Максим Жмакин - Внешняя отделка загородного дома и дачи. Сайдинг, камень, штукатурка

Портландцемент является гидравлическим вяжущим, которое получается тонким измельчением портландцементного клинкера и небольшого количества гипса (1,5–3 %), используемого для отбелки и замедления (регулирования) сроков схватывания. Цементы изготавливают из природного мергеля осадочной горной породы (из алита, белита, алюмоферрита и др.), имеющего определенный химический состав, или смеси известняка и глины.

Не только состав клинкера, но в особенности тонкость помола определяют основные свойства цемента, связанные с особенностью физико-химического механизма твердения.

Промышленность выпускает портландцемент четырех марок: 400, 500, 550 и 600 (число соответствует округленной в сторону уменьшения средней прочности образцов при сжатии, выраженной в кгс/см 2).

Процесс схватывания и твердения портландцемента можно рассматривать как следствие процессов структурообразования, развивающихся в системе «цемент – вода», в результате гидратации клинкерных минералов и участия образующихся гидратных фаз в формировании прочного гелекристаллического конгломерата – цементного камня.

Постепенно пластичное цементное тесто теряет свою подвижность, загустевает и уплотняется. Начало этого периода (схватывания) начинается через 1–1,5 ч, а конец – через 4–10 ч. Затем наступает второй этап твердения с образованием цементного камня заданной прочности. Особенностью цемента является низкая скорость набора прочности. Однако в благоприятных условиях прочность изделия медленно увеличивается и превосходит заявленную марочную. Причиной этого явления служат следующие параметры и процессы:

– размер зерен клинкера. Из-за низкой растворимости гидратов на поверхности зерен образуется корочка, затрудняющая проникновение воды к сухому клинкеру и прекращающая процессы массообмена в объеме цементного сростка. Непрореагировавшие частицы клинкера (до 40 %) образуют рыхлую структуру, которая и составляет запас прироста прочности. Поэтому чем более тонко помолот цемент, тем большая его доля прогидратируется и тем выше будет марочная прочность через 28 суток;

– количество воды для затворения. Обычно воды добавляют столько, чтобы получить вязкое и пластичное цементное тесто, которое хорошо укладывается в форму и обладает свойством легко разжижаться при механическом воздействии, а после снятия такого воздействия переходить в вязкопластичное состояние. Это достигается подбором правильного соотношения заполнителей, связующих и специальных добавок. Однако для протекания процессов гидратации полностью требуется лишь 22 % воды затворения, остальная вода (40 % от массы цемента) расходуется на смачиваемость частичек клинкера и увеличение подвижности и удобоукладываемости цементного теста. Избыток химически не связанной воды создает в затвердевшем цементном камне систему пор и капилляров, что повышает пористость (до 50 % по объему), снижает морозостойкость и прочность. Теоретический предел прочности цементного камня при сжатии составляет 240–340 МПа, а практически достигнуты величины 280–320 МПа.

Портландцемент, будучи гидравлическим вяжущим, при нахождении в воде твердеет, набирая все большую прочность. Однако если вода начинает фильтроваться (просачиваться) сквозь цементный камень, то возможно его разрушение в результате физической коррозии. Коррозия протекает тем интенсивней, чем выше капиллярная пористость цементного камня. Главной причиной коррозии (выщелачивания) является не прореагировавшая с силикатами часть (до 15 %) извести – Ca (OН) 2. Гидроокись кальция заметно растворима в воде (около 2 г/л), поэтому при фильтрации воды возможно ее вымывание на поверхность с появлением белесых выцветов.

Использовать чистые вяжущие материалы без заполнителей нецелесообразно, так как при твердении в них возникают внутренние растягивающие напряжения и образуются трещины. Для предотвращения этого явления в смеси вводят заполнители (пески, щебень, каменную крошку (муку) и т. п.), которые не только снижают абсолютные величины линейной усадки, но значительно удешевляют готовое изделие.

Разновидности портландцемента. Наряду с портландцементом отечественная цементная промышленность выпускает ряд его разновидностей, отличающихся особенностями технологии и строительно-техническими свойствами и применяющихся в отделочных работах:

1. Портландцемент.

2. Шлакопортландцемент.

3. Пластифицированный портландцемент.

4. Гидрофобный портландцемент.

5. Портландцемент белый.

6. Цветной портландцемент.

7. Глиноземистый цемент.

8. Пуццолановый портландцемент. Такой цемент не дает высолов, водостоек, водонепроницаем.

9. Сульфатостойкий портландцемент. Стоек в воде, содержащей соединения серы, но не морозостоек.

10. Расширяющийся портландцемент. Такой цемент, в отличие от других, расширяется на 0,15 % за сутки и до 1 % за 28 суток.

11. Гипсоглиноземистый портландцемент. Цемент такого состава безусадочный, расширяющийся, водонепроницаемый, быстротвердеющий.

В качестве наполнителей применяют чаще всего мраморную муку, а также известняковую, доломитовую и иногда кварцевую.

Функции заполнителя:

– создание жесткого каркаса, оказывающего основное сопротивление механическим нагрузкам;

– использование в цементных и известковых системах для снижения деформаций усадки.

Критерий для условного отличия заполнителя и наполнителя – линейный размер частиц. То, что крупнее 100 мкм, чаще относят к заполнителям, а то, что меньше 100 мкм – к наполнителям.

В качестве заполнителей чаще всего используют кварцевый песок, реже применяют известняковый, доломитовый или керамзитовый.

В состав неорганических вяжущих материалов в процессе изготовления сухих строительных смесей вводят различные добавки для придания вяжущим дополнительных технических свойств. По назначению добавки делятся на группы.

1. Активные минеральные добавки, применяющиеся для повышения подвижности, плотности, водостойкости вяжущего, а также уменьшения расхода вяжущего. Активные минеральные добавки бывают как природного происхождения (доломиты, трепелы, опоки, пеплы, туфы, пемзы), так и искусственного (шлаки, золы, обожженные глины).

2. Добавки-наполнители. Это природные (известняки, пески, глины) и искусственные компоненты (доменные шлаки, топливные золы), не обладающие вяжущими свойствами и активностью. Небольшое количество наполнителя (до 10 %) увеличивает выход смеси, не снижая качества вяжущего.

3. Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Это добавки, стабилизаторы, которые вводят для пластифицирования растворных смесей. Применяют в количестве 0,05–0,5 % от массы вяжущего вещества. Существует 5 основных групп поверхностно-активных пластифицирующих добавок: