Читать книгу Материаловедение для дизайнеров интерьеров. Том 1 - Елена Володина - Страница 12

Цемент (нем. zement от лат. caementum – щебень, битый камень), собирательное название искусственных неорганических порошкообразных вяжущих материалов, обладающих способностью при взаимодействии с водой, с водными растворами солей или другими жидкостями образовывать пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело; один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) сооружений, гидроизоляции и др. Его применяют для производства бетонов, бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, асбестоцементных изделий. Изготовляют цемент на крупных механизированных и автоматизированных заводах. Его называют гидравлическим, поскольку набор прочности и затвердевание происходит в воде. Цемент называют минеральным, поскольку исходные материалы, используемые для его получения, минеральной природы (горные породы или продукты их выветривания).

Римляне подмешивали к извести определенные материалы для придания ей гидравлических свойств.

Это были:

– пуццоланы (отложения вулканического пепла Везувия),

– дробленые или измельченные кирпичи,

– трасс, который они нашли в районе г. Эйфеля (затвердевшие отложения вулканического пепла).

Несмотря на различия, все эти материалы содержат в своем составе оксиды: диоксид кремния SiO₂ (кварц или кремнекислота), оксид алюминия Al₂O₃ (глинозем), оксид железа Fe₂O₃ – и вызывают взаимодействие с ними извести; при этом происходит присоединение воды (гидратация) с образованием в первую очередь соединений с кремнеземом. В результате кристаллизуются нерастворимые гидросиликаты кальция. В средние века было случайно обнаружено, что продукты обжига загрязненных глиной известняков по водостойкости не уступают римским пуццолановым смесям и даже превосходят их.

Основные материалы и сырье для производства цемента это:

– известняк,

– глина,

– гипс,

– гранулированные шлаки (граншлак),

– колчеданные огарки,

– уголь.

Для изготовления цемента сначала добывают известняк и глину из карьеров. Известняк (приблизительно 75 % количества) измельчают и тщательно перемешивают с глиной (примерно 25 % смеси). Также в качестве сырья используются некоторые промышленные отходы (металлургические шлаки, золы ТЭС, вскрышные породы и т. п.).

Правильно составленная измельченная смесь (шлам), подготовленная в зависимости от избранной технологии (сухой или мокрый метод), вводится во вращающуюся печь (длиной до 200 м и диаметром до 2–7 м) и обжигается при температуре около +1450° C, так называемой температуре спекания. При этой температуре материал начинает оплавляться (спекаться) в камневидные куски (клинкер).

Полученный клинкер измельчается с небольшой добавкой гипса (максимум 6 %) и активных минеральных добавок или других веществ, придающих цементу нужные качества. Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм и походит на тонкий порошок или пудру. Транспортируется во влагостойкой таре.

Алгоритм производства цемента:

Составление исходной смеси – измельчение – обжиг – получение клинкера – измельчение в пудру.

Основные виды цементов:

– портландцемент,

– шлаковые и пуццолановые цементы,

– глиноземистый цемент,

– специальные виды цемента (кислотоупорный и др.).

Существуют цементы с волокнистыми добавками – асбест (волокнистый минерал), стекловолокно. Эти добавки улучшают эксплуатационные характеристики.

По прочности цемент делится на марки. Марка определяется пределом прочности при изгибе образцов-призм размером 40х40х160 мм и при сжатии их половинок, изготовленных из цементного раствора состава 1: 3 (по массе) с нормальным (кварцевым) песком (срок твердения образцов в воде 28 суток с момента изготовления). Марки выражаются в числах 100–600 (как правило, с шагом 100), обозначающим прочность при сжатии соответственно в 10–60 МПа. Самый прочный цемент марки 600. Для специального цемента возможно изменение состава и методов изготовления и хранения образцов.

Также по прочности в настоящее время цемент делится на классы. Основное отличие классов от марок состоит в том, что прочность выводится не как средний показатель, а требует не менее 95 % обеспеченности (то есть из 100 образцов 95 должны соответствовать заявленному классу). Класс выражается в числах 30–60, которые обозначают прочность при сжатии (в МПа).

4.5.1. Цементные стяжки

Для выравнивания значительных неровностей бетонного пола используется цементная смесь, называемая стяжка. Почти все типы покрытий пола могут быть выполнены по бетонной или цементной стяжке, при этом она должна быть идеально ровной и сухой. Бетонное основание можно выровнять раствором (если неровности больше 10 мм) или выравнивающими составами (при неровностях до 10 мм).

