Бетон и цемент

Содержание:

Какие виды цемента бывают, где их применяют?

Пропорции бетона

Добавки в цемент

Свойства цемента

Цемент – представляет собой вид искусственного неорганического вяжущего вещества. Основные материалы, при изготовлении которых он используется: бетон и строительный раствор. Процесс производства цемента можно разделить на 3 основных этапа.

На первом этапе – добычи и обработки сырья, выполняются следующие технологические операции:

• осуществляется добыча известняка, глины, гипсового камня;
• производят дробление добытого известняка, сушку, измельчение и перемешивание с глиной в определенной пропорции (известняка – 75%, глины – 25%). Полученная смесь называется «шлам».

Второй этап включает в себя получение клинкера — промежуточного продукта для производства цемента, путем следующих преобразований:

• шлам обжигается в специальной печи, температура обжига составляет примерно 1450 оС;
• в результате термической обработки шлам превращается в клинкер, по виду напоминающий зерна керамзита;
• путем измельчения, клинкер преобразовывают в порошкообразное состояние.

Результатом третьего этапа является получение портландцемента:

• в порошкообразный клинкер добавляется около 5% гипса;
• посредством введения минеральных добавок в порошок, получают цемент нужной марки и вида.

Какие виды цемента бывают, где их применяют?

В строительном производстве используются множество модификаций данного вяжущего вещества. Рассмотрим наиболее известные виды цемента.

Портландцемент – наиболее значимое и широко используемое вяжущее вещество. Используется во многих отраслях, применяется для изготовления тяжелых и легких бетонов, ячеистых бетонов, строительных растворов высоких марок, теплоизоляционных материалов. Конструкции и изделия, изготовленные на основе портландцемента, могут эксплуатироваться в различных условиях. Для хранения портландцемента используются закрытые склады. При этом, нельзя допускать смешивания цементов различных видов и марок.

В целях удовлетворения требований строительной индустрии к цементам, промышленность выпускает около десяти разновидностей портландцемента, отличающихся по своим свойствам от базового порошка. Среди них, наибольшее распространение получили цементы:

• пластифицированные;
• гидрофобные;
• быстротвердеющие;
• сульфатостойкие;
• цветные.

Пластифицированный портландцемент (ППЦ) можно получить путем помола портландцементного клинкера, разбавленного гипсом и пластификаторами (концентрат сульфитно-спиртовой барды или кальциевая соль лигносульфоновой кислоты) в количестве, не превышающем 0,15-0,25% от общей массы цемента. Этот цемент выпускается 400 и 500 марки. Растворные и бетонные смеси на основе пластифицированного цемента отличаются повышенной подвижностью по отношению к обычному портландцементу при добавлении одинакового количества воды. Эффект пластификации состоит в уменьшении содержания воды в исходных продуктах, благодаря чему повышается плотность, морозостойкость и водонепроницаемость бетона и раствора. ППЦ рекомендуется для производства бетона, используемого при монтаже дорожных, аэродромных и гидротехнических покрытий и сооружений.

Гидрофобный портландцемент получают введением в клинкер гидрофобирующих поверхностно-активных веществ (ПАВ). К ним относятся:

• синтетические жирные кислоты;
• окисленный петролатум;
• асидол;
• мылонафт и другие вещества.

Указанные вещества, адсорбируя на частицах цемента, служат в качестве мономолекулярной защитной оболочки, придающей новые свойства цементу по отношению его чувствительности к влаге. Гидрофобизация решает некоторые проблемы, в том числе, связанные с его коррозией и крошением при оттаивании. Гидрофобный цемент (марки 300 и 400) обладает многими преимуществами, в частности:

• обладает увеличенной морозостойкостью (способен выдержать до 1000 циклов замораживания и оттаивания);
• водопроницаемость и коррозийность ниже, чем для обычного цемента;
• может храниться долго, даже при высокой влажности воздуха.

Гидрофобный цемент находит применение при строительстве гидротехнических, портовых, аэродромных и дорожных сооружений, а также
При выполнении наружной облицовки стен зданий.

Основное отличие быстротвердеющего цемента заключается в высоком показателе индекса затвердевания. Эту характеристику обозначают буквой «Б» в маркировке, например, М500 Д20Б. Цемент этого вида при смешивании с водой быстро набирает прочность, соответствующую марочной. Эта особенность делает его актуальным, когда технология производства железобетонных изделий не предусматривает специальных пропаривающих камер. Используется, как правило, для изготовления бетона и специальных цементных растворов.

Сульфатостойкий портландцемент отличается пониженной экзотермией (тепловыделением), благодаря повышенному уровню сульфатостойкости. Это качество позволяет использовать его для производства бетона, направляемого на гидротехнические постройки, эксплуатируемые в средах, где высока сульфатная агрессия.

Для производства белого портландцемента используется клинкер с низким содержанием железа. Цветной цемент получают в результате помола смеси белоцементного клинкера с различными пигментами: охрой, железным суриком, окисью хрома. Цветной и белый портландцемент находят применение в качестве материала для декоративной отделки зданий.

Расширяющийся цемент. Бетонные смеси, на основе обычного цемента, при застывании сопровождаются небольшой усадкой. Это явление вызывает определенные трудности при выполнении отделочных работ, в процессе производства и ремонта массивных изделий из бетона, при выполнении заделки и гидроизоляции стыков железобетонных конструкций и так далее. Для решения этих проблем, создан так называемый расширяющийся цемент. Его главное отличие от обычного – увеличение его объема на ранних сроках созревания, за счет чего происходит компенсация усадки.

В состав расширяющегося цемента входит: портландцемент или глиноземистый цемент (примерно 70% объема), гипс, гидроалюминат кальция и другие добавки. Благодаря наличию гипса в его составе, расширяющийся цемент относится к быстротвердеющим. Росту объема смеси в ходе набора прочности способствует образование кристаллов, которое вызвано реакцией компонентов на воду. Их рост, а следовательно увеличение объема цементного раствора длится до 3- суток.

К явным достоинствам расширяющегося цемента можно отнести: долговечность, высокую адгезию, устойчивость к природным и химическим воздействиям. В качестве основных недостатков этого материала называют высокую цену и узкопрофильность. Используется он, как правило, для решения узкого круга задач:

• заполнения трещин и швов;
• склейки железобетона;
• наружной штукатурки ракушечных стен.

Глиноземистый цемент – относится к быстродействующим гидравлическим вяжущим материалам. Для получения этого материала нужно тонко измельчить обожженную до спекания или сплавления богатую глиноземом сырьевую смесь. Смесь составляют из известняка, извести или породы, в которой высокое содержание глинозема. Указанное вяжущее вещество может приобрести следующие цветовые оттенки: серо-зеленый, коричневый или черный.

Главная особенность глиноземистого цемента – высокая огнестойкость, по этому параметру он превосходит портландцемент. Достижение температурного режима до 1700 оС не оказывает заметного влияния на его свойства. При добавлении в смесь огнеупорных наполнителей (например, магнезита, хромитовой руды, шамота), из него можно получать гидравлически твердеющие огнеупорные растворы и бетоны.

Глиноземистый цемент используется в сфере промышленного строительства, в условиях, связанных с высокой температурой, агрессивной водной или газовой средой. Кроме того, он незаменим в аварийном и ремонтном строительстве (промышленные здания, мосты), даже для заделки пробоин в корпусах морских судов.

Пуццолановый цемент – является собирательным названием группы цементов, содержащих в своем составе активные минеральные добавки, доля которых не менее 20% от общей массы. Получают в результате совместного помола клинкера портландцемента (60-80%), добавки минеральной (20-40%) и гипса в небольшом количестве.

Пуццолановый цемент находит применение в основном для производства бетона, используемого в строительстве подводных и подземных сооружений. Главные отличия рассматриваемого цемента от обычного:

• повышенная коррозионная стойкость;
• меньшая скорость твердения;
• пониженная морозостойкость.

Шлакопортландцемент – относится к вяжущим материалам, твердеющим, как в воде, так и в воздушной среде. Способ получения: тонкое измельчение смеси, в составе которой портландцементный клинкер, доменный гранулированный шлак, гипс. Или же, можно тщательно смешать заранее измельченные компоненты.

Шлакопортландцемент отличается от обычного портландцемента по некоторым своим характеристикам:

• процесс его твердения протекает медленнее, что объясняется большим содержанием шлака;
• прочность его несколько меньше;
• тепловыделение при твердении умеренное;
• объемные деформации в растворе и бетоне меньше.

Шлакопортландцемент (марки 300, 400, 500, 600) используется для производства бетона, применяемого для сооружения наземных, подземных, а также подводных конструкций.

https://youtu.be/O93LBjeOYYo

Пропорции бетона

Для того чтобы получить качественный бетон, необходимо строгое соблюдение технологии его изготовления, а также выполнение общих рекомендаций по составу и пропорциям. Состав бетона во многом определяется назначением и прочностью планируемой конструкции. Поэтому, для каждой марки бетона нужно применять свои конкретные пропорции. Существуют специальные таблицы, в которых приведены эти пропорции.

Для изготовления бетона чаще всего применяют цемент марки М400 и М500. Рассмотрим в качестве примера пропорции для получения 1 м3 популярного в малоэтажном строительстве бетона марки М200. Для цемента марки М400, объемные пропорции цемента, песка, щебня равны, соответственно, 1 : 2,5 : 4,2. Если же взять за основу цемент марки М500, то пропорции будут 1 : 3,2 : 4,9. Оптимальным считается такое количество воды, численно равное половине использованного объема цемента, то есть коэффициент 0,5.

Добавки в цемент

Наличие огромного разнообразия марок цементов свидетельствует о значительном уровне вариативности их использования в разных строительных работах. Для выполнения каждой их этих работ требуется материал, обладающий соответствующими показателями. Обеспечение разнообразных свойств и параметров цемента осуществляется за счет специальных добавок.

Какие дополнительные свойства можно придать цементу с помощью добавок? Соединения, добавляемые в цемент, способны:

• увеличить подвижность и пластичность раствора;
• усилить образование пор внутри раствора;
• помочь в удержании воды и уменьшить образование микротрещин;
• снизить или увеличить скорость схватывания, твердения, время набора прочности;
• оказать противоморозное действие, то есть позволить работу с раствором при пониженных температурах;
• увеличить антикоррозийную стойкость;
• увеличить или уменьшить объемную усадку растворов;
• придать раствору определенный цвет;
• увеличить гидроизоляционные свойства.

К самым распространенным добавкам можно отнести соединения, применяемые для пластификации, ускорения и замедления отвердения, оказания противоморозного действия и воздухововлекающие добавки.

Марка – главная характеристика любого вида цемента. Она выражает количественно его прочность в состоянии отвердения, выражается в кг/см2. Марка цемента определяется на основе нормативов ГОСТ, в результате проводимых испытаний образцов, подвергаемых изгибу и сжатию, прошедших 28-суточную выдержку. Проверка быстротвердеющих видов цемента на прочность проводится после 3-суточной выдержки с момента приготовления раствора.

Свойства цемента

Цемент характеризуется следующими основными свойствами:

• Тонкостью помола. Свойство цемента, от которого в значительной степени зависит срок затвердевания и прочность бетона.
• Коррозионной стойкостью. Коррозионная стойкость пропорциональна способности цемента противостоять воздействиям окружающего воздуха.
• Морозостойкостью. Это свойство отвечает за способность цемента выдерживать многократное замораживание и размораживание в течение года.
• Водопотребностью материала. Так называют то количество воды, которое необходимо не только для его гидратации, но и для придания цементному раствору определенной пластичности.
• Прочностью. Она характеризуется маркой, обозначенной на упаковке цемента.
• Сульфатостойкостью. Это свойство отражает устойчивость смеси к водной среде, которая содержит сульфат-ионы.