловлена тем, что тампонажный камень (как с наполнителями, так и в чистом виде) отличаетсявысокойтрещиноустойчивостыо, даже при контакте с жестким основанием (например, с горными породами). Конечно, при наличии за цементным камнем каверн, трещинообразование при залповой перфорацииможно проследить в абсолютно всех случаях. Однако множественность или малочисленность их зависит от добавок, введенных в состав цемента: глины а также асбестовые и волокнистые материалы способствуют уменьшению количества трещин.Тем не менее, специалисты не рекомендуют (из-за показателей трещинообразования) использовать тампонажные цементыпри разобщении пластов.

Для выполнения локальных задач созданы тампонажные цементы определенных видов:

• Тампонажный цемент ЦТУК-120 позволяет существенно улучшить качество цементирования скважин, которые были пробурены в сложных геолого-технических условиях, а также продлить межремонтный период при использовании этих скважин.
• Тампонажный цемент ЦТОК также позволяет более качественно цементировать скважины, сделанные в сложных геолого-технических условиях. Кроме того, он отличается повышенной стойкостью к воздействию химически агрессивных сред за счет низкой водопотребности раствора.
• Тампонажный цемент ЦНУБ не содержит в своем составе гипса, поэтому чаще всего его применяют в криолитозоне для цементирования обсадных колонн.

Применение сульфатостойких цементов

Сульфатостойкие цементы используются для создания бетонов, необходимых при возведении железобетонных конструкций с повышенной устойчивостью к водам, насыщенным сульфатами. Также из таких цементов сооружают объекты, подвергающиеся постоянному воздействию влаги и периодическому замораживанию/таянию.

Соответственно, сульфатостойкие цементы незаменимы при возведении стоящих в воде свай, мостовых опор в реках и при строительстве конструкций, попадающих время от времени в условия меняющейся влажности. В данном случае очень важна коррозионная стойкость бетона, напрямую зависящая от состава цемента. Поочередное высушивание и увлажнение бетонной конструкции, а также воздействие воды, содержащей сульфаты, соли и другие агрессивные вещества, может привести к появлению «высолов» на поверхности сооружений и постепенному разрушению бетона. Продлить срок эксплуатации такого объекта можно за счет использования при его строительстве сульфатостойких цементов. Кроме того, за счет пониженного содержания тепловыделяющих компонентов и пониженной экзотермии разрешается применение таких цементов при обустройстве наружной зоны крупных гидротехнических сооружений.

Применение цветного портландцемента

Декоративные цементы являются не только эффектным, но и весьма эффективным отделочным материалом. Они долговечны, прочны и красивы. Учитывая тот факт, что современное строительство никак не может обойтись без использования сборного железобетона, декоративные портландцементы способны помочь в оформлении элементов фасада индустриальными методами еще на этапе формования. С каждым годом расширяется производство стеновых панелей, внешний фактурный слой которых выполнен из цветных бетонов.

Цветные портландцементы (в соединении с заполнителем и каменной крошкой) фактически придают . Также с помощью цветных цементов можно создавать особые красители для отделки фасадов зданий. Как правило, такие красители на 90% состоят из цветного цемента, на 2% — из хлористого кальция, на 7% — из извести пушонки и на 1% — из стеарата кальция.

Цвет портландцементов может быть желтым, розовым, коричневым, красным, зеленым, голубым или черным. Особенно эффектно такие материалы смотрятся при архитектурно-декоративном оформлении различныхсоружений. К тому же из них можно создавать плиточные и мозаичные облицовки, террациевые покрытия полов, полы из гранитной или мраморной брекчии а также другие мозаичные изделия.

Хлористый кальций и гидрофобные добавки придают слою, который был окрашен, постоянную влажность, делая цвет более стабильным. Известь-пушонка играет роль пластификатора, одновременно нейтрализуясернистый и прочие кислые газы, загрязняющие атмосферу.
Рекомендуется применение цветных цементов и при изготовлении опознавательных полос на аэродромах, дорогах и пр. При этом очень важно, чтобы эти цементы обладали повышенной сопротивляемостью к истиранию.

В Англии в 1824 году Д. Аспинд зарегистрировал патент на производство цемента. Известковую пыль он смешивал с глиной и обжигал при высокой температуре, при этом получался серый ноздреватый материал — клинкер. После размалывания и смешивания с водой образовывался крепкий материал, названный изобретателем портландцементом из-за его сходства со строительным камнем, который добывают в Англии, в городе под названием Портланд. Производят различные виды из известковых, мергелистых, глинистых пород и различных добавок — шлака, боксита и пр. Главным образом применяют глинистые и карбонатные породы. Можно использовать другое природное сырье и искусственные материалы: отходы переработки горючих сланцев, белитовый шлам, золу, доменные шлаки, отходы производства глинозема.

Это минеральный порошок, который при смешении с водой дает пластичную массу, со временем затвердевающую в воде и на воздухе.

Кроме основного сырья при производстве портландцемента применяют разные корректирующие добавки, что придает ему самые различные свойства.

Существуют портландцемент и шлакопортландцемент. Портландцементы бывают быстротвердеющие, а также с минеральными добавками. Бетонные конструкции, в которых используют ту или иную марку, приобретают уникальные свойства. Это может быть бетон особой прочности для строительства взлетных полос на аэродромах и ракетных стартовых площадок. Обозначают максимальную прочность с помощью маркировки. Марка 400 означает, что на пробном испытании под прессом затвердевший кубик со стороной 100 мм выдержал нагрузку не меньше 400 кг на кв. см. Самые популярные марки — 350-500. Любая марка имеет довольно быстрое время отвердевания. Начинается схватывание от 40-50 минут, а окончательное затвердевание происходит через 10-12 часов.

Разновидности:

• пуццолановый;
• шлакопортландцемент;
• глиноземистый;
• сульфатостойкий ПЦ;
• портландцемент (ПЦ);
• гидравлический ПЦ;
• напрягающий;
• тампонажный ПЦ;
• белый ПЦ (декоративный).

Свойство портландцемента

Прочность – это способность материалов воспринимать нагрузки, не разрушаясь. Прочность определяется его способностью затвердевать после смешивания с водой.

Это вяжущее гидравлическое вещество, главным составляющим которого является силикат кальция. Он наиболее распространен в современном строительстве. Получают его при помощи тонкого измельчения клинкера и гипса (3-7 %); допускается добавление 10-15 % активных минеральных добавок. Клинкер — это результат обжига (1450-1500 градусов) сырьевой смеси, которая состоит на 75 % из карбоната кальция (известняка) и на 25 % из глины. На влияет состав клинкера и степень его измельчения. Важное свойство — способность твердеть, взаимодействуя с водой. Характеризуется оно маркой, которую определяют по выдержке на сжатие и изгиб стандартного образца раствора после 28 суток отвердения при влажных условиях.

Важнейшее свойство — это способность отвердевать при взаимодействии с водой и приобретать камневидное состояние. Чем больше механическая прочность отвердевшего камневидного раствора или бетона и чем быстрее она достигнута, тем лучше качество.

Поэтому различаются:

1. Конечная прочность, которую может приобрести раствор при отвердении.
2. Скорость твердения, которую характеризует интенсивность роста прочности во времени.

Цемент, который отличается высоким ростом прочности, называется быстротвердеющими, а когда при этом еще достигается высокая прочность, то высокопрочными.

Механическую прочность определяют разными способами, к примеру, оценивая предел прочности при растяжении, при сжатии, при изгибе. При этом подборка состава смесей, хранение, изготовление и испытание образцов осуществляются согласно требованиям, устанавливаемым соответствующими стандартами.

Сульфатостойкий

Отличается низкой скоростью затвердевания и устойчивостью к морозу.

Кроме обыкновенного, выпускают разновидности, которые отличаются свойствами, составом и областью применения: сульфатостойкий, гидрофобный, пластифицированный, быстротвердеющий, белый портландцемент (для производства асбестоцементных изделий) и пр.

Сульфатостойкий — это разновидность портландцемента. Обладает высокой стойкостью к воздействию минерализованных вод, которые содержат сульфаты, малым тепловыделением, медленной интенсивностью отвердения и большой морозостойкостью. Сульфатостойкий получают при помощи тонкого измельчения клинкера с нормированным минералогическим составом. Предназначается он для производства железобетонных и бетонных конструкций гидротехнических сооружений, которые испытывают агрессивное воздействие сульфатной среды (к примеру, морской воды), преимущественно в условиях с переменным увлажнением (замерзание и оттаивание).

Исходным сырьем служит глина с малым содержанием глинозема и железа. В этой смеси не должно содержаться ни инертных, ни активных минеральных добавок. Такое сырье не имеет большого распространения, а это препятствует широкому производству сульфатостойкого портландцемента.

Шлаковый — это измельченный доменный гранулированный шлак с примесью активирующих добавок.

Шлаковый — это объединенное название для цементов, получаемых помолом доменных гранулированных шлаков с добавлением активизаторов (извести, строительного гипса, ангидрита) или смешиванием этих отдельно измельченных компонентов. Различается известково-шлаковый цемент, содержащий 10-30 % извести и 5% гипса от массы, и сульфатно-шлаковый, содержащий 15-20 % ангидрита или гипса, а портландцемента 5 % или извести 2 %. Применяют шлаковый для получения строительного раствора и бетона, которые используют в подводных и подземных сооружениях. Наиболее эффективен известково-шлаковый при производстве автоклавных изделий.

Пуццолановый — это название для группы, имеющих в своем составе не менее 20 % минеральных активных добавок. По сравнению с обычным портландцементом он отличается повышенной коррозионной стойкостью, меньшей скоростью твердения и пониженной морозостойкостью. Применяют его для производства бетона, используемого в подземных и подводных сооружениях.

Глиноземистый

Особенностями являются водонепроницаемость, морозостойкость и огнестойкость.

Глиноземистый — гидравлическое, вяжущее вещество быстроотвердевающее; полученное в результате измельчения клинкера, который получен с помощью обжига сырьевой смеси из известняков и бокситов. Плавление и обжиг сырьевой смеси производятся в вагранках или доменных вращающихся печах.

Содержание Al2O3 в конечном продукте определяет вид глиноземистого цемента: высокоглиноземистый (до 70 %) и обычный (до 55 %). Отличается он повышенной устойчивостью к коррозии, быстро нарастающей прочностью, большой экзотермией при затвердении и высокой огнеупорностью. При помощи глиноземистого получают бетон и растворы большей водонепроницаемости и плотности, чем с портландцементом.

Гидрофобный портландцемент получают при измельчении клинкера с гидрофобизирующей добавкой и гипсом. Добавка вводится в количестве 0,1-0,3 % и образует на частицах тонкие гидрофобные пленки, которые уменьшают гигроскопичность и предохраняют его от порчи даже при условиях высокой влажности. Растворы и бетон имеют малое водопоглощение, большую морозостойкость и водонепроницаемость, в отличии обычных растворов.

Напрягающему цементу присуще быстрое схватывание, водонепроницаемость, морозостойкость и трещиностойкость.

Тампонажный — это разновидность портландцемента; который предназначается для цементирования газовых и нефтяных скважин. Изготавливают его при помощи совместного тонкого измельчения гипса и клинкера и применяют в форме теста с содержанием воды 40-50 %.

Напрягающий — это разновидность расширяющего. Его получают при помощи помола 15 % глиноземистого шлака, 65 % портландцементного клинкера и 5 % извести. Он быстро твердеет и быстро схватывается.

После затвердения он имеет высокую водонепроницаемость. Расширяясь при отвердении, достигает высокого давления, которое используют для создания железобетонных конструкций, имеющих натяжение арматуры в нескольких направлениях. Напрягающий применяют в производстве напорных труб, для возведения емкостных сооружений и тонкостенных конструкций из железобетона.

Гарантия качества

Марка — это показатель нагрузки в 28-суточном возрасте, которую должен выдерживать цемент, кг на кв.см.

Важная характеристика — это предел его прочности при сжатии. Цементы разделяют на марки в соответствии прочности на сжатие. Самая распространенная марка в строительстве — 400. Определяется марка только в лабораторных условиях. Существуют марки от 300 до 600. С использованием высокой марки делают наиболее , на цементе 400 марки делают бетон 500 марки и выше, на 500 марки — бетон 300 марки.

Бытует мнение, что качественная, традиционная марка — это гарантия строительного материала. Но любой цемент — это вяжущий искусственный материал. Его редко используют в чистом виде.

Прочность бетона зависит от марки цемента, используемого для замешивания раствора.

Чаще всего цемент различных видов используют для создания бетона. В асбестобетонных изделиях и армированных конструкциях из железобетона применяют определенную марку со специальной характеристикой. Один вид требует особой плотности, другой — и поэтому вопрос, какой наилучший, не совсем уместен. Но знать главные виды и понимать их характеристики можно.

Вяжущие различаются качествами и характеристиками. Об этом информирует маркировка. Она содержит такую информацию, как:

1. Способность выдерживать нагрузку.
2. Процент добавок в составе.

Срок схватывания теста зависит от вида цемента.

Маркировка в буквах, например М400 или М500, указывает на максимальную прочность и функциональное назначение.

М400 расшифровывается так: М — марка, 400 — нагрузка на сжатие, то есть 400 кг на кв. см. Добавки индексирует буква «Д» и информирует об их процентном отношении к общему весу. Д20 означает 20 % добавок. Такой параметр означает эластичность, а также устойчивость к изгибу. Чем больше индекс М, тем цемент прочнее, чем больше индекс Д — тем эластичнее. Существуют и другие обозначения в буквах.

Выбор марки

Буква «М» (или «ПЦ») рядом с цифрой указывает на прочность. Процентное соотношение добавок к общему объему обозначается буквой «Д». Обозначения «Б», «ПЛ», «СС», «ГФ», «Н» показывают назначение цемента.

Портландцемент — это обычный, который применяют для создания бетонных смесей и строительства. К нему относятся марки 400 и 500, они могут еще называться «цемент ПЦ400».

М 500 обеспечивает плотность и высокую прочность монолита. Марка ПЦ I 500 используется для бетонирования поверхности и серьезных нагрузок. Его характеристики — это морозостойкость, водостойкость, а особенно — быстрая схватываемость. Его широко используют в производстве тротуарной плитки и черепицы.

Шлакопортландцемент ПЦ II А-Ш 500 содержит 20 % добавок, он самый подходящий для строительных работ. Хотя он схватывается не так быстро, как ПЦ I 500, но после окончательного застывания приобретает сходные качества.

