Состав цемента: компоненты, пропорции и соотношение
Сложно найти более востребованный строительный материал, чем цемент. Он широко применяется практически во всех отраслях строительной индустрии, да и в обустройстве жилища и подворья тоже. Поэтому классическое соотношение, в котором цемент составляет одну часть, а песок три, знают все. Если в этот состав добавить еще и необходимую часть воды, то получится раствор, который применяется, например, для штукатурки.
Оглавление:
- Типы цементов по химическому составу
- Маркировка в соответствии с прочностью
- Другие виды маркировки
В цемент обычно входит меленый клинкер, а также гипс, глина, известняк, уголь и другие минеральные вещества. Характеристики, которыми обладает эта смесь, определяют пропорции, в которых входят в нее те или иные компоненты.
Если дать краткое определение, то цемент – это общее название целой группы вяжущих веществ, которые твердеют после смешивания с водой, не теряя потом полученной твердости.
Химический состав различных видов
В зависимости от того, какой состав имеет та или иная смесь измельченных минералов, какие дополнительные компоненты и добавки в нее входят, каково их соотношение, цемент делят на следующие группы:
- портландцемент;
- пуццолановый;
- шлаковый;
- глиноземистый;
- романоцемент;
- смешанный с наполнителями;
- магнезиальный;
- специальный (кислотоупорный).
Некоторые виды имеют множество подвидов. Например, группа, которую объединяет название портландцемент, включает в себя алюмоферритный, алюминатный, ферритный, белитовый, алитовый.
О том, из чего состоит цемент, можно написать не одну большую книгу. Как уже указывалось, цемент – лишь общее название огромной группы строительных материалов, которые объединяет не столько состав (входящие в них компоненты и их соотношение), сколько предназначение.
Химический состав некоторых групп цементов в общих чертах описан ниже.
1. Портландцемент – это смесь, в которую входят продукты тонкого размола клинкера и гипса. Именно гипс и является основным вяжущим веществом. С химической точки зрения – это смешанный в определенной пропорции сульфат кальция с разнообразными силикатами кальция. Доля последних может составлять до восьмидесяти процентов. Исходное сырье, из которого производится портландцемент, представляет собой субстанцию, состоящую из известняка (до 78 %) и глин (до 25 %).
2. Глиноземистый представляет собой смесь клинкера, бокситов и других минералов. Состав по массе: от трети до половины оксида алюминия, от 35 до 45 % оксида кальция, от 5 до 10 % оксида кремния и до 15 % оксидов железа. Пропорции этих компонентов определяют свойства глинозёмистого раствора. Применяется он как в качестве самостоятельного вяжущего вещества, так и в качестве добавки к другим видам.
3. Романоцемент. Это смесь, в состав которой, кроме клинкера, входят мергели, как известняковые, так и магнезиальные.
Содержание в нем оксида алюминия и кремнезема не должно быть ниже четверти по весу.
4. Магнезиальный. В него обязательно входит оксид магния, а также хлорид магния и сульфат магния в качестве затворителей. Последний используется реже и, главным образом для того, чтобы достичь повышенной устойчивости к воздействию воды. Применение определяется повышенной прочностью, а также способностью быстро схватываться и твердеть. Из комбинации магнезиального цемента в определенной пропорции с другими веществами получаются очень прочные полы. Из него же делают облицовочные материалы, точильные камни, абразивные круги, жернова, лестничные ступени и другие изделия, которые обычно работают под большой нагрузкой.
К магнезиальным относится и так называемый цемент Сореля, состав которого был разработан еще в позапрошлом веке французским ученым Станиславом Сорелем.
5. Кислотоупорный состоит из жидкого стекла, которое представляет собой водный раствор силиката натрия.
Наполнителями служат устойчивые к воздействию внешней среды минералы, в том числе кварциты и кварц. Использование кремнефтористого натрия способствует повышению скорости затвердевания, а также его стойкости к воздействию воды. Применяют для возведения сооружений, которые подвергаются активному воздействию агрессивных факторов. Например, башни, резервуары на предприятиях химической промышленности.
6. Цемент, смешанный с наполнителями, условно можно отнести к отдельной группе, поскольку по составу он сильно отличается от других видов.
Марки
Маркировка определяется прочностными характеристиками получившегося бетона. Для определения марок берут состав, смешанный в пропорции один к трем (одна часть материала и три части чистого кварцевого песка). Смесь в таком соотношении разбавляют водой и создают из нее небольшие блоки следующих размеров:
- длина: 16 см,
- ширина и высота: по 4 см.
После отвердения полученные изделия испытывают с различной периодичностью.
Блоки сдавливают на специальном оборудовании и определяют их прочность. Максимальная прочность проявляется после четырех и более недель просушки испытательного блока. В зависимости от полученных результатов вещество относят к определенной марке.
Наименее устойчивая смесь получает маркировку М100. Это значит, что испытательный блок выдержал давление до 10 МПа, или до 100 килограмм на сантиметр квадратный. Слишком подробно не маркируют, в стандартах большинства стран мира прописан шаг в сто единиц. Но достаточно часто встречается и шаг в пятьдесят единиц.
Наиболее прочным считается вещество марки М600. Сфера его применения – особо прочные сооружения военного и промышленного назначения. Смесь М600 с различными добавками и наполнителями в определенном соотношении позволяет создавать объекты, способные выдержать прямое попадание очень мощной бомбы. Соответствует качеству и цена. Он намного дороже, чем довольно высокопрочный М500.
В гражданском строительстве и в производстве многих материалов используют в основном, пожалуй, марки М300-М500.
Этого диапазона прочности хватает для того, чтобы можно было возводить сооружения и создавать изделия с нужными характеристиками.
Другие виды маркировки
Кроме марок по прочности существуют также и марки по составу. Так, аббревиатура ПЦ означает нахождение в таре портландцемента. Аббревиатура ШПЦ – это шлакопортландцемент. Латинские буквы и цифры указывают на состав такого материала. Речь идет о массовом количестве клинкера и шлака.
Отдельная маркировка указывает на то, какое количество различных добавок содержится в составе:
- к примеру, если на мешке с вяжущим материалом написано Д15, это значит, что в нем имеется 15 % определенных добавок.
- буквы ПЛ указывают на содержание пластификаторов, которые, значительно увеличивают срок его хранения. Быстротвердеющий обозначается буквой Б.
- для обозначения водонепроницаемого используют аббревиатуру ВРЦ.
Существует также множество других видов маркировки, указывающих на те или иные свойства, наличие в нем разнообразных добавок и наполнителей.
Состав и свойства цемента. — Завод сухих строительных смесей «ВосЦем»
Цементом называется вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и необходимого количества гипса и добавок. Клинкер получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых других материалов (мергеля, нефелинового шлама, доменного шлака), взятых в соотношении, которое обеспечивает образование в клинкере силикатов кальция, алюминатной и алюмоферритной фаз. Клинкер – один из важнейших компонентов цемента, от его состава зависят основные свойства цемента, полученного на его основе.
Смотрите интересные видео-ролики и читайте статьи от ВосЦем на канале Яндекс Дзен.
Введение в состав цемента до 15% активных минеральных добавок, предусмотренных стандартом, влияет на его свойства сравнительно в небольшой степени.
Если ввести таких добавок больше (выше 20%), свойства получаемого продукта будут уже заметно отличаться от свойств цемента. Такой продукт называют пуццолановым цементом. Предусмотренный стандартом разрыв в дозировке гидравлических добавок от 15 до 20% сделан для того, чтобы более отчетливо различать цемент и пуццолановый цемент.
Удельный вес портландцемента колеблется в пределах 3,0-3,2. Объемный вес цемента в рыхлонасыпанном состоянии 900-1300 кг/м3, а в уплотненном 1400-2000 кг/м3. При расчете емкости складов объемный вес принимают равным 1200 кг/м3, а при объемной дозировке материалов для приготовления бетонной смеси 1300 кг/м3.
Цемент (ГОСТ 10178-76) выпускают без добавок или активными минеральными добавками, отвечающими требованиям ОСТ 21-9-74. К основным свойствам цемента относятся: прочность (активность), сроки схватывания, равномерность изменения объема, тонкость помола, плотность, водопотребность, водоотделение, морозостойкость, тепловыделение, сцепление со стальной арматурой.
Прочность – свойство материалов в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные нагрузки. Прочность цемента зависит от его потребности затвердевать при смешивании водой в прочное камневидное тело. По механической прочности цемент подразделяется на четыре марки: 400, 500, 550 и 600. Марка прочности определяется пределом прочности при изгибе образцов.
Подробнее — прочность цемента.
Сроки схватывания цемента определяют при испытании теста нормально густоты. Нормальная густота цементного теста характеризуется количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента. Равномерность изменения объема цемента определяют при испытании образцов кипячением в воде. Если цемент после вылеживания не обладает равномерностью изменения объема, то его нельзя применять в строительстве, так как могут появиться вредные напряжения и бетон разрушится. Тонкость помола цемента влияет на скорость его схватывания и твердения.
Чем тоньше измельчен цемент, тем выше его прочность, особенно в начальный период твердения. Тонкость помола характеризуется также удельной поверхностью, т.е. суммарной поверхностью всех частиц, содержащихся в 1 кг цемента. Плотность цемента колеблется в пределах от 3000 до 3200 кг/м3.
Подробнее — скорость схватывания цемента.
Изменение объема цемента при твердении. По стандарту приготовленные из цемента лепешки при испытании кипячением в воде должны равномерно изменяться в объеме. Цемент, не удовлетворяющий этому требованию, применять в строительстве нельзя, так как это приводит к появлению вредных напряжений и даже разрушению бетона.
Подробнее — твердение цемента.
Водопотребность цементного теста. Вода добавляемая к цементу при затворении, необходима для нормального течения химических процессов, происходящих при твердении цемента, и для придания свежеприготовленному цементному раствору или бетону подвижности (пластичности, текучести), что обеспечивает плотность его укладки в форму или опалубку.
Уменьшить водопотребность и увеличить пластичность цемента можно путем введения пластифицирующих органических и неорганических поверхностно-активных веществ, например сульфитно-дрожжевой бражки.
Подробнее — водопотребность и связующая способность цементного теста.
Водоотделение цементного теста – процесс отжима воды в затворенном цементном тесте, растворе или бетоне под действием силы тяжести зерен заполнителя и частиц цемента. Некоторое количество воды при этом выступает на поверхность уложенной бетонной смеси (наружное водоотделение), а часть воды скапливается под поверхностями зерен крупного наполнителя (внутреннее водоотделение).
Подробнее — водоотделение и водоудерживающая способность цементного теста.
Морозостойкость цементных растворов и бетонов – способность сопротивляться попеременному их замораживанию и оттаиванию в пресной или морской воде. Вода при замерзании превращается в лед, при этом она увеличивается в объеме примерно на 8 %.
Это создает давление на стенки пор, нарушает структуру раствора или бетона и в конечном результате приводит к его разрушению.
Подробнее — влияние пониженных и повышенных температур на твердеющий цемент.
Тепловыделение. В процессе твердения цемент выделяет тепло. Если тепло выделяется очень медленно, то это обычно не вызывает возникновения трещин в бетоне. Если же этот процесс протекает сравнительно быстро, то применять данный цемент для возведения массивных сооружений не следует. Количество выделяющегося при твердении тепла можно уменьшить путем подбора соответствующего минералогического состава цемента, а также посредство введения некоторых измельченных активных минеральных и инертных добавок.
Подробнее — выделение тепла при твердении цемента.
Коррозионная стойкость цемента в основном зависит от плотности бетона или раствора и минералогического состава цемента. Коррозионная стойкость бетона уменьшается с увеличением его пористости и с повышением тонкости помола цемента.
Подробнее — коррозия цемента, виды коррозии и борьба цементной коррозией.
Пропорции ингредиентов цемента, их функции и ограничения
🕑 Время чтения: 1 минута
Обычный портландцемент содержит различные ингредиенты в различных пропорциях. Каждый ингредиент придает цементу различные свойства. Чтобы производить цемент хорошего качества, мы должны знать пропорции, функции и ограничения различных ингредиентов цемента.
Состав:
- Доля ингредиентов цемента
- Функции и ограничения ингредиентов цемента
- 1. Известь (CaO)
- 2. Кремнезем (SiO2)
- 3. Глинозем (Al2O3)
- 4. Оксид железа (Fe2O3)
- 5. Магнезия (MgO)
- 6. Сульфат кальция (CaSO4)
- 7. Сера (SO3)
- 8. Щелочи
Различные ингредиенты цемента и их пропорции следующие:
- Известь (CaO)
- Силикагель (SiO 2 )
- Глинозем (Al 2 О 3 )
- Железо (Fe 2 O 3
- Магнезия (MgO)
- Сульфат кальция (CaSO 4 )
- Сера (SO 3 )
- Щелочи
Рис.
1: Доля цементных ингредиентов
Известь или оксид кальция является наиболее важным компонентом цемента. Цемент содержит от 60 до 67% извести. Его получают из известняка, мела, сланца и т. д. Достаточное количество извести в цементе способствует образованию силикатов и алюминатов кальция. Если известь добавлена в избыточном количестве, цемент становится непрочным, а также происходит расширение и разрушение цемента. Если содержание извести ниже минимального требования, прочность цемента снизится, а также уменьшится время схватывания цемента.
Рис. 2: Известь в порошке
2. Силикагель (SiO 2 ) Кремнезем или диоксид кремния является вторым по величине ингредиентом цемента, составляющим от 17 до 25%. Кремнезем можно получить из песка, глинистой породы и т.
Рис. 3: Микрокремнезем
3. Глинозем (Al 2 O 3 )Глинозем в цементе присутствует в виде оксида алюминия. Содержание глинозема в цементе должно быть от 3 до 8%. Его получают из бокситов, алюмосодержащих глин и т. д. Глинозем придает цементу свойство быстрого схватывания. Как правило, для получения требуемого качества цемента требуется высокая температура. Но глинозем при добавлении к цементным ингредиентам ведет себя как флюс и снижает температуру спекания, что в конечном итоге ослабляет цемент. Так, для поддержания высокой температуры глинозем не следует использовать в избыточном количестве.
Рис. 4: Глинозем
4.
Оксид железа (Fe 2 O 3 ) Количество оксида железа в цементе колеблется от 0,5 до 6%. Его можно получить из летучей золы, железной руды, железного лома и т. д. Основной функцией оксида железа является придание цвета цементу. При высоких температурах оксид железа образует трехкальциевый алюмоферрит, реагируя с алюминием и кальцием. Полученный продукт придает цементу свойства прочности и твердости.
Рис. 5: Пигмент на основе оксида железа
5. Магнезия (MgO)Цемент содержит магнезию или оксид магния в диапазоне от 0,1 до 3%. Магнезия в цементе в небольших количествах придает твердость и цвет цементу. Если его больше 3%, цемент становится непрочным, а также снижается его прочность.
Рис. 6: Оксид магния
6. Сульфат кальция (CaSO 4 ) Сульфат кальция присутствует в цементе в виде гипса.
Рис. 7: Гипсовый порошок
7.Сера (SO 3 )Содержание серы или трехокиси серы в цементе составляет от 1 до 3%. Его функция состоит в том, чтобы заставить цемент звучать. Если его в избыточном количестве, цемент становится непрочным.
Рис. 8: Триоксид серы
8. ЩелочиВ цементе присутствуют такие щелочи, как сода и поташ, содержание которых обычно составляет от 0,1 до 1%. В процессе производства цемента большая часть щелочей уносится дымовыми газами при нагреве. Следовательно, в цементе содержится очень мало щелочей. Если содержание щелочи превышает 1%, это вызовет ряд проблем, таких как реакция щелочного агрегата, высолы, окрашивание и т. д.
Рис. 9: Выцветание из-за избытка щелочи
Цементные ингредиенты | Компоненты и состав
Цемент является одним из наиболее широко используемых строительных материалов в мире.
Бетон используется для строительства большинства конструкций, построенных сегодня в мире. Это один из основных компонентов бетона. Эта статья расскажет вам о важных фактах об ингредиентах цемента, о которых мы должны знать.
Что такое цемент
Цемент — это вяжущее, химическое соединение, используемое в строительстве, которое затвердевает, схватывается и прилипает к другим материалам, связывая их вместе. Цемент используется для производства бетона, который признан вторым наиболее используемым ресурсом в мире после воды. В основном он используется для изготовления бетона, раствора, раствора и т. д.
В большинстве случаев цемент используется для скрепления песка и крупного заполнителя, а не сам по себе. Раствор для кладки изготавливается из цемента, смешанного с мелким заполнителем, а бетон – из цемента, смешанного с песком и крупным заполнителем.
Как производится цемент
Кальций, кремнезем, алюминий, железо и другие компоненты химически соединяются под тщательным наблюдением и наблюдением для создания цемента.
Известняк, ракушки и мел или мергель в сочетании со сланцами, глиной, сланцем, доменным шлаком, кварцевым песком и железной рудой являются типичными ингредиентами, используемыми для производства цемента.
При нагревании до высоких температур эти материалы объединяются, образуя похожее на камень вещество, которое затем растирается в мелкий порошок, известный как цемент.
Ингредиент портландцемента можно разделить на две основные группы.
- На основе химических веществ, присутствующих в цементе
- На основе комбинации химических веществ в цементе
Ингредиенты цемента в соответствии с доступными химическими веществами
Основным химическим веществом, доступным в цементе, является кальций O оксид, диоксид кремния, алюминий Оксид и оксид железа. Кроме того, могут быть идентифицированы такие химические вещества, как оксид магния, сульфат кальция, сера и щелочи. В следующей таблице показано их приблизительное распределение.
| Химическое соединение | Формула | Краткая форма | Прибл. Процентное содержание | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Известь – оксид кальция | CaO | C | 9003 3 60 – 65 % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кремний – диоксид кремния | SiO 2 | С | 17 – 25 % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Глинозем – оксид алюминия | Al 2 O 3 901 94 | А | 3 – 8 % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Оксид железа | Fe 2 O 3 | F | 0,5 – 6 % | Магнезия | MgO | 0,1 – 3 % | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Сульфат кальция | CaSO 4 | 1 – 3 % 900 34 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Сера | SO 3 | 1 – 3 % | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Щелочи | 0,1 – 1 % хим. ИзвестьИзвесть известна как оксид кальция ( CaO) . Как указано в приведенной выше таблице, он берет более высокий процент, который составляет 60-65% цемента и является основным компонентом среди ингредиентов портландцемента. Известь можно получить из известняка, мела и сланцев. и т.д. Известь играет важную роль в повышении прочности бетона. Он должен поддерживаться на оптимальном уровне. Меньшее содержание извести снижает прочность бетона, а также время схватывания бетона. СиликагельСиликагель также известен как диоксид кремния ( SiO 2 ). Его содержание меньше (17–25 %) по сравнению с известью. Кремнезем можно получить из песка, глинистой породы и т. д. Кремнезем также способствует повышению прочности бетона. Следовательно, его составы должны контролироваться правильно, так как увеличение содержания диоксида кремния увеличивает прочность и в то же время увеличивает время схватывания бетона. ГлиноземГлинозем обозначается как оксид алюминия ( Al 2 O 3 ). Его можно получить из бокситов, глиноземсодержащих глин и т. д. Кроме того, он составляет третье место по количеству (3–8 %) в цементе. Глинозем влияет на быстрое схватывание бетона, а также снижает температуру клинкера, что приводит к получению слабого цемента. Оксид железаИзвестен как Fe 2 O 3 . и уходит примерно 0,5 – 6 % цемента. Оксид железа влияет на цвет цемента. Соединение трехкальциевого алюминоферрита (4CaO.Al 2 O 3 Fe 2 O 3 = C 4 AF), полученное путем объединения извести, глинозема и оксида железа, оказывает влияние на стойкость и прочность. из бетона. Ингредиенты цемента в соответствии с химическим составом Химические и физические свойства цемента в основном обсуждаются в связи с изменением процентного содержания его химического состава. В следующей таблице указаны названия и химические вещества, включенные в каждый состав.
В дополнение к вышеперечисленным есть другие компоненты, такие как диоксид натрия (Na 2 O), диоксид калия (K 2 O) и гипс (CaSO 4 . В следующей таблице указаны составы различных
C 3 S – трикальцийсиликат Способствует ранняя прочность бетона. Состав цемента: состав, химическая формула и производство Scroll to top
|
Четыре основных химических состава цемента C 3 S, C 2 S, C 3 A и C 4 AF.
2H 2 O). ) используется в качестве ингредиентов цемента.