Когда изобрели цемент: кто придумал и в каком году, история появления

В строительных работах цемент потребляется как самостоятельное сырье, так и в качестве компонента в составе (бетон или железобетон). Процесс изготовления трудозатратный и дорогой. Используемые производителями технологии напрямую влияют на качество сырья и его окончательную стоимость.

Популярные виды цемента: полный перечень

Портландцемент – это собирательное название целого «списка» цементов, обладающих индивидуальными особенностями, свойствами и сферой применения о которых пойдет речь в этой статье.

  • Портландцемент без добавок. Представляет собой мелкодисперсный порошок зеленоватого цвета – продукт помола клинкера, в котором отсутствуют минеральные добавки. Марки цемента и их применение – в зависимости от предела прочности на сжатие выпускаются следующие марки: 400, 500, 550 и 600. Область применения: возведение зданий и сооружений общего назначения, работающие в условиях отсутствиях агрессивного воздействия соленой и пресной воды. Марка 400 широко используется в частном строительстве для всех видов работ – приготовление бетона, кладочного и штукатурного раствора, заливка стяжки пола и садовых дорожек и т.п.;
  • Портландцемент с минеральными присадками. В частности в состав вводятся: доменный шлак, трепел, опока и другие активные минеральные вещества, улучшающие эксплуатационные свойства раствора и конечного изделия (водонепроницаемость, стойкость к коррозии, снижение вредного тепловыделения и пр.). Выпускаются следующие марки: 400, 500, 550 и 600. Область применения – аналогична портландцементу без добавок за исключением строительства особо морозостойких конструкций;
  • Быстротвердеющий портландцемент. Представляет собой продукт тонкого помола алито-алюминатного клинкера с регулируемым минералогическим составом. Отличается быстрым набором прочности в первые 72 часа после затворения относительно обычного портландцемента. Это актуально для возведения сооружений и изготовления ЖБИ, в которых по тем или иным условиям требуется получить высокую прочность на начальном этапе строительства. Выпускаются следующие марки: 400 и 500. Сфера применения: возведение большого количества сборных конструкций в условиях низкой температуры воздуха, в связи с уменьшением расхода цемента и упрощения технологии производства широко практикуется для заводского изготовления ЖБИ. Запрещается использование быстротвердеющего «связующего» для заливки массивных ЖБИ и ЖБИ которые по условиям эксплуатации должны обладать сульфат стойкостью;
  • Особо быстротвердеющий портландцемент. Изготавливается из особо тонко помолотого алит-алюминатного клинкера и гипса, что обеспечивает очень быстрый набор прочности в первые 3-е суток после затворения. Выпускаемые марки: 600 и 700. Область применения: строительство монолитных сооружений. При приготовлении бетонов и растворов не допускается использование минеральных добавок;
  • Шлакопортландцемент. В соответствии с названием, представляет собой портландцемент с добавкой доменного шлака. Характеризуется низким тепловыделением и усадкой, медленным схватыванием и медленным набором прочности относительно обычного портландцемента. В продаже имеются следующие марки: 300, 400 и 500. Используется в строительстве надземных, подземных и подводных сооружений работающих, в том числе в условиях воздействия соленой и пресной воды;
  • Сульфатостойкий цемент. Выпускается в следующих вариантах: сульфатостойкий портландцемент марки 400, сульфатостойкий портландцемент с минеральными присадками марки 300 и 400, сульфатостойкий шлакопортландцемент марки 300 и 400, пуццолановый портландцемент марки 300 и 400. Область применения: строительство массивных морозостойких сооружений работающих в условиях особо агрессивных сред;
  • Гидрофобный портландцемент. Представляет собой портландцемент в состав, которого вводятся специальные гидрофобные присадки, существенно уменьшающие водопоглощение и существенно увеличивающие морозостойкость. Выпускаются следующие марки: 300, 400, 500, 600 и 700. В соответствии с названием и свойствами используется при возведении сооружений гидротехнического направления, строительства дорожного покрытия и укладки взлетных полос аэродромов;
  • Портландцементы, произведенные из клинкера нормированного состава. Характеризуются очень точной формулой минералогического состава. Сфера применения – строительство и изготовление особо ответственных сооружений: мостовых переходов, автомобильных эстакад, опор ЛЭП и взлетных полос;
  • Декоративные портландцементы. Изготавливаются на основе белого клинкера с добавкой гипса, белого диатомита и колеров для цемента (сурика, ультрамарина, марганца, охры и пр.). Выпускаются следующие марки: 300, 400, 500. Используются для изготовления скульптур, тротуарной плитки, декоративных элементов зданий и отделочных работ.

