Различие цемента м400 от м500. Портландцемент: разновидности, свойства и применение. Какой цемент лучше, Д0 или Д20

Цемент – основной материал в строительной отрасли. Используется вместе с песком для формирования раствора или с другими инертными материалами, такими как щебень. Качество цемента и производные продукты зависят от сырья и пропорций составляющих компонентов, особенно в процентном отношении к воде. Соотношение вода/цемент имеет значение во избежание ухудшения сопротивления и механических свойств массы.

Цемент может быть улучшен по технологическим показателям и связано это не только с влагонепроницаемостью. Применяя добавки, цемент становиться более текучим, что особенно хорошо при отделочных работах или для заполнения конкретных форм. Если необходимо использовать цементный раствор в качестве клея – применяют специальные материалы, делающие его похожим на пасту. Добавка представляет собой вид смолы, при замешивании с цементом в небольших количествах преобразует его совершенно в другой материал. Цемент очень щедрый материал, дешевый и простой в использовании.

Определение портландцемента

Портландцемент – широко применяемый тип цемента, употребляется в качестве связующей основы для получения раствора.

Был изобретен в 1824 году в Англии каменщиком Джозефом Аспдином и получил свое название по сходству и внешнему виду с известняком Портленда, острова в графстве Дорсет (Англия).

Портландцемент получают путем измельчения клинкера с добавлением мела в необходимом количестве для упорядочения процесса гидратации. Проведя микроскопический анализ на куске цемента можно обнаружить присутствие четырех основных компонентов, а именно L алита (трехкальциевого силиката), белита (дикальция силикат), целита (трехкальциевого алюмината) и браунмиллерита (алюминат феррита).

Производство портландцемента происходит в три стадии:

1. Приготовление сырой смеси из сырья.
2. Производства клинкера.
3. Подготовка цемента.

В качестве сырья для производства Портланд материалов применяют минералы содержащие оксиды:

• Кальция СаО (44%)
• Кремния SiO 2 (14,5%)
• Алюминия Al2O3 (3,5%)
• Железа Fe2O3 (2%)
• Магния MgO (1,6%)

Добыча происходит в шахтах, под землей или открытым небом в непосредственной близости от завода, которые, как правило, уже имеют требуемую композицию, а в некоторых случаях необходимо добавить глину, известняк, железную руду, бокситы или остатки литейных материалов.

Смесь нагревают в специальной цилиндрической печи, расположенной горизонтально с небольшим наклоном и медленно вращающейся. Температура поднимается вдоль цилиндра примерно до 1480°С.

Градус нагрева определяется таким образом, что минералы агрегируют, но не плавятся. В нижней секции карбонат кальция (известняк) распадается на оксид кальция и двуокись углерода (CO2).

В высокотемпературной зоне оксид кальция вступает в реакцию с силикатами, образуя силикат кальция (CaSiO3 и Ca2Si2O5), небольшое количество трехкальциевого алюмината (Ca3Al2O6) и алюминат феррита (C4AF, результат реакции 4CaO + Al2O3 + Fe2O3).

Полученный материал называют клинкер. Клинкер может храниться в течение многих лет, прежде чем поступит в производство при условии – избегать контакта с водой.

Теоретическая энергия необходимая для производства клинкера составляет около 1700 джоуль на грамм, величина дисперсии намного выше и может достигать до 3000 джоулей на грамм. Это предполагает большую потребность в энергии и значительное высвобождение двуокиси углерода в атмосферу – парниковых газов.

Количество углекислого газа в атмосфере в среднем равно 1,05 кг CO2 на 1 кг портландцементного клинкера.

Для улучшения характеристики готового продукта в клинкер добавляют около 2% гипса или сульфата кальция и смесь тонко измельчают. Полученный порошок фасуется и готов к использованию.

Цементный состав:

• 64% оксид кальция.
• 21% оксид кремния.
• 6,5% оксид алюминия.
• 4,5% оксид железа.
• 1,5% оксид магния.
• 1,6% сульфат.
• 1% других материалов, в том числе воды.

Портландцемент смешивают с водой, полученная смесь затвердевает в течение нескольких часов. Первоначальное упрочнение обусловлено реакцией между водой, гипсом и трехкальциевым алюминатом формируя кристаллическую структуру алюмината кальция гидрата (CAH), эттрингита (AFT) и моносульфата (AFM).

Последующее затвердение и развитие внутренних сил натяжения получено из медленной реакции воды с трех кальциевым силикатом с образованием силиката кальция аморфной структуры под названием гидрат (CSH гель). В обоих случаях, структуры обволакивают и связывают присутствующие отдельные гранулы материала.

Завершающая реакция производит силикагель (SiO2). Все три реакции вырабатывают тепло.

Путем добавления к цементу конкретных материалов (известняк и известь) получают пластический бетон быстрой установки и высокой технологичности. Строительный раствор с использованием смеси портландцемента и извести известен как известковый раствор. Этот материал используется для покрытия наружных поверхностей зданий (гипс). Обычный бетон фактически не поддается размазыванию.

Чем отличаются эти вида цемента

Порошок получают путем нагрева материалов в печи, чтобы сформировать то, что называется клинкером, при добавлении небольшого количества других добавок.

Плюсы и минусы:

• Портландцемент может вызвать химические ожоги, раздражение, при длительном контакте – рак легких. Содержит некоторые вредные компоненты, такие как кристаллический диоксид кремния и шестивалентный хром.
• Экологические проблемы связаны с высоким потреблением энергии, необходимым для шахты, производства и транспортировки цемента, загрязнением воздуха диоксидом и твердыми частицами.
• Низкая стоимость и широкая доступность известняка, сланцев и других природных материалов, используемых в портландцементе, делают его одним из самых низко затратных материалов, широко применяемых по всему миру. Бетон изготавливается из портландцемента и известен как универсальный строительный материал.

У человека, впервые столкнувшегося с таким строительным материалом, закономерно может возникнуть вопрос: а есть ли различие между цементом и портландцементом? Прежде всего, нужно сказать, что вопрос поставлен некорректно. Портландцемент — один из видов цемента, правда, встречается он чаще всех остальных вместе взятых. Чтобы выявить особенности каждого из видов цемента, опишем их состав, свойства и область применения.

Итак, начнем с обычного портландцемента. Получают его при смешении перемолотых клинкера и гипса. Технология приготовления клинкера — известь и глину нагревают в печи до 1450°С. Затем, полученные гранулы перемалывают, а в смесь добавляют измельченный гипс. Это состав самого обычного портландцемента, который повсеместно применяется в строительстве (монолитном). Отечественные цементные заводы предлагают марок: М300, М400, М500, М600 (цифра в маркировке означает прочность цемента при сжатии). Но если изготовитель хочет получить портландцемент с особыми свойствами, то в клинкер вводят всевозможные силикаты, алюминаты (СaO; SiO2; Al2O3; Fe2O3; MgO; SO3), а в цемент добавляют минеральные добавки (пемза, вулканические туфы, кремнеземистые отходы) и пластификаторы. Несколько, из наиболее часто встречающихся модификаций портландцемента, приведены ниже.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) — бетоны на его основе набирают прочность уже на 3 сутки (при использовании обычного портландцемента на 28 сутки). Это свойство достигается путем изменения состава клинкера и вводом 10 % минеральных вулканических добавок (пепел, пемза) и около 15 % шлака в гранулах. БТЦ используют при сжатых сроках строительства.

Cульфатостойкий портландцемент — высокая стойкость бетона в сульфатных водах, медленное отвердевание. Логично, что применяют его при постройке различного типа гидросооружений и подземных сооружений (подвалы, парковки). Для изготовления клинкера такого цемента в качестве глинистого компонента добавляют трепел, диатомит. В качестве пластификатора кладут глину с низким содержанием глинозема. Клинкер не должен содержать активных добавок, так как активные добавки усиливают выделение тепла (экзотермию) при затвердевании.

Цемент с поверхностно-активными добавками — в клинкер добавляют пластификаторы (сульфитно-дрожжевую бражку, мылонафт) и гидрофобные добавки, которые придают порам и капиллярам бетона водоотталкивающие свойства. В результате из такого цемента, становится более пластичным и укладывается намного легче обычного.

Выпускают еще белый и цветной портландцементы . От обыкновенного портландцемента они отличаются количеством красящих оксидов и пигментов.

Тампонажный портландцемент нужен для приготовления бетона, которым тампонируют нефтяные и газовые скважины. У этого цемента очень строгие требования по текучести, прочности, времени схватывания и другим техническим характеристикам.

В шлаковых цементах идет деление на:

• Шлакопортландцемент (ШПЦ). Чтобы приготовить клинкер перемалывают портландцемент, гипс и гранулы доменного шлака. Этот цемент устойчив к агрессивной среде и выделяет мало тепла при отвердевании (грубый помол). Используется в гидросооружениях.
• Известково-шлаковый цемент (ИШЦ). Перемалывается доменный шлак, известь. Добавляют 10% гипса и готового портландцемента 20%. Бетоны, на основе ИШЦ, имеют низкие прочностные характеристики, хорошо показали себя только в воде, на воздухе быстро разрушаются. Низкая, относительно других видов цемента, себестоимость.
• Глиноземистый цемент . Клинкер получают перемалыванием обожженной смеси бокситов (алюминиевая руда) и известняка. По содержанию Al2O3 (глинозема) различают глиноземистый и высокоглиноземистый цемент. Главное отличие глиноземистого цемента от обычного портландцемента то, что первый в своем составе не содержит ни гипса, ни минеральных добавок. Глиноземистый цемент очень быстро твердеет, но достаточно медленно схватывается. При добавлении в цемент портландцемента или извести, срок схватывания резко сокращается. Хорошо ведет себя в агрессивных средах. Глиноземистый цемент можно использовать при сжатых сроках строительства, зимних заливках. На основе высокоглиноземистого цемента, можно получать жаростойкие бетоны (футеровка печей и промышленных котлов).

Выполнение большинства строительных работ предполагает применение цемента. Главное при его выборе учитывать характеристики и сферу применения – на рынке представлены составы, различающиеся между собой по техническим данным (плотность, долговечность, скорость застывания, морозостойкость и так далее).

В данной статье мы поговорим о том, чем отличается цемент М400 от М500, и поможем вам сделать правильный выбор.

Чем отличается цемент М400 от М500?

Цемент – это особое синтетическое вяжущее вещество. Если вносить в него добавки, масса становится пластичной и очень прочной. Марки материала – от М100 и до М600. Наиболее распространенными являются цементы М400 и М500, о которых мы как раз и хотим поговорить далее.

Основная информация о свойствах состава содержится уже в его названии. Так М400 – это максимально допустимая нагрузка 400 кг на кубический метр и предельная степень нагрузки после затвердевания «М». Вместо «М» для обозначения свойств может использоваться аббревиатура «ПЦ».

В состав цемента М400 входят:

• гипс (до 5%)
• клинкер
• активные минералы (до 20%)

Данная марка используется для возведения влагостойких ЖБК (подводные сооружения, гидростанции, пр.), в подземном, наземном, транспортном строительстве. Она имеет высокие показатели прочности, водо-, морозо- и коррозионной стойкости. М500 имеет аналогичный М400 состав, используется преимущественно в наземном, транспортном, подземном строительстве, для выполнения ремонтно-восстановительных работ. Он не только прочный, но и эластичный, не боится экстремально низких температур, воздействия сульфатов, при усадке дает минимальные деформационные изменения.

Чтобы сделать правильный выбор между М400 и М500, нужно сначала определить цели применения состава. Для возведения стен, железобетонных конструкций, создания плит лучше остановиться на первом варианте (400), а для создания фундаментов и конструкций, которые должны выдерживать значительные нагрузки, на втором (500). Учтите, что сам по себе цемент М500 плохо выдерживает воздействие агрессивных сред – если готовые изделия будут эксплуатироваться в сложных условиях, лучше сделать ставку на сульфатостойкий материал.

