Цемент всему голова...

Цемент начали производить в прошлом столетии. В начале 20-х годов XIX в. Е. Делиев получил обжиговое вяжущее из смеси извести с глиной и опубликовал результаты своей работы в книге, изданной в Москве в 1825 г. В 1856 г. был пущен первый в России завод портландцемента.

Цемент является одним из важнейших строительных материалов. Его применяют для изготовления бетонов, бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, асбестоцементных изделий. Изготовляют его на крупных механизированных и автоматизированных заводах. Цемент - это собирательное название группы гидравлических вяжущих веществ, главной составной частью которых являются силикаты и алюминаты кальция, образовавшиеся при высокотемпературной обработке сырьевых материалов, доведенных до частичного или полного плавления. В группу цемента входят все виды портландцемента, пуццоланового портландцемента, шлакопортландцемента, глиноземистый цемент, расширяющиеся цементы и некоторые другие.

Цемент каждого вида может при твердении развивать различную прочность, характеризуемую маркой. Марки цемента регламентированы строительными нормами и правилами (СНиП) и ГОСТом. Выпускают цементы преимущественно марок 200, 300, 400, 500 и 600 (по показателям испытания в пластичных растворах). С повышением марки цемента эффективность его применения в бетонах часто возрастает за счет уменьшения удельного расхода вяжущего.

Рейтинг популярности.

Номинация “самый-самый”

Из числа цементов разных видов наиболее важное значение имеет портландцемент. Портландцемент не всегда удовлетворяет отдельным специальным требованиям, которые предъявляют к бетонам и строительным растворам при различных условиях их применения. Поэтому промышленность выпускает некоторые разновидности портландцемента: сульфатостойкий, с умеренной экзотермией, быстротвердеющий, гидрофобный, пластифицированный и некоторые другие цементы. Сульфатостойкий портландцемент изготовляют из клинкера нормированного минералогического состава: в клинкере должно быть не более 5% трехкальциевого алюмината и не более 50% трехкальциевого силиката.

Низкое предельное содержание трехкальциевого алюмината требуется потому, что сульфатная коррозия развивается в результате взаимодействия сульфатов, находящихся в окружающей среде, с трехкальциевым гидроалюминатом цементного камня. Если в цементном камне С3А присутствует в малых количествах, то образуется незначительное количество гидросульфоалюмината кальция. Тогда он не опасен, так как распределяется в порах бетона, вытесняя оттуда воду или воздух, и внутренних напряжений в бетоне не вызывает. В небольших количествах гидросульфоалюминат кальция даже иногда полезен, так как уплотняет бетон.

В клинкере сульфатостойкого портландцемента ограничивается также содержание трехкальциевого силиката для уменьшения величины тепловыделения цемента. Поэтому сульфатостойкий портландцемент обладает повышенной сульфатостойкостью и пониженной экзотермией, т.е. качествами, необходимыми при изготовлении бетонов для отдельных зон гидротехнических и иных сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии. Сульфатостойкий портландцемент обычно выпускают двух марок - 300 и 400.

Портландцемент с умеренной экзотермией изготовляют из клинкера, который должен содержать не более 50% трехкальциевого силиката и не более 8% трехкальциевого алюмината. Такой цемент при умеренной экзотермии отличается также несколько повышенной сульфатостойкостью, поскольку в нем обычно содержится умеренное количество трехкальциевого алюмината.

Этот вид портландцемента применяют в гидротехническом строительстве в массивных бетонных конструкциях, подвергающихся частому попеременному замораживанию и оттаиванию в пресной или слабо минерализованной воде. Марка по прочности обычно 300 и 400. Быстротвердеющий портландцемент содержит много трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината и очень тонко измельчен. Поэтому такой цемент характеризуется интенсивным нарастанием прочности в первый период твердения - через 1 и 3 суток. Выпускается также особо быстротвердеющий цемент. Он показывает через трое суток прочность при сжатии 450- 500 кГ/кв. см (при испытании в жестких растворах).

