Штукатурные смеси – технические характеристики и обзор основных видов
Сухие строительные смеси для проведения штукатурных работ – разновидность отделочных материалов, используемых для «черновой» обработки поверхностей. Это, например, укладка газобетонного блока, монолитного бетона, кирпича и других стройматериалов, которые отличаются значительным перепадом высот и шероховатостью. Есть несколько видов штукатурных смесей с разным составом, техническими характеристиками и сферой применения.
При помощи штукатурки можно отделывать потолки, стены, конструктивные элементы строений, например, эркеры, арки, ступени, карнизы и колонны. Следует отметить, что при возведении жилых домов действуют санитарно-технические требовании, в соответствии с которыми одним из этапов строительных работ обязательно должно быть нанесение цементной или гипсовой штукатурной смеси.
Задачи, которые позволяет решить штукатурка
- Выровнять поверхность после проведения общих строительных работ.
- Замаскировать коммуникации или следы, которые остались после их монтажа.
- Обеспечить шумо-, звуко- и теплоизоляцию необходимого уровня.
- Подготовить слой для проведения дальнейших отделочных работ с высокой силой сцепления (адгезии).
- Компенсировать значительные колебания высот при отделке.
Этот стройматериал отличается универсальностью применения и крайне продолжительным сроком эксплуатации, в связи с чем его используют при возведении практически всех жилых строений.
Виды штукатурных смесей
У таких сухих смесей для проведения внутренних отделочных и наружных работ могут быть разные характеристики, состав и, соответственно, стоимость. С учетом российского климата у нас применяются преимущественно такие виды штукатурок.
- Цементные строительные. Используются для обработки потолков и стен как снаружи, так и внутри здания, позволяя создавать поверхность с отличными эксплуатационными характеристиками, высоким уровнем надежности и прочности.
- Гипсовые. Такие смеси помогают обеспечить максимальный комфорт проживающим в доме. Они принимают участие в процессе регулирования влажности и позволяют создать оптимальный для человека микроклимат. В некоторых случаях штукатурка для кирпича и газобетона может использоваться в качестве финальной отделки.
- Известковые. В составе этих штукатурных смесей есть песок, а также обладающая вяжущими свойствами известь. Такой стройматериал один из самых дешевых, в связи с чем он активно применяется как при возведении жилых домов, так и в процессе строительства коммерческих зданий. Известковая штукатурка отличается чувствительностью к увеличению толщины ее слоя, невысокой прочностью, не является влагостойкой и дает усадку, но при этом раствор схватывается довольно быстро и крайне экологичен.
- Специальные составы. Применяются, когда необходимо решить специальные и узкие задачи, например, утеплить поверхность, сделать ее влагостойкой, обеспечить высокую устойчивость к механическим воздействиям, звукоизоляцию и огнебиозащиту.
Чтобы на выгодных условиях приобрести сухие смеси для проведения внутренних работ, необходимо ориентироваться в характеристиках разных видов штукатурки и правилах эксплуатации.
Состав штукатурной смеси
Главный ингредиент известковой, гипсовой и цементной штукатурки – песок. Разница между этими видами смесей заключается только в выборе вещества с вяжущими свойствами, пропорциях составляющих и присутствии различных примесей. Например, в составе фасадной штукатурки в большинстве случаев цемент, так как это позволяет сделать поверхность прочной, влагостойкой и выдерживающей любые погодные условия. В интерьере лучше использовать гипсовую штукатурку, но когда нужен более экономный вариант, можно заменить ее известковой.
Штукатурные смеси, которые предлагает интернет-магазин Альфацем, обладают таким преимуществом как готовность к использованию.
Нужно только разбавить смесь водой в указанном объеме и замешать раствор. В некоторых случаях декоративные штукатурные смеси содержат тонирующие вещества, полимеры, перлит и мраморную крошку.
Сфера использования сухих штукатурных смесей
Чаще всего в строительстве применяется сухая штукатурка М 150 или М 200, но разновидностей таких стройматериалов гораздо больше.
- Структурная штукатурка. В ее составе присутствуют полимеры, каменная крошка и чипсы, благодаря чему поверхность приобретает рельефную текстуру. Такая смесь может использоваться для внутренней отделки и наружных работ. Составляющие штукатурки не только придают отделке особый внешний вид, но и делают ее устойчивой к повреждениям, в том числе к ударам и стиранию.
- Декоративная. Как правило, такая штукатурка выступает в качестве финальной отделки, но некоторые современные растворы позволяют уже на стадии черновой отделки придать поверхности завершенный вид. При помощи такой штукатурки облицовываются стены, элементы конструкции зданий и декоративные детали.
- Фактурная. В основе этой штукатурки может быть цемент или другое вяжущее вещество, у наполнителя явно выражена фактура. При помощи таких стройматериалов можно воспроизводить текстуру металла, древесины и натурального камня.
Штукатурные смеси можно условно разделить на виды по стадии их использования. Есть, например, стартовые штукатурки, предназначенные, прежде всего, для обеспечения высокой адгезии при дальнейших отделочных работах. В этом случае стартовая штукатурка выступает в качестве прослойки между бетоном, имеющим гладкую поверхность, и, например, керамической плиткой. Такая штукатурная смесь может также применяться, чтобы зафиксировать основание с рыхлой поверхностью, множеством раковин и трещин.
Выбор штукатурной смеси
Чтобы подобрать подходящую штукатурку, стоит обратиться за консультацией к профессиональным строителям, прорабу или архитектору. Главным критерием выбора должна быть не стоимость и даже не уровень прочности, а эксплуатационные свойства и нужные вам характеристики.