Цемент используется повсеместно: от закладки фундамента до обустройства кирпичной кладки и проведения работ по внутренней отделке. Столь широкая и даже необъятная сфера использования цемента привела к появлению материалов с разным составом и характеристиками. Нельзя просто купить первый попавшийся цемент и начать работы – прежде важно убедиться, что состав соответствует поставленной задаче. Собираясь в строительный магазин, важно знать теоретические основы, поэтому самое время разобраться, как выбрать цемент, выяснить, какие марки и виды цемента существуют, где применяются те или иные составы, а также что учесть непосредственно при выборе.

№1. Основные виды цемента

Цементом называют неорганическое вяжущее вещество. Порошок цемента при взаимодействии с водой образует пластичную массу, которая быстро схватывается и образует камнеподобное тело. Используется зачастую для изготовления и строительных растворов. Состав цемента может в значительной степени различаться. Соответственно, отличаться будут свойства и сфера использования.

Сегодня изготавливаются такие основные виды цемента:

• портландцемент – самый популярный в строительстве вид цемента. Производится из портландцементного клинкера, гипса и специальных добавок. Клинкер получают из известняка, глины и добавок путем обжига. Готовый портландцемент на 70-80% состоит из силикатов кальция, остальное приходится на гипс (регулирует скорость схватывания) и корректирующие добавки. Портландцемент производится марок М400-М600, используется для создания , растворов, асбестоцементных и прочих материалов. Не подходит для возведения сооружений, подверженных влиянию морской воды;
• белый портландцемент изготавливают на основе гипса, диатомита и глинисто-песчаных пород с минимальным содержанием красящих веществ. В итоге получается состав, обладающий высокой прочностью, стойкостью к атмосферным воздействиям и быстрым схватыванием. Выпускается только двух марок М400 и М500. Часто состав используется для проведения внешних отделочных работ, так как имеет эстетичный вид и не подвержен образованию трещин. Используется для изготовления элементов декора (статуи, ), при организации наливных полов, в дорожном строительстве, в . На основе белого портландцемента изготавливают цветные составы ;
• сульфатостойкий портландцемент производят на основе портландцементного клинкера и гипса. Состав отличается пониженным содержанием алюминатов кальция, чем и обеспечивается стойкость к сульфатам. Цемент может быть без добавок или иметь добавки в виде гранулированного шлака. Марка М400 и М500. Используется при создании и возведении конструкций, которые будут эксплуатироваться под воздействием минерализованных вод. Такой цемент используют при изготовлении свай, опор мостов, при обустройстве наружных элементов гидротехнических сооружений;
  
• пуццолановый портландцемент получают из портландцементного клинкера, гипса и добавок осадочного происхождения, часть которых составляет 20-30%. Состав отличается устойчивостью к пресным и сульфатсодержащим водам, водонепронецаемостью. Среди минусов невысокая морозостойкость и низкая скорость затвердевания. Используют при заливке и кладке подвалов промышленных и гражданских зданий, при строительстве метро, шахт, каналов, шлюзов, водопроводных коммуникаций;
• шлаковые цементы – группа цементов, которая включает шлакопортландцемент (ШПЦ) и известковошлаковый цемент (ИШЦ) . Первый получают на основе портландцементного клинкера, гипса и доменного шлака, часть которого 21-60%. Состав отличается замедленным нарастанием прочности, повышенной стойкостью к агрессивным средам, но не устойчив к перепадам температур. Применяется в гидротехническом строительстве. ИШЦ получают из смеси шлака с известью (ее часть около 30%), допускаются небольшие добавки гипса и портландцемента. Состав медленно твердеет, наиболее стоек в пресных и сульфатных водах, может использоваться для изготовления низкомарочных бетонов, в строительных растворах для и кладки;
  
• быстротвердеющий портландцемент , как подсказывает название, отличается стремительным набором прочности в первые часы твердения. Такие свойства объясняются точным подбором и дозировкой специальных добавок. В итоге состав уже через 3 суток достигает предела прочности, что ускоряет процесс производства железобетонных конструкций;
• глиноземистый цемент также отличается высокой скоростью твердения и набора прочности. Производится на основе бокситов или глинозема с добавлением известняка. По содержанию глинозема выделяют обычные (до 55% глинозема), высокоглиноземистые (до 65%) и особочистые высокоглиноземистые цементы. Составы обладают высокой стойкостью к огню, коррозии и быстрым нарастанием прочности. Такой цемент нашел применение при проведении аварийных работ, скоростном строительстве и зимнем бетонировании;
• расширяющиеся цементы – группа цементов, которые отличаются увеличением объема при твердении. Подобный эффект достигается за счет прохождения реакции между порошком и водой, в результате чего образовывается гидросульфоалюминат кальция, вещество, способное связывать большое количество воды. В группе расширяющихся цементов выделяют водонепроницаемые, напрягающие, гипсоглиноземные составы и расширяющийся портландцемент. Рассмотрим все их отдельно;
  
• водонепроницаемый расширяющийся цемент изготавливают из гипса, глиноземистого цемента и гидроалюмината кальция. Состав начинает схватываться через 4 минуты, а через 10 минут уже заканчивается процесс твердения. Используется в подземном и подводном строительстве, для заделки трещин и при создании монолитных конструкций из отдельных сборных железобетонных элементов;
• напрягающий расширяющийся цемент производят из портландцементного клинкера, извести, глиноземистого шлака и гипсового камня. Состав относительно быстро застывает, водонепроницаем. Используют при бетонировании чаш , производстве напорных труб;
• гипсоглиноземный расширяющийся цемент изготавливают из глиноземистых доменных шлаков и гипса. Состав схватывается в течение 4 часов, расширение заканчивается через 3 суток. Цемент отличается высокой морозостойкостью, прочностью и деформационной стойкостью. С его помощью проводят гидроизоляционные работы;
• расширяющийся портландцемент – это смесь портландцементного клинкера, шлака с высоким содержанием глинозема, гипса и минеральных добавок. В зависимости от состава расширение составляет от 0,3 до 2,5%. Период расширения длительный, поэтому объем заполняется равномерно. Используется при обустройстве дорожных покрытий и ремонте гидросооружений;
• тампонажный цемент используется только при тампонировании нефтяных и газовых скважин с целью их изоляции от грунтовых вод. Производится из клинкера и гипса;
• гидрофобный цемент в своем составе, помимо гипса и клинкера, имеет олеиновую кислоту или другие гидрофобные вещества, позволяющие создавать на поверхности высохшего цемента водонепроницаемую пленку. Такой цемент идеально подходит для фундамента;
• магнезиальный цемент отличается содержанием оксида магния, за счет чего повышается эластичность состава, его устойчивость к агрессивным веществам. Используется при обустройстве ;
  
• водонепроницаемый безусадочный цемент получают на основе глиноземистого цемента, гипса и гашеной извести. Состав быстро схватывается и не боится воды;
• кислотоупорный кварцевый цемент – продукт смешения кварцевого песка, кремнефтористого натрия и жидкого натриевого стекла. Состав устойчив перед агрессивными веществами, но теряет прочность в воде;
• цемент с поверхностно-активными добавками обладает повышенной подвижностью и используется при работах на сложных с архитектурной точки зрения объектах.

№2. Марки цемента по прочности

Самая важная характеристика цемента любого вида – это его прочность. Этот показатель определяют экспериментальным путем: готовят раствор из цемента и в соотношении 1:3, создают образец в форме параллелепипеда со сторонами 40*40*160 мм. Полученный образец подвергают постепенно возрастающей нагрузке. Эксперимент немного отличается лишь для некоторых видов цемента.

Полученные в ходе лабораторных исследований данные находят отражение в марках. Если образец выдерживает нагрузку 300 кг/см 2 , то это марка М300, 500 кг/см 2 – М500 и т.д. Марки обозначаются буквой М и последующим индексом от 200 до 600 с шагом 50 или 100. Чем выше марка, тем более прочный перед нами состав, и тем более долговечный и качественный бетон из него получится:

Сегодня рядом с классификаций цемента по маркам прочности появилось разделение на классы прочности . Если марка – это показатель усредненный, то класс – более точный и обеспечивает 95-процентную гарантированность соответствия указанным данным. Классы прочности варьируют от 30 до 60:

• 52,5 – цемент выдерживает давление 52,5 МПа, соответствует цементу марки М600;
• 42,5 соответствует цементу М500;
• 32,5 соответствует цементу М400;
• 22,5 соответствует цементу М300.