Общий уровень покрытия пола для всей квартиры определяется уровнем площадки лестничной клетки. Так как входная дверь в квартиру открывается обычно внутрь, и, чтобы она не задевала пол или ковер, полы в передней должны быть на 15–20 мм ниже пола лестничной площадки, уровень пола во всех остальных помещениях квартиры подгоняется под уровень передней.

Стяжку, в отличие от монтажа других материалов в ремонтных работах, начинают укладывать от входа в помещение.

Бетонные и цементно-песчаные стяжки делают из бетона или раствора марки 50—100. Их укладывают по заранее подготовленному слою тепло– и звукоизоляции (из шлака, песка, пористого бетона). Толщина устанавливается проектом. Рекомендуемая толщина стяжек 20–40 мм, однако, современные тонкозернистые сухие смеси обеспечивают достаточно прочное основание и при меньшей толщине стяжки до 5 мм, особенно если они выполнены из смесей, содержащих волокнистый (армирующий) наполнитель или выполнены по сетке.

Материалы нового поколения для выравнивания бетонных полов это так называемые сухие растворные смеси. Они выполняются на цементной основе, чаще всего портландцемент и алюминатные цементы различных марок и видов: пластифицированный, быстротвердеющий, безусадочный и т. п. Наполнителем является тонкодисперсный кварцевый песок или гравий, количество которого зависит от требований к прочности стяжки. Используются также специальные наполнители (например, волокнистый) и добавки (регуляторы схватывания и твердения, пластификаторы и другие). Для того, чтобы произошло связывание полученной массы, необходимо, чтобы 28–30 % ее объема составляла вода.

Схватывание портландцемента наступает не ранее 45 мин., конец не позднее 10 часов с момента затворения водой. В течение месяца связывается около 20 % воды и нарастает прочность. Перед окончательным затвердением стяжка должна сохранить некоторое количество воды, поэтому при схватывании ее следует защитить от неравномерного или слишком быстрого высыхания. Стяжка должна твердеть во влажном состоянии. Для этого на вторые или третьи сутки стяжку засыпают слоем песка или опилок, поливая их водой ежедневно в течение 7—10 суток. Затем песок или опилки убирают и дают стяжке просохнуть. Вместо указанного способа можно свежеуложенную стяжку покрыть битумной грунтовкой и в таком состоянии выдержать 7—10 суток.

Некоторые правила работы с цементными стяжками:

1. Толщина готовой стяжки должна быть более 30 мм, иначе она отслаивается от основания.

2. Срок высыхания и закрепления стяжки приблизительно составляет 28 суток.

3. Чтобы было удобней укладывать раствор, водоцементное соотношение часто завышают. Поэтому прочность стяжки уменьшается, происходит сильная усадка, а время высыхания увеличивается.

4. Время высыхания стяжки зависит от толщины слоя.

5. Глубина стяжки не всегда получается равномерной. В этом случае применяется затирка цементным «молоком», или железнение.

6. При устройстве цементных стяжек на разделительном слое не делают окантовочный и разделительный швы. Их нужно нарезать уже перед укладкой покрытия.

7. Иногда цементные стяжки делают в несколько приемов слоями, положенными в разное время. Это недопустимо, так как не обеспечивает адгезии слоев, неравномерное их высыхание и деформации и трещины всего основания.

Чтобы проверить влажность стяжки, надо положить на цемент салфетку, а на нее – полиэтиленовую пленку так, чтобы она перекрывала салфетку со всех сторон на 10–15 см. Приклеить скотчем края пленки к стяжке. Сверху положить что-нибудь тяжелое и оставить на 15 часов. Если через это время бумага останется сухой, значит, можно приступать к соответствующим работам. Если же бумага стала влажной, то с укладкой материалов на стяжку стоит подождать. Время «созревания» стяжки 25–30 суток. Вес пескобетонной стяжки при толщине 7 см составляет 154 кг на 1 м².

Уже имеется достаточный опыт применения поризованных легких бетонов для создания «теплых» стяжек. Наименее удачен вариант использования газообразователя для поризации цементно-песчаных растворов. Основной его недостаток в неравномерном вспучивании и, как следствие, неодинаковой толщине стяжки. Лучшие результаты дает применение легкобетонных стяжек с добавлением в их состав ПАВ (поверхностно-активных воздухововлекающих веществ), а также мелко-среднезернистых пористых заполнителей: вспученного вермикулита, перлита, гранул вспененного полистирола, опилок хвойных пород и других. Имея низкие коэффициенты теплоусвоения и достаточную прочность, они легко заглаживаются, не требуют шлифования и шпаклевки.

В последнее время для выравнивания полов используют самовыравнивающиеся смеси (см. также раздел «Полы и их покрытия»). Время их «созревания» 6–8 часов.