Меню

Как определяется прочность цемента



Активность цемента и марка — как определить и что это такое

Активность цемента – показатель, являющийся ключевым для определения характеристик прочности готового монолита на изгиб и сжатие. Данный параметр напрямую зависит от таких факторов, как тонкость помола клинкера, условия и сроки хранения готовой смеси, а также состава материала.

Определить активность можно несколькими методами – в условиях завода и лаборатории выполняют ряд исследований в порядке, установленном ГОСТом. Сложно, но возможно это сделать и в домашних условиях. Также может использоваться специальный прибор.

В зависимости от активности цементу присваивается определенный класс и марка (любая таблица с характеристиками обязательно включает эти данные).

Прежде, чем использовать цемент в работе и реализовывать те или иные задачи, необходимо ознакомиться с сутью понятия и особенностями установки параметра активности.

Что это такое

Точное определение активности цемента демонстрирует абсолютную прочность испытуемого образца, сделанного из цементного раствора. На основании полученных показателей вяжущему присваивают ту или иную марку и больше понятие активности не используют (в технической документации оно не указывается). Но есть определенные случаи, когда активность и марка цемента устанавливаются в домашних условиях.

Уровень прочности может меняться в зависимости от того, какой вид присадок вводится в состав и в каких объемах. При этом, следует учитывать, что присадки влияют на характеристики смеси и активность, но никак не на марку цемента. К примеру, ускоритель твердения может в разной степени понижать срок набора прочности монолитом, но вот на твердость камня не влияет.

Таким образом, получается, что активность цемента – это своеобразное поведение структуры материала на протяжении срока службы залитой конструкции или изделия.

Как проходит процесс гидратации на разных этапах:

  • На протяжении первых 28 суток после приготовления раствора – монолит набирает прочность по проекту, в это время основной объем структуры вступает в реакцию и кристаллизуется.
  • На протяжении времени эксплуатации – кристаллизация еще может проходить, но активность в состоянии покоя может отсутствовать.
  • Окончание срока эксплуатации – минералы в составе кристаллов начинают реагировать с водой, что ведет к коррозии, деформации и другим изменениям.

Получается, что активностью называют динамику твердения и набора прочности застывшего камня, а потом и потери прочности.

Виды активности цемента на протяжении времени эксплуатации:

  • Активная – все компоненты в составе начинают реагировать, через 28 суток перестают кристаллизироваться.
  • Перспективная – цемент набирает прочность, достигает 100% состояния по проекту (в течение года при монтаже конструкций до ввода объекта в эксплуатацию).
  • Частично гидратированная (комплексная) – крупные негидратированные части остаются в составе монолита и выступают наполнителем.

Факторы, влияющие на прочность цемента

На прочность цемента влияют несколько основных факторов и несколько второстепенных. Но все они должны обязательно учитываться.

Условия хранения

Время и условия хранения цементного порошка влияют на активность и число МПа прочности. Чем дольше хранится цемент, тем менее он прочный в растворе и тем ниже активность. К примеру, за 3 месяца марка М500 обладает показателями марки М400, а по завершении установленного срока хранения порошок теряет 25-30% изначальных параметров.

Снижение активности в процессе хранения цемента:

  • В закрытом сухом складе и водонепроницаемых мешках порошок хранит свойства на протяжении месяца, через 2% параметр снижается на 5%, через 3 – на 9%, 4 – на 13-16%.
  • В бумажных мешках и сухом складе – через месяц отмечается понижение на 5-6%, через 2 – на 10-11%, 3 – 14-15%, 4 – 20-22%.

Состав материала

Многое зависит и от состава клинкера, качества его обработки в процессе производства вяжущего: в него входят основное сырье, минералы. Активность напрямую зависит от объема и вида вводимых в состав добавок, наличия/отсутствия примесей, концентрации клинкера и т.д.

Дисперсность частиц

Здесь речь идет о степени помола всех компонентов. Порошок мелкодисперсный намного быстрее активизирует реакцию по объему, повышая активность. Если помол крупный, набор прочности происходит намного дольше и активность понижается.

Ввиду влияния на свойства цемента множества факторов, очень важно осуществлять контрольные испытания с целью определения характеристик. После исследований принимают решение про корректирование состава либо добавку определенных замедлителей/катализаторов.

Как определяется активность

Чтобы определить активность, используются лабораторные тесты, порядок проведения которых указан в ГОСТе 310.4.

