Характеристики и свойства цемента

Характеристики и свойства цемента

Цемент – это минеральный вяжущий порошок, твердеющий при смешивании с водой на воздухе, который получается при мелком измельчении клинкера при нормированных добавках гипса и минералов. При смешивании с водой он приобретает пластичную массу и получает качественные свойства, после чего за определенный промежуток времени становится твердым подобием камня, обладая необходимым количеством характеристик.

Каждый вид при твердении развивает различную прочность, которая характеризуется маркой. Чем выше марка , тем меньше его надо положить для достижения прочности.

Наиболее часто в промышленном строительстве используется портландцемент. Он получается при обжиге в специализированных печах смеси известняка и глины в определенном процентном соотношении. В итоге получают материал, который обладает высокой надежностью и качеством, и свойства портланд, таким образом, расширяют возможности применения материала. Популярность данного материала обусловлена тем, какие характеристики приобретаются при его изготовлении.

Основные характеристики, влияющие на качество материала, как и свойства портландцемента, зависят от множества факторов: тонкости помола, вида добавок, минерального и химического состава.

Схватывание и твердение бетона и цемента

Это позволяет в установленные проектом сроки укладывать бетонную смесь в пластичном состоянии и качественно проводить бетонные работы. Если смесь укладывать после начала схватывания, то, утратив пластичность, она при укладке будет деформироваться с нарушением сплошности структуры. В результате в теле бетона образуются разрывы, трещины и другие дефекты механического происхождения, что отрицательно скажется на прочности и I долговечности конструкции.

Также важно обеспечить заданные сроки схватывания при транспортировании бетонных смесей автобетоновозами, передвижными бетоносмесителями, перекачивании бетононасосами.

Преждевременное схватывание может привести к выходу оборудования из строя, и будет непроизводительно потрачено время на приведение установок в работоспособное состояние.

Более того, В/Ц влияет и на кинетику набора прочности цемента:

Цифры говорят сами за себя.

Однако, на практике, если мы затворим цемент водой, ровно по пропорции в 30%, то получим крайне жесткую полусухую смесь, абсолютно не пригодную к укладке. Для «разжижения» смеси на предприятиях используют пластификаторы и суперпластификаторы, в домашних же условиях часто применчяется увеличение В/Ц. Иными словами при марке цемента М400 и увеличении В/Ц до 0.5 мы получим бетон с твердостью в районе М250(300).

Морозостойкость

Для изготовлении качественного бетона, необходимо использовать свежий цемент. В последнее время цемент сильно подорожал, поэтому для его экономии следует отнестись к чистоте компонентов с особой внимательностью.

Свойство цементного камня, влияющее на способность к многократному замораживанию и оттаиванию, – один из главных показателей качества.

Вода, находящаяся в микродозах в порах, при замерзании способна увеличиваться в объеме на 8 %, что при многократном повторении приводит к трещинам и разрушению бетона в дальнейшем, что не допустимо при строительстве объектов любого назначения.

Чистый цемент в строительстве не используется, в него, в зависимости от марки, добавляются определенные минеральные добавки: абиетат натрия, нейтрализованный древесный пек и другие – с целью повысить сопротивляемость к перепаду температур и повысить долговечность бетона.

Воздухововлекающие добавки, добавляющиеся на этапе создания бетона, способствуют его обогащению воздушными пузырьками, которые равномерно распределяются по внутренней структуре бетона и снимают проблему расширения воды при замерзании.

При застывании раствора проблему создают низкие температуры, препятствующие его эффективному схватыванию. Данная проблема качественно решается электрическим прогревом бетона, горячим воздухом или паром. В итоге получается высококачественный и надежный материал, который долгие годы сможет не утрачивать свои первоначальные показатели.

Жесткий бетонный раствор

Жесткий бетон содержит небольшой объем воды в составе. В процессе укладки требует мощного механического уплотнения, прессования или трамбовки. Для приготовления жесткой смеси берут сравнительно немного цемента. Использование такого бетона актуально для создания сборных железобетонных конструкций в условиях заводов, оборудованных мощными машинами для уплотнения. В индивидуальном строительстве такие бетоны редко применяют.

Нужную прочность получают посредством соблюдения пропорций ингредиентов в бетоне. Чтобы понять, подойдет ли выбранная пропорция для приготовления прочного бетона и выполнения работ, желательно сделать пробный замес.

Водонепроницаемость бетона

Водонепроницаемость — это способность бетона сопротивляться прохождению воды под давлением через его структуру. Другими словами, это уровень гидроизоляции бетона. Для обозначения класса водонепроницаемости бетона используется буква «W» с цифрами от 2 до 20.

Проницаемость бетона обозначают предельным давлением воды на серию образцов в течение установленного периода времени, либо коэффициентом фильтрации — масса воды, прошедшая через образец при постоянном давлении. Цифры в данном случае обозначают максимальное выдержанное давление.

Свойства

Водонепроницаемость бетона зависит от ряда факторов:

• Плотность структуры бетона, степень уплотнения.
• Количество цемента.
• Водоцементное соотношение В/Ц (вода поделенная на цемент).
• Химические добавки.
• Условия твердения бетона.
• Водонепроницаемость крупного заполнителя.

Плотность структуры бетона зависит от правильности подобранного состава бетона, направленного на уменьшение пустот между компонентами, а также от последующего механического воздействия на бетон, чаще всего — вибрирования.

Количество цемента является едва ли не самым ключевым фактором, влияющим на водонепроницаемость. С увеличение количества цемента уменьшается водоцементное соотношение, а вместе с этим — количество пор в бетоне, уменьшается расслоение бетонной смеси и увеличивается плотность структуры. Причем если в бетоне используется марка цемента ПЦ-400, то это лучше сказывается на водонепроницаемости бетон нежели использование цемента ПЦ-500, так как дозировка цемента марки ПЦ-400 на 1 м.куб. бетона выше, но его рекомендуется использовать только до 25 класса бетона.

Водоцементное соотношение. Чем выше водоцементное соотношение, тем ниже прочность бетона, тем ниже водонепроницаемость. Общеизвестный факт, что для прохождения реакции твердения бетона требуется порядка 25% процентов воды от массы цемента, а по факту используется от 40 до 70%, остальная вода требуется для создания подвижности бетона. Оставшаяся после процесса схватывания вода в структуре бетона испаряется, при этом образуя поры (капилляры), которые в свою очередь увеличивают водопроницаемость. Поэтому для затворения бетонной смеси следует использовать минимальное количество воды. Именно по этой причине запрещается добавлять большое количество воды в бетон на объекте для увеличения подвижности.

Химические добавки позволяют увеличивать подвижность бетонной смеси без существенного увеличения количества цемента, при этом, не значительно увеличивая количество воды, что положительно сказывается на водоцементном отношении.

Условия твердения бетона — это микроклимат, при котором бетон созревает. Необходимо создавать благоприятные условия для максимального набора прочности бетона. Этому посвящена отдельная статья.

Испытания бетона на водонепроницаемость

Испытание бетона на водонепроницаемость производят по ГОСТу 12730.5-84. Существуют 4 метода определения водонепроницаемости бетона:

1. Метод «мокрого пятна».
2. Определение водонепроницаемости по коэффициенту фильтрации.
3. Ускоренный метод определения коэффициента фильтрации (фильтратометром).
4. Ускоренный метод определения водонепроницаемости бетона по его воздухопроницаемости.

Заключение

В конце нашей статьи хотелось бы заострить внимание на нескольких моментах:

Вывод

Правильное водоцементное соотношение – одно из главных условий получения качественного бетона. При этом известное правило, что для гидратации цемента требуется только 25% воды от его массы, не применимо на практике. Это связано с тем, что некоторый излишек воды должен обязательно оставаться для обеспечения подвижности раствора. Малое количество воды негативно сказывается на прочности конструкций и монолитов после полного схватывания, делает невозможным качественное уплотнение смеси. Поэтому при производстве бетонов различных марок необходимо придерживаться технологических требований.

Лишняя влага в строительном растворе тоже приводит к снижению его качества. Если жидкость не связана должным образом, то компоненты раствора расслаиваются в нем относительно собственной плотности. В результате вместо монолита получается «слоеный пирог», не соответствующий никаким техническим требованиям. Главным признаком излишка воды — ее выделение на поверхности уложенного монолита. Поэтому, в тех случаях, когда требуется дополнительная удобоукладываемость раствора, например, заполнении опалубки с густым армированием, лучше использовать пластификаторы. Они придадут раствору дополнительную подвижность без добавления излишней воды. Обязательно нужно учитывать тот факт, что при укладке бетонной смеси при температурах ниже нуля, В/Ц должно быть как можно ниже, чтобы большая часть воды участвовала в гидратации вяжущего с выделением тепла.

В частном строительстве для получения нужного водоцементного соотношения целесообразно сделать пробный замес. Для этого к одной части цемента добавляют 3 части песка, слегка увлажняют получившийся материал и добавляют 5 частей щебня. После этого вода добавляется мелкими порциями из мерной посуды (чтобы знать ее объем) для получения нужной подвижности раствора. После этого ком бетонного раствора укладывают на ровную поверхность – если он держит форму, водоцементное отношение оптимальное, если расплывается – воды много, когда ком разваливается и расслаивается, в него нужно дополнительно добавить воду.