Цемент для бетона характеристики

Характеристики и свойства цемента

Цемент – вяжущее вещество, в состав которого входят неорганические соединения. При взаимодействии с водой порошок вступает в химические реакции, в результате которых образуется твердый элемент, имеющий заранее заданную форму. После набора прочности элемент, изготовленный из цемента, заполнителей, воды и дополнительных добавок, служит длительный период с сохранением первоначальных характеристик. Плотность цемента в рыхлонасыпанном состоянии составляет 900-1300 кг/м3, в уплотненном – 1400-2000 кг/м3. При объемной дозировке вяжущего при приготовлении строительных смесей и растворов его плотность принимают равной 1300 кг/м3.

Классификация цементов по вещественному составу

Важный компонент цемента – клинкер, получаемый обжигом сырьевой смеси. В его состав, в зависимости от требуемых свойств конечного продукта, могут входить: известняк, глина, доменный шлак, нефелиновый шлам и другие. После обжига в клинкер вводят при необходимости дополнительные компоненты. Полученную смесь измельчают с получением тонкодисперсного порошка.

В соответствии с ГОСТом 31108-2016 цементы по составу разделяют на 5 типов:

• ЦЕМ I – портландцемент, наиболее популярный вид этого стройматериала, количество вспомогательных компонентов не превышает 5 %;
• ЦЕМ II – портландцемент, содержащий минеральные добавки, в качестве которых используются шлак, микрокремнезем, пуццоланы, обожженный сланец;
• ЦЕМ III – шлакопортландцемент;
• ЦЕМ IV – пуццолановый;
• ЦЕМ V – композиционный.

Введение минеральных добавок в количестве до 15 % незначительно изменяет свойства конечного продукта.

Добавки в количестве более 20 % оказывают значительное влияние на физико-химические и механические свойства цемента и получаемых из него строительных смесей и растворов.

Прочность цемента

Одно из основных свойств вяжущего – прочность, характеризуемая классом по новому ГОСТу 31108-2016, и маркой – по старому нормативу. Этот показатель определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов. Класс показывает давление, выраженное в МПа, марка – в кгс/см3.

В соответствии с новым стандартом выпускаются цементы следующих классов (марок):

• В22,5 (М300);
• В32,5 (М400);
• В42,5 (М500);
• В52,5 (М600).

Для цементов разных классов испытания проводят через 2, 7, 28 суток после изготовления образца. На этот показатель влияют: минералогический состав, наличие активных добавок, их свойства и процентное содержание.

Производители в паспорте обязаны указывать максимальную прочность вяжущего, определяемую в возрасте 28 дней.

Сроки схватывания цемента

Сроки схватывания определяются испытанием цементного теста нормальной густоты. Стандартные значения: начало процесса схватывания не раньше, чем через 45 минут, и его окончание не позже, чем через 12 часов после заливки строительной смеси или раствора. Слишком быстрое и слишком медленное схватывание является недостатком этого стройматериала. В первом случае требуется очень быстрая укладка приготовленного раствора. Во втором – сильно замедляются сроки строительства.

На сроки схватывания теста влияют:

• Тонкость помола. Чем тоньше помол, тем выше прочность цемента, скорость его схватывания и твердения.
• Минералогический состав. Чем выше процентное содержание трехкальциевого алюмината, тем быстрее схватывается вяжущее, затворенное водой.
• Степень обжига. Чем выше температура термической обработки, тем медленнее схватывание.
• Водоцементное соотношение. Чем оно выше, тем медленнее протекает процесс схватывания.
• Температура окружающей среды. Чем она выше, тем быстрее схватывается цемент.

Изменение объема цемента при твердении

Процесс твердения затворенных водой цементов сопровождается изменением объема получаемого продукта. В соответствии с нормативом лепешки, изготовленные из цемента после его затворения водой, при испытании кипячением должны изменять объем равномерно. Если вяжущее не соответствует требованиям ГОСТа, то использовать его опасно, поскольку в конструкции возникнут напряжения, которые могут привести к ее разрушению.

Портландцемент при твердении на воздухе отличается небольшими усадочными процессами. Если же клинкер содержит большое количество свободных оксида кальция и оксида магния, то в процессе их гашения водой происходят локальные изменения объема цементного продукта, что приводит к образованию в нем трещин.

Водоцементное соотношение

Для нормального протекания процессов гидратации цемента и придания раствору необходимой подвижности требуется соблюдать оптимальное водоцементное соотношение (водопотребность). Водопотребностью цемента называют минимальное количество воды, которое обеспечивает получение цементного теста нормальной густоты. Нормальной густотой называют консистенцию, при которой пестик Тетмайера опускается в продукт на глубину, установленную нормативами.

Минимальной водопотребностью обладает портландцемент – 24-28 %. Снизить этот показатель, сохранив требуемую пластичность смеси или раствора, можно введением специальных добавок – пластификаторов. Водопотребность пуццолановых цементов при наличии в них добавок осадочного происхождения составляет 35-40 %.

Водоотделение цементного теста

Водоотделением называют отжим воды в цементном тесте из-за гравитационного действия цементных частиц и зерен крупного и мелкого заполнителей. Вода может выступать на поверхности цементного продукта, между слоями послойно укладываемого бетона, внутри бетонного элемента вокруг заполнителей и арматуры. Наличие таких пленок воды внутри конструкции приводит к расслаиванию и снижению прочности строящегося объекта.

Снизить водоотделение и расслаивание раствора или смеси позволяют:

• доставка специальных готовых цементно-песчаных растворов и бетонов к месту строительства специальным транспортом;
• соблюдение технологии укладки смесей и растворов;
• снижение водоцементного соотношения с помощью применения пластификаторов;
• введение ряда добавок – трепела, глины, бетонита.

Добавки в цемент доменного шлака приводят к увеличению водоотделения.

Морозостойкость цементно-песчаных растворов и бетонов

Морозостойкостью строительных растворов и смесей, изготовленных на базе цемента, называют способность затвердевших продуктов выдерживать циклы попеременного замерзания и оттаивания. Морозостойкость характеризуется маркой, обозначаемой буквой F.

Повысить морозостойкость отвердевшего бетона или цементно-песчаного раствора позволяет введение специальных добавок, таких как абиетат натрия, омыленный древесный пек и другие.

Тепловыделение цемента в процессе твердения

Процессы гидратации цемента сопровождаются выделением тепла, которое характеризуется абсолютным выделением тепла и ходом тепловыделения во времени. Медленное выделение тепла не оказывает отрицательного влияния на технические характеристики строительной конструкции. Цементы, у которых процесс гидратации протекает быстро, со значительным повышением температуры, не рекомендуется использовать при строительстве массивных сооружений из-за температурных перепадов внутри и снаружи бетонного элемента. В этом случае возникают значительные внутренние напряжения, которые становятся причиной образования трещин в бетоне.

Цементы, процессы гидратации которых сопровождаются значительным и интенсивным выделениям тепла:

• с высоким содержанием трехкальциевых силикатов и алюмината;
• содержащие значительное количество стекловидной фазы.

Значительное выделение тепла – процесс, желательный при зимнем строительстве.

Коррозионная стойкость цементного камня

Ученые разделяют это понятие на химическую и физическую коррозионную стойкость. Первый показатель характеризует химическую устойчивость компонентов вяжущего к корродирующим агентам. Это свойство улучшают ограничением содержания в цементе оксида алюминия и трехкальциевого силиката. Физическую коррозионную стойкость повышают снижением пористости получаемого продукта на основе цемента, уменьшением радиуса его пор и гидрофобизацией их поверхности.

Источник

Марки цемента и их применение: расшифровка, таблица, класс, что это такое

Цемент — это основа строительных смесей. Она состоит из подбора пород с вяжущими свойствами. Применяется в виде составов, которые смешиваются на его основе.

Марки цемента по ГОСТу 31108

Для разного применения существуют марки материала с набором качеств, которые задаются сочетанием компонентов. Упаковки с материалом маркируются для удобства покупателей. При продаже самосвалами или иными способами без фасовки состав указывается в сопроводительной документации.

Цементные составы изготавливаются по нормам, предписанным ГОСТом 31108-2003. В перечне утвержденных марок цемента каждая обозначается буквенно-цифровой комбинацией разного типа. Ознакомившись с системой обозначений, можно понять, как определить марку цемента. Классификации принятых стандартов сопоставимы, и в них легко разобраться.

Маркировка состоит из:

• названия;
• вида;
• подтипа.

Название и вещественный состав

Их всего несколько. Изучив принципы обозначения, виды цемента и их применение, будет просто определить, какой цемент нужен для работы.

Портландцемент — самый простой вид. Обозначение — ЦЕМ I; в него ничего не добавлено. Используется в монолитных блоках. Застывает относительно быстро — за сутки достигает половины заявленной плотности. Минералы составляют не более 5%.

Портландцемент с минеральными добавками обозначается как ЦЕМ II. Варианты состава с дополнительными веществами обозначаются буквами. Используется для отливки монолитных блоков (бетон и железобетон). Количество минералов — 5-35%. Быстрота отверждения находится в обратной пропорции с процентным содержанием введенных дополнительных веществ. Содержание дополнений обозначается отдельно: А 6-20%, В 21-35%.

Шлакопортландцемент имеет обозначение ЦЕМ III. Используется в монолитных конструкциях для возведения объектов на поверхности и под поверхностями земли и воды. Не рекомендуется к использованию для изделий, предназначенных для эксплуатации в районах с интенсивными перепадами температур, морозоустойчивых конструкций, объектов, подверженных циклам намокания и высыхания. Набор твердости происходит с нормальной быстротой. В составе присутствуют гранулы из отходов черной металлургии, диапазон содержания — от 36 до 65%.

Подтипы по добавкам:

• «A» — от минимума до 20%;
• «B» — до 35%;
• «C» — до 65%.

Пуццолановый вид имеет общее название ЦЕМ IV, Используется для создания сооружений ниже уровня земли и воды. Не подходит для морозоустойчивых смесей, а также для конструкций, рассчитанных на переменную влажность широкого диапазона (от намокания до полного высыхания). Марочная прочность набирается с нормальной скоростью.

Дополнения по типу В:

• микрокремнеземы (маркируется буквами «М», «МК»);
• зола-унос («3»);
• пуццоланы («П»).

Есть и другие типы цемента — монолиты, бетонные и железобетонные блоки. Кроме того, используют композитный вид, ЦЕМ V.

Последний дополняется:

• золами (11-30%);
• отходами гранулированными.

Добавки в составе

Кодовая литера ставится после подтипа:

• «Ш» — гранулы остаточных пород металлургии;
• «И» — известняковые породы;
• «З» — зола-унос (тонкодисперсный пылевидный материал от сжигания топлива на электростанциях);
• «П» — пуццоланы, тонкодисперсный материал вулканического происхождения;
• «М», «МК» — тончайшая пыль, получаемая при производстве кремния, или микрокремнезем.

Это основные марки цемента и их применение, расшифровка и таблица представлены ниже.

Класс по прочности на сжатие

Ранее о прочности судили по марке, теперь это классы цементов («М ххх», где ххх — цифровое обозначение класса).

Эта характеристика материала определяется в специализированных лабораториях следующим образом:

1. Отливаются модели блоков по размерам, предусмотренным ГОСТом.
2. Затем их подвергают трехминутной вибрации.
3. Формы стоят в течение 48 часов, после чего образцы вынимаются и выдерживаются 28 суток в воде.
4. Образцы вытираются насухо, затем минимум три из них подвергаются сжатию. Выводится среднее из трех показателей сопротивления и используется как показатель марки цемента по прочности (класс).

Что означает марка цемента по старому ГОСТу

Многие производители указывают на своей продукции двойную маркировку: по 31108-2003 и 10178-85. Это делают для упрощения выбора материала покупателями, которые привыкли к старой форме маркировки.

Старая форма маркировки включает в себя:

1. Обозначения (ПЦ — портландцемент; ШПЦ — шлакопортландцемент; ССПЦ — сульфатостойкий портландцемент; ППЦ — пуццолановый цемент).
2. Прочностные характеристики от 300 до 600, литера «М». Определение прочности материала такое же, как и в новом.
3. Количество добавок (литера «Д»). Измеряется в процентах (минимум Д0 — присадки специально не вводятся, но примеси могут присутствовать в количестве до 5%, максимум Д20 — до 80%).
4. Особые свойства. Обозначаются буквами, например, «Б» — быстрое застывание, «Г» — гидрофобность.

В конце маркировки указывается использованный стандарт, в этом случае — предыдущий ГОСТ.

Морозостойкость не входит в комбинацию марки цемента, но может фигурировать в маркировке готовой смеси или изделия. Этот показатель обусловлен качествами и свойствами присадок, которые добавляются к цементу.

Соответствие старой и новой маркировки цемента

Новый ГОСТ описывает марки более детально.

Сопоставить стандарты можно по добавкам:

1. Материал без добавок (ПЦ) — это тип, обозначаемый ЦЕМ I.
2. Материал с добавками более 5% — это ЦЕМ II, подтип А (введены дополнительные вещества до 20%).
3. Шлаковый цемент, в предыдущих нормативах обозначенный ШПЦ, относится к ЦЕМ III.
4. Сульфатостойкий ПЦ соответствует цементу с минералами, однако гидрофобные варианты по текущему стандарту вынесены в отдельную классификацию.

Прочность цемента

Таблица прочностных характеристик отражает в себе класс и область применения цемента.

Скорость набора твердости и прочности

Маркировка включает в себя также скорость затвердевания:

• «Н» — нормальная, выставляется после класса прочности (например, 5н, 5б);
• «М» — медленнотвердеющий;
• «Б» — быстрое твердение.

В конце маркировочного кода указывается документ, на котором основывается подбор характеристик.

Источник

В чем разница между цементом, бетоном и строительным раствором

Основными различиями между цементом, бетоном и строительным раствором являются их ингредиенты и особенности использования. Эта статья — сравнение бетона с цементом и строительного раствора, который включает в себя все аспекты, такие как их состав, использование и свойства.

Общие сведения о терминах

Бетон используется к примеру в стартовых площадках ракет из-за его огнестойкости.
Цемент, бетон и раствор — это общие термины, которые можно услышать во время любой строительной или ремонтной деятельности. Тем не менее, для обычного человека, есть много путаницы между этими тремя терминами.
В то время как бетон может использоваться независимо от двух других строительных материалов для создания прочных и долговечных конструкций, строительный раствор используется в качестве «клея» для склеивания различных кирпичей при строительстве стены. Но ни бетон, ни раствор не могут быть произведены без использования цемента в некотором количестве.

Степени прочности

Все три материала имеют разные степени прочности, а также свойства, что помогает решить, где их следует использовать. Цемент претерпевает химические изменения при смешивании с водой, образуя твердую структуру. Это основная причина, по которой его используют как для бетона, так и для раствора. Это химическое превращение цемента помогает выявить сильные стороны двух других материалов. Глядя на сравнение цемента с бетоном и строительным раствором, важно учитывать их основные различия, например, когда их использовать.

Железобетонные конструкции

Состав

Цемент
Цемент является порошкообразным компонентом как бетона, так и строительного раствора и состоит из извести, кремнезема, глинозема, железа и гипса.

Бетон
Бетон состоит из цемента, песка, воды и некоторых крупных заполнителей, таких как каменная крошка, галька или щебень.

Раствор
Раствор состоит из связующего, песка, воды и извести. Связующим веществом обычно является цемент, хотя гашеная известь также может быть замещена. Раствор отличается от бетона тем, что не содержит грубых заполнителей.

Сухой цемент

Производство

Цемент
Цемент производится в два этапа. Во-первых, все ингредиенты, такие как оксид кальция, оксид железа, оксид алюминия и оксид кремния, получают в большом количестве. Они измельчаются до однородного размера и нагреваются во вращающейся печи при температуре 2000 °С. Продукты, полученные на этом этапе, представляют собой крупные зерна, называемые клинкерами. К этому добавляются дополнительные ингредиенты, такие как гипс и летучая зола, которые затем измельчаются в мельнице для измельчения цемента, чтобы получить цемент в виде мелкой серой порошкообразной формы.

Бетон
Бетон производится на заводе по производству бетонных смесей. Сначала ингредиенты, такие как галька или щебень, покрывают цементной пастой в смесителе непрерывного действия. Если волокна желательны, их можно добавлять сейчас, используя различные методы, такие как смешивание вручную или пропитка. Бетон затем транспортируется на строительную площадку в автобетоносмесителе.

Раствор
Раствор обычно готовят сами рабочие, смешивая сухой портландцемент с известью, а затем добавляя воду. Это потому, что, однажды сделанный раствор, начинает застывать в очень короткое время.
С другой стороны, известковый раствор получают нагреванием известняка в печи для получения негашеной извести. Эта негашеная известь смешивается с водой для получения гашеной извести. Гашеная известь, либо в форме пасты, называемой известковой замазкой, либо в виде порошка гидратной извести, наконец, смешивается с песком и водой для образования раствора.

Кладка с использованием раствора

Отверждение

Цемент
Цемент подвергается химической реакции при смешивании с водой, которая называется гидратацией. Это включает в себя образование твердой, взаимосвязанной, кристаллической структуры, которая дает цементу его высокую прочность. Причина, по которой гипс добавляется в цемент, заключается в том, чтобы увеличить время его «схватывания», что позволяет увеличить время работы.

Бетон
Когда бетон смешивается с водой, начинается процесс отверждения. Частицы цемента в бетоне поглощают воду и подвергаются гидратации.

Из-за этого в цементе образуются твердые кристаллические связи, которые захватывают или блокируют частицы агрегата в его структуре. Перед завершением процесса бетон заливается в форму для придания ему окончательной формы при схватывании. Адекватное содержание влаги жизненно важно для хорошего затвердевания.

Раствор
Подобно бетону, раствор затвердевает, когда цемент в нем подвергается гидратации, задерживая частицы песка в твердых связях. Напротив, известковый раствор затвердевает при воздействии воздуха. Гидроксид кальция в ступке поглощает углекислый газ из воздуха с образованием твердого твердого карбоната кальция.

Свойства

Цемент
Цемент представляет собой однородный мелкий серый порошок.
Чем меньше размер частиц, тем лучше процесс отверждения. Это потому, что цемент и вода имеют большую площадь реакции.
В процесс отверждения цемента выделяется некоторое количество тепла, которое называется теплотой гидратации.
Прочность на сжатие обычного портландцемента варьируется от 125 кг до 500 кг на cm2 , в зависимости от его типа.

Цемент, содержащий шлак, является более химически стойким.
Время, затрачиваемое цементом на отверждение, называется временем схватывания. Это время делится на время начальной настройки и время окончательной настройки. Начальное время схватывания — когда цемент начинает затвердевать. Окончательное время схватывания — когда он полностью теряет свою пластичность и может выдерживать нагрузки.
Рекомендуемое начальное время схватывания для портландцемента составляет минимум 45 минут.
Рекомендуемое время окончательной схватывания для портландцемента составляет максимум 600 минут (10 часов).

Бетон
Бетон является композитный материалом, свойства конечного продукта которого отличаются от свойств его компонентов.
Он прочнее и долговечнее, чем один цемент или раствор.
По весу 10-15% бетона состоит из цемента.

Он устойчив к пожару и требует минимального обслуживания.

Время его схватывания составляет 2 часа при температуре 20 °С. Через 3 часа происходит окончательное схватывание.
В отличие от строительного раствора, бетон не обладает связующими свойствами и не может использоваться для кладки при налипании кирпича.

Благодарю за внимание. Буду рад обратной связи. Задавайте вопросы, делитесь своим опытом работы с этими растворами. Подписывайтесь на канал и ставьте класс, буду признателен и писать для вас дальше.

Источник

Как сделать бетон: правильные пропорции и инструкция по замешиванию

Рассказываем об особенностях бетонной смеси, соотношении марки цемента и прочности готового раствора. Предлагаем таблицы пропорций и пошаговую инструкцию для самостоятельного замеса.

Бетонный раствор широко используют в строительстве. Лучший результат получают от заливки смеси промышленного приготовления, потому что на заводе строго соблюдают технологию производства и рецептуру материала. Это не всегда возможно, тогда используют состав самостоятельного приготовления. В этом случае очень важно точно выдержать пропорции и правильно его замесить. Иначе сильно пострадает качество. Разберемся, как самостоятельно приготовить раствор и какие пропорции бетона при этом выбрать.

Все о пропорциях и изготовлении бетонной смеси

Что такое бетон

Так называют искусственный строительный камень, высокопрочный монолит с длительным сроком эксплуатации. Его получают из отвердевшего и полностью набравшего прочность бетонного раствора. В состав входит несколько компонентов .

• Вяжущее, обычно это цемент. Связывает все ингредиенты в прочную массу. Определяет износостойкость готового материала.
• Наполнитель. Щебень, гравий, подобные им материалы. Придают отвердевшей массе прочность.
• Песок. Мелкий наполнитель, заполняющий самые маленькие полости между крупнофракционным наполнителем.
• Вода.

Кроме основных компонентов в состав могут вносить различные добавки, тем самым изменяя свойства бетонной массы. Можно повысить ее морозостойкость, увеличить пластичность, снизить истираемость или сделать ее водостойкой. Все зависит от вида и количества добавок. Это надо определить перед тем, как сделать бетон.

Как соотносится марка цемента и прочность бетона

Все бетонные смеси по ГОСТу маркируют. Аббревиатура дает исчерпывающую информацию о материале. Она включает буквы и цифры. Разберем буквенные маркировки .

• М — марка, показывает количество цементного порошка в массе.
• В — класс, определяет прочность строительного камня.
• F — морозостойкость, показывает количество циклов оттаивания/заморозки, которые отвердевший состав выдерживает без потери основных свойств.
• П — подвижность, характеризует способность жидкой массы растекаться и заполнять пустоты.
• W — гидрофобность, показывает устойчивость к воздействию влаги.

Цемент, основной ингредиент бетонной смеси, тоже имеет маркировку . Его марку обозначают буквой М, после которой идут цифры. Они показывают предел прочности при сжатии 1 м 3 образца. Низшая марка — М-100 — и далее до М-1000. Для самостоятельного замеса чаще всего выбирают М-400 или М-500 . Более низкие значения не обладают нужными прочностными характеристиками, более высокие, наоборот, — с излишним запасом прочности.

Несмотря на сходство в маркировке, марка цемента и бетона — совершенно разные показатели. Из цементного порошка одной и той же марки получается разная по прочности бетонная смесь . Все зависит от пропорций сырья, наличия или отсутствия добавок, соблюдения технологии производства. Таким образом, перед тем как замешать бетон, надо определить, какой марки он должен быть. После этого подобрать пропорции состава и марку цементного сырья.

Соотношение основных компонентов смеси и таблицы пропорций бетона

Строительный камень в не отвердевшем виде представляет собой пластичную пасту. Ее основные компоненты — цемент, песок и вода, и этим можно ограничиться, если нужно залить стяжку, оштукатурить стены или уложить кирпич. В остальных случаях добавляют крупнофракционный заполнитель, для придания смеси дополнительной прочности. В любом варианте важнейшей ее характеристикой считают ВЦО (или водоцементное отношение). Это массовое соотношение между сухим цементным порошком и водой.

Коэффициент напрямую влияет на плотность и прочность отвердевшего материала. Недостаток влаги снижает качество конструкции, поскольку цементному порошку не хватает жидкости, и он не растворяется. Излишки воды, наоборот, не вступают в реакцию с порошком, остаются внутри монолита в виде пустот. Все это снижает качество материала. В идеале ВЦО равен 0,5, то есть на 2 кг порошка берут 1 кг воды. При этом надо учитывать свойства разных наполнителей, которые могут быть влажными или сухими. В последнем случае все они будут вытягивать влагу из раствора.

Еще один нюанс. Смесь с идеальным ВЦО жесткая. Ее очень сложно своими руками равномерно распределить по форме. Поэтому на практике ее делают более жидкой. Чтобы сохранить прочность, увеличивают и количество цементного сырья, что ведет к его перерасходу. Можно поступить иначе и добавить пластификатор. Это препарат, улучшающий текучесть массы. Средство недешевое, поэтому на домашних стройплощадках его заменяют любым моющим средством. Его растворяют в воде, дают пене осесть, только после этого добавляют жидкость к замесу.

Рассчитать пропорции цемента и песка для бетона надо правильно. Основная сложность заключается в том, что в рекомендациях чаще приводится массовое соотношение компонентов. На стройплощадке неудобно постоянно взвешивать сырье для раствора, поэтому лучший вариант — объемное соотношение. Обычно в качестве мерки строители используют стандартное десятилитровое ведро. С его помощью легко отмерить сухие ингредиенты. Воды берут ровно половину от веса цементного порошка. Проще всего один раз взвесить цемент, и потом уже отмерять воду, ориентируясь на полученный результат.

Источник