Как определяют активность цемента:

  • Приготовление цементного раствора из вяжущего, многофракционного песка в соотношении 1:3 и водоцементным отношением до 0.5. Сухая смесь перемешивается с водой.
  • Испытания конусом и специальным встряхивающим столиком. Цемент должен демонстрировать расплыв от 106 до 115 миллиметров. Если нужно, все операции повторяют с другим объемом воды.
  • Из цемента нормальной густоты делают балочки величиной 4х4х16 сантиметров: смесь укладывается в смазанные маслом формы, послойно и с использованием виброплощадки.
  • В первые сутки цемент твердеет в ванне с гидравлическим раствором, потом 28 суток в холодной воде. Вода меняется через 14 суток.
  • Три полученных результата (конус, балки, твердение в воде) суммируются и определяется самая близкая по индексу марка вяжущего.

В домашних условиях

Приобретая вяжущее, его проверяют на качество и прочность. Сделать это вне лаборатории и без специальных средств трудно, но можно. Обычно оценивают состояние и цвет. Порошок с высокой активностью должен быть серого цвета с зеленым подтоном. Он хорошо протекает сквозь пальцы, комки могут быть только в мешке и минимального размера (и разминаются легко в руках). Если есть твердые комки – свойства ухудшаются.

Читайте также:  Показатели песка для цемента

Тестирование водно-визуальным методом:

  • Смешивание цемента с щелочной минеральной водой до получения консистенции теста.
  • Формирование образца в форме диска с тонкими краями и утолщением внутри. Если тестовый образец затвердел за 10-12 минут и ощутимо нагрелся – цемент качественный, активность высокая. Материал низкого качества твердеет в течение получаса, потом может покрываться трещинами.
  • Затвердевший диск аккуратно оборачивают влажной тканью, отправляют в полиэтиленовый пакет или емкость из пластика. Выжидают 3 суток, достают и смотрят: материал должен стать еще более прочным, при постукивании давать металлический отзвук, от удара не рассыпаться. Возможно наличие минимальных трещин в формате сетки.

Осуществляя тестирование, нужно проверять цемент разных партий – материал везде разный.

Новый прибор для определения

Для определения активности цемента могут использоваться специальные приборы. Так, компания «Интерприбор» в 2009 году запатентовала устройство «Цемент-Прогноз», которое осуществляет контракциометрический способ исследований. Прибор работает автоматически, комплектация включает: сервисное ПО (благодаря ему можно переносить результаты исследований на компьютер, отправлять в архив, Excel), камера изменения, стакан для проб образца, электронный блок.

Прибор определяет температуру и изменения объема воды в камере. Камеру заполняют водой, отправляют образец в стакане, ждут три часа и получают результаты. Есть и цикл контракционных измерений, проходящий за 7 суток.

«Цемент-Прогноз» позволяет не только облегчить проведение исследований, но и выполнять их в разных форматах: есть приборы для измерения водонепроницаемости бетонного монолита, прочности и водоцементного отношения, морозостойкости и т.д.

Планируя выполнять ремонтно-строительные работы, очень важно проверять качество и свойства используемого цемента, так как от него зависят долговечность и надежность конструкций/сооружений. До начала работ нужно точно определить, что вяжущее соответствует марке и указанным характеристикам.

Источник

Цемент: его состав и свойства

Сегодня существует огромное количество различных стройматериалов, которые имеют свои преимущества и недостатки. Но, пожалуй, самым популярным из них является цемент. Его используют практически на всех этапах строительства, начиная от монтажа фундамента и заканчивая внутренней отделкой стен. Объяснить его популярность достаточно просто: он обладает высокой прочностью, вяжущим эффектом, позволяет скрыть любые дефекты, с легкостью выдерживает повышенные нагрузки, не боится отрицательных температур. Можно смело сказать, что до сих пор аналогов цементу просто не существует. Именно поэтому он еще долгое время будет оставаться №1 среди всех видов стройматериалов.

Что такое цемент?

Цемент – это стройматериал, который выступает в качестве вяжущего элемента в различных растворах. В целом он представляет собой серый порошок. В отдельно взятых случаях он может иметь изумрудный оттенок. Итоговый цвет цементного порошка зависит от добавок, которые в нём содержатся.

Чтобы получить бетонную смесь, необходимо смешать цемент, воду, песок. При необходимости могут добавляться и другие компоненты. Их выбор зависит от целей и задач, которые необходимо решить. После добавления воды все компоненты образуют пластичную массу, которая со временем начинает затвердевать и трансформироваться в высокопрочный искусственный камень.

