Цемент. Фото Сатурн

Под термином «цемент» принято подразумевать целый спектр гидравлических вяжущих веществ, одним из видов которых является портландцемент. Материал был впервые получен Джозефом Аспдином в 1824 году, тогда же портлендский цемент запатентован. Название получил по имени английского острова Портленд, т.к. создаваемый на его основе бетон по цвету похож на добываемый там известняк.

Что это такое, что значит ПЦ, ГОСТ, сертификат соответствия

Портландцемент — это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого помола клинкера, гипса и минеральных добавок. Визуально портландцемент — это сухой порошок серого цвета с зеленоватым оттенком, который необходимо затворять водой, что обеспечивает получение прочного монолита, способного противостоять значительным нагрузкам. В маркировке на упаковках портландцемент обозначается как «ПЦ».

Сертификат соответствия. Фото СебряковЦемент

Обозначения, марки, состав и прочая информация о портландцементе присутствует в ГОСТе 10178-85, который также призван контролировать качество и соответствие продукции заявленным характеристикам. Новым стандартом для общестроительных цементов, производимых на основе портландцементного клинкера, является ГОСТ 31108-2003, который действует параллельно с № 10178. Еще одним документом, подтверждающим качество продукции, является сертификат соответствия. С 2016 года несколько видов цемента, в том числе и ПЦ, подлежат обязательной сертификации, которая предусматривает контроль сертифицированного цемента минимум 1 раз в полугодие. Целью контроля является проверка соответствия продукции заявленным характеристикам и соответствие маркировки на упаковке. Имеющийся на упаковке знак сертификации является 99%-ой гарантией для клиента в том, что он приобрел соответствующий выбранной марке товар. При покупке сертифицированного строительного материала необходимо обращать внимание на дату выдачи документа.

Из чего делают/получают, сырье

Портландцемент получают посредством спекания сырьевой смеси, в состав которой входят известняк (75-78%) и глина (22-25%). Добыча горных осадочных пород осуществляется открытым способом. Для производства ПЦ используется известняк желтовато-зеленоватого оттенка. Спеченная при значительных температурах сырьевая масса именуется клинкер, состав и свойства которого и определяют характеристики вяжущего вещества: прочность и скорость ее набора, долговечность, стойкость к различного рода агрессивным воздействиям.

Клинкер смешивается с гипсом, доля которого не превышает 5%. Гипс необходим для регулирования времени схватывания. Увеличение доли гипса приводит к замедлению сроков схватывания. Для придания ПЦ тех или иных свойств в состав вводят различные минеральные добавки. В качестве добавок используются доменные гранулированные шлаки или активные минеральные добавки, которые подразделяются на природные и искусственные.

Вещественный и химический состав общестроительного материала, химическая формула

Свойства ПЦ определяются составом клинкера. ПЦ характеризуется достаточно постоянным химическим составом клинкера. Содержание основных оксидов колеблется в сравнительно небольших пределах, %: оксид кальция/СаО (64-67), диоксид кремния/SiО2 (19-24), оксид алюминия/Аl2О3 (4-7), оксид железа/Fе2О3 (2-6), оксид магния/MgO (до 5), оксид серы/SО3 (до 1,5 и не более 3,5). Основные оксиды из состава клинкера: СаО, SiO2, А1203, Fе203 — взаимодействуют в процессе обжига и образуют клинкерные минералы.

Портландцемент. Фото SLK Cement

Клинкер состоит из кристаллических фаз, которые отличаются химическим составом. Основными минералами клинкера являются:

  • алит 3СаО • SiO2 (С3S), является важнейшим материалом клинкера, обеспечивает быстрое твердение и достижение высокой прочности;
  • белит 2СаО • SiO2 (С2S) медленнее алита взаимодействует с водой, в начальные сроки твердения характеризуется низкой прочностью, но затем набирает прочность, в соответствии с с показателями которой не уступает параметрам алиту;
  • трехкальциевый алюминат 3СаО • А1203 (C3А) быстро гидратируется, участвует в процессе схватывания, но в конечную прочность его вклад невелик;
  • алюмоферриты кальция от 8СаО • 3А1203 • Fе2О3 до 2СаО • Fе203(С8A3F…C2F), увеличение количества алюмоферритов приводит к замедлению твердения, но достижения высокой прочности.