Цемент 400 применяют для заливки армированных перекрытий фундаментов, несущих балок, железобетонных изделий. Сорт ПЦ II /Б-Ш 400 индекса включает от 20 до 35 % добавок. Плотность этой марки меньше, и поэтому материал имеет большую эластичность.

Сорт с индексом ПЦ II /А-Ш 400 относят к М400, он включает клинкер, хотя с меньшими пропорциями.

Наличие и количество добавок влияет на прочность и пластичность раствора.

Правильно подобрать марку для конкретных условий строительства — не слишком простая задача. Внимание необходимо обратить на активность цемента. Есть некоторые факторы, оказывающие воздействие на его активность.

Один из факторов — это состав, он показывает, какие добавки и примеси использовали в производстве. Часто от применения добавки марка и активность падают, соответственно, снижаются его вяжущие способности. Происходит это, когда добавкой заменяют часть вяжущего активного вещества. Необходимо подбирать добавку, активность у которой высокая, этим сохраняя свойства цементной смеси. К примеру, при добавлении в смесь кварца или кальцита снижается активность.

Тонкость помола цемента определяет активность цементного теста.

Еще один важный фактор активности — тонкость помола. Часто бывает, что две смеси имеют одинаковый состав, но один цемент высокой марки, а второй нет. Помол влияет на площадь вяжущего вещества, и поэтому чем тоньше помол, тем структура у бетона плотнее.

Третьим и одним из главных факторов активности является использование клинкеров. По минеральному составу клинкера определяется активность. Если нужен цемент с особо прочной характеристикой, необходимо добавить клинкер с высоким содержание алюминатов и алитов.

Условия хранения

Хранить следует в сухом помещении непродолжительное время.

Какой выбрать вид и предполагаемый расход, известно на стадии проектирования. Остается лишь приобрести необходимое количество нужной марки. Но всегда ли мешок цемента и нанесенная маркировка соответствует содержимому? Возможен риск приобрести товар плохого качества. Причина тому — неверные условия хранения. Длительное хранение также способствует тому, что цемент теряет активность, так как он терпит воздействие влаги и углекислоты, присутствующей в атмосфере. Как же отражается активность и ее потеря на качествах? В связи с условиями хранения цемент может терять активность до 15 % в месяц. Активность — самый главный параметр, отвечающий за его скрепляющие свойства и марку в целом.

Утраченная активность существенно влияет на торможение процесса гидратации. Чем больше первоначальная активность у цемента, тем скорее теряется гидратация. К примеру, если был приобретен цемент М500, то по прошествии нескольких месяцев, он уже будет М400, через полгода цемент можно выбрасывать.

— самый уязвимый. Его трудно хранить даже в герметичных силосах. Раз в полмесяца его нужно перекладывать из одной емкости в другую. Нельзя в мешках во влажных помещениях и на открытом пространстве, особенно в ненастную погоду. Навес в этом случае тоже не поможет. Необходимо запаковать мешки в полиэтиленовую пленку и так сохранить хотя бы часть.

Не стоит забывать, что цемент, который сохранялся продолжительное время, всегда будет ниже той марки, которая указана на упаковке, и поэтому использовать его для ответственных работ уже нельзя. Чтобы компенсировать потерю качества, при его использовании увеличивают процентное содержание цемента в смеси.

Цемент (от лат. «caementum » – «щебень, битый камень») – это неорганическое вяжущее вещество (порошок), которое при затворении водой образует пластичное тесто и через определенное время вследствие физико-химических процессов способно переходить в камнеобразное состояние. Цемент, как гидравлическое вяжущее, способен твердеть и сохранять свою прочность как в воде, так и на воздухе.

Виды и марки цементов

Существуют следующие виды цементов:

1. Романцемент.
2. Портландцемент.
3. Магнезиальный цемент.
4. Кислотоупорный цемент.
5. Глинозёмистый цемент.

Так как в настоящее время портландцемент является одним из наиболее распространенным. Рассмотрим более подробно, что такое портландцемент, его разновидности и область применения.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения цементного клинкера с небольшой добавкой гипса (3… 5%), состав которого состоит из силикатов кальция (алит и белит – 70…80%).

Цементный клинкер – это зернистая смесь, состоящая из карбоната кальция (разные виды известняка) и алюмосиликатов (глины, мергель, доменный шлак и др.), который получается путем обжига до спекания при температуре 1400…1450 о С. Гипс добавляется в портландцементе для урегулирования сроков схватывания. Название «портландцемент» произошло от названия острова Портленд (Portland, England), на котором добывается природный камень, таким же цветом.

Разновидности портландцемента получаются путем регулирования минералогического состава, введением минеральных и органических добавок, которые имеют свои особенные свойства и область применения. Существуют следующие разновидности портландцемента:

1. Портландцемент бездобавочный (ПЦ).
2. Портландцемент с минеральными добавками.
3. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ).
4. Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТПЦ).
5. Шлакопортландцемент (ШПЦ).
6. Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ).
7. Пластифицированный портландцемент.
8. Гидрофобный портландцемент.
9. Портландцемент на основе клинкера нормированного состава (Н)
10. Декоративные портландцементы.

1. Портландцемент бездобавочный (ПЦ)

Цемент серо-зеленного цвета, в составе которого, кроме гипса, отсутствуют минеральные добавки. Согласно ГОСТ 10178-85 портландцемент без добавок выпускается таких марок: 400, 500, 550 и 600. Обозначение: ПЦ-500-Д0 (ПЦ – портландцемент, 500 – марка цемента, Д0 – без добавок (0% добавок)). Применяется для строительства надземных, подземных, подводных монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций при отсутствии агрессивного воздействия минерализованной или пресной воды. ПЦ-400-Д0 идеальный для приготовления бетонных смесей и строительных растворов.

2. Портландцемент с минеральными добавками

Цемент в состав, которого вводят следующие добавки:

• гранулированный доменный шлак – до 20%;
• природные активные минеральные добавки (опока, трепел) – до 10%;
• разные активные минеральные добавки – до 15%.

Введение минеральных добавок в портландцемент улучшает его свойства, такие как водонепроницаемость, коррозионная стойкость, уменьшает тепловыделение, но и есть негативное влияние – ухудшается его морозостойкость. За счет ввода минеральной добавки, экономится цементный клинкер без существенного изменения прочностных характеристик, таким образом, он дешевле по сравнению с бездобавочным портландцементом.

Согласно ГОСТ 10178-85 портландцемент с минеральными добавками выпускается таких марок: 400, 500, 550 и 600. Обозначение: ПЦ-500-Д5 или ПЦ-400-Д20 (Д5 или Д20 – процентное содержание минеральной добавки в портландцементе).

Применяется такой цемент во всех сферах строительства, им можно заменять обычный портландцемент, за исключением тех случаев, где необходимо получить конструкции с высокой маркой по морозостойкости. Например, цемент марки ПЦ-400-Д20 широко используют для закладки фундамента, используют для приготовления штукатурных растворов.

3. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)

Данный цемент получается путем тонкого помола алито-алюминатного клинкера (удельная поверхность 3500…4000 см 2 /г) и регулированием минералогического состава, – вводится большое количество трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (С 3 S>50%, (C 3 S+C 3 A)>60 – 65%). Такой состав и тонкий помол БТЦ обеспечивает быстрый набор прочности: примерно, через 3 суток с момента затворения водой прочность на сжатие составляет не менее 25…28 МПа. Далее, после 3 суток скорость набора прочности замедляется, и на 28 сутки прочность практически не отличается от обычного портландцемента в том же возрасте. Таким образом, БТЦ востребованный там, где необходимо получить высокую прочность бетона в начальные сроки твердения.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ), согласно ГОСТ 10178-85 выпускается марки М400 и М500.

