15 видов цемента, используемого в строительстве

24 марта 2022 г.

Цемент является важным строительным материалом, используемым в общественных, жилых и коммерческих строительных работах. Понимание различных свойств многих типов цемента может помочь вам принять обоснованное решение при выборе материалов для вашего проекта. В этой статье мы определяем, что такое цемент, и исследуем различные типы, составы и характеристики этого широко используемого строительного материала, чтобы помочь вам подготовиться к карьере в строительстве.

Что такое цемент?

Цемент представляет собой мелкий порошок серого цвета, созданный из сырья и химических соединений. Это промышленный ингредиент, используемый в бетоне. Сырье в цементе может включать:

• Мел

• Глина

• Железный

• Известняк

• Сланец

• Раковины

• Кварцевый песок

• Шлак

Эти материалы объединяются с металлами и минералами, такими как алюминий, железо, кальций и кремний, перед нагреванием до высоких температур с образованием твердого материала, называемого клинкером. Затем клинкер перемалывается в порошок, который продается в качестве цемента производителям товарного бетона.

Каждый этап производственного процесса контролируется частыми химическими и физическими испытаниями, чтобы убедиться, что цемент соответствует отраслевым спецификациям. Хотя процессы тестирования могут быть одинаковыми во всем мире, ссылки на определенные стандарты цемента могут различаться в зависимости от региона. Ученые могут использовать оксидный анализ для проверки содержания и состава образцов цемента. Некоторые физические особенности, которые они могут проверять, могут включать:

• Содержание воздуха

• Прочность на сжатие

• Развитие силы в раннем возрасте

• Повышенная теплота гидратации

• Низкая теплота гидратации

• Размер частицы

• Назначить время

Цемент и бетон

Бетон образуется, когда паста из воды и цемента смешивается с заполнителем, таким как песок и камень. затвердевать. Паста затвердевает и связывается с заполнителями посредством процесса, называемого гидратацией. По объему цемент составляет от 10% до 15% бетонной смеси.

Методы создания цемента

Существует два распространенных метода создания цемента:

Сухой метод

Сухой способ является наиболее распространенным. Шаги включают в себя:

1. Добыча сырья, такого как известняк, глина и другие материалы

2. Дробление отложений (камней) до размера не более 6 дюймов

3. Повторное дробление отложений вторичными дробилками или молотковыми мельницами до тех пор, пока они не станут размером не более 3 дюймов.

4. Объединение измельченных отложений с другими ингредиентами, такими как летучая зола или железная руда.

5. Подача смеси в цилиндрическую стальную вращающуюся печь, известную как цементная печь, облицованная специальным огнеупорным кирпичом.

6. Нагрев ингредиентов примерно до 2700 градусов по Фаренгейту в печи.

7. Вытеснение некоторых элементов в виде газов. Остальные элементы создают клинкер, серые шарики размером с мрамор, которые извлекаются из конца печи.

8. Охлаждение горячего клинкера до температуры обработки

9. Измельчение охлажденного клинкера в мелкий порошок

10. Смешивание клинкерного порошка с небольшим количеством гипса и известняка

Мокрый метод

Влажный метод создания цемента использует процесс, аналогичный сухому методу. Однако при мокром методе сырье измельчается с водой перед подачей в цементные печи.

Типы цемента

Существует множество типов цемента, которые вы можете использовать в зависимости от цели и условий вашего проекта. Они включают:

1. Рядовой портландцемент (ОПЦ)

Обыкновенный портландцемент является наиболее широко используемым типом цемента, производимого и используемого во всем мире. «Портленд» — это общее название, полученное от типа строительного камня, добываемого на острове Портленд в графстве Дорсет, Англия. OPC подходит для большинства строительных проектов, связанных с бетоном, раствором или штукатуркой.

2. Портланд-пуццолановый цемент (ППЦ)

Производители создают пуццолановый портландцемент путем измельчения пуццоланового клинкера, иногда с добавками гипса или сульфата кальция, с обычным портландцементом. По сравнению с OPC он обладает более высокой устойчивостью к различным химическим реакциям внутри бетона. PPC часто используется для таких проектов, как мосты, пирсы, дамбы, морские сооружения, канализационные работы или подводные бетонные проекты.

3. Быстротвердеющий цемент

Подрядчики или строительные бригады могут выбрать быстротвердеющий цемент из-за его высокой прочности на ранних стадиях процесса твердения. Его прочность через три дня сравнима с прочностью OPC через семь дней при том же водоцементном отношении. Быстротвердеющий цемент может иметь повышенное содержание извести в сочетании с более тонким процессом измельчения или лучшим набором прочности. Он часто используется для проектов с удалением опалубки на ранней стадии или когда основное внимание уделяется увеличению темпов строительства и снижению затрат.

4. Сверхбыстротвердеющий цемент

Сверхбыстротвердеющий цемент может схватываться и становиться прочным даже быстрее, чем OPC и быстротвердеющий цемент. Это достигается добавлением хлористого кальция в быстротвердеющий цемент. Этот тип цемента может быть полезен для бетонных проектов в холодную погоду из-за его быстрой скорости схватывания.

5. Быстросхватывающийся цемент

Подобно сверхбыстротвердеющему цементу, этот тип бетона может схватываться и становиться прочнее даже быстрее, чем OPC и быстротвердеющий цемент. Его зернистость и показатель прочности аналогичны OPC, но он затвердевает быстрее. Быстросхватывающийся цемент может быть полезен для срочных проектов или для тех, которые расположены вблизи стоячей или проточной воды.

6. Низкотемпературный цемент

Производители производят низкотемпературный цемент, контролируя процентное содержание алюмината трикальция в смеси, чтобы гарантировать, что оно остается ниже 6% от общего количества. Это помогает поддерживать низкую температуру во время процесса гидратации, делая этот тип цемента более устойчивым к сульфатам и менее реакционноспособным, чем другие типы цемента. Это может быть подходящим для массового бетонного строительства или проектов, чтобы помочь предотвратить растрескивание из-за тепла. Однако у низкотемпературного цемента может быть более длительное время начального схватывания, чем у других типов.

7. Сульфатостойкий цемент

Сульфатостойкий цемент помогает снизить риск побочных эффектов сульфатов на бетон. Он чаще всего используется для строительства фундаментов в почве с высоким содержанием сульфатов. Этот тип бетона также может быть полезен для таких проектов, как облицовка каналов, водопропускных труб и подпорных стен.

8. Цемент из доменного шлака

Производители изготавливают цемент из доменных шлаков путем помола клинкера с содержанием шлака до 60%. Это создает цемент со многими из тех же свойств, что и OPC. Тем не менее, его производство может быть дешевле, чем другие типы, что делает его хорошим выбором для финансово сознательных проектов.

9. Высокоглиноземистый цемент

Высокоглиноземистый цемент представляет собой тип быстротвердеющего цемента, получаемого путем плавления боксита и извести вместе и измельчения их с клинкером. Он обладает высокой прочностью на сжатие и может быть более гибким и пригодным для обработки, чем OPC. Цемент с высоким содержанием глинозема может использоваться или в проектах, где цемент подвержен экстремальным погодным условиям, таким как высокие температуры или мороз.

10. Белый цемент

Белый цемент — это тип OPC, который имеет белый цвет вместо серого. Он готовится из сырья, не содержащего оксид железа, и может быть дороже, чем другие виды цемента. Он используется в архитектурных целях, а также для внутренних и наружных декоративных проектов, таких как садовые дорожки, полы, бассейны и декоративные изделия из бетона.

11. Цветной цемент

Цветной цемент имеет свойства, аналогичные OPC и белому цементу. Производители смешивают от 5% до 10% минеральных пигментов с OPC для достижения желаемого цвета. Как и белый цемент, подрядчики часто используют этот тип в декоративных целях и проектах.

12. Воздухововлекающий цемент

Воздухововлекающий цемент более удобен в работе с меньшим водоцементным отношением, чем OPC и другие типы цемента. Производители добавляют воздухововлекающие вещества, такие как клеи, соли натрия и смолы, в клинкер в процессе измельчения для создания этого цемента. Может использоваться для повышения морозостойкости бетона.

13. Расширяющийся цемент

Расширяющийся цемент может немного расти со временем без усадки в процессе затвердевания. Это может быть полезно для таких проектов, как заливка анкерных болтов или бетонных каналов.

14. Гидрографический цемент

Производители создают гидрографический цемент, смешивая водоотталкивающие химические вещества. Этот тип цемента обладает высокой удобоукладываемостью и прочностью, а также отталкивает воду, чтобы предотвратить повреждение от погодных условий. Гидрографический цемент можно использовать для таких проектов, как плотины, резервуары для воды, водосбросы и водозапорные сооружения.

15. Портланд-известняковый цемент (ПЛЦ)

Портланд-известняковый цемент представляет собой смесь портландцемента и мелкого известняка в количестве от 5% до 15%. Его свойства аналогичны портландцементу общего назначения, но его выбросы парниковых газов примерно на 10% ниже.

Цементные смеси

Портландцемент состоит из четырех основных соединений, также известных как фазы, которые образуются при высоких температурах в цементной печи. Они включают:

C3S (силикат трикальция)

Трехкальциевый силикат может составлять от 50% до 70% клинкера OPC. Способствует быстрому увлажнению и затвердеванию. Увеличение доли трехкальциевого силиката в смеси может повысить ее твердеющие и прочностные свойства, как у быстротвердеющего цемента.

C2S (двухкальциевый силикат)

Двухкальциевый силикат составляет от 10% до 25% клинкера OPC. Он затвердевает и гидратируется медленнее, чем силикат трикальция.

C3A (алюминат трикальция)

Клинкер OPC может иметь в своем составе до 10% алюмината трикальция. Эта фаза способствует развитию силы в раннем возрасте и является наиболее реакционноспособной из четырех основных соединений. Он может генерировать тепло в течение первых нескольких дней гидратации. Цементы с более низким процентным содержанием алюмината трикальция могут быть более устойчивыми к воде и почвенным сульфатам.

C4AF1 (алюмоферрит тетракальция)

Клинкер OPC может иметь в своем составе до 15% тетракальциевого алюмоферрита. Это соединение придает цементу традиционный серый цвет.

Характеристики цемента

То Американское общество испытаний и материалов (ASTM) разработал набор спецификаций, известный как АСТМ С150-04, чтобы определить рабочие параметры или условия укладки цемента. Каждый тип цемента относится как минимум к одной категории.

Код спецификации состоит из букв и цифр, которые помогают строительным специалистам определить, какой тип цемента использовать и как он действует в бетоне.

Технические характеристики портландцемента

Весь портландцемент одинаков, однако производятся различные типы, отвечающие различным физическим и химическим требованиям для конкретных применений. Коды спецификаций включают:

• Тип I: Цемент общего назначения, пригодный для использования, когда не требуются особые свойства.

• Тип II: Для общего использования, особенно когда требуется умеренная устойчивость к сульфатам или умеренная теплота гидратации.

• Тип III: Для использования, когда требуется высокая ранняя прочность.

• Тип IV: Для использования, когда желательна низкая теплота гидратации.

• Тип V: Для использования, когда требуется высокая устойчивость к сульфатам.

• Типы IA, IIA и IIIA: Те же свойства, что и у типов I, II и III в сочетании с воздухововлекающими материалами.

Технические характеристики цемента с добавками

Смешанные цементы содержат портландцемент и другие материалы, такие как известняк, шлаковый цемент или пуццоланы, такие как летучая зола, микрокремнезем или кальцинированная глина. Коды спецификаций включают:

• Тип IL: портландцемент на известняке.

• Тип IS: шлакопортландцемент

• Тип IP: Портланд-пуццолановый цемент

• Тип IT: Тройной смешанный цемент

Смешанные цементы также можно классифицировать по особым свойствам, таким как тепловыделение и стойкость к сульфатам. Суффиксы добавляются к коду спецификации для описания типа и использования, например Тип II(MH).

Суффиксы кода спецификации

• HE: Высокая ранняя сила

• MS: умеренная устойчивость к сульфатам

• HS: высокая стойкость к сульфатам

• MH: умеренная теплота гидратации

• LH: низкая теплота гидратации

Другая категория, называемая цементом для нефтяных скважин класса «G», включает специальные цементы, изготовленные для нефтегазовой промышленности. Они обладают особыми поведенческими свойствами для высокого давления и сульфатостойкости. Цемент также может быть смешан с различными добавками для изменения поведения цемента в уникальных условиях.