Химическая формула выглядит следующим образом — 67% СаО, 22% SiO2, 5% Al2О3, 3% Fe2O3 и 3% прочих компонентов.

Технология производства, получения

Технология производства ПЦ включает выполнение нескольких этапов: добыча и первичное измельчение сырья, его транспортировка на цементный завод и складирование; подготовка (измельчение и усреднение) сырья и смеси и подготовка в обжигу; теплохимическая обработка смеси, получение клинкера и его охлаждение; помол клинкера с добавками; в завершение получение цемента, подача на склад, хранение и упаковка.

Производители используются сухой, мокрый и комбинированный методы. В соответствии с первым способом сырье во время или после измельчения сушится, на обжиг поступает в сухом виде. Данный метод является наиболее экономичным, т.к. не требует затрат энергии на удаление воды из шихты. Мокрый способ используется при выпуске ПЦ из сырья, в составе которого присутствует мел, глина и железосодержащие добавки. Обжиг позволяет получить небольшие гранулы, тонкий помол которых обеспечивает производство цемента. Комбинированная технология совмещает в себе два предыдущих способа. Сырьевая смесь готовится мокрым способом и отправляется на фильтрование, в результате которого она осушается до 16-18%. Следующим этапом является обжиг смеси. Существует и другая технология, в соответствии с которой сырьевая смесь готовится сухим способом, в шлам добавляется вода, он гранулируется, после обжига получается клинкер в форме гранул размером 10-15 мм.

Чем отличается, в чем разница ПЦ от цемента и от продукции со шлаком

Вопрос о разнице между цементом и портландцементом возникает достаточно часто, особенно среди новичков и непрофессионалов в строительной сфере. Как уже было сказано выше цемент представляет собой обширную группу строительных, твердеющих смесей. При смешивании с водой или другими жидкостями он превращается в пластичную массу, которая твердеет и приобретает форму камневидного тела. То есть для выявления разницы между цементом и ПЦ необходимо отметить отличительные характеристики общего и частного.

Цемент. Фото Евроцемент Груп

ПЦ определяется в качестве одного из видов цемента. Чаще всего используется при производстве бетона, который применяется в строительстве монолитных и сборных конструкций из железобетона, в покрытии дорог и аэродромов и т.п. Отличия от цемента состоят в свойствах и характеристиках, внешнем виде. За счет добавок ПЦ может иметь более высокую степень морозостойкости и прочности. У остальных видов цемента данные показатели несколько ниже. В соответствии с основными характеристиками возможно отметить следующие преимущества и недостатки одного или другого стройматериала. Цена ПЦ ниже, чем у других разновидностей цемента, а практичность — выше. Трудоемкость получения и экологичность — на одном уровне.

Важно помнить, что чаще всего под цементом подразумевают именно ПЦ и цементы на основе портландцементного клинкера.

Шлакопортландцемент (ШПЦ) в отличие от ПЦ в составе, кроме клинкера и глины, содержит также шлаки, что является наиболее явным отличием двух похожих материалов. Процесс набора прочности у ШПЦ протекает намного медленнее, но по истечении некоторого времени цемент со шлаком демонстрирует бОльшую прочность, чем ПЦ. Портландцемент менее подвержен воздействию окружающей среды, особенно температурного режима. Смесь со шлаком при понижении температуры до +4 градусов по Цельсию застывает медленнее, что приводит необходимости проведения тепловлажностной обработки. ПЦ имеет бОльший удельный, а, соответственно, и объемный вес, чем ШПЦ. Стоимость ШПЦ намного ниже, чем ПЦ, что обусловлено заменой дорогого клинкера гранулированным (или реже негранулированным) шлаком. Т.е., чем ниже стоимость ШПЦ, тем бОльшее количество шлака присутствует в составе. А вот хранится ШПЦ хуже. Таким образом, возможно сказать, что материалы незначительно отличаются друг от друга и могут выступать взаимозаменяемыми вяжущими веществами.