История появления цемента

Первое упоминание о цементе появилось примерно 2200 лет назад. В те времена цемент готовили из извести, пемзы, туфа и вулканического пепла. Полученный состав использовали в качестве скрепляющего вещества при строительстве каменных зданий. Также из цемента изготавливали цельнолитые конструкции. Но они были недостаточно прочными, из-за чего их надёжность оставляла желать лучшего.

С каждым столетием качество цемента повышалось, и в 1824 г. Джозеф Аспдин разработал аналог современного портландцемента. Он отличался прекрасным вяжущим эффектом, благодаря чему его можно было использовать для приготовления бетона. Затвердевший материал отличался повышенной прочностью и износостойкостью.

Однако, несмотря на то, что он прекрасно выдерживал сжатие, растяжения бетона приводили к его разрушению. Инженеры обратили внимание на тот факт, что металлические балки, наоборот, не боятся растяжений, но плохо работают на сжатие. В итоге практически одновременно несколько специалистов пришли к выводу, что необходимо объединить эти две особенности.

В начале 1850-ых годов французский инженер Жан-Луи Ламбо построил небольшие лодки. В качестве исходного материала он использовал бетон, который армировал железной сеткой. Спустя несколько лет Уильям Уилкинсон стал первым, кто решил армировать металлическими балками бетонные панели. Полученные ЖБ-конструкции использовали при строительстве 2-этажного дома.

В 1854-м г. инженер-строитель Франсуа Куанье также проводил эксперименты с железобетоном. Он первым решил связать стальную арматуру перекрытий с боковыми панелями. Однако в массовом производстве железобетон начал использовать человек, который вообще не имел отношения к строительству, – это Джозеф Монье. В 1846-ом г. его назначили садовником в саду неподалёку от Лувра. Для пересадки апельсиновых деревьев на зиму в теплицу ему нужны были прочные и надежные кадки. Монье решил сделать их из бетона, но у него ничего не получалось. Полученные кадки все время трескались, даже не застыв. В итоге он решил укрепить их металлическими стержнями.

Но тогда цемент не отличался прочностью и разрушался при малейших перепадах температур. Но на удивление Монье, его изобретение за 3 года интенсивной эксплуатации так и не вышло из строя – ни одна кадка не растрескалась. После этого садовник начал изготавливать из бетона и другие элементы ландшафтного дизайна.

Через несколько лет на парижской выставке он получил патент за использование армированного бетона в искусственных водоёмах. После этого последовало еще несколько патентов, в том числе за открытие ЖБ- балок, шпал, мостовых конструкций и других изделий. Через несколько лет вчерашний садовник стал самым узнаваемым человеком во Франции. Под его руководством был построен мост в замке Шазелье и еще много других конструкций.

Читайте также:  Цемент с целлюлозой своими руками

Спустя некоторое время Монье продал все патенты инженеру-строителю Густаву Вайсу. Он, в свою очередь, сместил арматуру в сторону, что позволило повысить прочность и износостойкость железобетонных панелей. Можно смело сказать, что изобретение армированного бетона стало одним из важнейших событий в истории строительства.

Химический состав цемента

Цемент состоит из следующих компонентов:

· известь. Оксид кальция, CaO. В цементном порошке содержится до 60% извести;

· кремниевый диоксид. SiO2. Около 20% от общего объёма;

· алюминий (глинозем, Al2O3). Его количество не превышает 4% от общего объема всей смеси;

· гипс и оксиды железа (Fe2O3). Около 2% от всего объёма сухого вещества;

· оксид магния оксид (MgO). Содержится около 1% данного вещества.

Указанный состав и количество всех этих компонентов характерно для портландцемента. Однако при необходимости его состав может изменяться, поэтому не существует точной или универсальной химической формулы цементного продукта.

Основной элемент любого цементного порошка – это клинкер. Это продукт, полученный путём обжига глины и известняка. После того, как смесь прошла термическую обработку (температура обжига составляет 1500 градусов), клинкер измельчают до гранул, размер которых составляет от 10 до 60 миллиметров.

После измельчения клинкер смешивают с различными добавками:

· гипс. От его количества зависят сроки схватывания бетона;

· корректирующие добавки – это присадки, пластификаторы и другие элементы. Их количество не превышает 20% от общего объема цементного порошка.

Для приготовления клинкера могут использоваться различные горные породы:

· карбонатные. Имеют кристаллическую либо аморфную структуру. Её выбор определяет эффективность взаимодействия порошка с другими компонентами;

· осадочные породы. Это глина с минеральной основой. При повышенной влажности она начинает разбухать (увеличиваться в объёме) и становится пластичной. Главная особенность – это высокий показатель вязкости.

Карбонатные породы

Для производства цементного порошка используются различные породы:

· мергель. Содержит в своём составе небольшое количество глины;

· мел. Вид мажущегося известняка. Он легко перетирается;

· ракушечник. Имеет пористую структуру, которая начинает разрушаться даже под незначительными сжимающими нагрузками;

· доломит. Обладает прекрасными физическими свойствами, благодаря чему выделяется среди других карбонатных пород.

Глинистые породы

Для изготовления цемента применяют:

· глину. Вид глинистой породы с минеральными включениями;

· лёсс. Отличается пористой структурой. Порода достаточно рыхлая и разрушается при попадании на нее воды. Имеет мелкие зёрна в своем составе, также лёсс может иметь включения силиката или кварца;

· суглинок. Отличается большим содержанием пылеобразных частиц;

· глинистый сланец. Отличается повышенной прочностью (выше, чем у других глинистых пород). При измельчении сланец преобразуется в пластинчатые частицы. Материал содержит минимальное количество влаги. Имеет стабильный гранулометрический состав.

Корректирующие добавки

Чтобы корректировать цемент, в его состав добавляют различные минеральные добавки. К примеру, модификаторы, изготовленные на базе ископаемых. Они содержат в себе следующие элементы:

Также в качестве корректирующих добавок могут выступать некоторые промышленные отходы: пиритные огарки, минерализаторы, пыль из доменных печей. Все эти добавки улучшают качество цемента и, как следствие, качество самих бетонных конструкций.

Как производят цемент. Способы производства цемента

Сегодня существует 4 способа производства цемента.

Сухой

Технология заключается в следующем:

· исходное сырьё дробят, а затем просушивают;

· полученную смесь измельчают в порошок;

· её помещают во вращающуюся печь и обжигают;

· полученная смесь охлаждается и фасуется.

Эта технология отличается минимальной себестоимостью и трудозатратами, поскольку здесь все технологические процессы объединены вместе.

Мокрый

В качестве исходного сырья выступает шихта с влажностью до 50%. Главная особенность метода заключается в том, что известь заменяют мелом, а в процессе изготовления добавляют воду. В итоге получается сырьевой шлам. Его помещают в печь, где обжигают. После обжига смесь охлаждается и измельчается. На завершающем этапе добавляют пластификаторы и другие примеси.

Комбинированный метод

Данный способ объединил в себе обе технологии. Итоговая смесь имеет полусухой состав с влажностью 18%.

Сама технология заключается в следующем:

· по мокрой технологии получают сырьевой шлам;

· его высушивают и прессуют в гранулы;

· их помещают в печь для обжига.

Итоговое сырье охлаждается и фасуется.

Бесклинкерный

Существует еще один способ изготовления цемента – это бесклинкерный метод. В качестве исходного сырья используется доменный либо гидравлический шлак. Его смешивают с добавками, дробят и перетирают до состояния порошка.

Данная технология имеет несколько преимуществ:

· исключается загрязнение окружающей среды, поскольку используются отходы металлургической отрасли;

· можно изготавливать продукцию с различными свойствами;

· готовый продукт устойчив к негативному влиянию окружающей среды;

· минимальные затраты при производстве цементного продукта.

Технические характеристики строительного цемента

Основной технической характеристикой цемента является его марка. Она обозначается комбинацией из цифр и буквы «М». Цифры указывают на максимальный показатель нагрузки в килограммах на единицу объёма застывшего бетона, т.е. это прочность на сжатие.

Также на упаковке указывается и процентное количество добавок. Оно обозначается буквой «Д» и показывает, какие добавки входят в состав цемента. Например, «Д10» обозначает, что в сухой смеси содержится 10% добавок. Они позволяют повысить прочность, водонепроницаемость бетона, морозостойкость и др.

Читайте также:  Миксер для цемента электрический

Самой популярной маркой цемента считается М400. Данный вариант отличается своей универсальностью и подходит практически для любых строительных и отделочных работ.

Но кроме марки, класса и типа, цементы разделяют на несколько видов, которые отличаются сочетанием отдельных компонентов. В целом их различают по следующим критериям:

· активность. Другими словами это прочность цементного раствора на сжатие. Каждый образец проходит испытания, а полученные данные сравниваются с нормативами, на основании чего каждому из них присваивается соответствующая марка. Активность цемента зависит от нескольких факторов: интенсивность помола, состав и количество добавок, активность клинкерных веществ;

· плотность. Наименьшей плотностью обладает свежеприготовленный цемент. Дело в том, что на его частички действуют электростатические силы, которые отталкиваются одна от другой. Но во время транспортировки и хранения эти силы слабеют, и смесь уплотняется. Стоит отметить, что плотность также зависит от степени помола клинкерных гранул;

· удельный вес. Он определяется соотношением веса к занимаемому объёму. Данное понятие необходимо для правильного составления пропорций в цементном растворе;

· объёмный вес. Рассчитывается по среднему показателю плотности цементного продукта. Во время хранения и транспортировки объёмный вес увеличивается;

· срок годности. Любой цемент имеет ограниченный срок годности. Обычно он составляет 2 месяца при нормальных условиях хранения, после чего продукт становится менее прочным. Если же обеспечить герметичные условия хранения, то срок годности цемента может составлять 1 год;

· насыпная плотность. Это соотношение массы рыхлого цемента к его объёму;

· время застывания. В летнее время года приготовленный цементный раствор застывает за 305 часов. Зимой, при температуре 0 градусов и ниже, бетон затвердевает за 10-20 часов. Ускорить или замедлить процесс застывания можно при помощи различных добавок;

· тонкость помола или размер гранул. Чем меньше частица цемента, тем быстрее он затвердевает, и, соответственно, тем он прочнее в застывшем состоянии. Оптимальный размер частиц 40-80 микрометров.

Типы цемента и сферы их использования

Существует несколько типов цемента:

· портландцемент. Имеет традиционный состав. Применяется для изготовления бетонных конструкций и изделий. Также его используют для оштукатуривания внутренних и наружных стен;

· шлакопортландцемент. Имеет в своем составе до 25% шлака (уголь, полученный после сжигания клинкера). Используется для изготовления массивных бетонных и ЖБ-конструкций;

· глиноземный. Имеет в своем составе шлак и гипс. Отличается высокой скоростью затвердевания. Не боится повышенной влажности. Применяется для изготовления водонепроницаемых изделий и конструкций;

· сульфатостойкий. Устойчив к агрессивным и химически активным средам. Применяется для изготовления и бетонирования подводных конструкций;

· пуццолановый. Содержит в своём составе активные минеральные добавки. Используется для изготовления сложных и водонепроницаемых конструкций;

· кислотоупорный. При его изготовлении используется не вода, а жидкое кварцевое стекло. Данный материал устойчив к агрессивным средам, поэтому он используется в тех областях, где необходима устойчивость к кислотам и химически активным веществам;

· пластифицированный. Имеет в своем составе специальные добавки. Они повышают пластичность цемента и делают его более мягким. Используется при изготовлении сложных конструкций.

Класс прочности цемента

Согласно ГОСТу 31108-2003, термин «марка цемента» — это то же самое, что и «класс прочности». Как говорилось выше, он обозначается комбинаций из цифры и буквы «М». В свою очередь данная цифра обозначает вес, который способен выдержать цемент без разрушения. К примеру, если он выдержит нагрузку в 200 килограммов, то он имеет марку М200.

Согласно данной классификации цементный продукт делится на несколько классов:

· М50. Применяется для штукатурных работ;

· М100. Используется при возведении кирпичной кладки;

· М200. Цемент данного класса прочности используют для стяжки пола;

· М300. Используют для возведения фундамента;

· М400. Универсальный вариант, подходит практически для любых строительных работ;

· М500. Также считается универсальным вариантом и используется при любых строительных работах;

· М600. Высокопрочный цемент. Используется на различных этапах строительства. Не боится влаги, а также способен выдерживать повышенные механические нагрузки. Благодаря этому пользуется огромной популярностью среди потребителей.

Проверки на прочность проводятся в лабораториях с использованием специального оборудования. Во время испытаний учитываются и другие характеристик: тонкость помола, количество и состав добавок. Во время испытаний определяется и предел прочности на сжатие и изгиб.

Чем цемент отличается от бетона

Некоторые новички считают, что цемент и бетон – это одно и то же. Но это распространенная грубая ошибка. Цемент – это сухой порошок, который используется для приготовления бетонного раствора. Его смешивают с водой, песком и другими составляющими: это может быть гравий или другой компонент. А бетон – это застывший раствор, который отличается повышенной прочностью и износостойкостью. Стоит отметить, что до момента застывания бетон представляет собой подвижную бетонную смесь.

Ссылка на статью https://burosi.ru/czement-ego-sostav-i-svoystva

Строительная лаборатория ООО “Бюро “Строительные исследования” занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве

Основная специализация лаборатории:

Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:

1. Заполнив форму на нашем сайте https://burosi.ru/

+7(812)386-11-75 — главный офис в Санкт-Петербурге

+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) — отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва

3. Написать нам на почту

4. А также в комментариях к публикации.

Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.

Источник