Если смесь будет использоваться в жилом помещении, нужно обращаться внимание, прежде всего, на такие качества.
- Продолжительный срок эксплуатации.
- Практичность.
- Безопасность, в том числе экологическая.
При использовании штукатурки в производственном помещении необходимо учитывать следующие требования.
- Высокий уровень прочности.
- Доступная стоимость как самого стройматериала, так и штукатурных работ.
- Оптимальные технические характеристики: устойчивость к воздействию влаги, очищенная от пыли поверхность и т. п.
Безусловно, штукатурная смесь М 200 подходит для использования на самых разнообразных объектах. Штукатурка помогает решать множество проблем.
Исходя из цели использования этого стройматериала, можно привести еще несколько советов по его подбору.
- Чтобы выровнять стены, провести отделку поверхностей с высоким уровнем влажности, при отсутствии отопления, стоит обратить внимание на цементно-песчаную смесь (ЦПС).
- Для проведения работ внутри помещения, в частности отделки под поклейку обоев или окрашивание, лучше использовать гипсовую штукатурку.
- Специальные задачи (обеспечение повышенной тепло- или звукоизоляции, противопожарной защиты) решаются при помощи специальных штукатурных составов.
Важно также учитывать, каким способом будет наноситься раствор. Если машинным, стоит использовать отраслевые решения. Смесь будет иметь необходимый уровень пластичности, она долго не будет садиться, и удастся за один проход создать высококачественное покрытие. При незначительном колебании высот на обрабатываемой поверхности лучше использовать тонкослойную штукатурку. В ее составе, как правило, полимерные, минеральные, силикатные или силиконовые наполнители, обеспечивающие повышенную адгезию и высокий уровень прочности, даже если наносится тонкий слой.
Поделиться с друзьями
Сухая штукатурная смесь – цена, характеристики, доставка
Штукатурка применяется для высококачественного выравнивания стен и потолков под облицовку, для выравнивания стен и потолков под облицовку керамической плиткой, оклейку обоями и покраску без дополнительного шпаклевания, изготовления декоративных элементов, проведения реставрационных работ.
Штукатурные смеси для внутренних работ – это самый востребованный и недорогой продукт, благодаря которому можно выравнивать стены. Для того, чтобы начать совершать строительные и отделочные манипуляции, используя штукатурку, нужно хорошенько изучить все представленные на рынке варианты сухих смесей. Перед применением финишной штукатурки – используйте сухую смесь М300 для чернового выравнивания стен.
На рынке представлен обширный спектр подобных стройматериалов. Как правило, это заранее приготовленная строительная смесь или сухой компаунд.
Сухая сыпучая смесь
Систематизируется исходя из основного ингредиента – наполнителя. На рынке предлагаются следующие разновидности:
- С цементно-песчаной основой;
- Сухая цементная штукатурка.
Состав
Чтобы достигнуть требуемой консистенции в процессе выравнивания стен, смесь разбавляют водой в необходимом количественном соотношении. Приготовленную смесь можно использовать практически во всех видах отделки, кроме отделки внутри жилья.
В составе сухой цементной известковой смеси содержится гашеная известь, которая хорошо зарекомендовала себя благодаря своей пластичности и антимикробным свойствам. Именно из-за извести, входящей в основу такой штукатурки, можно прекрасно осуществить выравнивание стен, особенно в местах, где присутствует большая сырость. Гипсовая сухая штукатурка включает в себя строительный гипс с примесью минералов. Такая штукатурка хорошо годится для отделки внутри здания, в котором проживают люди. Раствор легко наносится на стены, моментально застывает, окрашивается в белый колор. Как правило, сухая штукатурка упаковывается в прочные мешки разного объема и веса. Фабричная норма веса мешка – 20-30 кг.
Как подобрать штукатурку для выравнивания стен
Для начала следует определить, из какого материала сделана стена:
- Кирпичная стена даёт возможность применять в отделке абсолютно все разновидности сухой штукатурки.
- Если же стена из бетона, то в такой ситуации самой лучшей альтернативой будет использование гипсовых штукатурок. Остальные варианты штукатурок по бетону проводятся только при использовании специальной штукатурной сетки из металла, которую нужно заранее закрепить на стенке.
- Деревянная стена – тут лучше употреблять в работе сухую гипсовую смесь.
Остальные варианты штукатурок по бетону проводятся только при использовании специальной штукатурной сетки из металла, которую нужно заранее закрепить на стенке.Готовая штукатурка
Представлена она в виде заранее подготовленной смеси для штукатурки различных типов поверхностей, которая упакована в пластмассовые и железные ведра или банки. Её не нужно разбавлять водой, понадобится только строительный миксер, с помощью которого вы перемешаете раствор, а далее её можно уже использовать для отделки стены.
Виды готовой штукатурки
- Фактурная – в её состав входят разные примеси (мраморная крошка, опилки, льняные волокна). Отделка такой штукатуркой позволит придать стенке текстурный рельеф. Чаще всего делают имитирование древесной коры (короед).
- Структурная – в её состав входит измельченный до мелкой фракции кварц. Стену покрывают тончайшим слоем материала. Благодаря этому покрытию можно придать ровный и гладкий вид, а также можно создать яркую текстуру.
- Венецианская – самый дорогой вид, в её составе большое количество мрамора, благодаря чему стены после такой отделки очень похожи на настоящий мрамор.
