Цемент играет важную роль в строительстве, так как является основным материалом для создания строительных смесей. Но из каких компонентов состоит цемент и почему он обладает такими свойствами?
Цемент — это искусственное неорганическое гидравлическое вяжущее вещество. После взаимодействия с водой или растворами солей, цемент образует пластичную массу, которая затем твердеет и превращается в твёрдое каменное образование. Способность цемента быстро твердеть, в том числе во влажной среде, используется, прежде всего, для производства бетона.
Одним из самых распространенных видов цемента является портландцемент, который производится путем нагревания сырья, состоящего из известняка, глины и других материалов с похожим химическим составом, до температуры в районе +1450…+1480 °С. В результате нагревания происходит частичное плавление и образование гранул клинкера. Для получения цемента, клинкер размалывается вместе с добавкой примерно 5% гипса.
Основные компоненты клинкера цемента
- Алит (также известный как кальций силикат) — составляет примерно 50-70% клинкера. Алит быстро реагирует с водой и играет важную роль в развитии прочности цемента. Вклад этой фазы особенно важен для достижения определенной прочности цементного раствора в течение 28 дней.
- Белит (также известный как трикальций силикат) — встречается в количестве 15-30%. Белит медленно реагирует с водой и слабо влияет на начальный прочностной рост в течение первых 28 дней, но вносит существенный вклад в долгосрочную прочность цемента.
- Алюминатная фаза — составляет 5-10% общего объема. Эта фаза быстро реагирует с водой и может привести к нежелательному быстрому схватыванию, если не добавлено регулирующее свойства вещество, обычно гипс.
- Ферритная фаза — составляет 5-15% цемента. Скорость реакции ферритной фазы с водой может варьировать в зависимости от состава и других характеристик, но обычно она высока в начальных стадиях схватывания и становится промежуточной между алитом и белитом в более поздние периоды.
Цемент классифицируется по прочности на основе предела прочности при сжатии в половинках образцов-призм размером 40x40x160 мм, изготовленных из цементного раствора с добавкой кварцевого песка в соотношении 1:3. Марки цемента выражаются числами, например М200 — М600, отражающими прочность при сжатии в диапазоне от 100 до 600 кг/см² (10 до 60 МПа).
Цемент марки 600, благодаря своей высокой прочности, называется «военным» или «фортификационным» и стоит дороже, чем цемент марки 500. Он широко используется для строительства военных объектов, таких как бункеры и ракетные шахты.
В настоящее время цемент классифицируется по классам прочности. Основное отличие классов от марок заключается в том, что прочность классифицируется на основе требования не менее 95% обеспеченности (то есть 95 из 100 образцов должны соответствовать указанному классу). Классы цемента обозначаются числами от 30 до 60, отражающими прочность при сжатии (в МПа).
