Цементами называют искусственные, порошкообразные вяжущие материалы, которые при взаимодействии с водой или другими жидкостями образовывают пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело - цементный камень.
Цемент (с латинского caementum - щебень,битый камень) - oдин из основных строительных материалов, на основе которого изготавливают бетоны и строительные растворы.
Цемент это вяжущий гидравлический минеральный материал - так как набор прочности и затвердевание происходит в присутствии воды а исходные материалы, используемые для его получения - минеральной природы.
Цемент начали производить в начале 20-х годов XIX в. В 1824 году британский каменщик, Джозеф Aспдин, получил патент на "Усовершенствованный способ производства искусственного камня". Он нагрел смесь известняка и глины в кухонной печи, после раздробил комок смеси в порошок и получил гидравлический цемент, который затвердел при добавлении воды. Полученный материал получил название - портландцемент, потому что при производстве он использовал камни с карьера, который находился на на полуострове Portland.
В 1825 году, начальник военно-рабочих мастерских, Челиев Егор Герасимович в книге "Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений" обобщил опыт улучшения свойств вяжущих материалов. Он вывел что при обжиге в горне на сухих дровах смеси извести и глины до "белого жару" (при температуре свыше 1100-1200 С) получался спекшийся продукт, обладавший в измельченном виде высокими механическими свойствами и способностью твердеть в воде. Челиев является изобретателем современного цемента.
С изобретением цемента произошли большие перемены в строительстве.
Современный способ производства портландцемента складывается из следующих основных технологических операций:
- добыче цементного сырья и доставка на завод
- дроблении и тонком его измельчении
- приготовлении однородной сырьевой смеси
- обжиг смеси до спекания(получение клинкера)
- помол клинкера с добавками (получение цемента)
Существует три основных способа производства - мокрый, сухой и комбинированный способ.
При мокром способе размол сырьевых компонентов осуществляется в мельницах в присутствии воды, которая играет роль понизителя твёрдости, интенсифицирует процесс помола и снижает удельный расход энергии на помол. Полученная сметанообразная масса (шлам) корректируется до заданного состава и направляется на обжиг. За счёт испарения воды шлама в печи расход тепла на обжиг увеличивается н в зависимости от размера и конструкции печи составляет 5,45-6,7 Мдж/кг (1300-1600 ккал/кг) клинкера.
При сухом способе производства цемента сырьевые материалы (известняк и глина) в процессе измельчения и помола в мельницах высушиваются и превращаются в сырьевую муку, состав которой корректируется в соответствии с заданным, после чего мука поступает на обжиг. Современные вращающиеся печи для обжига клинкера, как правило, оборудованы запечными теплообменниками, в которых осуществляется подогрев и частичная декарбонизация сырьевой смеси. Расход тепла на обжиг клинкера составляет 750-850 ккал/кг клинкера.
При комбинированном способе сырьевая смесь готовится по схеме мокрого способа, затем обезвоживается на вакуум-фильтрах или вакуум-прессах, формуется (обычно в виде гранул) и поступает на обжиг. Расход тепла при этом составляет около 4,19 Мдж/кг (1000 ккал/кг) клинкера.
Существует очень много видов цемента и основные из них:
Портландцемент
Белый цемент
Быстротвердеющий цемент
Водонепроницаемый расширяющийся цемент
Гидрофобный цемент
Глинозёмистый цемент
Карбонатный цемент
Магнезиальный цемент
Напрягающий цемент
Песчанистый цемент
Пластифицированный цемент
Пуццолановый цемент
Расширяющийся цемент
Сульфатостойкий цемент
Тампонажный цемент
Шлаковый цемент
Цемент, применяемый в строительстве, различается по своим физико-техническим характеристикам в зависимости от того, в каких условиях предполагается его эксплуатация.
Цемент каждого вида может при твердении развивать различную прочность, характеризуемую маркой. Марки цемента регламентированы строительными нормами и правилами (СНиП) и ГОСТом.Цемент выпускают преимущественно марок 200, 300, 400, 500 и 600 (по показателям испытания в пластичных растворах), но есть цементы и марок 700 и 1000.
Наиболее распространенные марки цемента от 350 до 500:
Маркировка состоит из двух параметров.
Первый параметр обозначается буквами М или ПЦ со стоящей рядом цифрой.
Маркировка М 500 указывает, что данный вид цемента способен выдержать нагрузку в 500 кг/см.
Второй параметр цемента является процентное содержание добавок. Оно обозначается буквой Д.
Цемент с маркировкой Д30 будет содержать 30% добавок.
Портландцемент - наиболее распространённый в современном строительстве вид цемента.Важнейшее свойство портландцемента, это его способность твердеть при взаимодействии с водой. Оно характеризуется маркой портландцемента, определяемой по прочности на сжатие, а также: изгибом стандартных образцов цементно-песчаного раствора после 28 суток твердения во влажных условиях.