Ноу-хау о составе и свойствах видов цемента
ЦементЦемент вообще, клеящие вещества всех видов, а в более узком смысле вяжущие материалы, применяемые в строительстве. Цементы такого типа представляют собой тонкоизмельченные порошки, которые при смешивании с водой превращаются в твердую массу. Схватывание и отверждение являются результатом гидратации, которая представляет собой химическую комбинацию цементных составов с водой, которая дает субмикроскопические кристаллы или гелеобразный материал с большой площадью поверхности. Из-за своих гидратирующих свойств строительные цементы, которые затвердевают даже под водой, часто называют гидравлическими цементами. Наиболее важным из них является портландцемент.
В этой статье рассматривается историческое развитие цемента, его производство из сырья, его состав и свойства, а также проверка этих свойств.
Основное внимание уделяется портландцементу, но внимание также уделяется и другим типам, таким как шлакосодержащий цемент и высокоглиноземистый цемент. Строительные цементы имеют общие химические компоненты и методы обработки с керамическими продуктами, такими как кирпич и плитка, абразивы и огнеупоры.
ПРИМЕНЕНИЕ ЦЕМЕНТА
Цементы можно использовать отдельно (т. е. в качестве материалов для затирки), но обычно они используются в строительном растворе и бетоне, в которых цемент смешивается с инертным материалом, известным как заполнитель. Раствор представляет собой цемент, смешанный с песком или щебнем, размер которого не должен превышать приблизительно 5 мм ( 3 / 16 дюймов). Бетон представляет собой смесь цемента, песка или другого мелкого заполнителя и крупного заполнителя, размер которого для большинства целей составляет от 19 до 25 мм ( 3 / 4 до 1 дюйма), но крупный заполнитель также может быть до 150 мм (6 дюймов), когда бетон укладывается в большие массы, такие как плотины.
Растворы используются для скрепления кирпичей, блоков и камня в стенах или в качестве поверхностной штукатурки. Бетон используется для самых разных строительных целей. Смеси грунта и портландцемента используются в качестве основы для дорог. Портландцемент также используется в производстве кирпича, черепицы, черепицы, труб, балок, шпал и различных экструдированных изделий. Изделия изготавливаются на заводах и поставляются готовыми к установке.
Поскольку сегодня бетон является наиболее широко используемым из всех строительных материалов в мире, широко распространено производство цемента. Ежегодно в развитых странах выливается почти одна тонна бетона на душу населения.
ИСТОРИЯ ЦЕМЕНТА
Происхождение гидравлических цементов восходит к древней Греции и Риму. В качестве материалов использовались известь и вулканический пепел, который медленно реагировал с ним в присутствии воды с образованием твердой массы. Это сформировало вяжущий материал для римских растворов и бетонов 2000 лет назад и последующих строительных работ в Западной Европе.
Вулканический пепел, добытый недалеко от того места, где сейчас находится город Поццуоли, Италия, был особенно богат важными алюмосиликатными минералами, что дало начало классическому пуццолановому цементу римской эпохи. По сей день термин пуццолановый или пуццолановый относится либо к самому цементу, либо к любому мелкодисперсному алюмосиликату, который реагирует с известью в воде с образованием цемента. (Термин цемент происходит от латинского слова cementum, что означало каменную крошку, которая использовалась в римском растворе, а не сам вяжущий материал.)
Портландцемент является преемником гидравлической извести, которая была впервые разработана Джоном Смитоном в 1756 году, когда его вызвали для возведения каменного маяка Эдди у побережья Плимута, Девон, Англия. Следующей разработкой, имевшей место около 1800 г. в Англии и Франции, стал материал, полученный путем обжига конкреций глинистого известняка. Вскоре после этого в Соединенных Штатах аналогичный материал был получен путем сжигания встречающегося в природе вещества, называемого «цементной породой».
Эти материалы относятся к классу, известному как натуральный цемент, который похож на портландцемент, но имеет более легкий обжиг и не имеет контролируемого состава.
Изобретение портландцемента обычно приписывают Джозефу Аспдину из Лидса, Йоркшир, Англия, который в 1824 году получил патент на материал, полученный из синтетической смеси известняка и глины. Он назвал продукт «портландцемент» из-за воображаемого сходства материала при затвердевании с портландским камнем, известняком, используемым для строительства в Англии. Продукт Аспдина, возможно, был слишком легко обожжен, чтобы быть настоящим портландцементом, и настоящим прототипом, возможно, был продукт, произведенный Исааком Чарльзом Джонсоном на юго-востоке Англии около 1850 года. Производство портландцемента быстро распространилось на другие европейские страны и Северную Америку. В течение 20 века производство цемента распространилось по всему миру. К началу 21 века Китай и Индия стали мировыми лидерами по производству цемента, за ними следуют США, Бразилия, Турция и Иран.-400x400.png)
СЫРЬЕ
СОСТАВ
Портландцемент состоит в основном из соединений извести (оксид кальция, CaO), смешанного с кремнеземом (диоксид кремния, SiO 2 оксид алюминия, 2
Самым распространенным известняковым сырьем являются известняк и мел, но также используются и другие материалы, такие как отложения кораллов или ракушек. Глины, сланцы, сланцы и эстуарные илы являются обычным глинистым сырьем. Мергель, плотная известковая глина и цементная порода содержат как известковые, так и глинистые компоненты в пропорциях, иногда приближающихся к составу цемента .
Другим сырьем является доменный шлак, который состоит в основном из извести, кремнезема и глинозема и смешан с известковым материалом с высоким содержанием извести. Каолин, белая глина, содержащая мало оксида железа, используется в качестве глинистого компонента для белого портландцемента. Промышленные отходы, такие как летучая зола и карбонат кальция от химического производства, являются другим возможным сырьем, но их использование невелико по сравнению с природными материалами.