Применение . Эффективно применять при больших объемах производства сборных железобетонных изделий и бетонировании при отрицательных температурах. Преимущества в применении таких цементов заключается в значительном уменьшении расхода цемента, на предприятиях по изготовлению железобетонных изделий уменьшается время тепло-влажностной обработки или совсем обойтись без пропарки.

Ограничения: Запрещается применять данный цемент для строительства массивных конструкций. Бетон, изготовленный из БТЦ не сульфатостойкий.

4. Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТПЦ)

Состоит из ПЦ клинкера, содержащего алит C 3 S в пределах 65 ÷ 68% и трехкальциевого алюмината С 3 А не более 8%, а также добавляется гипс. Особо тонкий помол (удельная поверхность 4000…4500 см 2 /г и более) обеспечивает быстрый набор прочности в начальные сроки твердения, а также высокую марку цемента (М600, М700)

Применяется для строительства монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций. В состав ОБТПЦ не допускается вводить минеральные добавки.

5. Шлакопортландцемент (ШПЦ)

Цемент, в состав которого добавляют гранулированный доменный шлак (20…80%). Шлакопортлан-дцемент обладает пониженным тепловыделением, меньшей усадкой при твердении и набухании в воде по сравнению с обычным портландцементом, более медленными сроками схватывания и твердения. Согласно ГОСТ 10178‑85 шлакопортландцемент выпускается таких марок: 300, 400, 500. Обозначение: ШПЦ-400 (Ш – добавка шлака).

Применение: в основном, предназначен для строительства наземных конструкций, а также для подземных и подводных конструкций, которые подвергаются воздействию пресной и минерализованной воды.

6. Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ)

Производится путем регулирования минералогического состава: трехкальциевого силиката – не более 50%, трехкальциевого алюмината – не более 5%, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%).

СПЦ подразделяются на:

• сульфатостойкий портландцемент (марка 400);
• сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками (марка 400, 500);
• сульфатостойкий шлакопортланцемент (марка 300, 400);
• пуццолановый портландцемент (марка 300, 400).

Данные цементы предназначены для изготовления бетонов, эксплуатируемых в очень сильной агрессивной среде. Их также применяют для изготовления бетона с повышенной морозостойкостью. Для подземных и подводных гидротехнических конструкций и сооружений, которые подвергаются сульфатной коррозии целесообразно применять сульфатостойкий шлакопортландцемент и сульфатостойкий пуццолановый портландцемент. Так как, сульфатостойкий портландцемент обладает пониженной экзотермией его можно использовать для строительства массивных конструкций.

Согласно ГОСТ 10178-85, в таблице 1 представлен минералогический состав некоторых сульфатостойких портландцементов.

Таблица 1

Состав и содержание минералов, % по массе	Клинкер для производства
	сульфатостойкого портландцемента	сульфатостойкого портландцемента с миниральными добавками	сульфатостойкого шлакопортладцемента	Пуццоланового портландцемента
Трехкальциевый силикат 3СаО·SiO 2 , не более	50	Не нормируется
Трехкальциевый алюминат 3CaO·Al 2 O 3 , не более	5	5	8	–
Сумма трехкальциевого алюмината 3CaO·Al 2 O 3 и четырехкальциевого алюмоферрита 4CaO·Al 2 O 3 ·Fe 2 O 3 , не более	22	22	Не нормируется
Оксид магния MgO, не более	5	5	5	–

7. Пластифицированный портландцемент

На цементном заводе в ПЦ клинкер на этапе помола вводится гидрофильно-пластифицирующая добавка, например лигносульфонат технический (ЛСТ). Данная добавка ПАВ (поверхностно-активные вещества) при затворении водой образует адсорбционные пленки гидрофильного характера, которые осаждаются на поверхности частицы цемента и таким образом «помогают» более полно смачивать воде цемент, что приводит к увеличению пластичности бетонной смеси. ПАВ вводится в количестве 0,1…0,3% от массы цемента. Благодаря пластифицированным добавкам увеличивается прочность бетона, за счет уменьшения В/Ц (водоцементное отношение), или помогают снизить расход дорогостоящего цемента на 8…10%. Пластифицированный портландцемент обладает улучшенными свойствами, такими как плотность, водонепроницаемость, морозостойкость.

8. Гидрофобный портландцемент

В ЦП клинкер вводятся гидрофобные ПАВ, в количестве 0,1÷0,3% от массы цемента. Существует множество гидрофобных добавок, самые распространенные это мылонафт, асидол, окисленный петролатум, синтетические жирные кислоты. Гидрофобные добавки уменьшают водопоглощение и капиллярный подсос, увеличивают водонепроницаемость и морозостойкость бетона до F1000.

Согласно ГОСТ 970-61 пластифицированный портландцемент выпускается следующих марок: 300, 400, 500, 600 , 700 .

Гидрофобный портландцемент может почти полностью сохранять свою активность на протяжении длительного времени, даже в помещениях с повышенной влажностью.

Применение: Гидрофобный цемент целесообразно применять для строительства гидротехнических, дорожных и аэродромных конструкций.

9. Портландцемент на основе клинкера нормированного состава (Н)

Строго нормируется минералогический состав и используется для строительства очень ответственных и важных конструкций (мосты, опоры ЛЭП и контактной сети, аэродромные покрытия).

10. Белый и цветные портландцементы

Это декоративные гидравлические вяжущие вещества, получаемые путем использования карбонатных пород и глин с очень малым содержанием оксидов железа (до 0,4…0,5%) и марганца (до 0,005…0,15 %) для получения белого клинкера, введения добавок гипса, белого диатомита (до 6%) и пигментов в цементный клинкер.

Белый портландцемент еще подвергают отбеливанию, вследствие восстановления Fe 2 C>3 до Fe 3 O 4 .

При вводе в состав клинкера пигментов, таких как сурик, ультрамарин, кобальт, хром, марганец и другие получают цветные цементы. Пигменты добавляют в следующем количестве:

• минеральные и синтетические – не более 15%;
• органические – не более 0,3%.

Выпускают декоративные портландцементы следующих марок: 300, 400 и 500.

В декоративные цементы применяют для отделочных работ и предназначены для улучшения эстетического вида зданий и сооружений.

Область применения портландцементов

Ниже в таблице 2 приводятся основные характеристики и область применения самых распространенных портландцементов.

По таблице можно определить какой именно вид портландцемента целесообразнее применить для данного случая.

Таблица 2

Если судить по масштабам применения в строительстве растворов и бетонов на основе минеральных вяжущих, кажется, что история искусственных камней на основе цементов насчитывает долгие века. Но по-настоящему отработанная технология производства и оптимальный состав цемента стали известны менее двух веков назад.

Изобретение камня

Камни домов доисторического времени скреплялись в стене с помощью глины, но сохраниться без обжига они не могли, и самые древние постройки, дошедшие до нас, были возведены с применением известкового раствора. Обожжённый и размолотый известняк (оксид кальция - Ca(OH)₂) после затворения водой твердеет, поглощая из воздуха углекислый газ, а потом опять превращается в камень. Основной недостаток известкового вяжущего - низкая влагостойкость, поэтому сегодня он применяется больше при изготовлении силикатного кирпича.

