Тонкости выбора цемента

Ни одна стройка не обходится без цемента, и неважно, какой именно строится дом – кирпичный или деревянный. Единственная разница сводится лишь к требуемому количеству смеси. Этот строительный материал с успехом используется уже не одно столетие благодаря своему высокому качеству и отличным эксплуатационным особенностям.

Едва только люди начали строить дома, как у них возникла потребность в таком составе, которое могло бы скреплять камни и другие строительные материалы. Первое время это была обычная глина, но подобные жилища были недолговечными, да и само здание смотрелось весьма непрезентабельно.

Чуть позже строители обнаружили, что известковый раствор также обладает некоторыми связующими характеристиками – это открытие сделали еще древние греки и римляне, причем последние заметили, что если в известь добавить вулканический пепел, то кладка становится по-настоящему монолитной.

Известь использовали и на Руси, смешивая ее с глиной и водой. В начале XIX века опытным путем была создана строительная смесь, которая по своим параметрам близка к современным составам.

Итак, цемент – это определение материала, состоящего из компонентов глины и известняка. Они перемешиваются друг с другом и подвергаются длительной термической обработке, после чего получившаяся масса перемалывается до порошкообразного состояния.

Смесь имеет серый оттенок и при взаимодействии с водой образует раствор, который при высыхании становится твердым как камень. Исключительная его особенность состоит в том, что масса твердеет только в условиях высокой влажности, причем этот процесс может происходить даже под водой. В этом, кстати, и состоит основное отличие цемента от многих других вяжущих составов.

К примеру, гипс и воздушная известь набирают прочность лишь на воздухе. А в составе бетона он затвердевает не столько потому, что вода испаряется, сколько за счет ее реакции с порошком: в этот момент выделяется тепло и формируются твердые или кристаллические вещества. Именно поэтому сам процесс размешивания смеси зачастую называют затвором, а вовсе не растворением.

Монолитная масса формируется благодаря гидратации цемента, бетон не следует сушить на палящем солнце – его попросту «порвет», он растрескается и очень быстро начнет осыпаться.

Немного остановимся подробнее на особенностях производства.

На первом этапе ведут заготовку известняков, самыми лучшими считаются мел, мергель, а также известковые туфы, а вот всевозможные гипсы и доломиты не рекомендуется использовать – прочность цемента на их основе оставляет желать много лучшего. Затем сырье смешивают с глиной в соотношении 3: 1 и получившуюся смесь отправляют в крутящуюся печь, разогретую до 1400–1500 градусов.

Спустя 3–4 часа состав выходит из печи, в этот момент он представляет собой множество разногабаритных комочков – это цементный клинкер, впоследствии его измельчают до частиц размером менее 100 мкм, на этом этапе в состав вводится 6% гипса – это необходимо для, чтобы цемент не впитывал влагу из воздуха.

Помимо гипса в состав вводят другие активные компоненты, которые улучшают эксплуатационные характеристики цемента и позволяют использовать его в самых разных отраслях строительства: все добавки придают цементу те или иные параметры, к примеру, водоотталкивающие или быстротвердеющие стройматериалы, а в соединении с ПГС производят бетон.

Рассмотрим основные свойства цемента.

Этот параметр обуславливает скорость затвердевания цементного раствора и прочность получившейся камня. Зависимость здесь обратная – чем меньше помол – тем быстрее процесс застывания и тем крепче получившийся монолит. Соответственно, и цены на мелкофракционный цемент выше.

Тонкость помола определяют при помощи показателя удельной поверхности и состава зерен, для этого материал просеивают сквозь сверхтонкое сито, размеры ячеек которого не достигают и 8 мкм, при этом основная часть цемента должна легко просеяться.

С другой стороны, чем меньше помол, тем больше воды требуется для разведения цемента. Именно поэтому оптимальным считается введение в структуру как крупных, так и мелких частиц, представленных в диапазоне от 40 до 80 мкм.

В процессе эксплуатации на цементный камень постоянное воздействие оказывают вода и кислотно-щелочные растворы, что приводит к коррозии железобетонных конструкций. Чтобы этого избежать, в состав вводят особые гидроактивные материалы, которые существенно замедляют, а то и вовсе нивелируют активность химических солей, а также способствую гидроизоляции ЖБИ.

Как правило, в этом качестве используются добавки на основе полимеров, которые существенно снижают показатель пористости вещества и увеличивают его резистентность к неблагоприятным внешним факторам.

Чтобы изготовить бетон высокого качества необходимо использовать только качественный цемент, поскольку за время хранения любой состав впитывает влагу из воздуха в микродозах. В морозы она замерзает и увеличивается в объеме на 7–10%, а при многократном повторении вызывает серьезные разрушения бетона в будущем.

В условиях постоянно растущих цен на строительные материалы особую ценность приобретает свойство сохранять свои эксплуатационные характеристики под воздействием низких температур.

Чтобы добиться хорошей морозостойкости в чистый цемент вводят абиетат натрия, древесный пек и прочие компоненты, которые обуславливают сопротивляемость состава перепадам температур и повышают долговечность бетона в целом.

В структуру вводят также специальные воздухововлекающие добавки, благодаря которым структура обогащается пузырькам воздуха, именно они эффективно решают проблемы расширения жидкости при застывании.

Физическая плотность зерен цемента в несколько раз превышает плотность воды, поэтому при чрезмерном его насыщении капиллярные силы удерживают внутри себя лишь часть влаги, а остальная выводится на поверхность смеси. Это вызывает оседание частиц, что, в свою очередь, оказывает влияние на снижение прочности всей бетонной конструкции и способствует ее быстрому разрушению.

Способностью цемента к водопотребности определяется количеством жидкости, необходимым для приготовления рабочего раствора. Она измеряется в процентах, к примеру, в портландцементе этот показатель составляет 22–28%. Если водопотребность низкая, то из такого материала получается более прочный и морозостойкий бетон, а если этот показатель завышен, то полученные из состава материалы будут отличаться особой пористостью и прослужат недолго.

В идеале раствор должен схватываться и ни быстро, ни медленно. Причем на время оказывают воздействие добавки, а также объем жидкости и температура воздуха. Принятый стандарт указывает, что застывание должно начинаться спустя 35–40 минут после изготовления цементного раствора.

Показатель прочности цемента вычисляют методом сжатия образца, которое проводится на протяжении 28 дней. При испытании цементов различной марки прочность на сжатие тоже получается различной. Современная промышленность выпускает цементы, для которых этот показатель равен 300, 600, а также 700 и 1000.

Многие потребители считают, что именно прочность является основной характеристикой цемента, на которую необходимо в первую очередь обращать внимание. Это не так – все параметры состава имеют одинаковое значение и в равной степени влияют на крепость и долговечность бетонных конструкций.

Официальной классификации цементов не существует. В самых общих чертах можно выделить несколько групп составов, в основу критериев которых берутся разнообразные параметры.

Так, в зависимости от назначения состава выделяют общестроительный и специальные составы. Если за основу берется состав, то можно обозначить варианты с мин. добавками и чистый цемент.

Если классифицировать цемент в зависимости от скорости застывания, то наиболее распространены следующие варианты:

• быстросхватывающиеся смеси – те, скорость застывания которых менее 45 минут;
• нормально схватывающиеся – затвердевают в течение 45–120 минут;
• медленно затвердевающие – застывают более 2 часов.

Также выделяют напряженный, огнеупорный, саморасширяющийся цементы и многие другие.

Остановимся на наиболее популярных видах:

• Белый цемент – это материал, который производится из клинкера маложелезистого, который подвергается отбеливанию. Это материал с уникальными свойствами, он может использоваться не только для скрепления поверхностей, но и для изготовления скульптурных элементов и колонн, а также для облицовки фасада здания. Благодаря своему цвету использование белого цемента позволяет улучшить эстетическую составляющую поверхности. При добавлении определенных пигментов можно получить цветной цемент.
• Водонепроницаемый расширяющийся цемент – это вещество с высокой скоростью схватывания и затвердевания. Он производится в процессе одновременного помола цемента, гипса и гидроалюмината кальция. Такой цемент начинает схватываться уже спустя 4 минуты с момента затворения, окончательно высыхает уже через 10 минут.

• Водонепроницаемый безусадочный цемент – основной состав компонентов такого цемента тот же, однако, технология обработки и производства делает скорость затвердевания еще большей – для полного высыхания состава требуется не более 5 минут. Такой состав используют для формирования гидроизолирующей оболочки ЖБИ.
• Быстротвердеющий портландцемент – это цемент, который довольно тонко измельчен, благодаря чему он более интенсивен, нежели стандартный портландцемент. Особую прочность материал набирает в начальной стадии застывания – спустя 1–3 дня. Наиболее часто его используют при проведении ремонтных работ.
• Пластифицированный портландцемент – состав, в процессе производства которого в помол клинкера вводят 0,25%-ю бражку на сульфитно-спиртовой основе, благодаря чему существенно возрастает морозостойкость смеси и ее пластификация.

• Гидрофобный цемент – изготавливают путем совместного измельчения портландцементного клинкера и гипса, а также введением в состав аксилола либо другой гидрофобизирующей добавки. Водопоглощение такого цемента невысоко, потому он может на протяжении длительного времени храниться даже в условиях повышенной влажности и это никак не ухудшит его физико-технических особенностей. Такая смесь не образует комков, а бетон на ее основе не трескается со временем и не расслаивается.
• Глиноземистый цемент – вяжущее гидравлическое вещество, которое изготавливается из богатого глиноземом сырья, обычно это известняк либо бокситы. Материал застывает в условиях низких температур, поэтому его повсеместно используют для проведения ремонтных работ в зимнее время года.
• Магнезиальный цемент – получается из сырья, богатого оксидом магния. Он нашел применение при обустройстве магнезиальных полов.

• Портландцемент – получается путем помола портландцементного клинкера с гипсом и особыми добавками, технология обжига построена таким образом, что в получаемом продукте сохраняется высокое содержание силикатов кальция.
• Пуццолановый портландцемент – эти стройматериалы включают в свою структуру компоненты вулканического происхождения. Этот состав быстро твердеет как на открытом воздухе, так и в воде, при этом смеси на основе такого цемента не дают каких-либо высолов и отличаются высокой гигроскопичностью. Как правило, такой материал используется при оборудовании бассейнов.
• Кислотоупорный цемент использует в изготовлении кварцевый песок и кремнефтористого натрия, такой состав устойчив к большинству минеральных и органических кислот, он не меняет своих характеристик в воде. Однако при реакции со щелочами начинает разрушаться.

Все виды цемента отличаются специальными обозначениями, которые отражают их сферу использования. Маркировка состоит из букв и чисел.

• БПЦ – портландцемент.
• СС – сульфатостойкий цемент.
• ШПЦ – шлакопортландцемент.
• ГФ – гидрофобный состав.
• БЦ – белый.
• ПЛ – пластифицированный цемент.
• ВРЦ – водонепроницаемый.

Степень прочности вяжущего вещества обозначается буквой «М» и числом, например, М500 – это значит, что такой материал может вынести нагрузку до 50 кг/кв. см. Бывает, что эту характеристику просто указывают числом – 22,5, 42,5 или 52,5 – это не марка, а класс. Он показывает, что материал выдерживает давление равное, например, 22,5 МПа.

Буквами А и В указывают число дополнительных компонентов: А означает, что их процентное содержание равно 6–20%, а В – от 21 до 35%.

Цемент является наиболее востребованным и популярным строительным материалом, его сфера применения практически ничем не ограничена. Его используют при проведении строительных работ на всех этапах: сооружение фундамента, укладка цоколя, кладка стен, обустройство кровель, монтаж сантехнических приборов, состав цементирует напольные конструкции. С использованием материала производят блоки.

Основная функция цемента заключается в сцеплении элементов конструкции строящихся зданий, а также для выравнивания поверхностей всех типов. Без цемента не обходится ни один, даже самый незначительный ремонт.

Отдельного рассмотрения заслуживает сфера применения специализированных цементов:

• ПЦ500 – широко используется для производства ЖБК и ЖБИ, а также в промышленном и гражданском строительстве – именно в этих отраслях формируются максимально повышенные требования к гигроскопичности, устойчивости к морозам и долговечности строительных смесей. Кроме того, цемент данной категории часто применяют при проведении аварийных и ремонтно-восстановительных работ – это обусловлено исключительно высокой начальной прочностью бетона.
• ПЦ500Д20 – этот состав широко используется в строительстве всех типов: жилищном, промышленном и сельскохозяйственном. Материал используется для производства сборных железобетонных конструкций, всевозможных элементов балок и перекрытий.

Основные потребительские качества этого цемента – морозостойкость и высокая сопротивляемость коррозии, именно поэтому марка пользуется большим хождением, нежели обычный портландцемент.

• ПЦ400Д0 – такая разновидность строительных составов требуется при изготовлении конструкций из железобетона, а также для монтажа возможных подводных и наземных построек, которые подвергаются значительному воздействию минерализованных и пресных вод.
• ПЦ400Д20 - необходим для производства сборных ЖБК, балок, стеновых панелей и других необходимых в строительстве материалов.

Цемент используют для обустройства дачных тропинок, изоляции подвальных помещений и создания монолитного цоколя и многих других типов работ, сфера его применения широка.

Срок годности любого цемента составляет несколько месяцев. При соблюдении некоторых правил можно использовать и просроченный состав. Однако имейте в виду, что это допустимо лишь для обустройства неответственных конструкций. Многие строители с маленьким профессиональным опытом закупают цемент большими партиями, впрок, но это не совсем верный подход.

Согласно ГОСТ 10178-85 у каждого вида цементов имеется определенный срок хранения, следует особо заострить внимание на том, что этот срок допустим лишь при создании определенных условий хранения материала:

• для быстротвердеющих составов, расфасованных в мешки или пластиковую тару – 45 дней;
• для цемента общего использования, фасовка в мягких контейнерах – 60 дней;
• для насыпного быстротвердеющего цемента – 45 дней;
• для насыпного обычного цемента – 60 дней.

Невзирая на довольно небольшой срок хранения цемента по ГОСТ, на практике можно увеличить срок годности марок М200, М500, М600, М700 и М400 для полугода или даже года. Это возможно при выполнении ряда условий, а именно, цемент упаковывается в целостную мягкую упаковку и размещается на хранении в сухом помещении.

Если все условия будут соблюдены, то срок годности цемента можно увеличить до нескольких месяцев. Для большего понимания последствий неправильного хранения остановимся подробнее на том, что происходит с цементом в условиях повышенной влаги и углекислого газа, который содержится в атмосфере.

Как уже было сказано, любая минерализованная щепа и цементный состав – это гигроскопичные вещества, которые хорошо впитывают влагу, при поглощении влаги из воздуха начинается процесс гидратации, при котором цемент реагирует с водой и как результат образуются кристаллогидраты. Такие материалы абсолютно не пригодны для использования.

При изготовлении цемента все базовые компоненты клинкера подвергают термообработке при температурах, достигающих 1000 градусов и выше, при этом происходит декарбонизация, то есть исходный материал расщепляется на известь, углекислоту и окисел кальция. Последний, в свою очередь, претерпевает ряд метаморфоз, вследствие которых образуется прочный цемент, а углекислота уходит в воздух.

Сложно однозначно сказать, какие марки изготавливают самые качественные цементные смеси. Строительный рынок наполнен предложениями самых разных отечественных и иностранных производителей, каждый из которых реализует составы различных маркировок и параметров.

Еще несколько лет назад абсолютным лидером рынка цементов считался концерн Holderbank (Швейцария), в его состав входят предприятия в 70 странах мира, а объем выпускаемого цемента превышает 100 млн тонн – этот показатель равен половине общемирового производства в год. Holderbank производит цемент самого высокого качества на передовом технологическом оборудовании. Вся реализуемая продукция соответствует мировым стандартам EN 197-1.

Однако совсем недавно лидер сменился. Пальму первенства захватила французская производственная группа Lafarge, которая имеет свои заводы в странах Европы, Азии и Америки, а замыкает тройку лидеров CEMEX (Мексика).

Среди российских предприятий наибольшим спросом пользуется продукция трех марок:

• «Евроцемент груп» – это лидер отечественного сегмента, производственные мощности которого включают заводы в 16 регионах нашей страны. Пользователи отмечают, что цемент этого бренда – лучший с точки зрения соотношения цены и качества.
• «Новоросцемент» – это второй по уровню продаж отечественный изготовитель цементных смесей, его продукция реализуется в крупнейших строительных гипермаркетах самых разных российских городов фасовкой по 50 кг.
• «Сибирский цемент» – еще один известный производитель, который наладил полный цикл изготовления цементов, входит в тройку ведущих российских производителей, выпускающих на рынок только самый качественный и практичный материал.

В последнее время объемы строительства резко возросли, увеличился и спрос на цемент. Это породило появление большого числа недобросовестных производителей, которые изготавливают цемент с добавлением добавок, ухудшающих его эксплуатационные свойства.

Чтобы не ошибиться, следует точно знать, как должен выглядеть хороший цемент и на что следует обращать внимание при его приобретении.

Профессионалы дают несколько актуальных рекомендаций:

• Как правило, цемент реализуют в мешках или россыпью. Предпочтительнее приобрести смесь в упаковке, поскольку на этапе хранения он был защищен от неблагоприятного воздействия внешней среды и, соответственно, сохранил свои потребительские характеристики.
• На упаковке, в соответствии с требованиями законодательства, в обязательном порядке размещается информация о производителе, дате выпуска, ГОСТе. Под рассыпным цементом может скрываться какой угодно состав.
• Если цемент приобретается большими партиями, то следует проверить каждую упаковку на предмет даты выпуска, так как в общем объеме недобросовестные продавцы могут подмешать залежавшийся цемент, а как уже было сказано, активность состава через полгода после выпуска снижаться в несколько раз.

• Свежесть цемента можно проверить самостоятельно -для этого нужно лишь стукнуть по мешку рукой, если цемент свежий, то ощущения не напоминают удар о камень. Кстати, в первую очередь каменеет цемент в самых углах упаковки, поэтому обязательно надо проверить эти участки.
• По возможности убедитесь, что цемент хранился в сухих местах с хорошим уровнем проветриваемости.
• Специалисты рекомендуют провести «опытную» проверку цемента, для этого нужно взять гидрокарбонатнонатриевую воду (к примеру, обычный «Боржоми»), выпустить из нее весь газ и замесить цементное тесто, из которого вылепить небольшие лепешки таким образом, чтобы толщина в центре составляла примерно 5 см, а по краям – 1 см. Цемент высокого качества должен начать затвердевать не позже чем через 10 минут, а его утолщенная часть за это время должна нагреться.

В следующем видео вы сможете понаблюдать за процессом производства цемента.