Цемент незаменим при строительных работах. Это в буквальном смысле базовый элемент для многих видов ремонта. Он способен брать на себя функцию других материалов, в то время как самому цементу трудно найти достойную альтернативу. Универсальным этот материал делают продуманные по компонентному составу виды и особенности производства цементных смесей.
Что это такое?
Цемент – это многократно прошедшая через дробилку и процедуру обжига при температуре выше 1500 градусов смесь известняковой породы с добавлением минералов и синтетических веществ, которые называются пластификаторы. Они необходимы для повышения прочности, а также замедляют процесс потери влаги из жидкого раствора.
Смесь минералов часто путают с другим строительным материалом – бетоном.
Между ними есть принципиальная разница по нескольким пунктам:
Изготовление и фасовка
Производство и расфасовка цемента – долгий процесс, требующий высокотехнологичного оборудования и контроля. Его начало лежит в известняковых карьерах. Используют два типа известняка. Первый расположен близко к поверхности, на глубине от нескольких десятков сантиметров. Это так называемый «второсортный» известняк, однако в нём уже содержится железо, окись алюминия, кремний и другие минералы. Они придают цементным смесям уникальные свойства.
Второй слой располагается на глубине от нескольких метров. Он чище, почти без примесей других минералов (за исключением углекислого кальция), и считается первосортным.
В производстве используют оба вида, как чистыми, так и комбинированными в разных пропорциях друг с другом и дополнительными компонентами. Соотношение первосортного и второсортного вещества, а также тип и количество добавок определяют марку и стоимость цемента. Известняковая порода в естественном состоянии представляет собой твёрдый монолит. Его разбивают на мелкие фрагменты взрывчатыми веществами, закладывая их в слои известняка на карьере, а затем собирают погрузчиками. Размеры осколков могут быть разной величины, от мелкой гальки до целого строительного блока. В таком виде они поступают на цементные заводы.
На заводе сырьё в первую очередь попадает в «первичную дробилку». В ней крупные фрагменты измельчаются до размеров теннисного мяча. В процессе перемалывания крупных фрагментов в дробилку поступает вода, чтобы не поднималась пыль, а вместе с ней не терялась масса известняка. Измельчённые камни подаются по конвейеру во вторичную дробилку. В ней происходит «перетирание» породы до фрагментов размером с щебень. Первый и второй сорт дробятся отдельно.
Затем формируется сырьевая смесь для цемента разных марок. После смешивания готовые «кучки» отправляются в вальцевую мельницу. В процессе перемалывания известняка в ход идут добавки: порошкообразный магний, кремний и окись алюминия, если они содержатся в известняковой породе в недостаточном количестве. Мельница перемалывает породу до каменной муки. Затем эта каменная мука поступает в подогреватель. Меньше чем за минуту она нагревается с 80 градусов Цельсия до 800.
Эта процедура необходима для того, чтобы все компоненты состава перемещались и приобрели способность затвердевать до твёрдого монолита при соединении с водой и контакте с воздухом.
В подогревателе отделяются ненужные в составе компоненты, остается известь, пригодная для строительства. Она отправляется в цилиндрическую топку. Дно топки прогревается до 1700 градусов. Масса внутри печи сплавляется в небольшие «стеклянные» шарики, которые называются клинкерами. При выходе из печи их быстро остужают потоком холодного воздуха до 70-80 градусов. Быстро – ключевой момент. Если остывание происходит медленно, смесь получается некачественной. Это и есть сырье для качественного цемента.
Остывшие «стеклянные шарики» проходят последний этап переработки – окончательное дробление. Фактически это перетирание твёрдых клинкеров между стальными шариками разного диаметра, которых в одной дробилке около полутора тонн. При измельчении клинкеров в каменную муку добавляется кусковой гипс. Он замедляет процесс застывания жидкого цементного раствора. Порошковая смесь, выходящая из дробилки, и есть цемент. Некоторые производители добавляют в него пластификаторы для повышения прочности.
Готовая порошковая смесь проходит процедуру расфасовки. Для этого используют специализированные машины с дозатором.
Мешки с цементом редко имеют маленький объём по 10-15 кг. Обычно минимальный вес – 25 килограммов, а самый ходовой – 50 кг. Мешки по 50 килограммов называются слимбеги. Иногда встречаются нестандартные объёмы на 30, 35, 42, 46 кг. Упаковочный мешок состоит из нескольких слоёв (от 2 до 5) крафтовой бумаги. Также распространены упаковочные тары для строительства в производственных масштабах – биг-беги. Это мягкие контейнеры из полипропилена или капрона высокой прочности с ребрами жёсткости и подкладками или без них. Вес цемента в биг-бегах – от 300 до 3000 кг.
Биг-беги имеют ряд преимуществ перед обычной упаковкой:
Разновидности
Определение «серое порошкообразное вещество» не совсем верно для цемента. Он бывает и другого цвета. Цвет ему придают различные добавки, влияющие на его технические характеристики, и колеры. Помимо оттенков, материал различается и по другим критериям. Классификация производится по компонентному составу, назначению, внешнему виду порошка и раствора, стране-производителю.
По составу и свойствам можно выделить:
Работать с таким цементом оптимально во влажных условиях. Так он эффективнее расширяется и даёт максимальный эффект. Применяются расширяющие виды цемента для нивелирования стыков между элементами сборных конструкций из железобетона. Он создаёт хорошую гидроизоляцию, что особенно важно при строительстве гидротехнических объектов и напорных труб.
Достоинства гидрофобного цемента в его высокой морозоустойчивости и водонепроницаемости, а также в способности храниться при любых условиях без потери своих свойств. Он менее прочный, чем другие виды, поэтому для опорных бетонных конструкций не подходит. С его помощью производят лёгкие пористые бетонные блоки.
Производители
Значительную долю цементного рынка занимают китайские производители. Госстандарт в Китае и России на этот материал различается, поэтому китайская продукция, которую предлагают на рынке как цемент 500 марки, на самом деле ближе к 400. Из ассортимента – бездобавочный, портландцемент и быстротвердеющий.
Серьёзный конкурент китайских производителей – турецкий цемент. Он полностью соответствует европейским стандартам качества. При безупречных технических характеристиках турецкие материалы выигрывают ещё по нескольким критериям. Цена на них не завышена, поскольку на заводах в Турции преобладает сухой способ переработки сырья. Он экономичнее и быстрее, чем все еще популярный в России мокрый способ. Продукция транспортируется на рынки других стран в биг-бегах, имеющих все возможные способы защиты. Он прибывает на место в целости и сохранности и может храниться в таком виде еще долгое время.
Ассортимент турецкого цемента – от 300 до 500 марки. Приобретать его рекомендуется в фирменной упаковке. В «безымянных» мешках может продаваться уже размолотый заново и расфасованный после истечения срока годности цементный порошок, возможно, что не имеющий к Турции никакого отношения. Неожиданно качественным для российского потребителя оказался индийский цемент. В рейтинге продаж он стабильно занимает свою позицию в первых пяти строчках. Все сырье соответствует стандартам, а продукция справляется со своими задачами на все 100.
Ещё из неожиданных производителей в списке – Иран и Египет. Хорошим качеством отличается цемент и отечественного производства. К числу его достоинств относится широкий ассортимент, соответствие государственному стандарту, стоимость, которая ниже, чем у производителей из других стран. Объясняется это тем, что в цену не включены издержки на транспортировку через границу. Российский цемент в основном выпускается в формате слим-бегов в бумажной и полипропиленовой упаковке без защитных слоев внутри, что сокращает его срок годности в некоторых условиях.
Пользуется спросом продукция, произведенная в Бразилии. Никакие эксперименты с компонентным составом (вплоть до вторичной переработки керамических материалов) не делает его хуже. В товарной линейке можно найти подходящий под конкретные нужды и условия эксплуатации материал. Зарекомендовал себя продукт американского производства.
Конкуренцию ему составляют материалы из стран азиатского региона – Японии, Вьетнама, Южной Кореи. Из европейских производителей популярны немецкие товары.
Цвет
Привычный цвет цемента – тёмный или светлый серый. Некоторые виды уже при изготовлении могут иметь другой оттенок (магнезиальный и силикатный). Они по своей природе белые. Часть цемента окрашена в графитный, почти чёрный цвет. Так сказывается наличие дополнительных компонентов и красителей. Менее распространён цветной цемент. Его используют в основном как декоративную и функциональную добавку в бетонные растворы и выравнивающие смеси для пола. Цветной выравнивающий слой облегчает декоративную отделку при использовании смесей для наливного пола.
Окрашивают цемент двумя способами: непосредственно при производстве (способ более надежный и экономичный) и при помощи пигментированного порошка во время разведения раствора. Сыпучий пигмент даёт возможность окрашивать смесь в любой цвет, будь то красный, синий или фиолетовый. Но такое разнообразие требуется в исключительных случаях, когда цементное покрытие служит сразу и декоративным. Совместный помол и обжиг клинкеров с окисью некоторых металлов даёт более эффективное окрашивание, но спектр цветов ограничен зеленым, жёлтым и чёрным цветом разной степени яркости.
Такие смеси добавляют в бетон, чтобы придать ему цветную фактуру. Его цвет не будет истираться и выцветать со временем, в отличие от окрашенного колером раствора.
При использовании цветного цемента важно учитывать, что добавление красящих пигментов незначительно, но все же влияет на его технические характеристики. В основном, это сказывается на усадке раствора. Она более выражена, чем у неокрашенного вещества.
Марки: как выбрать?
Непрофессионалу в области ремонта и строительства непросто понять, что означают загадочные литеры на упаковке цемента, как выбрать подходящий материал, опираясь на маркировку в буквенно-числовых показателях, кто их устанавливает и как найти подходящий материал, чтобы залить фундамент. Маркировка цемента производится в соответствии с ГОСТом. Поскольку немногим больше 10 лет назад общепринятый для России стандарт был изменен на европейский, может возникать путаница. Не все производители перешли на новую систему обозначений, и порой под их устаревшими цифрами трудно определить нужный сульфатостойкий М500.
Старые стандарты насчитывали всего два обозначения: ПЦ (портландцемент) и ШПЦ (шлаковый портландцемент). Качество определялось маркой от 300 до 500, а количество добавок – буквой Д. Например, ПЦ300Д20 означало, что в мешке портландцемент с 20% добавок различных веществ. Общеевропейский стандарт внес в эту систему значительные изменения. Теперь на упаковке указывается наименование цемента (как на всех европейских упаковка с цементом – СЕМ (от cement), класс прочности, тип и количество добавок, дополнительные характеристики.
Классификация по составу расширилась до пяти позиций:
Точное наименование добавки указывается через тире. Ш означает шлаки, И – содержание извести, З – золы, МК – производные кремния. Может добавляться обожженный сланец, силикатная пыль, пуццолана.
За детализацией компонентного состава идёт класс прочности. Измеряется показатель в килограммах веса на кубический сантиметр. Принятые нормы: 22,5–32,5, 42,5-52,5. Завершает информационную строку определение скорости застывания раствора. Н – нормальная, Б – быстротвердеющий цемент. Для второго варианта должна быть дополнительно указана прочность слоя на 2-3 сутки.
Что делать тем, кто привык к старому типу маркировки, и как выбрать тот, что лучше подойдёт для конкретных целей? Соотнести прочность по старому стандарту с прочностью по новому стандарту.
Цемент марки М100 и М200 (прочность – 12,5 кг на квадратный сантиметр) использовался для разного рода строительных и ремонтных работ при частном строительстве. Нагрузка на него была не такая большая, как в производственном масштабе, поэтому с рядом функций он справлялся. Раствор М100 или М200 был пригоден для черновой стяжки пола, кирпичной кладки перегородок внутри помещения, выравнивания стен и заделки сложных дефектов, оштукатуривания. В последние несколько лет эти марки были сняты с производства из-за низкого качества.
Сейчас минимально допустимым считается М300 (прочность – 22,5 кг на квадратный сантиметр). Его можно использовать для кирпичной кладки жилых помещений, печей, каминов, при масштабном строительстве, ремонтных работах, заливке стяжки, фундамента, для смешивания с бетонными компонентами. Также он участвует в производстве железобетонных конструкций. Изделия имеют допустимую СНиП прочность, подходит для использования в разное время года, устойчив к влаге и сульфатам, удобен в работе в виде жидкого раствора. Но до идеальных характеристик М300 не дотягивает. По возможности стоит обратить внимание на более высокие марки.
М400 (32,5 кг/cм2) высокопрочный, не подвержен коррозии, устойчив к влаге и низким температурам, износостойкий. Считается доступным по цене и универсальным по качеству. В зависимости от добавок может применяться в частном и масштабном строительстве. Из чистого цемента 400 марки производят фундаменты, в том числе сборные, а также сооружения, контактирующие с водой. Гидрофобные добавки делают его пригодным для возведения стеновых панелей из высокопрочного сырья с добавками изготавливают бордюрные блоки, перекрытия, фундаменты.
М500 и М550, которые зачастую ставят в одну линейку, имеют показатель прочности в пределах 42,5-52,5 кг/см2. Эти виды цемента отличаются высокой устойчивостью к атмосферным влияниям, не боятся воды, мороза, перепадов температуры, сульфатов, почти не дают усадки, удобны в работе. Применяются для изготовления железобетонных сборных конструкций высокого класса.
Цемент М600 (52,5-62,5 кг/см2) преимущественно используют при неблагоприятных условиях для восстановительных работ в аварийных ситуациях. Он обладает улучшенными характеристиками по отношению М500. Для частного использования нет необходимости применять этот высокопрочный и быстрозастывающий материал. Можно ограничиться М400-550. Он выдержат все, от возведения фундамента под двухэтажный коттедж до кладки камина внутри этого коттеджа. Марки М700 – М1000 относятся к сугубо профессиональным материалам.
Хранение
Способов и вариантов хранения сухого цемента несколько:
Примерный срок годности цемента при благоприятных условиях – 1,5-2 года. Чтобы он не утратил свои важные качества при разных способах хранения, важно соблюдать рекомендации профессионалов. Цемент желательно приобретать непосредственно перед использованием в том количестве, которое уйдет за несколько применений.
Если по каким-то причинам строительные работы оказались прерваны, а цемент остался в небольшом объёме, его можно хранить дома. Подходящее помещение должно быть сухим, удалённым от помещений, где постоянно используется вода (не балкон или лоджия, не подвал), и проветриваемым. Время от времени мешки нужно переворачивать, чтобы цемент не слёживался. Непрочную упаковку можно защитить плотными мешками для строительного мусора (из ПВХ-плёнки). Пересыпать не желательно, если срок хранения превышает 6 месяцев, поскольку на открытом воздухе происходят химические реакции. Температура в помещении не должна превышать 20-25 градусов, чтобы не возникало парникового эффекта внутри упаковки. Конденсат тоже способен испортить материал.
Большой запас материала трудно разместить в жилом помещении, его придётся вынести на улицу.
Чтобы защитить его от сырости, нужно:
Важно нюанс: чем выше активность цемента, тем быстрее она теряется.
Цемент навалом хранится в так называемых цементных ямах. Их организация займет много времени и сил. Необходимо вырыть глубокую яму, армировать её стенки, чтобы не осыпались, позаботиться о нескольких слоях гидроизоляции и качественной теплоизоляции, организовать навес. Минеральная вата, фольгированные листы и ПВХ-плёнка для этих целей обойдутся не дешевле новой партии цемента, поэтому рассыпной стройматериал не приобретают заранее.
Применение
При помощи цемента решаются многие строительные и ремонтные задачи. В некоторых случаях он эффективен сам по себе, а в некоторых образует симбиотическое вещество с дополнительными компонентами или сам становится частью строительной смеси.
Распространённые способы применения цемента:
О том, как производят цемент, смотрите в следующем видео.