Содержание магнезии (оксида магния, MgO) в сырье должно быть низким, поскольку допустимый предел в портландцементе составляет от 4 до 5 процентов. Другими примесями в сырье, которые должны быть строго ограничены, являются соединения фтора, фосфаты, оксиды и сульфиды металлов, а также избыток щелочей.
Другим важным сырьем является гипс, около 5 процентов которого добавляют к обожженному цементному клинкеру во время измельчения, чтобы контролировать время схватывания цемента. Портландцемент также может быть получен в комбинированном процессе с серной кислотой с использованием сульфата кальция или ангидрита вместо карбоната кальция.
Двуокись серы, образующаяся в дымовых газах при сжигании, превращается в серную кислоту обычными процессами.
ДОБЫЧА И ПЕРЕРАБОТКА
Сырье, используемое в производстве цемента, добывается путем добычи твердых пород, таких как известняки, сланцы и некоторые сланцы, при необходимости с помощью взрывных работ. Некоторые месторождения разрабатываются подземным способом. Более мягкие породы, такие как мел и глина, можно выкапывать непосредственно экскаваторами.
Извлеченные материалы транспортируются на дробильную установку грузовиками, грузовыми железнодорожными вагонами, ленточными конвейерами или канатными дорогами. Их также можно транспортировать во влажном состоянии или в виде суспензии по трубопроводу. В регионах, где нет известняков с достаточно высоким содержанием извести, можно использовать какой-либо процесс обогащения. Пенная флотация удалит излишки кремнезема или глинозема и, таким образом, улучшит качество известняка, но это дорогостоящий процесс, который используется только в случае необходимости.
ПРОИЗВОДСТВО ЦЕМЕНТА
Производство портландцемента состоит из четырех стадий:
- Дробление и измельчение сырья.
- Смешивание материалов в правильных пропорциях.
- Обжиг приготовленной смеси в печи.
- Измельчение обожженного продукта, известного как «клинкер», вместе с примерно 5 процентами гипса (для контроля времени схватывания цемента).
Три процесса производства известны как влажный, сухой и полусухой процессы и называются так, когда сырье измельчается во влажном состоянии и подается в печь в виде суспензии, измельчается в сухом виде и подается в виде сухого порошка или в сухом виде а затем увлажняют с образованием узелков, которые подают в печь.
ДРОБЛЕНИЕ И ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ
Все материалы, кроме мягких, сначала измельчаются, часто в два этапа, а затем измельчаются, как правило, во вращающихся цилиндрических шаровых или трубчатых мельницах, содержащих загрузку стальных мелющих шаров.
Этот помол производится мокрым или сухим, в зависимости от используемого процесса, но для сухого помола сырье сначала может потребоваться высушить в цилиндрических вращающихся сушилках.
Мягкие материалы измельчаются путем интенсивного перемешивания с водой в промывочных мельницах с образованием мелкодисперсной суспензии, которая проходит через сита для удаления крупных частиц.
СМЕШИВАНИЕ
Первое приближение к химическому составу, необходимому для конкретного цемента, получается путем выборочной добычи и контроля сырья, подаваемого на дробильно-измельчительную установку. Более точный контроль достигается путем вытягивания материала из двух или более партий, содержащих несколько различающихся по составу сырьевых смесей. При сухом способе эти смеси хранятся в силосах; шламоемкости используются в мокром процессе. Тщательное перемешивание сухих материалов в силосах обеспечивается перемешиванием и интенсивной циркуляцией сжатого воздуха. В мокром процессе резервуары для навозной жижи перемешиваются механическими средствами или сжатым воздухом, или обоими способами.
Шлам, который содержит от 35 до 45 процентов воды, иногда фильтруют, уменьшая содержание воды до 20-30 процентов, а затем фильтрационный осадок подают в печь. Это снижает расход топлива на сжигание.
ОБЖИГ
Первыми печами, в которых цемент обжигали партиями, были бутылочные печи, за которыми последовали камерные печи, а затем шахтные печи непрерывного действия. Шахтная печь в модернизированном виде до сих пор используется в некоторых странах, но доминирующим средством сжигания является вращающаяся печь. Эти печи длиной до 200 метров (660 футов) и диаметром до шести метров на установках с мокрым способом, но меньше для сухого процесса, состоят из стального цилиндрического кожуха, футерованного огнеупорными материалами. Они медленно вращаются вокруг оси, наклоненной на несколько градусов к горизонтали. Подача сырья, подаваемая с верхнего конца, медленно движется вниз по печи к нижнему, или обжиговому, концу. Топливом для сжигания может быть угольная пыль, нефть или природный газ, впрыскиваемый через трубу.
Температура в конце обжига колеблется от 1350 до 1550 ° C (от 2460 до 2820 ° F) в зависимости от сжигаемого сырья. Теплообменник той или иной формы обычно встраивается в заднюю часть печи для увеличения теплопередачи к поступающему сырью и, таким образом, для уменьшения потерь тепла с отходящими газами. Обожженный продукт выходит из печи в виде небольших комочков клинкера. Они попадают в охладители, где тепло передается поступающему воздуху, а продукт охлаждается. Клинкер может быть немедленно перемолот в цемент или складирован для дальнейшего использования.
При полусухом способе сырье в виде конкреций, содержащих от 10 до 15 процентов воды, подается на подвижную цепную решетку перед подачей в более короткую вращающуюся печь. Горячие газы, поступающие из печи, всасываются через сырые конкреции на колосниковой решетке, предварительно нагревая конкреции.
Выбросы пыли из цементных печей могут быть серьезными неприятностями. В населенных пунктах обычно и часто необходимо устанавливать циклонные разрядники, системы рукавных фильтров или электростатические пылеуловители между выходом из печи и дымовой трубой.
