Цемент

При возведении объектов промышленного назначения, строительстве жилых домов, производстве отделочных и ремонтных мероприятий используются различные строительные смеси. Они включают цемент, являющийся вяжущим веществом. Он обладает уникальными характеристиками и, несмотря на появление новых стройматериалов, не имеет аналогов до настоящего времени. В рамках небольшой статьи сложно рассказать все о цементе. Вместе с тем попытаемся предоставить развернутую информацию о составе, свойствах, разновидностях и технологии производства.

Что такое цемент

Многие слышали слово «цемент». Определение этого термина можно найти в специализированных источниках. Незаменимый в строительной отрасли цемент – это сухое порошкообразное вещество неорганического происхождения.

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. Он изготавливается путем высокотемпературного обжига известково-глиняной смеси, содержащей данные компоненты в определенных соотношениях. Полученный стройматериал обладает особыми эксплуатационными характеристиками.

При добавлении воды он меняет свойства:

v стает вязким (пастоподобной консистенции);

v приобретает темно-серый оттенок;

v ускоренно набирает твердость в воздушной и влажной среде;

v превращается в камень искусственного происхождения.

Неоднократно убедились все, кто использовал цемент, что это достаточно прочный стройматериал. Искусственный монолит по твердости не уступает природному камню.

Трудно представить себе область строительства, где не использовался бы цемент

Стройматериал имеет древнюю историю. В источниках отсутствует достоверная информация про цемент. Кто изобрел его первым, – неизвестно. Историки также затрудняются дать однозначный ответ на вопрос, где был изобретен цемент. В результате раскопок и научных исследований неоднократно изучался древний цемент. Когда изобрели его? Ученые пытались ответить на этот вопрос. Они пришли к заключению, что материал появился задолго до нашей эры. Это подтверждают найденные в разных странах образцы. Они содержали гипс, известь и даже вулканический пепел.

На протяжении тысячелетий изменялись методы изготовления цемента. Постепенно утратили актуальность связующие вещества, обладающие пониженной прочностью. На смену им пришел клинкер, полученный путем обжига, а также специальные модифицирующие компоненты.

Состав

Полная химическая формула стройматериала довольно сложная. Он содержит следующие вещества:

v кальциевый оксид в количестве 67%;

v кремниевый диоксид в объеме 22%;

v алюминиевые окиси порядка 5%;

v оксид железа, содержание которого составляет 3%;

v модифицирующие компоненты – не более 3%.

Основу стройматериала составляют следующие ингредиенты:

v клинкер, произведенный из глины и известняка. От качества клинкера зависят прочностные свойства. Клинкер – это главный компонент, произведенный при нагреве известково-глинистого состава во вращающейся печи. При обжиге плавится глиносодержащее сырье и известняковые материалы с образованием гранул, насыщенных кремнеземом. Затем производится повторный отжиг и дробление клинкера до пылеобразного состояния;

До сих пор аналогов данного стройматериала еще не найдено, что свидетельствует об уникальных свойствах цемента

v компоненты минерального происхождения. Введение специальных добавок расширяет сферу применения, повышает эксплуатационные характеристики, придает необходимые свойства. Добавляются гранулированные шлаки, измельченные сланцевые материалы, пуццолановые ингредиенты и измельченная известь. В нормативных документах, регламентирующих состав стройматериала, имеется информация о содержании в минеральных компонентах различных химических веществ;

v специальные добавки и вспомогательные компоненты, содержащие сульфат кальция. Добавление данных ингредиентов не оказывает влияния на скорость поглощения влаги и продолжительность использования рабочей смеси. Изменение концентрации кальциевого сульфата, входящего в состав модификаторов, позволяет регулировать в необходимых пределах продолжительность процесса гидратации. Для этого производится добавление гипсового порошка.

Кроме указанных основных составляющих, вводятся специальные присадки, повышающие устойчивость цементного состава к высокой температуре, воздействию кислот, щелочей, агрессивных сред. Добавки также повышают влагостойкость, улучшают адгезию со стальной арматурой, а также влияют на подвижность цементного раствора.