Другой вид воздушного минерального вяжущего (то есть набирающего прочность на воздухе) - гипс. Он получается при тепловой обработке и последующем размоле природного гипсового камня (CaSO 4 -2H 2 O) или природного ангидрида (CaSCu). Гипсовое вяжущее имеет огромную историю применения с древнейшего времени до сегодняшних дней. Самые яркие примеры - роскошные лепные и скульптурные украшения, листовые материалы (ГВЛ, ГКЛ) для сухих методов строительства и отделки.

Гидравлические вяжущие вещества

Область применения воздушных вяжущих ограничена теми местами, где готовые конструкции не подвергаются воздействию влаги, в противном случае приходится применять гидрофобизирующие (водоотталкивающие) добавки или проводить гидроизоляционные мероприятия, поэтому применение гидравлических вяжущих более удобно и распространено шире.

К ним относятся вещества, образующие гидратные (молекула воды входит в кристаллическую решетку как составная часть) соединения, когда превращение в камневидное тело и дальнейший набор прочности могут происходить во влажной среде, а воздействие воды в ходе эксплуатации конструкций не приводит к их разрушению.

Растворы и бетоны для выполнения водостойких конструкций приготавливают на основе гидравлической извести (из осадочных известковых пород особого состава - мергелей) и портландцемента, причем именно последний придает монолитным и сборным элементам здания необходимую прочность, а известковые растворы применяются там, где нагрузки минимальны.

История цемента

Попытки преодолеть низкую водостойкость известковых и гипсовых составов предпринимались с древнейших времен. Цемент (caementum в переводе с латыни — дробленый, битый камень) появился путем добавления в известь различных минеральных веществ, обладавших гидрофобными свойствами. Для этого использовали размельченные остатки кирпичей из обожжённой глины, различные вулканические породы. Так, в состав цемента, который применялся строителями Древнего Рима, входили пуццоланы - отложения пепла знаменитого вулкана Везувия.

Эксперименты продолжались долгие века, пока потребность в большом количестве прочного и недорогого вяжущего вещества не заставила строителей выработать оптимальную технологию по его производству. Решающий вклад в такие исследования внесли русский военный техник Егор Челиев, издавший книгу о цементе для подводных работ (1825), и каменщик из английского Лидса Джон Аспдин, получивший патент на портландцемент (1824). Это название происходит от английского острова Портленд, расположенного в проливе Ла-Манш и состоящего из известковых пород. Камни из карьера, находящегося на этом острове, считались самым престижным строительным материалом в Англии. Полученный Аспдином искусственный камень был очень похож на него цветом и прочностью.

Интересно, что технология Челиева более соответствует тому, что теперь называется портландцементом, а цемент Аспдина изготавливался без принятого сейчас спекания исходного сырья.

Технология производства

Цементное вяжущее у разных производителей может отличатся исходным сырьем, но основные технологические операции идентичны. Первая стадия - подготовка исходного минерального сырья, т. е. несколько стадий размельчения известковых камней и глины, смешивание этих компонентов в нужных пропорциях. Из чего состоит цемент? Обычно это 3 весовых части известняка и 1 часть глины. Иногда используется осадочная горная порода - мергель, где данные компоненты содержатся в нужной пропорции.

"Сухой" и "мокрый" способ

Существует два способа получения нужного состояния смеси: "сухой" и "мокрый". Если влажность компонентов высокая, глина и мягкий известняк (мел) растворяются в воде, затем из этой суспензии, называемой сырьевым шламом, вода сильным нагревом (испарением) удаляется. Получается равномерная тонкоизмельченная смесь. Более экономичный способ - "сухой", где нет стадии доведения шлама до кипения, а смесь измельчается механическим способом.

Далее во вращающихся печах - цилиндрах диаметром около 5 м, длиной около 200 м, имеющих уклон для перемещения сырьевой массы в процессе обжига, происходит образование клинкера - окатанных гранул, появляющихся в процессе спекания смеси при температуре 1450 ⁰С в результате физических и химических взаимодействий.

Клинкер охлаждается и выдерживается до двух недель перед окончательной операцией - совместным измельчением с определенным количеством гипса, который добавляется для замедления процесса схватывания. Здесь окончательно формируется состав цемента, на этой же стадии вводятся различные минеральные добавки, придающие вяжущему нужные специфические свойства.

Химическая основа

Необходимые свойства самого популярного вяжущего определяет химический состав цемента. В результате технологической обработки сырья клинкер становится соединением различных химических веществ в виде четырех основных минералов:

1. Алит - трехкальциевый силикат - составляет большую часть клинкера - 50-60%. Присутствие в молекулярной решетке ионов марганца, алюминия и железа определяет прочность готовой растворной или бетонной смеси, набираемой в течении первых 28 суток.
2. Белит - двухкальциевый силикат - составляет 15-30%, и он - основа прочности, набираемой конструкцией в более поздние сроки.
3. Алюминатная фаза - трехкальциевый алюминат - 5-10%. Быстрая реакция алюмината с водой и возможное слишком быстрое схватывание требуют введения гипса, замедляющего этот процесс.
4. Ферритная фаза - четырехкальциевый алюмоферрит - 5-15 %

Меняя процентный состав этих фаз, вводя дополнительные компоненты, можно производить цемент, состав и свойства которого будут наилучшим образом соответствовать конкретной ситуации в ходе строительства.

Виды цемента

Шлакопортландцемент получается при добавлении к портландцементному клинкеру гранулированного шлака - побочного продукта выплавки чугуна в доменных печах. Применение шлака снижает стоимость, а состав цемента, произведенного по такой технологии, придает конструкциям, выполненным на его основе, повышенную устойчивость к воздействию воды с насыщенным минеральным составом, например, морской.

Быстротвердеющий - это цемент с преобладанием в клинкере алита и алюминатной фазы, отличается особо тонким помолом - всё это ускоряет набор прочности.

Сульфатостойкий портландцемент применяется для гидросооружений, подводные части которых подвергаются постоянному воздействию веществ, вызывающих сульфатную коррозию. Из чего состоит цемент, предназначенный для таких ответственных конструкций? В клинкерном сырье до минимума сведено присутствие трехкальциевого алюмината и белита.

Портландцемент с пониженным тепловыделением при наборе прочности необходим для изготовления конструкций большой массы и объема, когда тепло, выделяемое экзотермической реакцией твердения, может привести к образованию трещин. Состав такого цемента похож на сульфатостойкий.

Белый цемент

Изделия, выполненные с использованием белого цемента, обладают повышенными эстетическими качествами. Присутствие в исходном сырье окиси железа и окиси марганца придает готовому порошку характерный серо-зеленый цвет, соответственно, состав белого цемента предполагает минимальное присутствие таких солей и использование для исходного сырья светлых, каолиновых сортов глины.

Существует еще много видов цементного вяжущего, обладающего специальными качествами: гидрофобный, глинозёмистый, водонепроницаемый расширяющийся, напрягающий, пластифицированный, песчанистый и т. д.

Состав и прочность

Важнейшим показателем качества цемента является прочность изделий, изготовленных на его основе. ГОСТом установлены необходимые показатели, которые обозначаются особой маркировкой. Цифра означает предел прочности на изгиб и сжатие при лабораторных испытаниях стандартных образцов, на устойчивость к нагрузкам которых влияет и состав цемента. М400 означает, что образцы выдержали нагрузку в 400 кг/см² (или 40 Мпа).

Исследования показывают, что минеральный состав исходного сырья - важнейший фактор, влияющий на прочность цементных растворов и бетонов. Правильный подбор компонентов позволяет найти нужную пропорцию между скоростью набора прочности и конечной величиной устойчивости к нагрузкам, которая только увеличивается с течением времени. Состав цемента М500 позволяет создавать балки и плиты, способные выдерживать колоссальные нагрузки.

Сегодня в мире производится огромное количество цемента самого различного качества. Выбор сырья для него часто определяется экономическими факторами, и при правильном отношении к строительному процессу следует знать, из чего состоит цемент, который будет использоваться, чтобы сделать правильный выбор и быть уверенным в прочности и долговечности будущего дома.

Цемент используется повсеместно: от закладки фундамента до обустройства кирпичной кладки и проведения работ по внутренней отделке. Столь широкая и даже необъятная сфера использования цемента привела к появлению материалов с разным составом и характеристиками. Нельзя просто купить первый попавшийся цемент и начать работы – прежде важно убедиться, что состав соответствует поставленной задаче. Собираясь в строительный магазин, важно знать теоретические основы, поэтому самое время разобраться, как выбрать цемент, выяснить, какие марки и виды цемента существуют, где применяются те или иные составы, а также что учесть непосредственно при выборе.

№1. Основные виды цемента

Цементом называют неорганическое вяжущее вещество. Порошок цемента при взаимодействии с водой образует пластичную массу, которая быстро схватывается и образует камнеподобное тело. Используется зачастую для изготовления и строительных растворов. Состав цемента может в значительной степени различаться. Соответственно, отличаться будут свойства и сфера использования.

Сегодня изготавливаются такие основные виды цемента:

• портландцемент – самый популярный в строительстве вид цемента. Производится из портландцементного клинкера, гипса и специальных добавок. Клинкер получают из известняка, глины и добавок путем обжига. Готовый портландцемент на 70-80% состоит из силикатов кальция, остальное приходится на гипс (регулирует скорость схватывания) и корректирующие добавки. Портландцемент производится марок М400-М600, используется для создания , растворов, асбестоцементных и прочих материалов. Не подходит для возведения сооружений, подверженных влиянию морской воды;
• белый портландцемент изготавливают на основе гипса, диатомита и глинисто-песчаных пород с минимальным содержанием красящих веществ. В итоге получается состав, обладающий высокой прочностью, стойкостью к атмосферным воздействиям и быстрым схватыванием. Выпускается только двух марок М400 и М500. Часто состав используется для проведения внешних отделочных работ, так как имеет эстетичный вид и не подвержен образованию трещин. Используется для изготовления элементов декора (статуи, ), при организации наливных полов, в дорожном строительстве, в . На основе белого портландцемента изготавливают цветные составы ;
• сульфатостойкий портландцемент производят на основе портландцементного клинкера и гипса. Состав отличается пониженным содержанием алюминатов кальция, чем и обеспечивается стойкость к сульфатам. Цемент может быть без добавок или иметь добавки в виде гранулированного шлака. Марка М400 и М500. Используется при создании и возведении конструкций, которые будут эксплуатироваться под воздействием минерализованных вод. Такой цемент используют при изготовлении свай, опор мостов, при обустройстве наружных элементов гидротехнических сооружений;
  
• пуццолановый портландцемент получают из портландцементного клинкера, гипса и добавок осадочного происхождения, часть которых составляет 20-30%. Состав отличается устойчивостью к пресным и сульфатсодержащим водам, водонепронецаемостью. Среди минусов невысокая морозостойкость и низкая скорость затвердевания. Используют при заливке и кладке подвалов промышленных и гражданских зданий, при строительстве метро, шахт, каналов, шлюзов, водопроводных коммуникаций;
• шлаковые цементы – группа цементов, которая включает шлакопортландцемент (ШПЦ) и известковошлаковый цемент (ИШЦ) . Первый получают на основе портландцементного клинкера, гипса и доменного шлака, часть которого 21-60%. Состав отличается замедленным нарастанием прочности, повышенной стойкостью к агрессивным средам, но не устойчив к перепадам температур. Применяется в гидротехническом строительстве. ИШЦ получают из смеси шлака с известью (ее часть около 30%), допускаются небольшие добавки гипса и портландцемента. Состав медленно твердеет, наиболее стоек в пресных и сульфатных водах, может использоваться для изготовления низкомарочных бетонов, в строительных растворах для и кладки;
  
• быстротвердеющий портландцемент , как подсказывает название, отличается стремительным набором прочности в первые часы твердения. Такие свойства объясняются точным подбором и дозировкой специальных добавок. В итоге состав уже через 3 суток достигает предела прочности, что ускоряет процесс производства железобетонных конструкций;
• глиноземистый цемент также отличается высокой скоростью твердения и набора прочности. Производится на основе бокситов или глинозема с добавлением известняка. По содержанию глинозема выделяют обычные (до 55% глинозема), высокоглиноземистые (до 65%) и особочистые высокоглиноземистые цементы. Составы обладают высокой стойкостью к огню, коррозии и быстрым нарастанием прочности. Такой цемент нашел применение при проведении аварийных работ, скоростном строительстве и зимнем бетонировании;
• расширяющиеся цементы – группа цементов, которые отличаются увеличением объема при твердении. Подобный эффект достигается за счет прохождения реакции между порошком и водой, в результате чего образовывается гидросульфоалюминат кальция, вещество, способное связывать большое количество воды. В группе расширяющихся цементов выделяют водонепроницаемые, напрягающие, гипсоглиноземные составы и расширяющийся портландцемент. Рассмотрим все их отдельно;
  
• водонепроницаемый расширяющийся цемент изготавливают из гипса, глиноземистого цемента и гидроалюмината кальция. Состав начинает схватываться через 4 минуты, а через 10 минут уже заканчивается процесс твердения. Используется в подземном и подводном строительстве, для заделки трещин и при создании монолитных конструкций из отдельных сборных железобетонных элементов;
• напрягающий расширяющийся цемент производят из портландцементного клинкера, извести, глиноземистого шлака и гипсового камня. Состав относительно быстро застывает, водонепроницаем. Используют при бетонировании чаш , производстве напорных труб;
• гипсоглиноземный расширяющийся цемент изготавливают из глиноземистых доменных шлаков и гипса. Состав схватывается в течение 4 часов, расширение заканчивается через 3 суток. Цемент отличается высокой морозостойкостью, прочностью и деформационной стойкостью. С его помощью проводят гидроизоляционные работы;
• расширяющийся портландцемент – это смесь портландцементного клинкера, шлака с высоким содержанием глинозема, гипса и минеральных добавок. В зависимости от состава расширение составляет от 0,3 до 2,5%. Период расширения длительный, поэтому объем заполняется равномерно. Используется при обустройстве дорожных покрытий и ремонте гидросооружений;
• тампонажный цемент используется только при тампонировании нефтяных и газовых скважин с целью их изоляции от грунтовых вод. Производится из клинкера и гипса;
• гидрофобный цемент в своем составе, помимо гипса и клинкера, имеет олеиновую кислоту или другие гидрофобные вещества, позволяющие создавать на поверхности высохшего цемента водонепроницаемую пленку. Такой цемент идеально подходит для фундамента;
• магнезиальный цемент отличается содержанием оксида магния, за счет чего повышается эластичность состава, его устойчивость к агрессивным веществам. Используется при обустройстве ;
  
• водонепроницаемый безусадочный цемент получают на основе глиноземистого цемента, гипса и гашеной извести. Состав быстро схватывается и не боится воды;
• кислотоупорный кварцевый цемент – продукт смешения кварцевого песка, кремнефтористого натрия и жидкого натриевого стекла. Состав устойчив перед агрессивными веществами, но теряет прочность в воде;
• цемент с поверхностно-активными добавками обладает повышенной подвижностью и используется при работах на сложных с архитектурной точки зрения объектах.

№2. Марки цемента по прочности

Самая важная характеристика цемента любого вида – это его прочность. Этот показатель определяют экспериментальным путем: готовят раствор из цемента и в соотношении 1:3, создают образец в форме параллелепипеда со сторонами 40*40*160 мм. Полученный образец подвергают постепенно возрастающей нагрузке. Эксперимент немного отличается лишь для некоторых видов цемента.

Полученные в ходе лабораторных исследований данные находят отражение в марках. Если образец выдерживает нагрузку 300 кг/см 2 , то это марка М300, 500 кг/см 2 – М500 и т.д. Марки обозначаются буквой М и последующим индексом от 200 до 600 с шагом 50 или 100. Чем выше марка, тем более прочный перед нами состав, и тем более долговечный и качественный бетон из него получится:

Сегодня рядом с классификаций цемента по маркам прочности появилось разделение на классы прочности . Если марка – это показатель усредненный, то класс – более точный и обеспечивает 95-процентную гарантированность соответствия указанным данным. Классы прочности варьируют от 30 до 60:

• 52,5 – цемент выдерживает давление 52,5 МПа, соответствует цементу марки М600;
• 42,5 соответствует цементу М500;
• 32,5 соответствует цементу М400;
• 22,5 соответствует цементу М300.

№3. Маркировка добавок в цементе

Кроме марки прочности, на упаковке можно увидеть маркировку процентного содержания различных добавок в цементе. Обозначается этот показатель буквой Д, после которой следует численный показатель в процента. Например, цемент Д20 означает, что в его состав входит 20% добавок. Чем выше количество добавок, тем ниже цена состава.

№4. Маркировка по скорости набирания прочности

Время, в течение которого цемент достигает своей максимальной прочности, — еще один важный показатель состава. В некоторых случаях требуется, чтобы он твердел мгновенно, в других, наоборот, — излишняя скорость набора прочности только повредит. По данному параметру цемент делят на такие виды:

№5. Что еще может быть в маркировке цемента?

В характеристиках состава после обозначения марки цемента и процентного содержания добавок могут находиться различные аббревиатуры, указывающие на специфические качества цемента:

№6. На что обратить внимание при выборе цемента?

Спрос на цемент огромный, что и породило появление множества недобросовестных производителей, которые часто подмешивают в цемент добавки, сильно снижающие качество готового состава. Чтобы не ошибиться при выборе цемента и купить действительно качественный товар, необходимо кое-что знать о том, как выглядит хороший цемент и какими свойствами он должен обладать:

• цемент продают в мешках и в рассыпной форме . Лучше брать цемент в мешках, поскольку так он защищен от внешнего воздействия, дольше сохраняет свои качества, да и на упаковке мешка всегда можно узнать информацию о составе, дате производства, характеристиках цемента и о его производителе. Мешки обычно изготавливают из двух слоев бумаги, внутренний защищает цемент от намокания. Кстати, отсутствие какой-либо информации на упаковке – также признак того, что перед вами может быть некачественный материал;
  
• если вы покупаете цемент оптом, и он расфасован в мешки, то лучше тщательно проверить срок годности на каждом, так как в общей массе вам могут продать залежавшийся товар. Активность цемента спустя 6 месяцев от даты производства падает в несколько раз;
• проверить свежесть цемента можно и опытным путем. Достаточно стукнуть по мешку – ощущения не должны напоминать удар по камню. Первым каменеет цемент в углах мешка, поэтому их также не мешает проверить. Естественно, если даты производства вообще нет на упаковке, то такой товар лучше не брать;
• цемент должен храниться в сухих и хорошо проветриваемых помещениях, иначе он будет быстро каменеть;
  
• цвет качественного цемента – серый, точнее от светло-серого до темно-серого и даже зеленоватого. Темные и болотные оттенки не допускаются. Хороший цемент должен рассыпаться в руке, а при сжимании не сминаться в комок;
• тонкость помола влияет на процесс отвердения. Чем фракция частичек мельче, тем быстрее будет отвердевать состав и тем его цена выше. Слишком мелкая фракция увеличивает водопотребление, поэтому в идеале лучше брать цемент, где встречаются фракции от 40 до 80 мкм;
• не мешает провести оценку состава и характеристик цемента . Сделать это несложно, но заранее необходимо подготовить гидрокарбонатно-натриевую воду (подойдет «Боржоми») или гидрокарбонатно-хлоридно-натриевую. Из воды необходимо выпустить газ. Далее используем ее для замеса цементного теста и формирования из него лепешки диаметром 15 см. В центре она должна быть потолще (5 см), к краям – уже (1 см). Качественный цемент должен начать схватываться не позже, чем через 10 минут, а утолщенная часть будет заметно нагреваться. Если схватывание не происходит даже в течение 30 минут, то перед вами состав невысокого качества.