№3. Маркировка добавок в цементе

Кроме марки прочности, на упаковке можно увидеть маркировку процентного содержания различных добавок в цементе. Обозначается этот показатель буквой Д, после которой следует численный показатель в процента. Например, цемент Д20 означает, что в его состав входит 20% добавок. Чем выше количество добавок, тем ниже цена состава.

№4. Маркировка по скорости набирания прочности

Время, в течение которого цемент достигает своей максимальной прочности, — еще один важный показатель состава. В некоторых случаях требуется, чтобы он твердел мгновенно, в других, наоборот, — излишняя скорость набора прочности только повредит. По данному параметру цемент делят на такие виды:

№5. Что еще может быть в маркировке цемента?

В характеристиках состава после обозначения марки цемента и процентного содержания добавок могут находиться различные аббревиатуры, указывающие на специфические качества цемента:

№6. На что обратить внимание при выборе цемента?

Спрос на цемент огромный, что и породило появление множества недобросовестных производителей, которые часто подмешивают в цемент добавки, сильно снижающие качество готового состава. Чтобы не ошибиться при выборе цемента и купить действительно качественный товар, необходимо кое-что знать о том, как выглядит хороший цемент и какими свойствами он должен обладать:

• цемент продают в мешках и в рассыпной форме . Лучше брать цемент в мешках, поскольку так он защищен от внешнего воздействия, дольше сохраняет свои качества, да и на упаковке мешка всегда можно узнать информацию о составе, дате производства, характеристиках цемента и о его производителе. Мешки обычно изготавливают из двух слоев бумаги, внутренний защищает цемент от намокания. Кстати, отсутствие какой-либо информации на упаковке – также признак того, что перед вами может быть некачественный материал;
  
• если вы покупаете цемент оптом, и он расфасован в мешки, то лучше тщательно проверить срок годности на каждом, так как в общей массе вам могут продать залежавшийся товар. Активность цемента спустя 6 месяцев от даты производства падает в несколько раз;
• проверить свежесть цемента можно и опытным путем. Достаточно стукнуть по мешку – ощущения не должны напоминать удар по камню. Первым каменеет цемент в углах мешка, поэтому их также не мешает проверить. Естественно, если даты производства вообще нет на упаковке, то такой товар лучше не брать;
• цемент должен храниться в сухих и хорошо проветриваемых помещениях, иначе он будет быстро каменеть;
  
• цвет качественного цемента – серый, точнее от светло-серого до темно-серого и даже зеленоватого. Темные и болотные оттенки не допускаются. Хороший цемент должен рассыпаться в руке, а при сжимании не сминаться в комок;
• тонкость помола влияет на процесс отвердения. Чем фракция частичек мельче, тем быстрее будет отвердевать состав и тем его цена выше. Слишком мелкая фракция увеличивает водопотребление, поэтому в идеале лучше брать цемент, где встречаются фракции от 40 до 80 мкм;
• не мешает провести оценку состава и характеристик цемента . Сделать это несложно, но заранее необходимо подготовить гидрокарбонатно-натриевую воду (подойдет «Боржоми») или гидрокарбонатно-хлоридно-натриевую. Из воды необходимо выпустить газ. Далее используем ее для замеса цементного теста и формирования из него лепешки диаметром 15 см. В центре она должна быть потолще (5 см), к краям – уже (1 см). Качественный цемент должен начать схватываться не позже, чем через 10 минут, а утолщенная часть будет заметно нагреваться. Если схватывание не происходит даже в течение 30 минут, то перед вами состав невысокого качества.

№7. Лучшие производители цемента

Напоследок еще раз подчеркнем необходимость наличия на упаковке информации о марке цемента, его свойствах, даты производства и контактных данных производителя.