Мы разобрались какие есть основные виды цемента. Также у всех цементов есть своя система маркировки, о которых мы уже говорили в прошлых статьях.

Что представляет собой цемент

С латинского «caementum» переводится как щебень или битый камень. Этот порошкообразный материал является искусственно созданным вяжущим, состоящим из клинкера, определенного количества гипса, минеральных добавок и различных наполнителей. При затворении цемента водой или другими жидкостями, образуется пластичная масса, способная при затвердевании превращаться в камневидное тело.

Цемент является основной составляющей бетонного и цементно-песчаного раствора. Он обладает уникальной способностью набирать свою прочность при воздействии влаги, чего не скажешь о гипсе или воздушной извести, твердеющих в сухих условиях.

Интересен тот факт, что еще древние римляне к извести подмешивали вулканический пепел или дробленый камень. Это можно считать началом истории появления цемента.

Свойства

Цемент обладает рядом определенных свойств, которые обусловлены наличием в нем определенных компонентов. Среди самых основных выделяют:

  • прочность — одно из основных и важных свойств, данный показатель зависит от того, что в него входят такие компоненты, как измельченный шлак или гипс;
  • морозоустойчивость, способность раствора переносить перепады температур, появляется в связи с добавлением различных добавок, которые модифицируют состав;
  • водостойкость, скорость застывания, это учитывается при заделывании стыков и швов в среде с повышенной влажностью;
  • устойчивость к коррозии — показатель, который отвечает за способность сопротивляться воздействию на него окружающей среды, наиболее прочными считаются те, которые используют для объектов, расположенных под землей или под водой;
  • сульфатостойкость — свойство определяющее устойчивость смеси к воде обогащенной ионами сульфата. Особенно учитывается в случаях если строения будут соприкасаться с соленой водой.

На прочность соединения влияет размер частиц, чем они будут меньше, то есть чем тоньше помол, тем прочнее будет раствор.

Характеристика и назначение: плюсы и минусы

Быстротвердеющий цемент легче и дороже портландцемента. Высокая стоимость обусловлена повышенными характеристиками прочности и более высокой скоростью застывания, что является необходимым условием при ускоренной застройке в условиях работы при низких температурах.

Ещё одно преимущество БТЦ состоит в устойчивости к сульфатным атакам разного рода.

Набор прочности БТЦ за три дня эквивалентен семидневному набору прочности портландцемента, тогда как водоцементное соотношение для обоих цементов является одинаковым. Увеличенный показатель набора прочности обусловлен большим содержанием трёхкальциевого силиката (C3S) и более тонким помолом цементного камня в растворе.

Недостатки: из-за выделения большего количества тепла при затвердевании БТЦ не подходит для больших объемов бетонирования.

Марки

Согласно ГОСТу №10178-85, быстротвердеющий цемент имеет марку М 400 (М400) и М 500 (М500). М500 имеет большую востребованность в связи с доступностью цены и широкой сферой применения.

На что обратить внимание при покупке цемента

Когда вы приходите в магазин и выбираете цемент, вы должны понимать, для чего он вам нужен. Материал имеет свои характеристики, о которых стоит знать:

  • стойкость к коррозии. На материал, который уже застыл, негативное воздействие может оказывать его нахождение в агрессивной среде и даже в обычной воде. Но данную характеристику легко можно исправить путем внедрения в него разных гидроматериалов, либо же добавки разных полимеров;
  • помол, его тонкость. Чем тоньше помол цемента, тем лучше. Это связано с тем, что он застывает в разы быстрее. Кроме того, все его характеристики на много выше чем у цемента грубого помола. Чтобы определить его помол, достаточно просто пропустить его через сито;
  • в идеале 90% материала должно быть просеяно. Стоит понимать, что если цемент мелкий, то на его замес необходимо потратить больше воды. В идеале, материал должен содержать как мелкие, так и крупные частички:
  • еще одной важной характеристикой является устойчивость к низким температурам. Так как данный материал применяют в строительстве, он должен быть стойкий к изменению температур;
  • это связано с тем, что вода, которая входит в приготовление смеси, при низких температурах увеличивается в объёме, до 8%, а это может легко сказаться на строительстве;
  • бетон просто просто может растечься, тем самым повредить всю конструкции. Исходя из этого, в цемент добавляют пек древесный, абиет натрия и так далее;
  • прочность. Важная характеристика материала, которая определяется маркой производителя. На рынке строительных материалов много компаний предлагают свой товар. Прочность материала можно вычислить в течение 28 суток;
  • схватывание. А именно время, за которое свойств материала меняются, то есть он становится твердым. Стоит понимать, что на данную характеристику влияет температура воздуха и объем воды. Нормальные материалы схватываются уже спустя 45 минут.

Характеристики

Выделить конкретную характеристику, которая является главной, сложно, так как каждая из них имеет свое значение. Если к, примеру, вы сделаете акцент на морозостойкости, или прочности, вы должны понимать, что если цемент будет иметь медленное время застывания, то это замедлит процесс всей стройки.

На что обратить внимание при покупке цемента

Можно сказать, что каждая, из вышеперечисленных характеристик имеет свое весомое значение. И важно обращать внимание на каждую из них.

На упаковке с цементом производитель указывает все необходимые свойства и характеристики, чтобы покупатель мог оценить товар до его приобретения.

Сегодня на полках строительных гипермаркетов можно найти универсальные материалы, способные совместить в себе лучшие качества.

Стоит понимать, что сам процесс изготовления такого сыпучего материала достаточно дорогостоящий. Он состоит из следующих процессов:

  • непосредственное получение клинкера;
  • превращение полученного клинкера в порошок.

Процесс же производства цемента может быть трех видов:

  1. Мокрый способ изготовления.
  2. Сухой.
На что обратить внимание при покупке цемента

Процесс производства

  1. Комбинированный способ.

Портландцемент – что это такое?

Слово «цемент» ведёт своё происхождение ещё из античных времён. Цементумом в древнем Риме называли мелкотолчёный строительный камень, использовавшийся в качестве заполнителя глиняно-известковых строительных растворов.

Впервые цемент был изобретён римлянами, которые для придания известковым растворам большей прочности, добавляли в них измельчённые в крошку старые глиняные кирпичи и вулканический пепел – пуццоланы.

В дальнейшем технология производства цемента совершенствовалась, искались новые способы улучшить его эксплуатационно-технические свойства.

В результате появилось несколько разновидностей данного строительного материала, различающихся по своему составу и техническим характеристикам:

  • Романцемент. Изготовлялся и широко использовался в Римской империи, и в настоящее время в промышленных масштабах не производится. Отличался повышенным содержанием белита, как основного компонента.
  • Глинозёмистый. Содержит в качестве компонента свыше 50% оксида алюминия. Быстротвердеющая разновидность цементов.
  • Магнезиальный. Изготавливается на основе оксида магния. Отличается высокой твёрдостью и скоростью застывания, однако подвержен коррозионным воздействиям.
  • Кислотоупорный. Содержит силикат натрия и кварцевый песок, затворяемым раствором жидкого стекла.
  • Портландцемент. Самый распространённый на сегодня вид цемента, широко применяемый в строительных работах. До 70% его состава включают силикаты кальция – алиты.
Читайте также:  Швеллер 16: размеры и технические характеристики

История получения портландцемента

Ещё в Средние века было замечено, что при обжиге известняка, загрязнённого глиной, получается прочный водостойкий материал. В течение последующих веков шли постоянные эксперименты с целью улучшения полученного строительного состава.

При этом менялись составляющие компоненты, их соотношение. В итоге, в начале 19 века англичанином Д. Аспдином впервые была получена новая разновидность цементного порошка, названная впоследствии «портландцемент».

Такое имя ему дали по названию небольшого острова Портленд, расположенного в проливе Ла-Манш. Остров сложен известняками, которые издавна добывались в местных каменоломнях для строительных нужд.