№7. Лучшие производители цемента

Вид портландцемента	Марка	Состав	Особенности	Основное назначение	Не допускается применять	Не эффективно использовать
Портландцемент бездобавочный (ПЦ-ДО)	400	Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %)	Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: высокая Сульфатостойкость: низкая и средняя Значение деформации усадки: средние	Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С15-С25. Допускается применять для бетонов со специфицескими условиями эксплуатации при условии дополнительной проверки цемента на стойкость к агрессивному воздействию	Заменять сульфатостойкие цементы (кроме использование в слабоагрессивной среде)	Для строительных растворов, не рекомендуется применять без предварительной проверки (на стойкость) в бетонах и конструкциях со специальными свойствами
	500	Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %), тонкий помол	Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: высокая Сульфатостойкость: низкая Значение деформации усадки: среднее	Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С20-С30.Допускается применять для бетонов со специфицескими условиями эксплуатации при условии дополнительной проверки цемента на стойкость к агрессивному воздействию		Для изготовления бетонов класса менее С15
	550, 600	Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %), очень тонкий помол	Скорость набора прочности: высокая Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: Сульфатостойкость: низкая Значение деформации усадки: среднее	Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С35 и выше	Использовать вместо сульфатостойких цементов, для низкотермичных бетонов	Для изготовления бетонов класса менее С30
Портландцемент на основе клинкера нормированного минералогического состава (ПЦ-ДО-Н)	400, 500	Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %), очень тонкий помол, строго регулируемый минералогический состав	Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: средняя Сульфатостойкость: низкая Значение деформации усадки: низкие	Дорожные и аэродромные, опоры контактной сети и ЛЭП покрытия, мосты, водопропускные трубы, шпалы и т.д. Можно использовать вместо ПЦ-ДО М400, М500	Заменять сульфатостойкие цементы в условиях средне- и сильноагрессивных сред	Для строительных растворов
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) ГОСТ 10178-85	400, 500	Цементный клинкер с большим количеством трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (С 3 S>50%, (C 3 S+C 3 A)>60 – 65%) + тонкий помол	Скорость набора прочности: высокая Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: высокая Сульфатостойкость: низкая Значение деформации усадки: средние	Для всех железобетонных конструкций. Эффективный для монолитного строительства, а также для сборных конструкций	Массивные конструкции	Для строительных растворов
Портландцемент с минеральными добавками (ПЦ-Д5)	400	Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + гранулированный доменный шлак (до 5 %) или природные активные минеральные добавки (опока, трепел, до 5 %) или другие активные минеральные добавки (до 5 %)	Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: высокая Сульфатостойкость: низкая Значение деформации усадки: средние	Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С15-С25	Для замены сульфатостойких цементов (кроме случаев слабоагрессивных сред).	Для строительных растворов
	500			Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С20-С30	Для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов	Для производства бетонов классов менее С15
	550, 600		Скорость набора прочности: высокая Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: высокая Сульфатостойкость: низкая Значение деформации усадки: средние	Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С35 и выше.		Для производства бетонов классов менее С30
Портландцемент с минеральными добавками до 20% (ПЦ-Д20)	400	Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + гранулированный доменный шлак (до 20 %) или природные активные минеральные добавки (опока, трепел, до 10 %) или другие активные минеральные добавки (до 15 %)	Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: средняя Морозостойкость: средняя Сульфатостойкость: средняя Значение деформации усадки: средние и высокие	Монолитные и сборные конструкции из бетона класса С15 – С25, при добавлении суперпластификатора можно получать бетоны класса С40	Для замены сульфатостойких цементов (кроме случаев слабоагрессивных сред), для изготовления бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок	Для строительных растворов
	500		Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: средняя Морозостойкость: средняя Сульфатостойкость: средняя Значение деформации усадки: средние и высокие	Монолитные и сборные железобетонные конструкции с бетоном класса С20 – С30. При добавлении суперпластификатора можно получать бетоны класса С40 и выше	Для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов, для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок.	Изготовление бетонов ниже класса С15
Шлакопортландцемент (ШПЦ)	300	Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + гранулированный доменный шлак (20÷80 %).	Скорость набора прочности: низкий Атмосферостойкость: низкая Морозостойкость: низкая Сульфатостойкость: высокая Значение деформации усадки: высокие	Монолитные и сборные железобетонные конструкции с обеспечением ТВО с классом С20 для массивных надземных, подземных и подводных конструкций, которые подвергаются агрессивному воздействию минеральных и пресных вод; строительные растворы, можно использовать вместо сульфатостойких цементов	Для бетонов с маркой по морозостойкости F100 и более. Для тяжелых бетонов при температуре твердения ниже 10 о С и отсутствии прогрева	Для работы в условиях попеременного увлажнения и высыхания
	400		Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: средняя Морозостойкость: средняя Сульфатостойкость: высокая Значение деформации усадки: высокие Эффективный с ТВО (тепловлажностная обработка) Низкотермичный цемент	Монолитные и сборные железобетонные конструкции с обеспечением ТВО с классом С25 для массивных надземных, подземных и подводных конструкций, которые подвергаются агрессивному воздействию минеральных и пресных вод; строительные растворы	Изготовление бетонов с маркой по морозостойкости F100 и выше без воздухововлекающих добавок,	Для работы бетона в условиях попеременного увлажнения и высыхания
	500		Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: средняя Морозостойкость: средняя; Сульфатостойкость: средняя Значение деформации усадки: средние Эффективный с ТВО (тепловлажностная обработка) Низкотермичный цемент	Монолитные и сборные железобетонные конструкции с обеспечением ТВО с классом С15 — С30. Можно добавлять суперплас-тификатор для получения бетона класса С40		Для бетонов класса ниже С 15, для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок
Сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ) ГОСТ 22266-94	400, 500	Трехкальциевый силикат – не более 50%, трехкальциевый алюминат – не более 5 %, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%).	Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: высокая Сульфатостойкость: высокая Значение деформации усадки: низкие Низкотермичный цемент	Монолитные и сборные железобетонные конструкций, работающие в высоко агрессивных средах, содержащие концентрацию ионов SO 2 4 ; Cl; Mg 2 ; CO 2 2 . Бетонов, работающих в условиях попеременного замораживания и– оттаивания, увлажнения и высыхания, изготовление массивных конструкций		Для бетонов, к которым не предъявляются высокие требования по сульфатостойкости и (или) морозостойкости
Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками (ССПЦ-Д20)	400, 500	Трехкальциевый силикат – не более 50%, трехкальциевый алюминат – не более 5 %, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%) + минеральные добавки 20 %	Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: средняя Сульфатостойкость: высокая Значение деформации усадки: средние	Монолитные и сборные железобетонные конструкций, работающие в высоко агрессивных средах, содержащие концентрацию ионов SO 2 4 ; Cl; Mg 2 ; CO 2 2 . Допускается использовать взамен ПЦ-Д20		Для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок, для строительных растворов
Сульфатостойкий шлакопортландцемент (ССШПЦ) ГОСТ 22266-94	300, 400	Трехкальциевый силикат – не более 50%, трехкальциевый алюминат – не более 5 %, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%) + добавка доменного шлака	Скорость набора прочности: низкий Атмосферостойкость: средняя Морозостойкость: низкая Сульфатостойкость: высокая Значение деформации усадки: высокие	Для сульфатостойкихподземных и подводных бетонных и железобетонных конструкций, для использования как низкотермичного цемента		Применение в зоне попеременного замораживания – оттаивания, увлажнения – высыхания
Пуццолановый портландцемент (ППЦ) ГОСТ 22266-94	300, 400	Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + активная минеральная добавка	Скорость набора прочности: низкий Атмосферостойкость: низкая Морозостойкость: низкая Сульфатостойкость: высокая Значение деформации усадки: высокие	Для подземных и подводных конструкций в сильноагрессивных средах ивоздействию мягких вод. Для внутренних массивов гидротехнических сооружений.	Для надземных конструкций, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности	Применение в зоне попеременного замораживания – оттаивания, увлажнения-высыхания; для производства изделий и конструкций с применением ТВО В морозостойких бетонах при их твердении в сухих жарких и зимних условиях; в условиях попеременного увлажнения и высушивания
Пластифицирующий портландцемент ГОСТ 10178-85	400, 500	ПЦ + добавка гидрофильная ПАВ	Скорость набора прочности: высокая Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: высокая Сульфатостойкость: низкая и средняя Значение деформации усадки: среднее Подвижность бетоной смеси: повышенная	Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций. В массовом производстве железобетонных изделий, но необходима некоторая выдержка перед пропаркой (ТВО) изделий		Не рекомендуется при производстве пенобетона и для приготовления очень жестких составов
Гидрофобный портландцемент ГОСТ 10178-85	400, 500	ПЦ + добавка гидрофобная ПАВ	Скорость набора прочности: средняя Атмосферостойкость: высокая Морозостойкость: высокая Сульфатостойкость: средняя Значение деформации усадки: среднее Пластичность бетоной смеси: повышенная Не теряет длительное время своей активности Повышенная водонепронгицаемость	При изготовлении бетонов для дорожного, аэродромного строительства. Гидротехнические сооружения, для облицовки и штукатурки зданий