Характеристики, свойства

Оценка качества ПЦ и его эффективность для решения тех или иных работ осуществляется по широкому спектру характеристик. Различные виды ПЦ обладают собственными характеристиками, но имеются и общие свойства, показатели которых все же отличаются:

  • стойкость к коррозии;
  • водопотребность — потребность в воде, как главном компоненте, который запускает химические и физические процессы, ее количество в растворе должно составлять примерно 25%;
  • тонкость помола демонстрирует дисперсность ПЦ, т.е. размер частиц;
  • морозостойкость, устойчивость к многоразовому замораживанию и оттаиванию;
  • время схватывания, т.е. начало и окончание периода твердения раствора;
  • прочность измеряется в МПа.

Технические: плотность и так далее

Портландцемент. Фото Азия Цемент

Крупные производители осуществляют испытания цемента и готового бетона, полученного на его основе. ПЦ подвергают воздействию отрицательных температур, значительных нагрузок, химических веществ. Качественный бетон должен противостоять всем данным воздействиям. В этом монолиту помогает состав ПЦ, различные добавки и правильная технология приготовления. Для получения правильного, т.е. качественного, прочного, надежного и долговечного, бетона ПЦ должен обладать следующими техническими характеристиками:

  • плотность, на показатели которой влияет тонкость помола и состав, в рыхлом состоянии показатели находятся в пределах 900-1300 кг./куб.м., в уплотненном — 1500-2000 кг/куб.м.;
  • время твердения обычно начинается через 40-45 минут, увеличение или значительное уменьшение периода схватывания может привести к нарушению процесса выполнения работ;
  • равномерное изменение объема; важно, чтобы смесь равномерно увеличивалась в объеме и позже оседала, уменьшение цементного тела должно составлять 0,5-1 мм/м на воздухе и набухание в водной среде — не более 0,5 мм/м;
  • тонкость помола, стандартное значение размера частиц составляет 40 микрон, зерна проходят через сито №008, данный показатель обеспечивает необходимую прочность и скорость твердения;
  • максимальное значение потребления воды составляет 25-28%, несоблюдение пропорций приведет к расслоению бетона и образованию трещин в процессе застывания.

Физические

Для ПЦ физические характеристики — это способность противостоять внешним физическим воздействиям:

  • стойкость к коррозии обеспечивают добавки для уменьшения пористости и гидроактивные материалы, обеспечивающие снижение активности солей;
  • срок хранения, т.е. сохранение химических и физических характеристик на протяжении какого-либо определенного периода времени, чаще всего не более 12 месяцев, слеживание и нарушение герметичности упаковки приводит к комкованию и схватыванию состава, в результате продукцию возможно использовать, но с большими ограничениями;
  • прочность на сжатие определяется маркой, испытания осуществляются в лабораторных условиях.

Механические

ПЦ обладает повышенной прочностью, показатели которой даже возрастают со временем. Именно механическая прочность определяет прочность бетона. Лабораторные испытания позволяют получить информацию о стойкости ПЦ к давлению, составляющей минимум 42,5 МПа (для марки М400). На механическую прочность влияет несколько факторов:

  • Тонкость помола. Чем мельче частицы, тем качественнее происходит реакция компонентов и прочнее получается монолит. Но слишком мелкие частицы поглощают бОльшее количество воды.
  • Наличие в составе специфических добавок: пластификаторы, армирующие компоненты, гидрофобные элементы.

Специальные виды и общего назначения

ПЦТ

Портландцемент тампонажный (или ПТЦ) относится к цементам специального назначения, используется в нефтегазовой отрасли, применяется для защиты (тампонирования) скважин от воздействия грунтовых вод в период строительства и в процессе эксплуатации. ПТЦ устойчив к температурам и давлению, держит конструкцию даже в начале твердения. Тампонажный цемент вызывает повышенный интерес, поэтому ему посвящена отдельная статья.

Использование тампонажного цемента. Фото LafargeHolcim

Шлакопортландцемент/ШПЦ: М400 и прочее

ШПЦ производится посредством совместного помола клинкера, гипса и доменного шлака. Используется для приготовления жаростойкого бетона, т.к. в шлаке имеется повышенное содержание металлических частиц. Бетон применяется при возведении объектов под водой и землей, на высоте. Отличается невысокой морозостойкостью, что является недостатком. Но другие характеристики возможно рассматривать в качестве достоинств:

  • повышенная жаростойкость, способность выдерживать воздействие температур в +600-800 градусов;
  • повышенная стойкость к пресным и сульфатным водам, что обусловлено отсутствием активных компонентов и плотной молекулярной структуре;
  • умеренная водопотребность;
  • пониженное тепловыделение, характеристику возможно рассматривать как достоинство при строительстве массивных конструкций, как недостаток — при бетонировании в холодное время года;
  • стоимость на 15-20% ниже, чем у традиционного ПЦ.

Технология изготовления подразумевает на 1-ом этапе просушивание шлака в специальных сушильных камерах для получения влажности максимум 1%. на 2-ом — измельчение и смешивание всех компонентов, для чего используется цементная мельница, в которую помещается гипс, известняк, клинкер и шлак. В мельнице осуществляется измельчение компонентов до получения тонкодисперсионного порошка и смешивание всех составляющих.

Портландцемент со шлаком. Фото OBI

В соответствии со скоростью твердения ШПЦ делится на нормальнотвердеющий (Н) и быстротвердеющий (Б). Нормальнотвердеющий ШПЦ в первые дни отстает от обычного ПЦ по набору прочности, но по прошествии 3-х недель твердения демонстрирует лучшую прочность. В составе быстротвердеющего ШПЦ имеются ускорители твердения: пепел, пемза и пр и он набирает марочную прочность по истечении 7-14 суток. Среди марок наибольшей популярностью пользуются М400, применяется она при строительстве обычных объектов, канализационных и сточных сооружений, эксплуатируемых в загрязненном грунте.

ШПЦ используется в процессе производства сборного бетона, изготовления сборных конструкций и монолитных изделий. Для приготовления штукатурных и кладочных растворов, бетонных смесей используются ШПЦ и ПЦ.

Белый

ПЦ данного вида получают из белых минералов: коалиновые глины, мел, чистые известняки. Чаще всего используется для решения декоративных задач: архитектурные и отделочные работы, служит основой для получения цветных цементов с помощью красящих пигментов различных видов. Цветные цементы применяются для изготовления (как промышленного, так и домашнего) тротуарной плитки, бордюров и других бетонных изделий. Белый цемент вызывает повышенный интерес, т.к. позволяет получить идеально гладкую поверхность. А вот работать с ним нужно аккуратно, для получения белоснежного раствора требуется приложить усилия.

Портландцемент белый М500 Д0 3 кг. Фото Петрович

Пластифицированный

Пластифицированный (маркировка ПЛ) портландцемент — это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным измельчением клинкера и гидрофильной поверхностно-активной добавки. Гипс присутствует в составе в обычной дозировке. Специальные добавки, присутствующие в составе, обеспечивают уменьшение водопоглощения, замедление твердения, повышение морозо- и термостойкости, прочности, подвижности, снижение расхода цемента. Пластификаторы вводят в состав на этапе помола, они обволакивают цементные частицы и не позволяют им склеиваться. Работа с цементом отличается удобством, что обеспечивает актуальность применения с архитектурными конструкциями сложных форм. Применяется ПЦ данного вида в дорожном, аэродромном, гидротехническом строительстве.

Гидрофобный

При производстве ПЦ данного вида в состав клинкера вводят гидрофобные ПАВ, образующие на цементных частицах водоотталкивающую пленку. В качестве ПАВ обычно используются продукты нефтепереработки. Отличается небольшим временем схватывания, которое обеспечивает наличие в составе асидолов и мылонафта. Цемент не впитывает влагу, поэтому даже при хранении во влажных условиях не слеживается, не комкуется и не портится. Растворы на основе пластифицированного портландцемента отличает хорошая пластичность, после твердения — морозостойкость и водонепроницаемость. Используется в условиях повышенной влажности, т.е. при строительстве гидротехнических сооружений, объектов с риском подтопления, в частности, фундаменты и бассейны.

С минеральными добавками и без

Портландцемент без минеральных добавок с маркировкой Д0 подходит для строительства сооружений, эксплуатация которых будет осуществляться в условиях повышенной влажности. ПЦ с активными минеральными добавками (Д5, Д10, Д15, Д20), количество которых не превышает 20%, применяется в строительстве жилых и производственных объектов, для производства бордюрного камня и тротуарной плитки. Добавки придают продукции гидрофобность, пластичность, обеспечивают снижение стоимости вяжущего вещества.

Портландцемент. Фото Вимос

Другие

Различают и другие виды портландцемента:

Быстротвердеющий (БТЦ) отличает быстрый набор прочности, цемент застывает в течение 3-х суток. В составе преобладают трехкальциевые алюминат и силикат. Имеет высокую тонкость помола, поэтому активно впитывает влагу из окружающей среды и неправильное хранение приводит к быстрой потере товарных характеристик. Используется при производстве ЖБИ с высокой прочностью. Стойкость к коррозии пониженная.

Портландцемент. Фото Бауцентр

Сульфатостойкий. Для создания данного вида в клинкер вводятся трепел и диатомит, для обеспечения пластичности добавляется глина. В клинкере должны также присутствовать активные добавки, способствующие усилению процесса тепловыделения перед твердением раствора. Исключает риск образования коррозии, т.к. обладает стойкостью к воздействию сульфатных вод. Чаще всего обладают стойкостью к морозу. Хорошо подходит для возведения объектов на кислых почвах. Из него формируются фундаменты и создаются сваи.

Пуццолановый производится посредством смешивания портландцементного клинкера, активных минеральных добавок, в качестве которых выступают вулканические туфы, золы, пемзы, пеплы, трепел, и гипса. Гидростойкость обеспечивает застывание в условиях повышенной влажности и под водой. Поэтому вид является идеальным вариантом для строительства гидротехнических сооружений и подземных объектов, для облицовки резервуаров различного типа и поверхностей, контактирующих с хлорированной или морской водой. Затвердевший монолит отличается прочностью, стойкостью к воздействию воды и химикатов.

Глиноземистый применяется для приготовления кислотостойких растворов, отличается прочностью и быстрым твердением. Основой служит клинкер и известняки, в составе значительное количество алюминатов кальция. Застывание должно происходит при температуре не более +25 градусов, в противном случае материал теряет половину прочности.

Шлакощелочной, в составе которого имеются щелочи, шлаки и глина. Отличается стойкостью к перепадам температур и воздействию агрессивных сред, обладает низким показателем водопоглощения и высокую морозостойкость. Бетон характеризуется водоотталкивающими свойствами.

Магнезиальный производится посредством нагрева оксидов магния до значительных температур и добавления водного раствора 30% хлорида магния. Технология производства и компоненты делают материал прочным и поддающимся отделке. Нередко применяется для отделки и возведения сложных и нестандартных по форме конструкций.

Марки

Марка зависит от характеристик, представленных выше. Но наибольшее значение оказывает прочность на сжатие и изгиб. Для проверки величины прочности и определения марки производятся испытания. Образцы из цемента и песка по истечении 28 суток помещают под пресс и испытывают на прочность. В зависимости от полученных результатов материал относят к определенной марке.

М500 Д0

Марка демонстрирует прочность на сжатие в 49,0 МПа, на изгиб — 5,9. Строительный материал М500 Д0 производится из чистого клинкера, в составе отсутствуют какие-либо добавки. Применяется для формирования дорожных покрытий, создания мостовых опор, строительства монолитных зданий и конструкций, заливки стяжки. На основе данного цемента возможно приготовить смеси и растворы с высокими показателями прочности, поэтому применение вяжущего вещества актуально там, где присутствуют большие нагрузки.

Портландцемент М500 Д0. Фото ЮжУралПБК

М400

Марка М400 (или класс прочности B32,5) является наиболее востребованной, т.к. демонстрирует оптимальные показатели. Цемент используется практически во всех сферах частного и массового строительства, применяется для производства ЖБИ, обустройства дорожек, отмосток и площадок.

М300

ПЦ марки М300 обладает невысокими характеристиками, поэтому используется исключительно для выполнения отделочных работ.

Прочие

М500 независимо от количества добавок обладает улучшенными характеристиками, поэтому применяется при строительстве дорог и объектов военного назначения, в нефтяной и газовой промышленности. Используют в частном хозяйстве, для заливки фундаментов и перекрытий, возведения архитектурных форм.

М600, цемент отличает высокие показатели прочности, применяется при строительстве инженерных конструкций: мосты, плотины, промышленные здания и аэродромные дороги.

Цемент, произведенных в промышленных условиях. Фото Castorama

Промежуточная марка М550 незначительно отличаются от ближайших (М500 и М600) и не обладают уникальными свойствами. Марка близка по параметрам к меньшей — М500, но с повышенной прочностью.

Применение в строительстве и не только

Портландцемент широко используется в различных областях:

  • формирование фундаментов, возведение стен, обустройство перекрытий и другие задачи монолитного жилого, производственного, промышленного строительства;
  • изготовление обширного перечня ЖБИ, в частности, стеновые и фундаментные блоки, плиты перекрытия, фигурные элементы мощения (ФЭМ) и многое другое;
  • изготовление смесей и растворов для формирования различных элементов сооружений и производства изделий на основе цемента.

Но существуют ситуации, когда ПЦ не применяется. ПЦ с активными добавками и пуццолановые цементы не используются в регионах с низкими температурами. ПЦ не применяются в соленых водах, в руслах рек и водоемах с большим количеством минералов в составе.

Производители

Для удовлетворения потребностей клиентов производители предлагают в широком ассортименте и количестве портландцемент. ПЦ различных видов и марок возможно найти и приобрести у сотрудников многих производственных компаний: Аккерман, LafargeHolcim, СебряковЦемент, Азия Цемент, Сибирский Цемент, Евроцемент Груп и многие другие. Ведущие предприятия контролируют технологию изготовления и качество готовой продукции. Поэтому выбирая цемент известных торговых марок покупатель гарантировано получить материал, соответствующий все стандартам и требованиям.

Портландцемент М600. Фото Аккерман

Самостоятельное приготовление

Портландцемент возможно приобрести практически в любом строительном магазине. Несмотря на доступность многих пользователей Интернета интересует вопрос самостоятельного изготовления вяжущего вещества. В домашних условиях возможно получить цемент, но он будет уступать продукции промышленного производства. Кроме этого, для выполнения работ своими руками потребуется оборудование, знания и навыки. Не стоит забывать о трудоемкости процесса. Поэтому в большинстве случаев лучшим вариантом является приобретение готовой продукции, а не самостоятельное производство.

Критерии при выборе

При выборе необходимо анализировать основные характеристики:

  • назначение;
  • марка, чем выше предполагаемые нагрузки, тем выше должна быть марка;
  • скорость схватывания, стандартным показателем является 40-45 минут;
  • водопотребность, необходимое для затворения количество воды, обычно не более 25%;
  • морозостойкость;
  • водоотделение — отделение воды в замешанном растворе, появляющееся из-за оседания частиц цемента;
  • тепловыделение в процессе твердения; быстрая отдача тепла может привести к деформациям, для исключения подобной ситуации используются активные минеральные добавки.

Где купить

Портландцемент общего и специального назначения, обычный и белый возможно в любой из компаний, которые представлены в соответствующих разделах нашего сайта.