В сухом виде — это сыпучая однородная масса серого цвета

Основные характеристики

Использование цемента связано с его свойствами. Действующий стандарт регламентирует следующие характеристики:

v прочностные свойства. Они изменяются для цементных составов различных марок. Прочность определяется лабораторным методом путем сжатия эталонного образца застывшей смеси. Контроль прочности согласно требованиям нормативного документа производится в три стадии: через двое суток, а также через одну и четыре недели после заливки. Величина параметра измеряется в мегапаскалях. Цифровое значение прочности соответствует марке цементного состава;

v продолжительность схватывания. Параметр характеризует временной промежуток, в течение которого изменяются пластические характеристики цементной смеси. Правильно приготовленный раствор начинает застывать через пару часов после заливки в жаркое время года. В осенний период процесс гидратации может занимать 8–10 часов. Резко возрастает продолжительность схватывания при нулевой температуре и может составлять 15–20 часов. Введение добавок позволяет регулировать скорость схватывания;

v устойчивость к воздействию отрицательных температур. Эта характеристика называется морозостойкостью. Она характеризует способность затвердевшего цементного массива воспринимать глубокое замораживание с дальнейшим оттаиванием на протяжении многих циклов. При этом должна сохраняться целостность массива и прочностные характеристики. Причиной разрушения является увеличение объема воды, насыщающей поры. Введение добавок повышает порог морозостойкости;

v плотность. Параметр характеризует массу порошкообразного вещества в одном кубическом метре материала. Свежеприготовленный цементный состав имеет наименьший удельный вес. При длительном складском хранении материал слеживается, а при перевозке – уплотняется. При этом плотность возрастает. Характеристика зависит от крупности измельченного клинкера. Среднее значение – 1,3 т/м3.

После застывания цемента образуется прочное соединение, не уступающее по своей плотности камню

Среди прочих характеристик можно отметить:

v гигроскопичность. Степень поглощения воды отличается для различных марок;

v крупность помола. Определяется путем просеивания через сито;

v коррозионная стойкость. Повышается путем введения специальных добавок;

v срок годности. Он зависит от условий хранения и допустимого уровня влажности.

Качество снижается после длительного хранения на складе при повышенной влажности. Приобретая стройматериал, обратите внимание на наличие сертификата соответствия, гарантирующего качество продукции.

Разновидности материала

В строительной отрасли используются различные виды цементных материалов, отличающиеся следующими параметрами:

v составом;

v концентрацией ингредиентов;

v наличием специальных добавок;

v назначением;

v свойствами.

На упаковке, помимо марки, указывается также процентный состав добавок

Различают следующие виды портландцемента:

v быстротвердеющий. Содержит добавки минерального происхождения, которые сокращают продолжительность набора прочности. Применяется для ускоренного выполнения строительных мероприятий и изготовления железобетонных конструкций;

v сульфатостойкий. Основное достоинство – устойчивость к воздействию сульфатов, достигается уменьшением в клинкере кальциевых алюминатов. Используется для конструкций, эксплуатирующихся во влажной или агрессивной среде;

v гидрофобный. Содержит поверхностно-активные компоненты, значительно снижающие гигроскопичность. Результат введения добавок – повышение подвижности, удобство укладки раствора. Материал сохраняет свойства при повышенной влажности;

v белый. Его легко отличить от других цементных составов. Имеет светло-серый цвет, не содержит титановых оксидов, солей железа и марганца. Используется для отделочных мероприятий;

v цветной. Содержит специальные пигменты органического и неорганического происхождения, добавляемые в клинкерный материал перед измельчением. Цветные составы, например, желтый цемент, используются при отделочных мероприятиях;

v пуццолановый. Устойчив к воздействию сульфатов, быстро твердеет при повышенной температуре. Автоклавная обработка значительно повышает прочностные характеристики. Предназначен для эксплуатации в почве, а также во влажной среде;

v тампонажный. Производится исключительно для герметизации скважин на газовых и нефтяных разработках. Обеспечивает надежную изоляцию от грунтовых вод, устойчив к давлению и температуре. Приобретает прочность на начальном этапе твердения.

Цемент является сухой смесью, которая используется именно для приготовления бетонного раствора

На основе извести, шлаков и глины производят следующие цементные составы:

v шлаковый. Медленно набирает прочность. Применяется в гидротехнической отрасли и портовом строительстве;

v шлаково-известковый. Отличается замедленным твердением. Применяется для штукатурных работ и кладки;

v глиноземистый. Относится к огнеупорным материалам. Отличается устойчивостью к коррозии, а также влагонепроницаемостью.

Выбирая материал для выполнения конкретных работ, учитывайте назначение стройматериала и особенности эксплуатации.

Технологический процесс изготовления цемента предусматривает выполнение следующих операций:

1. Разработку месторождений известняка, гипса и глины.

2. Измельчение добытых материалов.

3. Сушку измельченной сырьевой массы.

4. Получение известняково-глиняного шлама.

5. Обжиг сырья с получением гранул клинкера.

6. Дробление клинкера до порошкообразной консистенции.

7. Дозировку и перемешивание компонентов.

Цемент – широко распространенный материал, который применяют при любых видах работ, связанных с ремонтом, реставрацией, строительством

Используется различная технология, отличающаяся методом подготовки шлама:

v сухая. Сушка и дробление производятся в измельчителе, в который нагнетается нагретый воздух. Готовая фракция имеет требуемую влажность;

v мокрая. Предусматривает использование мела. Он дробится во влажном состоянии, затем шихта обжигается и измельчается;

v комбинированная. Объединяет особенности предыдущих методов в зависимости от применяемого в технологическом цикле оборудования.

В настоящее время производители отдают предпочтение сухому способу производства.

Применение цемента

Область применения в промышленном и гражданском строительстве довольно широкая:

v производство железобетонных изделий:

v строительство фундаментов;

v возведение стен зданий;

v выполнение штукатурных работ;

v заливка стяжки;

v изготовление плитки.

Кроме этого, материал широко используется для дорожного строительства, мостостроения, гидротехнической отрасли.

Особенности маркировки

Для классификации используются два способа маркировки:

v согласно европейской классификации по ГОСТ 31108-2003 различным видам цемента присваивается маркировка ЦЕМ с цифровым индексом от 1 до 5;

v по государственному стандарту 10178-85, каждый вид цементного состава имеет буквенный индекс – ПЦ, ШПЦ, БЦ.

Например, портландцемент, изготовленный по европейским нормам, маркируется ЦЕМ 1 или ЦЕМ 2, в зависимости от вида добавок. Аналогичный материал, изготовленный по внутригосударственному стандарту, маркируется ПЦ.

Условия хранения цемента

Хранить следует в сухом помещении непродолжительное время.

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.

Навальный цемент — самый уязвимый. Его трудно хранить даже в герметичных силосах. Раз в полмесяца его нужно перекладывать из одной емкости в другую. Нельзя хранить цемент 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.

Декоративные объемные поделки из цемента для экстерьера, парка

Имея дачный участок, всегда хочется его обустроить, да еще и как-то по-особенному. Однако садовые декоративные элементы обходятся не дешево, да и долговечностью не отличаются.

Люди с развитой фантазией могут сделать оригинальные поделки для сада из цемента, который отличается не только высокой устойчивостью к различного рода воздействию (мороз, град, солнце, вода), но и доступностью (за приемлемую стоимость его можно купить в любом строительном магазине).

Нюансы работы с цементным раствором

Для украшения и дизайнерского дополнения можно использовать цветочные горшки, кашпо, фигурки сказочных персонажей или объекты растительного мира, сделанные своими руками из цемента. Этот материал нельзя назвать капризным, и у большинства есть большой или маленький опыт работы с ним. Все же есть несколько важных правил, которые необходимо соблюдать, чтобы поделки из цементного раствора получились качественными и долговечными.

