Metnn.ru

Строй портал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Свойства портландцемента

Свойства портландцемента

Водопотребность цемента сравнительно невелика. Нормальная густота цементного теста, когда пестик стандартного прибора доходит до пластинки на 5. 7 мм, составляет 22. 28 % от массы цемента.
Повышение водопотребности плохо сказывается на свойшах цемента: уменьшаются прочность и морозостойкость, увеличиваются усадочные деформации и пр.
Снижают Водопотребность цемента добавки — пластификаторы.

Сроки схватывания портландцемента нормированы: начало должно наступать не ранее 45 мин, конец — не позднее 10 ч с момента затворения водой. Эти показатели определяют при температуре 20° С, при этом используют тесто нормальной густоты.

Прочность портландцемента характеризуют маркой, которую устанавливают по пределу прочности при сжатии и изгибе образиов-балочек размером 40 X 40 X 160 мм.
Балочки изготовляют из цементно-песчаного раствора состава 1:3 (цемент:нормальный песок) стандартной консистенции при водоцементном отношении В/П =0,4.
Образцы твердеют в формах на воздухе (над водой) в течение суток и воде комнатной температуры (без форм) 27 сут.

Промышленность выпускает портландцемент четырех марок. В паспорте на отгружаемый цемент цементный завод должен указывать не только марку, но и активность, т. е. фактическую прочность цемента на сжатие при пропаривании в возрасте 1 сут.
Тепловыделение при твердении цемента проходит длительное время, поэтому сильный разогрев бетона и раствора не происходит. Если же объем укладываемого в конструкцию бетона велик (например, при возведении плотин или массивных фундаментов), то разогрев достигает 80° , что опасно — бетон растрескивается, разрушается.

Равномерность изменения объема цемента при твердении — признак его высокого качества. Цемент при твердении на воздухе уменьшается в объеме — дает усадку; линейная воздушная усадка цемента достигает 1 мм/м. При твердении в воде, особенно в начале твердения, цемент увеличивается в объеме — набухает, линейное набухание его достигает 0,5 мм/м. В конце твердения цемент даже в воде уменьшается в объеме.
Равномерность изменения объема цемента проверяют на лепешках, изготовленных из цементного теста нормальной густоты и выдержанных до испытания на воздухе (над водой) в течение 24 ч.
Лепешки не должны растрескиваться, осыпаться и деформироваться после пропаривания их в течение 3 ч. Неравномерность изменения объема цемента при твердении возникает от присутствия в нем пережженных свободных оксидов СаО и Мg0, а также от избытка Са504.

Твердение портландцемента
При смешивании портландцемента с водой образуется пластичное, легко формуемое клейкое тесто, постепенно густеющее и переходяти камневидное состояние.
Твердение цемента—сложный процесс, включающий ряд химических и физических явлений. При затворении минералы цемента реагируют и дают различные новообразования.
В присутствии гипса и воды трехкальциевый алюминат образует эттрингит — гидросульфоалюминат кальция, замедляющий схватывание и твердение цемента.

Механизм твердения цемента очень сложен. Химические реакции начинают протекать сразу после смешивания цемента с водой. Частицы портландцемента начинают растворяться, одновременно с этим совершаются гидратация и гидролиз продуктов растворения.
Первыми гидратными новообразованиями являются эттрингит и гидроксид кальция.
Компоненты цемента растворяются слабо, медленно, образуется насыщенный раствор, заполняющий пространства между зернами. Затем образуются очень мелкие гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция, практически нерастворимые в воде. Раствор становится перенасыщенным, быстро переходящий в коллоидное состояние. В виде мельчайших частиц из него выпадают гидратные соединения, образуется гель, обладающий клеящими свойствами.

Читайте так же:
Монофракционный песок для испытания цемента

В процессе дальнейшей гидратации в цементном тесте уменьшается количество свободной воды, клейкость геля увеличивается. Тесто густеет, происходит его схватывание. Затем новообразования начинают кристаллизоваться.
Образующиеся кристаллы сращиваются между собой, обрастают длинными игольчатыми кристаллами, в результате чего создается кристаллический сросток, т. е. наступает конец схватывания цемента. В дальнейшем цементный камень уплотняется за счет продолжающихся реакций взаимодействия между цементом и водой, частичного обезвоживания и дальнейшей кристаллизации.

