Марки и виды цемента

Редкое строительство или ремонт зданий обходится без использования готовых изделий или растворов, полученных на основе цементно-песчаных смесей. Эта статья посвящена классификации цементов по их техническим характеристикам, компонентному составу и назначению. Полученная информация поможет вам лучше подготовиться к предстоящим работам, закупив подходящие материалы.

Цементы по назначению

Цемент является самым распространенным связующим компонентом, который входит в состав растворов для кирпичной или каменной кладки, штукатурных смесей, стандартных железобетонных изделий, разных видов искусственного камня, возводимых по месту строительства монолитных конструкций.

В процессе его производства сначала получают основной полуфабрикат – клинкер. Он представляет собой обожженную при температурах более 1450^оС смесь известняка и глины. После остывания его перемалывают до мелкодисперсного состояния.

Измельчение клинкера.

Свойства готового продукта во многом зависят не только от минерального состава исходного сырья, но и от дополнительных добавок, которые подмешивают на завершающей технологической стадии.

Общестроительный цемент

Цементы общестроительного назначения производят на основе смеси из примерно 75% известняка и 25% глины. Полученный из такого сырья клинкер состоит в основном из окиси кальция CaO. Именно она при контакте с водой вступает в реакцию гидратации с образованием прочного гидроксида кальция Ca(OH)₂.

Общестроительный цемент.

Специальный цемент

Специальные марки цемента применимы к определенным видам работ или входят в состав монолитных конструкций, эксплуатируемых в специфических условиях. Они отличаются от обыкновенного портландцемента наличием в клинкере модифицирующих добавок.

• Для быстротвердеющих смесей повышают процент содержания трехкальциевого силиката C3S и трехкальциевого алюмината C3A.
• При производстве сульфатостойких цементов для гидротехнических конструкций, работающих в постоянном взаимодействии с водой, доля C3A наоборот снижается до минимума.

Цементы по виду клинкера

Поскольку свойства цемента во многом определяются химическим составом клинкера, именно он лег в основу классификации данного строительного материала.

Портландцемент

Портландцемент – это основной вид цемента, который применяется при общестроительных работах и производстве стандартных железобетонных изделий. Он является универсальным вяжущим компонентом, обычно используемым в смеси с разнообразными минеральными наполнителями. Его получают помолом цементного клинкера с гипсом и незначительным количеством других добавок.

Портландцемент.

Исходным сырьем для портландцементного клинкера служит смесь известняка и глины, в которую допускается добавлять мергель, доменный шлак и прочие компоненты. Уже на стадии перемалывания клинкера в него добавляют от 1,5 до 3,5% двуводного гипса, который влияет на время схватывания цементных растворов.

Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент – быстро набирающее твердость вяжущее вещество, применяемое при изготовлении бетонных конструкций повышенной плотности и водонепроницаемости.

Смеси на его основе быстро схватываются, выделяя при этом заметное количество тепла. Полученные монолитные детали характеризуются высокой огнеупорностью и стойкостью к воздействию коррозионно-активной среды.

Глиноземистый цемент.

Клинкер для глиноземистого цемента получают обжигом смеси известняка с бокситами. В зависимости от содержания в продукте оксида алюминия Al₂O₃ принято подразделять цементы этого класса на обычные (до 55%) и высокоглиноземистые (до 70%). Основная стадия их производства происходит во вращающихся электропечах при температурах соответственно 1450-1480^оС или 1700-1750^оС.

Сульфатостойкий портландцемент

Бетоны, полученные с использованием обычного портландцемента, разрушаются от длительного контакта с сульфатной водой. Это происходит из-за взаимодействия во влажной среде сернокислого кальция с трехкальциевым алюминатом.

Продуктом реакции является гидросульфоалюминат кальция, резко увеличивающийся в объеме. Рост его кристаллов приводит к появлению внутренних напряжений и растрескиванию монолита.

Сульфатостойкий портландцемент.

Сульфатостойкий цемент значительно более устойчив к эксплуатации в водной среде с растворенными в ней сульфатами. Это объясняется пониженным содержанием в нем трехкальциевого алюмината (не более 5%) за счет повышения доли трехкальциевого силиката (до 50%).

Типы цементов на основе портландцементного клинкера

Отдельные марки портландцемента существенно различаются по компонентному составу.

По данному параметру их разделяют на пять типов:

1. Тип I – портландцемент, состоит только из портландцементного клинкера без дополнительных минеральных примесей.

Применение. Его применяют при изготовлении бетонных и железобетонных конструкций общего назначения, работающих в наземном, подземном или подводном состоянии.

2. Тип II/А – портландцемент с минеральными добавками, производится из портландцементного клинкера с минеральными добавками, доля которых может составлять от 6 до 20%.

Тип II/В – портландцемент с минеральными добавками, включает в себя смесь портландцементного клинкера с минеральными компонентами и шлаком в количестве от 21 до 35%.

Применение. Цементы этих двух подтипов используются при создании бетонных и железобетонных монолитов.

3. Тип III – шлакопортландцемент, такое название получил из-за того, что кроме портландцементного клинкера в него добавляют от 36 до 65% доменных, электротермофосфорных или топливных шлаков.

Применение. Его можно использовать при изготовлении армированных монолитных конструкций, эксплуатируемых в условиях стабильной влажности. Цемент этой категории нельзя применять в производстве морозостойкого бетона.

4. Тип IV – пуццолановый цемент, содержит добавки минералов вулканического происхождения (пепла, пемзы, туфа), имеющих общее название «пуццолан». Их массовая доля ограничивается интервалом 21-35%.

Применение. Пуццолановый цемент неплохо работает в составе монолитов подземного или подводного расположения. Его не применяют в составе морозостойких бетонов. Из него не производят конструкций, которые должны набирать твердость в условиях недостаточной влажности или эксплуатироваться с чередованием периодов увлажнения и сушки.

5. Тип V – композитный цемент, смешанный из измельченного портландцементного клинкера, шлака, пуццолана или мелкодисперсной золы-уноса, количество которых может составлять 22-60%.

Применение. Область применения такого строительного материала сильно зависит от компонентного состава.

Примечание. При разработке новых марок цемента их состав и принадлежность к конкретному типу уточняется в нормативной документации.

Классы цемента по прочности на сжатие

Готовое бетонное изделие набирает до 98% своей твердости за 28 суток с момента изготовления. Именно по истечении данного периода лабораторными методами определяют ее прочностные характеристики.

По ГОСТ 30515-2013 цементы подразделяются на следующие классы, соответствующие прочности при испытаниях на сжатие, которая выражается в МПа: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5.

Допускается при изготовлении отдельных видов продукции устанавливать дополнительные классы прочности, что должно отражаться в технической нормативной документации.

В соответствии с действовавшим ранее ГОСТ 10178-85 разновидности цемента маркировались последовательностью букв и цифр, например М200.

Численное значение устанавливалось с интервалом 100 единиц и могло находиться в диапазоне от 100 до 700. Чем оно больше, тем выше предел прочности материала. Старое обозначение все еще остается в употреблении. Оценить соответствие старой и новой маркировки поможет таблица №1.

Таблица 1. Классы прочности различных марок цемента                       

Цементы по скорости твердения

Возможность начала эксплуатации под нагрузкой монолитной бетонной или железобетонной конструкции зависит от срока набора твердости.

По этому показателю различают несколько категорий цемента:

• Нормальнотвердеющий цемент (обозначается - Н) почти полностью отвердевает в течение месяца. Лабораторные испытания контрольных образцов для него производят через 2(7) и 28 суток со дня изготовления детали.
• Быстротвердеющие цементы (обозначаются - Б) твердеют быстрей нормального, что особенно заметно в первые дни. Уже через трое суток они обладают значительной прочностью. Контрольные испытания для них также проводят в возрасте 2 и 28 суток. Для цемента этого типа, как и для марок М500 и выше, характерна высокая однородность готовой смеси и очень тонкий помол.
• Особо быстротвердеющий портландцемент (обозначается - ОБТЦ) характеризуется еще более быстрыми темпами набора твердости в первые сутки с момента замеса.
• Медленнотввердеющие цементы (обозначаются - М) применяются в ситуациях, когда скорость твердения не имеет существенного значения. Их проверяют на прочность в возрасте 7(2) и 28 суток. При этом полученные показатели значительно уступают образцам нормальных марок.

Цементы по срокам схватывания

Сразу после приготовления цементно-песчаного раствора или жидкой бетонной смеси начинает протекать реакция гидратации, в ходе которой входящие в состав цемента вещества взаимодействуют с водой с образованием твердого продукта и выделением некоторого количества тепла.

Процесс гидратации цемента:

Процесс происходит не мгновенно, а с течением длительного времени. Его скорость зависит от компонентного состава заверителя, степени его измельчения, температуры, влажности воздуха и других параметров. В современных материалах время схватывания регулируется введением соответствующих добавок.

При понижении на строительной площадке температуры воздуха ниже +5^оС реакция гидратации останавливается. По этой причине в холодное время года над возводимыми монолитными конструкциями воздвигают шатры, обкладывают их теплоизоляционными материалами и устраивают обогрев с использованием энергии пара, теплофикационной воды или электричества.

Переход раствора в твердое состояние происходит в течение нескольких часов, а на полный набор твердости требуются недели.

По срокам схватывания все цементы делятся на:

• медленносхватывающиеся со сроком начала отвердевания более 2 часов;
• нормальносхватывающиеся, у которых на этот процесс уходит от 45 минут до 2 часов;
• быстросхватывающиеся, переходящие в твердое состояние менее чем за 45 минут.

ГОСТ 30515-2013 допускает возможность отклонений отдельных партий товара от нормативного времени начала схватывания, которые для первых двух категорий из приведенного списка не должно отклоняться далее минус 15 минут, а для последнего – плюс 5 минут.

Марки и маркировка цемента

Свойства полученного бетона сильно зависят от марки использованного цемента. Его обычно фасуют в плотные бумажные мешки, а основную техническую информацию размещают на их наружных поверхностях. Правила маркировки упаковки изложены в ГОСТ 10178-85 и ГОСТ 30515-2013.

По старому стандарту сведения о цементе должны содержать:

• Сокращенное название материала. Общепринятые буквенные обозначения для портландцемента – ПЦ, белого цемента – БЦ, шлакопортландцемента – ШПЦ.
• Марку прочности, определяемую на 28 сутки с момента приготовления раствора. Она начинается с прописной буквы М, за которой следует числовое выражение прочности на сжатие, выраженное в кгс/см²: М200, М300, М400 и далее.
• Количество дополнительных примесей. Обозначение состоит из заглавной буквы Д и цифр, расположенных за ним. Надпись Д0 означает отсутствие добавок, Д15 – в смеси есть 15% шлаков, Д20 – доля минеральных добавок составляет 20%.
• Особые качества вяжущего вещества, обозначаемые буквами ГФ для гидрофобных и ПЛ для пластифицированных марок.
• Ссылку на нормативный документ, по которому изготовлен материал.

Старая маркировка.

По новому стандарту маркировка должна включать сведения о полном названии строительного материала, код из букв и цифр, характеризующий состав цемента. Группы смесей по типу использованных добавок обозначаются буквами А, В, С.

После названия группы идет буквенный код присадки. Затем указывается класс прочности и принадлежность к одной из категорий по скорости набора твердости. В конце следует ссылка на ГОСТ, по нормам которого был изготовлен цемент.

Расшифровка типичной маркировки представлена на рисунке №1.

Рисунок 1. Состав, значение и порядок нанесения маркировочных символов

Маркировка цемента.