Бетон, полученный при помощи портландцемента, по своей прочности и цвету напомнил изобретателю этот самый портлендский известняк.

Особенности обжига

В конечном итоге портландцемент на ¾ состоит из известняковых пород, и на ¼ из глинистых веществ. Обжиг смешанного сырья производится при достаточно высокой температуре – около 1500оС в течение нескольких часов. При этом обжиг происходит в несколько этапов, с различными температурами нагрева сырья.

  1. Сушка, при 200 градусах. На данном этапе происходит выпаривание воды из сырья.
  2. Предварительный подогрев – 600 градусов. Из смеси выжигаются органические включения, попавшие вместе с глиной, происходит процесс температурного разложения глинистых коалинитов.
  3. Декарбонизация – до 1200о. Известняковая составляющая декарбонизируется, одновременно завершается процесс разложения глинистых компонентов.
  4. Спекание сырья – 1350-1500о. Материал под воздействием высоких температур начинает расплавляться, спекаясь в однородную массу. В этой фазе нагрева происходит образование основного составляющего минерала портландцемента – алита.
  5. Постепенное охлаждение. После окончания фазы спекания полученный материал начинает медленно остывать. Температура понижается постепенно, в результате чего весь расплав разделяется на две составляющих – порошкообразную (собственно портландцемент) и застывшего стекла, полученного из кварцевых компонентов.  

Внесением в состав портландцемента дополнительных добавок, либо варьируя технологии производства, получают несколько его разновидностей. Все они различаются своими характеристиками:

  • Быстрозастывающий.
  • Пластичный.
  • Колерованные разновидности для получения цветного бетона.
  • Гидрофобный.

Химический состав, технические свойства и технология производства портландцемента регламентируется положениями ГОСТа.

Виды, назначение и классификация смесей

Упорядочить множество разновидностей ССС помогают технические условия, изложенные в ГОСТ 31189-2015. Разделение продукции проводится по разным признакам.

1. По назначению:

1.1. Штукатурные – для заделки трещин, нейтрализации перепадов на стенах и потолках. Дополнительная классификация этого вида производится по степени плотности:

Виды, назначение и классификация смесей
  • легкие – до 1300 кг/м3;
  • тяжелые – от 1300 кг/м3;
  • сверхтяжелые – от 2300 кг/м3.

1.2. Шпаклевочные – выравнивающие и финишные смеси. Обеспечивают одинаковый уровень горизонтальных и вертикальных поверхностей. Характеризуются быстрым высыханием, износоустойчивостью и низкой пористостью. Ознакомьтесь со сравнением штукатурок и шпаклевок.

1.3. Кладочные – растворы быстрого приготовления. Классификация по толщине кладки условно делит их на тонкослойные (до 5 мм) и толстослойные (от 5 мм). Отличаются повышенной прочностью и морозостойкостью. Основная область использования в современном строительстве – сооружение стен из кирпича или блоков.

1.4. Клеевые – для монтажа облицовочных, листовых и панельных материалов. Состав и тип зависят от применения. Сухая универсальная смесь идеально подходит для укладки керамических плит, быстро схватывается и обладает нормальной несущей способностью. Для крупных и тяжелых элементов облицовки рекомендуются варианты с повышенным уровнем адгезии, способные выдерживать большие нагрузки. При отделке стен и пола мозаикой (особенно прозрачные виды) лучше купить специализированный клей. В его основе портландцемент, который после высыхания становится практически невидимым. Для особых условий эксплуатации рекомендуются специальные средства:

  • влагонепроницаемые – для отделки бассейнов, сауны, зимнего сада;
  • морозостойкие – для наружных работ;
  • термоизолирующие – для дополнительного утепления пола и стен;
  • эластичные – для укладки на подвижную основу.

1.5. Изоляционные – обширная группа, состоящая из разных видов защитных смесей. В их числе герметичные, звукопоглощающие, огнеупорные, ингибирующие, биоцидные, санирующие и реставрационные средства.

Виды, назначение и классификация смесей

1.6. Напольные – для заливки стяжки пола или выравнивания финишных покрытий. Не дают усадки, отличаются повышенной прочностью и износостойкостью.

1.7. Ремонтные – инъекционные, объемные конструкционные, поверхностно-восстановительные. Основное применение в строительстве связано с реконструкцией бетонных и каменных объектов.