При твердении цемента на воздухе цементный камень дополнительно упрочняется в результате карбонизации гидроксида кальция.
Затвердевший цементный камень представляет собой весьма прочный кристаллический каркас, заполненный гелем, внутри которого находятся не затронутые реакцией внутренние слои цементных зерен. Поры в цементном камне заполнены воздухом и капиллярной водой.

Из-за малой растворимости компонентов процесс твердения портландцемента протекает длительное время — годами. Однако нарастание прочности цемента с течением времени замедляется. Поэтому качество цемента принято оценивать по его прочности, набираемой через 28 сут твердения.

Схватывание и твердение портландцемента зависят от ряда факторов: химического и минерального состава клинкера, содержания добавок, тонкости помола, температуры и влажности окружающей среды и пр. Понижение температуры от 20° до 5 °С замедляет твердение цемента почти в три раза; повышение температуры до 80 °С ускоряет гидратацию в шесть раз.

Цемент нормально твердеет лишь при достаточной влажности среды; повышение температуры не должно сопровождаться высушиванием. Ускорение процессов твердения портландцемента при тсплопой обработке — запаривании, пропаривании, электропрогреве — позволяет получать в короткий срок бетонные и железобетонные изделия требуемой отпускной прочности.

Стойкость цементного камня
Среди компонентов бетона и раствора наиболее подвержен коррозии цементный камень. Цементный камень бетона и раствора должен быть коррозионно-, морозо- и атмосферостойким.

Коррозия — процесс полного или частичного разрушения материала под влиянием различных агрессивных воздействий. Если вода, растворы солей или кислот просачиваются сквозь цементный камень, он постепенно разрушается, что приподит к разрушению цементных бетонов и растворов. Различают несколько видов коррозии цементного камня. Одним из них является выщелачивание. Процесс выщелачивания продолжается до полного разрушения материала.
Стойкость цементного камня против выщелачивания увеличивают, добавляя активные минеральные добавки. Они связывают Са(ОН)а в нерастворимые в воде гидросиликаты и гидроалюминаты кальция.

Особенно опасны для бетонов и растворов водные растворы сульфата кальция Са. Соединяясь с гидроалюминатом кальция, сульфат кальция образует гидросульфоалюминат кальция, объем которой за счет значительного содержания кристаллизационной воды в 2,5 раза превышает объем гидроалюмината, что и вызывает сульфатную коррозию— разрушение затвердевшего цементного камня.

Предотвращают коррозию цементного камня правильным выбором вида цемента и путем гидроизоляции бетонов и растворов от фильтрации через них агрессивной воды.

Марки цемента по прочности

Для того чтобы не отставать от прогресса и осуществлять качественное и надежное строительство необходимо грамотно подбирать строительные материалы, которые будут соответствовать требованиям и строительным нормативам. Сегодня мы поговорим какие марки цемента существуют и какой марке отдать предпочтение при строительстве.

Марки цемента по прочности

Любой строительный материал отличается физико-техническими характеристиками зависимо от условий эксплуатации. Условное обозначение цемента по ГОСТу должно состоять из типа и наименования. Чаще всего на приобретаемой упаковке находится сокращенное обозначение: портландцемент (ПЦ), шлакопортландцемент (шПЦ):

  • Д0, Д5, Д20 – содержание добавок в цементе
  • Б – обозначение быстротвердеющей смеси
  • ПЛ – наличие пластификатора
  • ГФ – гидрофобизация раствора
  • Н – цемент на основе нормированного клинкера
Читайте так же:
Как определить что цемент испортился
Цемент в мешках фасованный

Чаще всего цемент продается уже фасованный в мешках – это удобно и выгодно, так как можно приобрести материал в нужном количестве. На строительном рынке предлагается цемент отечественного и зарубежного производства. Цемент в мешках нужно хранить в сухом, хорошо проветриваемом помещении, так как малейшая влага повлечет к затвердению строительного материала.

В такой упаковке цемент может храниться несколько месяцев без потери своих характеристик. Если хранение планируется на зимний месяц, то лучше всего приобрести материл в бумажной упаковке. Разместить мешки необходимо на поддоны, на высоте где лучше всего циркулирует воздух.

Марки цемента по прочности имеют обозначение на упаковке, поэтому закупая большую партию, проверяйте каждый мешок, так как даже продавец может ошибиться. Для строительства фундамента рекомендуется приобретать самый прочный цемент марки М500 и М400.

Марка М200 и М300 более вязкая и используется только для отделочных работ. Для того чтобы цемент не подвел вас в процессе строительных работ, приобретайте материал только известных, проверенных производителей.

Марки цемента и область применения

М500 Д0 – широко используется в бытовом и промышленном строительстве, где имеются требования по прочности, водостойкости и морозоустойчивости. Такой цемент эффективен при проведении строительных работ, ремонта и восстановления.

М500 Д20 – цемент отличается хорошей сопротивляемостью к коррозии, морозостойкий и водостойкий. Цемент этой марки используется при проведении штукатурных, строительных и ремонтных работах. Также марка применяется для строительства фундамента, плит перекрытия, балок и кладке.

М400 Д0 – обладает высокой влагоустойчивостью и применяется для конструкций подверженных воздействию пресных и минерализованных вод. Такой раствор эффективен для подводных, подземных и наземных сооружений. Марки цемента по прочности этой категории отлично зарекомендовали себя во всех видах строительства.

М400 Д20 – цемент обладающий высокими характеристиками, отличной водостойкостью и морозоустойчивостью. Цемент применяется для стеновых панелей, при производстве железобетона и в строительстве фундаментов.

Быстротвердеющий цемент – обладает высокой прочностью и отличается нарастанием прочности в самом начале застывания. Основная область применения – это изготовление железобетонных конструкций. Марка цемента тонкого помола, с добавлением необходимых компонентов и минералогическим составом.

Сульфатостойкий цемент – разновидность портландцемента. Эта марка отличается высокой стойкостью к воздействию минеральных вод, небольшим тепловыделением, невысоким уровнем твердения и отличной морозостойкостью. Цемент состоит из измельченного клинкера с добавлением минералов и необходимых составляющих.

Марки от 350 до 500 являются наиболее популярными, так как имеют отличные показатели. Буква М указывает на то, что цемент имеет отличную прочность и может выдержать нагрузку до 400 кг/см. Также существует цемент М700, который используется в особенных условиях. При покупке цемента обращайте внимание на сертификат качества цемента, который во всех странах маркируется ISO-9000. Если в сертификате отсутствуют эти данные – значит цемент не прошел соответствующие проверки. Выбирая марки цемента по прочности обращайте внимание на дату изготовления материала и срок годности.

Читайте так же:
Как лучше сделать цементную стяжку

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

К основным свойствам портландцемента (ГОСТ 10178—85) относятся тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема и прочность (марка): цемента. При необходимости оценивают и другие свойства: плотность и насыпную плотность, тепловыделение, стойкость в различных условиях среды и т. п.

Тонкость помола — один из факторов, определяющих быстроту твердения и прочность цементного камня. Обычный портландцемент измельчают довольно тонко — остаток на сите № 008 (4900отв/см2) не должен превышать 15%, что соответствует удельной поверхности цемента 2500. 3000 ем2/г.

Водопотребность портландцемента характеризуется количеством воды (% массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, т. е. заранее заданной стандартной пластичности, определяемой погружением в тесто цилиндра пестика прибора Вика. Водопотребность зависит от минерального состава и тонкости помола цемента и колеблется в пределах 22. 26 %.

Сроки схватывания и равномерность изменения объема цемента определяют на тесте нормальной густоты. Начало схватывания цементного теста должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания — tie позднее 10 ч. Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы этого прибора в тесто нормальной густоты. Для получения нормальных сроков схватывания при помоле клинкера вводят добавку двуводного гипса, а в случае необходимости — специальные добавки— замедлители или ускорители схватывания.

Процесс твердения цементного камня сопровождается объемными деформациями: набуханием при твердении в воде, усадкой при твердении на воздухе. Эти неизбежные изменения объема учитываются в производстве строительных работ, предусматривая устройство усадочных швов. Неравномерное изменение объема цементного камня при твердении связано с наличием в клинкере свободных оксидов кальция и магния, которые при гидратации расширяются, вызывая местные деформации. По стандарту равномерность изменения объема определяют в образцах-лепешках, изготовленных из теста нормальной густоты, которые через 24 ч предварительного твердения кипятят 3 ч в воде. Лепешки не должны деформироваться, на них не допускаются радиальные трещины. Цемент, не обладающий равномерностью изменения объема, нельзя применять в строительстве.

Прочность портландцемента является главным свойством, характеризующим его качество. В зависимости от предела прочности при сжатии и с учетом предела прочности при изгибе стандартных образцов-балочек через 28 сут твердения портландцемент разделяют на марки: 400, 500, 550, 600 (табл. 5.1),.

Фактическую прочность, полученную при испытании на осевое сжатие половинок указанных образцов, называют активностью цемента.

Прочность цемента при нормальных условиях твердения наиболее интенсивно нарастает в первые 7 сут твердения. Уже к 3 сут она составляет 30. 35 %, а к 7 сут— 60. 70 % от марки цемента. В дальнейшем рост прочности замедляется, но продолжается длительное время (месяцы, годы), следуя зависимости, близкой к логарифмической.

Тепловыделение при твердении цемента зависит от минерального состава и тонкости измельчения цемента и составляет через 7 сут твердения 168. 335 кДж/кг цемента. При полной гидратации 1 кг СзА выделяет 1090 кДж, C3S —670 кДж, C4AF — 570. кДж и C2S — 353 кДж теплоты. При изготовлении тонких бетонных конструкций теплота гидратации быстро рассеивается и не вызывает существенного разогрева бетона. При возведении массивных бетонных конструкций (плотины, фундаменты, толстые стены и т. д.) возможно повышение температуры до 50 °С и более, что может вызвать значительные перепады температур в наружных и внутренних зонах, возникновение температурных напряжений, которые нередко являются причиной появления трещин в бетоне. В некоторых случаях, например при бетонировании конструкций в холодное время, повышенное тепловыделение играет положительную роль, способствуя поддержанию положительной температуры бетона.

Читайте так же:
С чем замешивать цемент

Особенности портландцемента, изготовленного по ГОСТу. Роль в современном строительстве

Чтобы выпустить бетонный раствор с отличными качественными характеристиками некоторые производители внедряют вяжущие компоненты, которые, взаимодействуя с жидкостью, достигают камнеобразное состояние. Затем они твердеют, повышая тем самым уровень своей надежности и прочностные параметры.

Возведение сооружений монолитного типа из бетонного раствора в последнее время сопряжено с использованием портландцемента — универсального гидравлического сырья, отличающегося своими вяжущими свойствами и способностью наращивать предел своей твердости на воздухе под действием всей совокупности протекающих многообразных химически-физических процессов. Скачать ГОСТ 10178-85 «ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ И ШЛАКОПОРТЛАНДЦЕМЕНТ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ» можно в конце статьи.

Портландцемент. Минералогический состав

Внешне портландцемент, произведенный согласно ГОСТу, выглядит как порошковая смесь серого оттенка, выработанная посредством тончайшего помола гипсовых составляющих и клинкера. Сразу напомним, что же такое клинкер. Это обожженная смесь с существенным процентным содержанием силиката кальция. Каждый опытный строитель знает, чтобы изготовить цемент с отличными эксплуатационными параметрами нужно быть уверенным в соблюдении пропорций составляющих ингредиентов. При перемалывании к рабочей смеси рекомендуется прибавлять до 20-25% активных минеральных добавок.

После проведения мероприятий по обжигу при температуре приблизительно 1400-1500˚С производитель получает клинкерные минералы следующих типов:

Алит. Оказывает воздействие на эксплуатационные параметры сырья. Благодаря его высокому процентному содержанию в составе стенового стройматериала (37-60%) можно изготовить цементную быстротвердеющую смесь высокой марки.

Белит. Медленно твердеющий и вяжущий гидравлический элемент с весьма усредненными прочностными характеристиками. Содержание в растворе цемента 15-37% белита позволяет замедлить процесс твердения, но в тоже время негативно влияет на прочность, нарастающую лишь со временем.

Алюминат. Привлекает отличной скоростью затвердения, однако прочностные параметры алюмината весьма скромны. Его процентное содержание в цементном материале не превышает 15%.

Алюмоферрит с содержанием 10-18% позволяет изготовить бетон со скоростью затвердения превышающей темпы затвердения силиката, но не дотягивающиеся до алюмината.