Современные цементные заводы оснащены сложной аппаратурой для контроля процесса обжига. Пробы сырья на некоторых заводах отбираются автоматически, а компьютер рассчитывает и контролирует состав сырьевой смеси. Производительность крупнейших вращающихся печей превышает 5000 тонн в сутки.
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ
Клинкер и необходимое количество гипса измельчают в мелкий порошок в горизонтальных мельницах, подобных тем, которые используются для измельчения сырья. Материал может проходить прямо через мельницу (измельчение в открытом цикле) или более грубый материал может быть отделен от продукта помола и возвращен в мельницу для дальнейшего измельчения (измельчение в замкнутом цикле). Иногда к исходному материалу добавляют небольшое количество шлифовальной добавки. Для воздухововлекающих цементов (рассматриваемых в следующем разделе) аналогично производится добавка воздухововлекающих добавок.
Готовый цемент пневматически перекачивается в силосы для хранения, из которых он извлекается для упаковки в бумажные мешки или для отправки в контейнерах.
Основные цементы: состав и свойства
Portland Cement
Химический состав
Портлендский цемент состоит из четырех основных соединений: силикат Tricalcium (3CAO · SIO 2 ), Diclecium Silicit · SiO 2 ), алюминат трикальция (3CaO · Al 2 O 3 ) и алюмоферрит тетракальция (4CaO · Al 2 O 3 Fe 2 O 3 ). В сокращенном обозначении, отличном от обычных атомарных символов, эти соединения обозначаются как C 3 S, C 2 S, C 3 A и C 4 AF, где C обозначает оксид кальция (известь) , S для кремнезема, A для глинозема и F для оксида железа. Также присутствуют небольшие количества нечесаной извести и магнезии, а также щелочи и незначительные количества других элементов.
ПортландцементГидратация
Наиболее важными гидравлическими составляющими являются силикаты кальция, C 2 S и C 3 S.
При смешивании с водой силикаты кальция реагируют с молекулами воды с образованием гидрата силиката кальция (3CaO · 2SiO 2 · 3H 2 O) и гидроксид кальция (Ca [OH] 2 ). Этим соединениям присвоены сокращенные обозначения C–S–H (представленные средней формулой C 3 S 2 H 3 ) и CH, а реакцию гидратации можно грубо представить следующими реакциями: 3 S 2 H 3 + CH На начальной стадии гидратации исходные соединения растворяются, и при растворении их химических связей выделяется значительное количество тепла. Затем по непонятным до конца причинам гидратация прекращается. Этот период покоя или покоя чрезвычайно важен при укладке бетона. Без периода покоя не было бы цементовозов; заливка должна производиться сразу после смешивания.
После периода покоя (который может длиться несколько часов) цемент начинает затвердевать, так как образуются CH и C-S-H. Это вяжущий материал, который связывает цемент и бетон вместе.
По мере гидратации происходит непрерывное потребление воды и цемента. К счастью, продукты C–S–H и CH занимают почти такой же объем, как исходный цемент и вода; объем приблизительно сохраняется, а усадка управляема.
Хотя приведенные выше формулы рассматривают C–S–H как определенную стехиометрию, с формулой C 3 S 2 H 3 вовсе не образует упорядоченной структуры однородного состава. C–S–H на самом деле представляет собой аморфный гель с сильно варьирующейся стехиометрией. Отношение C к S, например, может варьироваться от 1:1 до 2:1, в зависимости от состава смеси и условий отверждения.
Структурные свойства
Прочность портландцемента зависит от его состава и степени измельчения. C 3 S в основном отвечает за прочность, развиваемую в первую неделю твердения, а C 2 S для последующего повышения прочности. Соединения оксида алюминия и железа, которые присутствуют только в меньших количествах, вносят небольшой непосредственный вклад в прочность.
Затвердевший цемент и бетон могут ухудшиться из-за воздействия некоторых природных или искусственных химических агентов. Соединение оксида алюминия является наиболее уязвимым к химическому воздействию в почвах, содержащих сульфатные соли, или в морской воде, в то время как соединение железа и два силиката кальция более устойчивы. Гидроксид кальция, выделяющийся при гидратации силикатов кальция, также уязвим для воздействия. Поскольку цемент выделяет тепло при гидратации, бетон, уложенный большими массами, например, в плотинах, может вызвать повышение температуры внутри массы на 40 ° C (70 ° F) выше внешней температуры. Последующее охлаждение может стать причиной растрескивания. Наибольшую теплоту гидратации проявляет C 3 A, за которым в порядке убывания следуют C 3 S, C 4 AF и C 2 S. согласно Американскому обществу испытаний и материалов (ASTM): обычные (тип I), модифицированные (тип II), высокопрочные (тип III), низкотемпературные (тип IV) и устойчивые к сульфатам (тип V) .
В других странах тип II опускается, а тип III называется быстротвердеющим. Тип V известен в некоторых европейских странах как цемент Феррари.
Существуют также другие специальные типы портландцемента. Цветные цементы получают путем растирания 5—10% подходящих пигментов с белым или обычным портландцементом. Воздухововлекающие цементы получают добавлением при помоле небольшого количества (около 0,05 %) органического вещества, вызывающего унос очень мелких пузырьков воздуха в бетоне. Это повышает устойчивость бетона к повреждениям при замораживании-оттаивании в холодном климате. В качестве альтернативы воздухововлекающий агент может быть добавлен в качестве отдельного ингредиента в смесь при приготовлении бетона.
Для портландцемента воздухововлекающий агент может быть добавлен в качестве отдельного ингредиента в смесь при приготовлении бетона. Низкощелочные цементы – портландцементы с общим содержанием щелочей не более 0,6 процента. Они используются в бетоне, изготовленном из определенных типов заполнителей, содержащих форму кремнезема, которая вступает в реакцию со щелочами, вызывая расширение, которое может разрушить бетон.
Кладочные цементы используются в основном для строительных растворов. Они состоят из смеси портландцемента и молотого известняка или другого наполнителя вместе с воздухововлекающей или водоотталкивающей добавкой. Водостойкий цемент — это название, данное портландцементу, в который добавлен водоотталкивающий агент. Гидрофобный цемент получают путем измельчения портландцементного клинкера с пленкообразующим веществом, таким как олеиновая кислота, чтобы снизить скорость разрушения цемента при хранении в неблагоприятных условиях.
Тампонажные цементы используются для цементирования при бурении нефтяных скважин, где они подвергаются воздействию высоких температур и давлений. Обычно они состоят из портландцемента или пуццоланового цемента (см. ниже) со специальными органическими замедлителями схватывания, предотвращающими слишком быстрое схватывание цемента.
ШЛАКОВЫЕ ЦЕМЕНТЫ
Гранулированный шлак, полученный быстрым охлаждением подходящего расплавленного шлака из доменных печей, составляет основу другой группы конструкционных цементов.
Смесь портландцемента и гранулированного шлака, содержащая до 65 процентов шлака, известна в англоязычных странах как доменный (шлаковый) портландцемент. Немецкие Eisenportlandzement и Hochofenzement содержат до 40 и 85 процентов шлака соответственно. Смеси в других пропорциях встречаются во франкоязычных странах под такими названиями, как цемент Portland de Far, смесь цементных металлов, цемент de Haut Tourneau и цемент de lintier au clinker. Свойства этих шлаковых цементов в целом аналогичны свойствам портландцемента, но они имеют более низкое содержание извести и более высокое содержание кремнезема и глинозема. Те, у которых более высокое содержание шлака, имеют повышенную стойкость к химическому воздействию.
Другим типом шлакосодержащего цемента является суперсульфатированный цемент, состоящий из гранулированного шлака, смешанного с 10–15 процентами обожженного гипса или ангидрита (природный безводный сульфат кальция) и несколькими процентами портландцемента. Прочностные свойства суперсульфатированного цемента аналогичны свойствам портландцемента, но он обладает повышенной устойчивостью ко многим формам химического воздействия.
Пуццолановые цементы представляют собой смеси портландцемента и пуццоланового материала, который может быть как натуральным, так и искусственным. Природные пуццоланы в основном представляют собой материалы вулканического происхождения, но включают некоторые диатомовые земли. Искусственные материалы включают летучую золу, обожженные глины и сланцы. Пуццолановые материалы – это материалы, которые, хотя и не являются вяжущими, содержат кремнезем (и оксид алюминия) в реакционноспособной форме, способной соединяться с известью в присутствии воды с образованием составов с вяжущими свойствами. Смеси извести и пуццоланового цемента все еще находят применение, но в значительной степени были вытеснены современным пуццолановым цементом. Гидратация фракции портландцемента высвобождает известь, необходимую для соединения с пуццоланом.
ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ
Высокоглиноземистый цемент представляет собой быстротвердеющий цемент, полученный путем плавления при температуре от 1500 до 1600 °C (от 2730 до 2910 °F) смеси бокситов и вращающаяся печь.
Его также можно получить путем спекания при температуре около 1250 ° C (2280 ° F). Подходящие бокситы содержат от 50 до 60% глинозема, до 25% оксида железа, не более 5% кремнезема и от 10 до 30% гидратной воды. Известняк должен содержать только небольшое количество кремнезема и магнезии. Цемент содержит от 35 до 40 процентов извести, от 40 до 50 процентов глинозема, до 15 процентов оксидов железа и предпочтительно не более примерно 6 процентов кремнезема. Основным вяжущим составом является алюминат кальция (CaO · Al 2 О 3 ).
Высокоглиноземистый цемент набирает большую часть предела прочности в течение 24 часов и обладает высокой устойчивостью к химическому воздействию. Его также можно использовать в огнеупорных футеровках печей. Белая форма цемента, содержащая минимальные пропорции оксида железа и кремнезема, обладает выдающимися огнеупорными свойствами.
РАСШИРЯЮЩИЕСЯ И БЕЗУСАДОЧНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
Расширяющиеся и неусадочные цементы слегка расширяются при гидратации, тем самым компенсируя небольшое сжатие, которое происходит, когда свежий бетон высыхает в первый раз.
Расширяющиеся цементы были впервые произведены во Франции около 19 г.45. Американский тип – это смесь портландцемента и расширителя, полученная путем спекания смеси мела, боксита и гипса.
Штукатурки гипсовые
Штукатурки гипсовые используются для оштукатуривания, изготовления гипсовых плит и плит, а также в качестве напольного покрытия. Эти гипсовые цементы в основном производятся путем нагревания природного гипса (дегидрат сульфата кальция, CaSO 4 · 2H 2 O) и его обезвоживания с получением полугидрата сульфата кальция (CaSO 4 · 1 / 2 H 2 O) или безводный (безводный) сульфат кальция. Гипс и ангидрит, полученные как побочные продукты химического производства, также используются в качестве сырья.
Штукатурка для стен Полугидрат, известный как гипс, затвердевает в течение нескольких минут при смешивании с водой; в строительных целях добавляется замедлитель схватывания, обычно кератин, белок.
Штукатурки на основе безводного сульфата кальция затвердевают медленнее, и часто в качестве ускорителя добавляют в небольших количествах другую сульфатную соль. Штукатурка для пола, первоначально известная под немецким названием Estrich Gips, относится к безводному типу.
ИСПЫТАНИЯ ЦЕМЕНТА
Различные испытания , которым должны соответствовать цементы, изложены в национальных спецификациях на цемент для контроля крупности, прочности, времени схватывания и прочности цемента. Эти тесты, в свою очередь, описаны ниже.
Крупность
Крупность долгое время контролировалась ситовым тестом, но в настоящее время широко используются более сложные методы. Наиболее распространенный метод, используемый как для контроля процесса измельчения, так и для испытания готового цемента, заключается в измерении площади поверхности на единицу веса цемента путем определения скорости прохождения воздуха через слой цемента. Другие методы основаны на измерении распределения частиц по размерам по скорости осаждения цемента в керосине или путем отмывания (разделения) в воздушном потоке.
ПРОЧНОСТЬ
После затвердевания цемент не должен подвергаться заметному расширению, которое может разрушить раствор или бетон. Это свойство прочности проверяется путем кипячения затвердевшего цемента в воде или в паре под высоким давлением. Несостоятельность может возникнуть из-за присутствия в цементе слишком большого количества свободной магнезии или обожженной свободной извести.
ВРЕМЯ ОТВЕРЖДЕНИЯ
Схватывание и затвердевание цемента – непрерывный процесс, но для целей испытаний различают две точки. Время начального схватывания – это промежуток между затворением цемента водой и временем, когда смесь утратила пластичность, застыв до определенной степени. Это знаменует примерно конец периода, когда влажная смесь может быть отлита в форму. Окончательное время схватывания – это момент, когда затвердевший цемент приобретает достаточную твердость, чтобы противостоять определенному давлению. Большинство спецификаций требуют, чтобы начальное минимальное время схватывания при обычных температурах составляло около 45 минут, а окончательное время схватывания не превышало 10–12 часов.
ПРОЧНОСТЬ
Испытания, измеряющие скорость, с которой цемент набирает прочность, обычно проводят на растворе, обычно состоящем из одной части цемента и трех частей песка по весу, смешанного с определенным количеством воды. Ранее применялись испытания на растяжение брикетов в форме восьмерки с утолщением в центре, но они были заменены или дополнены испытаниями на сжатие кубических образцов или поперечными испытаниями на призмах. Спецификация Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) требует испытаний на растяжение цементно-песчаного раствора 1:3 и испытаний на сжатие раствора 1:2,75. Британский институт стандартов (BSI) предлагает в качестве альтернативы испытание на сжатие раствора 1:3 или бетонного образца. Международный метод, выпущенный Международной организацией по стандартизации (ISO), требует поперечного испытания призмы из цементно-песчаного раствора 1:3 с последующим испытанием на сжатие двух половин призмы, оставшихся после того, как она была сломана при изгибе.
Многие европейские страны приняли этот метод. Во всех этих испытаниях указывается размер песка и, как правило, его источник.
При испытании большинства цементов указывается минимальная прочность через 3 и 7 дней, а иногда и через 28 дней, но для быстротвердеющего портландцемента иногда требуется испытание через 1 день. Для высокоглиноземистого цемента требуются испытания на 1-е и 3-е сутки. Требования к прочности, установленные в разных странах, нельзя сравнивать напрямую из-за различий в методах испытаний. В реальном строительстве для проверки прочности бетона проводят испытания на сжатие цилиндров или кубов, изготовленных из укладываемого бетона.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По сути, были подробно обсуждены различные типы цементов, их химический состав и применение в современном машиностроении и химии. Различные типы улучшающих материалов и наполнителей разрабатываются с использованием нанотехнологий для продуктивного и эффективного производства цемента. Подробно рассмотрены механические дефекты бетона и возможные решения, которые можно найти с помощью химии и нанотехнологий.
Кроме того, химические соединения, улавливающие CO2, такие как цеолиты и металлорганический каркас, и их вклад в обеспечение долговечности производства цемента были проиллюстрированы их химическим составом. Воздействие производства цемента на окружающую среду и способы контроля загрязнения окружающей среды при выполнении производственных процессов обсуждались с использованием нескольких стандартных процессов, включая процесс Calera, процесс кислородного сжигания и процесс моноэтаноламида (MEA). В настоящее время приложения нанонауки и нанотехнологии становятся все более популярными в различных областях науки и техники. Потенциал нанотехнологий для улучшения характеристик бетона и разработки новых, устойчивых, передовых композитов на основе цемента и интеллектуальных материалов с уникальными механическими, тепловыми и электрическими свойствами является многообещающим, и ожидается, что появится много новых возможностей. будущее. Итак, наконец, заранее описана новейшая тенденция производства наноцемента и его развитие в современном развивающемся и обновляющемся мире.