1.8. Затирочные – для заделки шовных соединений и небольших трещин.

1.9. Декоративные – смеси для итоговой отделки наружных и внутренних поверхностей. Высокий эффект обеспечивается формированием объемных и фактурных рисунков, а также введением минеральной крошки.

Некоторые марки отличаются многофункциональностью, хотя на цене это отражается незначительно. Например, если купить Кнауф Ротбанд, то с его помощью можно выравнивать стены перед отделкой или создавать объемную фактуру штукатурки.

2. По вяжущей основе.

Виды, назначение и классификация смесей

3. По размеру наполнителя.

  • Растворные.
  • Бетонные.
  • Дисперсные.

Стоимость ССС

Производитель Марка Вид сухих смесей Масса мешка, кг Цена, рубли
Юнис Юнис Униблок Кладочно-монтажный клей 25 217-255
Юнис Горизонт Наливной пол (цементный) универсальный быстротвердеющий 20 199-265
Юнис-Фасад Шпатлевка цементная 25 355-515
Кнауф Ротбанд Кнауф Гипсовая штукатурка 30 375-395
Унифлот Кнауф Шпаклевка для заделки швов гипсовая 25 1490-1785
Кнауф-Грюнбанд Штукатурка теплоизоляционная фасадная 25 220-250
Кнауф УБО Стяжка цементная легкая 25 380-445
Церезит Ceresit CN 175 Plus Наливной пол 25 350-430
Ceresit CM 16 Клей для плитки эластичный 25 560-690
Ceresit CN 68 Выравниватель пола 25 410-500
Ceresit CЧ 15 Смесь монтажная 25 820-955
Русеан Русеан М-150 Смесь универсальная 40 130-160
МКУ МКУ М-200 Смесь монтажно-кладочная 50 85-110
Волма Волма Керамик Коей для плитки 25 185-200
Волма Финиш Шпатлевка гипсовая финишная 25 205-225
Читайте также:  ГОСТ 14202 – 69 — требования по маркировке трубопроводов

Изготовление белого цементного раствора

Производство белого цемента нуждается в отдельном рассмотрении. Материал широко используется в отделке поверхностей. После высыхания приобретает белый цвет.

В соединение смеси входят мергель, известняк, мрамор, песок и глина, но в меньшей степени в сравнении с серым цементом. Большую часть смеси занимает мраморная крошка. В смеси также допускается присутствие красящих окислительных элементов: железа, хрома, марганца, титана и других. Мел и каолин придают раствору белесый оттенок. К чистоте используемой воды предъявляются высокие требования, ее процент в общей массе не более 45%. Материал проходит несколько уровней очистки, поэтому на исходе получается цемент высокого качества. Обрабатываемая раствором из белого цемента поверхность не имеет изъянов.

Измельчение клинкера продолжается в мельничном агрегате, в котором установлена специфическая облицовка. Деликатность измельчения белого цемента гораздо выше, чем обычного серого. Поэтому смесь производится двух марок М400 и М500. Изделия из белого цемента не осыпаются, не разрушаются, за ними легко ухаживать. Поэтому материал применяется в создании разнообразных архитектурных строений и форм.

Важно отметить, что белоснежный цвет материала позволяет создавать другие оттенки. На заключительном этапе производства в смесь вносится определенный процент пигментных добавок.

Для производства каждого вида цемента используется особое оборудование, а производители придерживаются определенной последовательности действий. Поэтому рекомендуется приобретать цемент у производителей, которые уже зарекомендовали себя на строительном рынке, сопровождают свою продукцию сертификатами качества.

Какой цемент лучше Мили М500

Цементы этих марок, как правило, используются для приготовления тяжелых бетонов и цементно-песчаных растворов различного назначения. При этом разница между цементами данных марок заключается в том, что для приготовления бетона и раствора на основе материала марки М500, потребуется меньшее количество, чем материала М400 при всех прочих равных условиях: прочности на сжатие, морозостойкости, влагостойкости, подвижности и других технических характеристиках бетона и раствора.

Для наглядности рассмотрения вопроса: какой цемент лучше использовать для фундамента, приводим в Таблице 1 и Таблице 2, пропорции компонентов для приготовления самых популярных марок тяжелого бетона, используемых для возведения 99,9% фундаментов частных малоэтажных зданий.

Таблица 1.

Марка бетона Пропорции компонентов: Ц:П:Щ:В Расход компонентов на 1 м3 бетона, кг
Цемент М400 Песок Щебень Вода
М150 1:3,4:5,4:0,9 214 735 1139  

190

М200 1:2,8:4,4:0,7 255 715 1127
М250 1:2,3:3,9:0,6 295 690 1116
М300 1:2:3,3:0,6 337 670 1105

Таблица 2.

Марка бетона Пропорции компонентов: Ц:П:Щ:В Расход компонентов на 1 м3 бетона, кг
Цемент М500 Песок Щебень Вода
М150 1:3,9:6:1 190 754 1138  

190

М200 1:3,3:5:0,8 224 738 1127
М250 1:2,8:4,3:0,7 257 722 1115
М300 1:2,4:3,8:0,7 291 706 1105

Табличные данные наглядно демонстрируют разницу в количествах цемента М400 и М500 потребных для приготовления бетонов одинаковых марок, имеющих одинаковые технические характеристики и потребительские качества. Все! Другой разницы между цементами М400 и М500 нет!

Есть еще один распространенный вопрос: Какой цемент лучше Д0 или Д20? Какой цемент лучше? С добавками 20% или без добавок?

Какой цемент лучше Мили М500

Расшифруем:  при производстве цемента предназначенного для приготовления бетона (раствора) обладающего специальными свойствами (удобоукладываемость, пластичность, водонепроницаемость, морозостойкость, быстрота схватываемости и пр.) в его состав вводятся те или иные добавки, в том или ином процентном соотношении.

В нашем случае в цементе присутствуют 20% присадок. Поэтому рассматривать цемент без добавок (Д0) и цемент с добавками (Д20) следует в контексте конкретных условий эксплуатации конструкций для возведения которых он будет применяться.

Приведенные доводы снимают проблему выбора между цементом М400 и М500. Тем не менее, чтобы успокоить застройщиков, ломающих голову над проблемами: какой цемент лучше для кладки кирпича, какой цемент лучше для плитки, а какой цемент лучше для штукатурки стен, по аналогии с популярными марками бетона приведем в таблицах 3 и 4 пропорции цементно-песчаных растворов используемых для кладки, монтажа плитки и штукатурки.

Таблица 3.

Марка раствора Пропорции раствора: Ц:П:В Расход компонентов на 1 м3 раствора, кг
ЦементМ400 Песок Вода
М50 1:6,5:1,3 225 1430  

285

М75 1:5:1 285 1390
М100 1:4:0,8 338 1348
М150 1:2,9:0,6 450 1265
М200 1:2:0,5 560 1185

Таблица 4.

Марка раствора Пропорции раствора: Ц:П:В Расход компонентов на 1 м3 раствора, кг
ЦементМ500 Песок Вода
М50 1:7:1,4 210 1443  

285

М75 1:5,5:1,1 259 1408
М100 1:4,5:1 305 1373
М150 1:3,3:0,7 400 1302
М200 1:3,3:0,7 400 1302

Область применения

Область применения цемента напрямую зависит от его свойств и характеристик. В СНиПах и ГОСТах указаны все правила и особенности применения разных марок цемента с определенными техническими характеристиками в строительстве зданий, производстве изделий и т.д. Также влияют на выбор цемента условия его применения, поставленные задачи, особенности эксплуатации.

Где применяют цемент:

  • Проведение общестроительных работ – от строительства хозпостроек и малоэтажных домов до заливки многоэтажных зданий, в сборных и монолитных фундаментах и перекрытиях, заливке полов, стен. Применяется цемент также для замеса кладочного, штукатурного раствора.
Область применения

  • Дорожно-промышленное строительство – возведение взлетно-посадочных полос, мостов, гидротехнических конструкций, несущих частей многоэтажных зданий.
  • Добывающая промышленность – укрепление технических сооружений, тампонирование газовых/нефтяных скважин.
  • Сооружения, эксплуатируемые в сложных и агрессивных условиях – при повышенных сульфатах, в кислотах, где наблюдается частое замораживание/оттаивание.