Портландцемент по ГОСТу: марка и прочность

В роли основополагающих параметров, определяющих базовые эксплуатационные показатели цементного материала, безусловно, выступают его прочностные показатели. Марка присваивается лишь после успешного прохождения тестирования, при этом габариты исследуемых образцов должны достигать 4*4*16 см, а для их последующего затвердения требуется 4 недели в условиях высокой влажности. Успешно прошедшим испытания на сжатие и изгиб изделиям присваивается та или иная марка сырья. Наиболее распространен сегодня цемент марки 400, 500, 600.

Помимо данной характеристики немаловажна и активность сырья. К примеру, если после прочностных испытаний на сжатие образец достиг отметки в 45МПа, то его активность – 45МПа (450 кгс/см²), и пусть при этом марка будет 400. Поэтому чтобы достигнуть более точных результатов, лучше ориентироваться именно на этот показатель, густоту сырья, а также период, в течение которого оно схватывается.

Читайте так же:
Цоколь дома цементом своими руками

Базовые свойства портландцемента. Цена

Среди прочих немаловажных характеристик, которыми наделен портландцемент, цена которого за мешок варьируется в пределах 210-250 рублей в зависимости от состава и марки, можно выделить:

  1. период, за который сырье схватывается;
  2. плотность;
  3. тепловыведение;
  4. тонкость помола;
  5. водоотделение и водопотребность;
  6. морозоустойчивость;
  7. степень сцепления с арматурой.

Период схватывания фиксируется с помощью испытаний и тестирований. Согласно положениям ГОСТа 10178 портландцемент, выпущенный из качественных ингредиентов в нужном пропорциональном соотношении, схватывается всего за 40 минут после смешивания с водой. Слишком стремительный процесс может привести к тому, что Вы просто не успеете использовать сырье до момента затвердения. В тоже время чрезмерно медленное схватывание также неблагоприятно, ведь может увеличить период возведения объекта.

Уровень равномерности изменения объема портландцемен¬та проверяется также посредством тестирования образцов при взаимодействии их с кипящей жидкостью.

На скорость схватывания доступного по цене любому строителю портландцемента сказывается тонкость его измельчения. Так, перемолотая тщательным образом масса имеет высокую прочность. Традиционный портландцемент, выпущенный с соблюдением всех стандартов ГОСТа, обладает удельной поверхностью 250-300 мг/кг.

Водопотребность. Жидкость выступает в роли важнейшего катализатора всей совокупности химических процессов при затвердении материала, наделяет его подвижностью и пластичностью. Чтобы изготовить цемент отличного качества и нормальной густоты Вам потребуется примерно 25% жидкости. Для снижения водопотребности достаточно воспользоваться сульфитно-дрожжевой бражкой, некоторыми пластификаторами, которые могут незначительно повышать цену портландцемента.

Степень водоотделения устанавливается в момент отжима воды в готовом растворе под воздействием силы тяжести его частиц. Что снизить этот показатель нужно воспользоваться активными минеральными добавками.

Морозостойкость характеризуется способностью сопротивляться поочередному замораживанию, а затем и оттаиванию в водной среде. Исходя из законов физики, замерзшая вода превышает свой обычный объем на 10%, что создает дополнительное давление и безжалостно разрушает структуру бетона. Для повышения показателя морозостойкости традиционно применяют воздухововлекающие вещества, среди которых абиетат натрия, смыленный древесный пек и прочие.

Тепловыделение. Портландцемент, изготовленный с учетом всех требований ГОСТа, в период затвердения выделяет тепло. Если выделение тепла происходит слишком стремительно, то использовать подобный стеновой материал не следует. Чтобы оптимизировать степень выделения тепла нужно особое внимание уделить минералогическому составу, использовать дополнительные активные минеральные ингредиенты и добавки, объем которых оказывает влияние не только на качественные показатели готового портландцемента, но и на его цену.

Коррозионная устойчивость определяется плотностью сырья и его минералогическим составом. Чтобы повысить этот показатель следует увеличить пористость бетона и тонкость помола.

Сфера применения портландцемента

Изготовленный по ГОСТу портландцемент выступает в качестве идеального стройматериала для сооружения железобетонных объектов. Из портландцемента марки 400 можно получить надежные монолитные бе¬тонные изделия, а вот сырье, марка которого 500, 550 и 600, лучше использовать для конструирования высокопрочных сборных объектов из железобетона и монолитных сооружений.

Скачать ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент технические условия» можно тут.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector