3.2. Цемент

Цемент — мелкий порошок серого, зеленоватого или белого цвета. Обычно он упакован в мешки из крафт–бумаги порциями по 50 кг или отпускается с заводов и торговых складов навалом. Цементы различают по наименованию (обыкновенный портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлако–портландцемент, роман–цемент и т. д.) и маркам. Бывают цементы марок "200", "250", "300"… "600".

Соотношение компонентов сырьевой смеси, необходимой для создания цемента, выбирают с тем расчетом, чтобы полученный при обжиге портландцементный клинкер имел следующий химический состав (%): СаО — 62…68, Si0₂ — 18…26, Аl₂0₃ — 4…9, Fe₂0₃ — 2…6. Для получения клинкера чаще всего используют известняк и глину (добываемые отдельно) в соотношении 3: 1 (по весу). Приготовленную смесь подают на обжиг во вращающуюся печь, где при температуре 1200…1450 °С происходит обжиг — образование цементного клинкера (твердых кусков серого цвета размером в горошину или орех). В шаровых мельницах куски клинкера тонко размалываются с гипсом и другими добавками (тонкость помола — менее 0,08 мм). Чем тоньше помол, тем выше марка цемента и тем быстрее он твердеет.

Обращаем внимание некоторых индивидуальных застройщиков, которые очень ревностно относятся к экологии жилья: эти природные минеральные составляющие цемента экологически нейтральны. Низкий уровень экологической безопасности бетонных домов может возникнуть из‑за малой воздухопроницаемости стен и из‑за наличия в их составе гранитного щебня, который иногда имеет радиоактивный фон, выходящий за допустимые нормы.

Плотность цемента насыпная — 1100…1200 кг/м³, а в уплотненном состоянии — до 1700 кг/м³. В какой‑то степени насыпная плотность цемента может охарактеризовать его марку. С увеличением марки цемента плотность свеженасыпанного цемента также увеличивается:

— марка 100…… плотность 0,70 кг/л,

— марка 200…… плотность 0,85 кг/л,

— марка 300…… плотность 0,97 кг/л,

— марка 400…… плотность 1,10 кг/л,

— марка 500…… плотность 1,24 кг/л.

В одном ведре объемом 10 литров — 12…13 кг цемента М400.

Срок схватывания — одна из основных характеристик твердения цемента. Он рассчитывается от момента затворения (соединение с водой). Начало схватывания должно быть не ранее чем через 45 минут, а конец — не позднее 10 часов. Такие сроки дают возможность транспортировать и укладывать бетонные смеси до начала схватывания. Эти показатели определяют при температуре 20 °С. Если цемент затворяют горячей водой (более 40 °С), то может произойти очень быстрое схватывание. Работая по технологии ТИСЭ, надо учитывать, что приготовленная смесь должна быть израсходована до начала момента схватывания (за 20 — 30 мин). Увеличить время схватывания можно, добавив в воду клей ПВА (на 1 ведро — 50 мл).

Твердение цемента — химический процесс, который происходит при взаимодействии с водой и сопровождается выделением тепла. Частицы цемента начинают растворяться, причем одновременно происходят гидролиз (разложение отдельных минералов водой) и гидратация (присоединение воды), образуется цементное тесто–гель, из которого позднее выпадают твердые кристаллы высокой прочности.

Твердение портландцемента — достаточно длительный процесс (месяцы и годы). Но если вначале, в первую неделю, процесс набора прочности идет очень резко, то в дальнейшем скорость нарастания прочности сильно замедляется. Поэтому качество цемента принято условно оценивать по прочности, набираемой им в первые 28 суток твердения (рис. 88).

Рис. 88. Изменение прочности бетона во времени (R — прочность бетона; R₂₈ — марочная прочность бетона)

При твердении бетона в естественных условиях 50% прочности достигается через 7 суток. Эти сроки значительно удлиняются при пониженных температурах (рис. 89). При повышении температуры до 80°С сроки созревания бетона сокращаются в 8 — 10 раз. Поэтому на производствах ЖБИ применяют пропарочные камеры, где бетонные изделия набирают прочность, достаточную для транспортировки изделий, за 5 — 10 часов. В графике приведен пример с замораживанием и оттаиванием бетонной смеси. Здесь имеется в виду замораживание до начала набора прочности, т. е. если смесь заморожена до начала схватывания. Если же замораживание бетонной смеси произошло в начале набора прочности, то такая смесь, потеряв монолитную структуру, не способна стать полноценным бетоном.

Рис. 89. График созревания бетона в зависимости от температуры: 1 — при 15…20 °С; 2 — при 40 °С; 3 — при 12 °С; 4 — при замораживании и дальнейшем оттаивании

Оценка качества цемента.

Качество цемента можно оценить по дате изготовления и сроку его хранения, при этом условия хранения должны быть соблюдены. За время хранения марка цемента снижается на 5% в месяц. Так, при хранении в течение 6 месяцев марка цемента снизится на 40…50%.

Цемент считается качественным, если нет признаков окомкования. Наличие этого процесса определяют на ощупь: если горсть цемента сжать в кулаке, то свеже–изготовленный цемент сразу просыплется между пальцами, а лежалый — образует комок, поскольку он уже впитал влагу. До тех пор, пока комок можно размять пальцами, цемент считается пригодным к использованию.