Цемент, который не боится воды

Гидрофобный портландцемент изготовляют, вводя при помоле клинкера 0,1 - 0,2% мылонафта, асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизующих поверхностно-активных добавок. Эти вещества, адсорбируясь на частицах цемента, образуют тончайшую - в среднем мономолекулярную, т. е. толщиной в одну молекулу, оболочку. Но эта тончайшая оболочка придает цементу особые свойства. В этом сущность гидрофобизации цемента как метода, позволяющего в определенной степени управлять свойствами цемента в отношении действия воды на различных этапах его использования.

Как известно, взаимодействие цемента с водой есть двуединый противоречивый процесс. Сродство к воде органически присуще цементу, без этого свойства он не мог бы служить вяжущим веществом. Но вместе с тем на определенных стадиях применения цемента вода для него вредна. Так, при хранении и перевозках цемент портится от влаги, вода с содержащимися в ней примесями вызывает коррозию цементного камня и при частом попеременном замораживании и оттаивании цементных материалов разрушает их.

Задача преодоления противоречий, заложенных в самой природе цемента, в известной мере решается его гидрофобизацией. Гидрофобный цемент при перевозках и хранении даже в очень влажных условиях не портится. Поверхностно-активные вещества, содержащиеся в нем, оказывают пластифицирующее действие на бетонные (растворные) смеси, а также уменьшают водопроницаемость и повышают коррозионную стойкость и морозостойкость бетона. Например, если обычный бетон выдерживает 300 циклов попеременного замораживания и оттаивания, то гидрофобизированный может выдержать 1000 и более циклов. Марки гидрофобного цемента те же, что и портландского. Гидрофобный цемент был создан в СССР. На основе советского опыта было начато изготовление этого цемента и за границей (например, в Англии).

Пластичный и цветной цемент

Пластифицированный портландцемент получают, вводя при помоле клинкера около 0,25% сульфитно-спиртовой барды (считая на сухое вещество) от веса цемента. Это поверхностно-активное вещество пластифицирует бетонные смеси, преимущественно жирные, позволяет снижать водоцементное отношение без ухудшения подвижности смесей и в ряде случаев дает возможность уменьшать расход цемента. Вместе с тем повышается морозостойкость отвердевшего бетона. Белый портландцемент изготовляют из маложелезистого клинкера (серый цвет обычного цемента обусловлен главным образом наличием соединений железа в исходных сырьевых материалах).

Цветные цементы получают на основе белого портландцементного клинкера путем совместного помола с пигментами различных цветов, например с охрой, железным суриком, окисью хрома. Можно также получать цветные цементы смешиванием белого цемента с пигментами. Применение белого и цветных портландцементов, способствующее архитектурно-декоративному оформлению сооружений, имеет большое значение в индустриальной отделке крупноэлементных зданий. Эти цементы применяют также для цветных цементнобетонных дорожных покрытий, например на площадях у монументальных сооружений. Кроме перечисленных, имеются еще некоторые специальные сорта портландцемента, например тампонажный, для производства асбестоцементных изделий.

Цементные растворы

Между тем на основе разных видов цемента сегодня изготавливаются многие цементные растворы. На российском рынке строительных материалов представлен широкий ассортимент цементных растворов с очень большим разбегом по качеству и по цене. Попробуем классифицировать эти материалы и дать оптимальные рекомендации по их применению. Первая группа - это обычные цементно-песчаные смеси или, как их иногда называют, "горцовки". Песок применяется обычно либо фракционированный, либо молотый. Применение цементно-песчаных смесей дороже, чем покупка отдельно цемента и песка примерно в 2-2,5 раза, но существенно удобнее из-за стабильного качества песка.

Вторая группа - сухие смеси с реологическими добавками. Это группа материалов более дорогая, чем "горцовки", но ее также можно отнести к дешевым. От обычной песчаной смеси эти материалы отличаются наличием реологических добавок. Обычно эту роль выполняют эфиры целлюлозы. Помимо реологии цементного раствора эти добавки могут улучшать водоудержание и первичную адгезию к поверхности. Соответственно благодаря им обычная цементно-песчаная смесь превращается в штукатурку, плиточный клей или удобный в работе кладочный раствор. Третья группа - наиболее дорогая. В нее входят цементные растворы c реологическими и прочностными добавками. В зависимости от назначения они могут повышать стойкость цементного камня к излому, к разрыву, к истиранию, повышать водостойкость. Эта группа сухих строительных смесей наиболее большая по ассортименту и ориентирована на требовательного покупателя с тугим кошельком.

Разумеется, напрашивается вопрос: "Как можно получить качественный цементный раствор со всеми положительными свойствами, которые имеют дорогие сухие смеси, но за меньшие деньги?". На первый взгляд задача неразрешимая. Ведь вполне понятен принцип - "хороший товар должен хорошо стоить".

На самом деле выход есть - это жидкие модификаторы цементных растворов. Остановимся на наиболее массовых продуктах, на долю которых приходится 90-95% рынка данных материалов. К этой группе относятся:

- кладочные растворы,

- штукатурки,

- шпатлевки,

- клей для кафельной плитки.

Все эти материалы можно получить из обычной цементно-песчаной смеси при помощи модификатора цемента. В принципе этот метод не нов. До сих пор многие мастера добавляют стиральный порошок в качестве реологической добавки в кладочный раствор, ПВА в клей для кафельной плитки для повышения первичной адгезии, а также прочности и водостойкости цементного камня. Эти приемы не являются ошибочными, просто они устарели на фоне специализированных добавок. Для приготовления грунтовки модификатор разбавляют водой в соотношении от 1:2 до 1:0,5. Обрабатываемая поверхность (бетонное, цементное или цементно-известковое основание) должно быть предварительно очищено от загрязнений, остатков старых покрытий, плохо держащихся слоев и т. д. Грунтовку наносят кистью или щеткой в один слой. Дальнейшие работы производятся после полного высыхания грунтовки 40-60 мин.

В готовый цементный раствор необходимо добавлять неразведенный модификатор (в расчете на 10 кг сухой цементно-песчаной смеси):

- для кладочных растворов - от 150 до 250 г;

- для штукатурок - от 350 до 1 кг;

- для укладки керамической плитки - от 500 до 1,5 кг.

При этом необходимо иметь в виду, что добавка модификатора значительно улучшает пластичность раствора, в связи с чем при добавлении модификатора нужно следить за сохранением требуемой консистенции. Применение модификатора позволяет улучшить первичную адгезию материала, его стабильность, а также прочностные характеристики и водостойкость самого покрытия. Это объясняется наличием в его составе полимерной дисперсии, которая создает более плотную структуру, заполняя мелкие поры поверхности, что снижает водопоглощение и уменьшает растрескивание. Такие свойства особенно важны при проведении штукатурных и кладочных работ.

Количество введенного модификатора позволяет регулировать клеевые свойства раствора, которые важны при проведении облицовочных работ, где используется тонкий слой материала. При его увеличении возрастает клеящая способность приготовленного раствора. Используя способность модификатора продлевать время жизни материала, в который он вводится, можно значительно увеличить производительность труда при кладке и штукатурке поверхности, поскольку появляется возможность нанести раствор на большую площадь, а также экономить сам раствор, так как нет потерь, связанных с его пересыханием. Это обеспечивают загустители, входящие в состав модификатора. Они связывают воду, уменьшая водоотдачу из раствора в поверхность. В нашем журнале мы неоднократно рассказывали нашим читателям о многообразии продуктов на рынке сухих строительных статей, надеемся, что выбор конкретного состава не станет для вас неразрешенной проблемой.