Нажмите, чтобы загрузить PDF-файл Белый цемент, отвечающий стандартам ASTM C150, ASTM C595 или ASTM C1157 («белый цемент»), используется в штукатурке, бетоне и кирпичной кладке для различных архитектурных и декоративных целей. Белый цемент используется в этих областях благодаря своей однородности цвета, внешнему виду и способности создавать прочный материал, похожий на камень. Понимание основ химии цемента и других факторов, влияющих на цвет бетона, может помочь избавиться от некоторых неверных представлений о обесцвечивании вяжущих материалов. Цвет является важным фактором контроля качества в производстве белого цемента для достижения постоянства яркости и тона (см. рис. 1). Серый цвет, характерный для большинства портландцементов, обусловлен наличием в цементе соединений оксидов железа и марганца. Хотя часто используются белые цементы ASTM C595 и ASTM C1157, в качестве примера здесь используется Стандартная спецификация для портландцемента ASTM C150, поскольку она лучше всего описывает химические и физические характеристики портландцемента. Наиболее распространенным обозначением цемента в C150 является тип I для нормального или общего использования. В таблице 1 сравнивается химический состав двух типичных портландцементов Типа I, одного серого и одного белого, которые имеют схожие характеристики. Одно из различий между белым и серым портландцементом заключается в том, что содержание одного из шести основных оксидов, описывающих их химический состав, в белом цементе значительно ниже, чем в сером. серый портландцемент («серый цемент»). Как видно из таблицы 1, портландцемент характеризуется четырьмя химическими соединениями: C Таблица 1. Химический и составной состав, цветность и крупность цемента Белые цементы содержат очень мало ферритной фазы, потому что они производятся из сырья с низким содержанием железа. В то время как потенциальный состав смеси C 4 AF обычно составляет около 8% или даже выше для серого цемента, для белого цемента он составляет всего 1% (см. Таблицу 1). Белый цвет продукта напрямую связан с низким содержанием феррита и марганца. Белый цемент обычно используется для штукатурки бассейнов, чтобы обеспечить чистые, яркие, однородные цвета, включая Цвет штукатурки, бетона или раствора любого материала на основе цемента в первую очередь зависит от вяжущей части (цемент и любой дополнительный вяжущий материал «SCM», который может использоваться), а также от цвета мелкого заполнителя. Любой, кто ищет динамичный цвет или декоративную отделку, может извлечь выгоду из продуктов на основе цемента, в которых используется исключительно белый цемент. Белый цемент обладает той же прочностью, ударной вязкостью и структурными характеристиками, что и серый цемент, но дополнительные преимущества, перечисленные выше, являются основными соображениями при его выборе.
Как объяснялось выше, белые цементы белые, потому что они имеют очень низкое содержание феррита. В любом цементе ферритные фазы (C 4 AF) обычно становятся светлее, поскольку цемент химически реагирует с водой, процесс, называемый гидратацией. Ускорители используются для ускорения гидратации бетонных смесей, укладываемых в холодную погоду. Один распространенный ускоритель, хлорид кальция (CaCl 2 ), оказывает замедляющее действие на гидратацию ферритсодержащего соединения C 4 AF. Когда CaCl 2 добавляется в серый цементный бетон, он замедляет гидратацию ферритных фаз, которые могут оставаться темными (Грининг и Ландгрен 19).66). Этот эффект, связанный с CaCl 2 , не распространяется на смеси на основе белого цемента. Существует очень небольшой риск обесцвечивания из-за добавления хлорида кальция в материалы/смеси на основе белого цемента, поскольку белый цемент почти не содержит феррита. Использование белого цемента для различных целей является темой публикаций PCA WC001, WC002 и WC003. Хлорид кальция – ускоритель схватывания Использование CaCl 2 в качестве ускорителя схватывания в количествах, не превышающих 2% от цементного вяжущего, не приводит к ослаблению или ухудшению отделочного покрытия, а также не способствует ухудшению состояния или травлению поверхности отделки бассейна. Химический состав воды для плавательных бассейнов ССЫЛКИ Грининг, Н. Р., и Ландгрен, Р., Обесцвечивание поверхности бетонных плит, перепечатано из Журнала научно-исследовательских лабораторий PCA, 8, № 3, с. 34-50, RX203, Portland Cement Association, 19 сентября66. Миллер, Ф. МакГрегор; Пауэрс, Лаура Дж.; Тейлор, Питер С., Исследование обесцвечивания бетонных плит, SN2228, Portland Cement Association, 1999. Тейлор, Питер С.; Детвайлер, Рэйчел Дж.; Тан, Флувио Дж., Исследование обесцвечивания бетонных плит (этап 2), SN2228b, Portland Cement Association, 2000. 1 Техническое руководство NPC, 8-е издание , раздел 4.1, Национальный совет штукатуров, 1000 N Rand Road , Suite 214, Wauconda, IL 60084, [email protected] 2 Техническое руководство NPC, 8-е издание , раздел 2.6.1, Национальный совет штукатуров, 1000 N Rand Road, Suite 214, Wauconda, IL 60084, [email protected] 3 12 Association of Pool & Spa Professionals, ANSI/APSP/ICC-5 , Приложение A, 2111 Eisenhower Avenue, Alexandria, VA 22314, www. | ||||||
Однако для производства белого цемента выбирают сырье с очень низким содержанием этих металлов. Кроме того, процесс обжига контролируется, чтобы свести к минимуму связывание этих металлов в структуре клинкера, что улучшает его белизну, консистенцию и цветовой тон.
Воздухововлекающие цементы не включены. Адаптировано из Гебхардта, Рональда Ф., «Обзор североамериканских портландцементов: 1994», в книге «Цемент, бетон и заполнители», том. 17, № 2, ASTM, Западный Коншохокен, Пенсильвания, декабрь 1995 г., стр. 145-189. 
светлая пастель. Цвета ярче и интенсивнее, потому что белый цемент обеспечивает нейтральный основной цвет. 
Исследование Portland Cement Association, связанное с обесцвечиванием C 4 AF, было проведено исключительно на сером цементе и обсуждается в нескольких их публикациях.
Однако в отделочном покрытии бассейна нет металлического армирования, поэтому CaCl 2 не наносит вреда и не повреждает цементные внутренние покрытия бассейнов при правильном использовании. 2 
, с. 18.