Что же такое цемент, из чего он состоит, когда был придуман и изготовлен, для каких целей?
Цементом называется смесь веществ неорганической природы (тонко измельченных, спеченных вместе при больших температурах, известняка и глины), гипса и минеральных добавок. Цемент – это один из главнейших строительных материалов, используемый еще со времен Римской империи. При смешивании цемента с водой он образует своеобразную массу полужидкой или пластической консистенции, а впоследствии твердеет и приобретает свойства твердого тела. Древние римляне часто смешивали цементный раствор с вулканическим пеплом и мелкой кирпичной крошкой. Чаще всего цемент применяют для изготовления строительных растворов или бетона.
Каким же образом образуется цемент?
При смешивании мелко измельченного клинкера (спеченных вместе глины и известняка), содержащих оксиды алюминия, кремния и железа, между ними происходит химическая реакция с образованием в итоге нерастворимых в воде силикатов и гидросиликатов кальция. Эти оксиды, после реагирования с известняком, и определяют прочность и водостойкость цемента.
Но, для того, чтобы цемент получился прочным, водостойким и морозоустойчивым, нужно соблюсти определенное соотношение между его основными компонентами и добиться необходимой, достаточно высокой (около 1500 °С), температуры обжига известняка и глины. При достижении заданной температуры происходит частичное плавление смеси и образование клинкера. Обычно клинкер содержит в своем составе оксиды кальция, кремния, алюминия, железа (в порядке убывания их массовой доли). Эти доли носят название фаз: алит (трехкальциевый силикат), белит (двухкальциевый силикат), алюминатная фаза, ферритная фаза. Также клинкер может содержать и другие соединения, например, сульфаты, не являющиеся основными.
Алит – это основная часть цементного клинкера. Его химическая формула (Са3SiO5) отражает состав этого вещества, по своей сути являющегося оксидом. Алит быстро и необратимо реагирует с водой, определяет степень прочности цемента.
Белит (Ca2SiO4) медленно вступает в реакцию с водой, практически не влияя на прочность цемента до 28 суток после высыхания. Однако по прошествии этого времени он может значительно увеличить прочностные характеристики цемента.
Алюминатная фаза (Са3Al2O6) в клинкере составляет около 10% по массе, быстро вступая в реакцию с водой, если в цементную смесь в последующем не будут введены гипсовые добавки, контролирующие время схватывания цемента.
Ферритная фаза (Ca2AlFeO5) составляет до 15% от массы всего клинкера.
Разные виды цемента имеют различную прочность, время затвердевания и т.д. По своей прочности цемент подразделяется на несколько марок, выражаемых в числах от 100 до 600 (шаг 100). Чем больше число, тем прочнее цемент, тем большую нагрузку выдерживают конструкции на его основе. Существуют и классы прочности цемента, которые определяются, на основе определенного процента (не менее 95%) от всех представленных образцов из определенной партии, который соответствует определенной прочности на сжатие образца.
Загрузка...