Цемент: что, как и почему

ООО "ТранТехТрейд" предоставляет скидки в зависимости от объема и местонахождения объекта. 

Если на какую-либо продукцию или услугу отсутствует цена а также по другим вопросам звоните по телефону +7 (843) 27-000-27

Цемент представляет собой один из основных материалов современного строительства. Цемент (лат. caementum — «щебень, битый камень») – это искусственное вяжущее вещество из природных компонентов, затворяемое водой и приобретающее высокую прочность при затвердении. Помимо прочего, при затвердении цемент приобретает влагостойкие качества. Из цемента делают строительный раствор, смешивая его с водой и песком. При добавлении в ту же смесь крупного наполнителя (щебня) получается бетон.

Долгий и нелегкий путь изобретения цемента

Цемент называют гидравлическим вяжущим, так как для его перехода в прочностное состояние необходима вода. Первопроходцами в изобретении вяжущего были древние римляне, обнаружившие гидравлические свойства извести, смешанной с измельченным кирпичом и затвердевшим вулканическим пеплом (пуццоланом, пемзой и т.д.).

Все эти материалы содержат следующие оксиды:

  1. оксид алюминия;
  2. оксид железа;
  3. диоксид кремния.

древний цементИменно эти оксиды обеспечивают взаимодействие с известью для присоединения воды и образования соединений с кремнеземом – этот процесс называется гидратацией. Результатом процесса является кристаллизация гидросиликатов кальция, раствор затвердевает, образуется прочный, нерастворимый в воде материал.

В Средние века – время повсеместных алхимических опытов – было случайно обнаружено, что продукты обжига известняков, загрязненных глиной, по уровню водостойкости порой даже превосходят римские пуццолановские смеси. Начались активные поиски оптимального состава. Одновременно изучались имеющиеся и разрабатывались новые месторождения извести и глины.

К середине XIX века была выявлена и доказана необходимость обжига сырьевой смеси при высокой температуре (1450°С) для обеспечения прочного соединения извести с тремя вышеперечисленными оксидами, обусловливающими гидравличность цемента.

Состав цемента

В состав сырьевой смеси обычно входят гашеная известь и глина либо другие материалы аналогичного валового состава. При нагревании частицы сырья оплавляются, образуя гранулы клинкера (промежуточного продукта для производства цемента). Полученный клинкер смешивают с некоторым количеством гипса (либо другими видами сульфата кальция – они нужны для регулирования скорости схватывания раствора) и перемалывают.

В состав клинкера входят 4 основные фазы:

  • Алит. Содержание этого трехкальциевого силиката (3СаOSiО2) в клинкере составляет порядка 50-70%, что делает его наиболее важным компонентом материала. Алит быстро вступает в реакцию с водой, оказывая наибольшее влияние на приобретение цементом прочности в течение первых 28 суток.
  • Белит. Двухкальциевый силикат (2СаOSiО2) содержится в клинкере в количестве 15-30% по большей части в β-модификации. Он реагирует с водой намного медленнее алита, поэтому его вклад в прочность материала минимален в течение первых 28 суток, существенно увеличиваясь в более поздние сроки. Примерно через год уровни прочности алита и белита выравниваются.
  • Ферритная фаза. Четырехкальциевый алюмоферрит 4Ca0Al2O3Fe2O/3/, составляющий 5-15% клинкера, имеет варьирующуюся скорость реакции с водой – высокую в первый период и снижающуюся со временем.
  • Алюминатная фаза. Составляя 5-10% от общего количества материала, трехкальциевый алюминат (Са3Аl2O6) быстрее других фаз реагирует с водой. Это может вызывать быстрое схватывание раствора, что нежелательно – для предотвращения этого процесса в цемент и добавляют гипс либо другой реагент, контролирующий схватывание.

В клинкере могут содержаться в небольшом количестве и другие фазы, например, щелочные сульфаты и оксид кальция.


Цемент: что, как и почему? - часть 2