Сама технология приготовления смеси заключается в следующем. Готовятся основные компоненты: цемент, строительный песок, вода и плиточный клей (для лучшей пластичности и снижения риска появления микротрещин). На 1 часть цемента берется 2 части песка (для большей прочности можно взять 1 часть) и 1 часть клея. В последнюю очередь добавляют воду небольшими порциями до консистенции густой сметаны. С такой смесью удобно работать: она не стекает и при этом достаточно пластична.

Все изделия из цемента требуют продолжительной сушки. Застывание может длится до 7 дней. Чтобы поверхность не растрескалась, готовое творение накрывают полиэтиленом. Чтобы придать изделию красивую и правильную форму, основу располагают на горке песка или заглубляя в него (в зависимости от идеи), но не на ровной поверхности.

После полного застывания фигуру необходимо покрыть грунтовкой и только после этого можно наносить краску или лак. Если поделка имеет шероховатости и прочие неровности, ее до грунтования дорабатывают наждачной бумагой и напильником.

Кроме цементного раствора иногда используют бетон, который отличается наличием крупных фракций (галька или щебенка) и повышенной прочностью. Поделки из бетона для дачи могут быть представлены крупными монолитными валунами, а также этот материал удобно использовать для создания основы под различные композиции (площадка для фонтана, пьедестал для скульптуры, терраса для цветочных горшков и прочее).

Еще один схожий по своему применению материал — гипс. Он не такой прочный как цемент, но более пластичный и декоративный. С его помощью можно создавать полые фигуры. Для садового творчества используют формовочный (скульптурный), акриловый и архитектурный виды. При работе с этим материалом нужно учитывать его быстрое застывание. Очень часто его рекомендуют добавлять в цементный раствор при создании скульптур.

Интересные идеи для начинающих

Не имея опыта использования цемента в декоративных целях, лучше начать с чего-нибудь простого, не требующего навыков лепки и получения нужной консистенции. Первыми экспонатами в вашем саду могут стать милые грибочки, разноцветные шары или оригинальные горшки для цветов.

Для изготовления гриба понадобятся старый резиновый мячик (от его размера будет зависеть размер шляпки), пластиковая бутылка (она станет основой для ножки, ее размер должен быть пропорционален шляпке), металлический пруток для крепления шляпки к ножке. Мячик разрезается на две половинки, одна из которых устанавливается в ведро с песком и равномерно вдавливается. Далее в полученную форму заливается цементный раствор и разравнивается.

У пластиковой бутылки обрезают дно и горлышко и вставляют в заполненную форму по центру, погружая на 1 — 2 см. Затем с помощью длинного железного прутка соединяют будущие ножку и шляпку гриба и заливают раствором полость внутри бутылки. Несколько дней изделие должно застывать, после чего нужно снять кусок мячика и пластиковый цилиндр.

Еще через несколько дней изделие можно покрывать краской и украшать разными элементами. Эффектно смотрятся на участке грибы разного размера в виде небольшой полянки. Также стоит заметить, что ваша фантазия может подсказать вам использовать другие емкости (миски, баночки) и методы изготовления садовых грибочков.

Достаточно просто сделать ажурный шар, который кажется таким легким и воздушным. Для основы используют воздушный шарик (размеры будущих фигур зависят от того, как сильно вы надуете шарик). Далее в готовый раствор помещают любую веревку и затем обматывают ей шарик.

Не стоит слишком плотно заматывать основу, нужно оставить достаточные отверстия для дальнейшего извлечения кусков лопнувшего шарика. Когда изделие высохнет можно приступать к декоративному покрытию.

Если покрыть воздушные шарики цементным раствором с добавлением в небольшом количестве гипса для более быстрого застывания, то можно получить оригинальные садовые фонарики или цветочные горшки.

По такой технике можно сделать и вазы для сухоцветов. В этом случае декоративному окрашиванию подвергается не только внешняя, но и внутренняя сторона.