Технические характеристики цемента м400 согласно госту. Виды и марки цемента

Цемент – искусственно созданный строительный материал. Является вяжущим минеральным неорганическим веществом, которое в результате реакции с водой образует мягкую пастообразную массу. В результате протекающих химических реакций осуществляется процесс отвержения и превращения в прочное камнеподобное вещество.

Цемент нашёл широкое применение в бытовом и промышленном строительстве. Специальные виды цемента используются в медицинских целях, например, установка пломб в зубах.

Виды цемента

Цемент подразделяется на виды в зависимости от исходного состава:

1. Портландцемент . В основном состоит из алита — химического вещества на основе силикатов кальция. Один из самых применяемых в гражданском и промышленном строительстве.
2. Глинозёмистый цемент . В его составе доминируют вещества на основе соединений алюминия, кальция и оксидов кремния. Отличается быстротой схватывания.
3. Магнезиальный цемент . Преобладает фаза на основе магнезита (соединений веществ, в состав которых входит магний). Обладает отличной адгезией к древесине, имеет высокую прочность и быстроту схватывания. Область применения, — изготовление стекломагниевых плит.
4. Смешанные цементы , — представляют собой композицию разных цементов с дополнительными добавками, придающими различные характеристики веществу.

Обозначение цемента. Марки

Обозначение характеристик цемента регламентируется ГОСТом от 1985г. и 2003г.

«Старое» обозначение, согласно ГОСТ от 1985г.:

1. Наименование цемента по его составу. Обозначается аббревиатурой ПЦ – портландцемент или ШПЦ, — в цемент введены добавки из шлака.
2. Прочность цемента . Определяется по марке цемента, — буквенно-цифровым словосочетанием: буква М и цифры 300…600. Расшифровывается, например, М300 – марка цемента с прочностью до 300 кг/см²
3. Добавки . Сочетание буквы Д и цифр, означающих процентное содержание добавок в общей массе цемента.
4. Характеристика цемента. Обозначается буквами русского алфавита, например, Б – быстротвердеющий; БЦ – белый цемент и другое.

«Новое» обозначение, согласно ГОСТ от 2003г.:

1. Состав . Чистый, без добавок цемент, – ЦЕМ I; цемент с добавками – ЦЕМ II. Вторая подгруппа подразделяется на подвиды: А – содержание добавок до 20% и Б – число вкраплений до 35%. Тип вложений обозначается: П – пуццолан и Ш – шлак.
2. Класс прочности на сжатие. В расчёт принимаются сведения, полученные после 28 суток выдержки, с момента укладки в фундамент. Подклассы обозначаются: Н – нормальнотвердеющий и Б – быстротвердеющий.

Марка цемента определяет марку бетона при изготовлении последнего согласно технической документации и соблюдении технологических процессов согласно ГОСТ.

Например, бетон марок М200 и М 250 получают с применением цемента М-400 и ПЦ-400 Д20; бетон М500 изготовляют на основе цемента с маркой М-600.

Примеры использования цемента различных марок:

• гражданское и промышленное строительство: применяют цемент марки М-400 (ПЦ-400 Д20);
• дорожное строительство: разнообразные конструкции из сборного железобетона, асбоцемент – цемент М400…М500;
• изготовление железобетонных конструкций с повышенными требованиями к прочности, например, для военного строительства, — цемент М-600;
• предварительно напряжённые конструкции , высокопрочный бетон, например, для изготовления элементов космодромов, — цемент М-700.

Технические характеристики цемента М-400

1. Состав . Цемент представляет собой композицию химических элементов в твёрдом агрегатном состоянии. Преобладают окислы кальция (Ca), алюминия (Al), магния (Mg), кремния (Si), железа (Fe), титана (Ti). Объём минеральных веществ доходит до 98%.
2. Плотность . Зависит от состояния цемента, — разрыхлённый состав обладает плотностью около 1000…1200 кг/м³; уплотнённый, «слежавшийся» порошок имеет 1500…1700 кг/м³ относительного веса.
3. Скорость схватывания. Параметры определяются при нормальных климатических условиях с температурным диапазоном 18…22°C. Устойчивый процесс схватывания начинается после двух часов с момента затворения цемента водой и длится 2…4 часа. Прочность 95…98% приобретается по окончании 28 дней.
4. Морозостойкость . Рабочий диапазон температур -60°…+300°C.
5. Водостойкость . Цемент, полностью набравший прочность после схватывания, обладает высокой устойчивостью к воздействию водой.
6. Долговечность . Аморфность к большинству органических и неорганических растворителей, водостойкость и морозостойкость позволяют строительным конструкциям, выполненным на основе цемента марки М-400, выдерживать нагрузку до 100 и более лет.

Производство цемента. Особенности технологических процессов

В производстве цемента применяют три основных вида:

• мокрый;
• сухой;
• комбинированный.

Мокрый способ производства

Основан на приготовлении исходного сырья посредством измельчения компонентов в воде.

Этапы:

Сухой способ производства

Наиболее выгодный с экономической точки зрения способ. Отличие от «мокрого» способа производства – на всех стадиях обработки материалы находятся в сухом виде.

Этапы:

1. Исходное сырьё , — известняк, мел, глина, уголь проходят стадию дробления на дробильных аппаратах.
2. Далее, следует стадия сушки в сушильном барабане.
3. Компоненты подвергаются измельчению и смешиванию с последующим увлажнением.
4. Полученная смесь проходит стадию грануляции.
5. Гранулированный продукт обжигается в шахтной механизированной печи.
6. Клинкерная смесь отгружается на склад, где происходит измельчение и смешивание с дополнительными компонентами.

Комбинированный способ производства

1. Исходное сырьё превращают в шлам мокрым способом.
2. Удаление влаги до уровня 16…18% осуществляют посредством специальных фильтров.
3. Осушенный продукт подвергают обжигу.

Подвид комбинированного способа предполагает подготовку исходного сырья для обжига сухим способом. Перед стадией обжига добавляется вода до уровня 10…14%, при этом размер гранул не должен превышать 14…15 мм.

Среди всех способов наибольшее распространение получил сухой вид производства.

Это связано с применяемым оборудованием, качеством получаемого конечного продукта, более высокой производительностью, что в конечном итоге приводит к снижению себестоимости и, соответственно, высокому экономическому эффекту от сухого вида производства.

Цены на цемент марки М-400

Цены на конечный продукт, — цемент марки М-400, складываются из себестоимости производства, транспортных и накладных расходов, торговой накрутки оптовой и розничной торговли.

Усреднённые цены, при продаже цемента навалом составляют 2800…5000 руб/тонну ; мешок фабричного цемента весом 50 кг стоит 230…400 руб/кг. Разброс цен зависит от поставляемых партий товара, его удалённости от места производства и торговой накрутки продавцов.

Цемент с минеральными добавками или портландцемент в среднем стоит дороже на 10…15%. Продукт с компонентами из шлака обойдётся дешевле на 5…10%, но применять его рекомендуется для изготовления бетона, который используется для неответственных строительных конструкций, например, для заливки тротуаров, изготовление дорожной плитки, бордюрных камней.

Цемент, как и любой другой материал, применяемый в строительстве, различается по своим физико-техническим характеристикам в зависимости от того, в каких условиях предполагается его эксплуатация. Согласно ГОСТ 10178-85 условное обозначение цемента должно состоять из:
- наименования типа цемента – портландцемент , шлакопортландцемент . Допускается применять сокращенное обозначение наименования – соответственно ПЦ и ШПЦ;
- марки цемента;
- обозначения максимального содержания добавок в портландцементе: Д0, Д5, Д20;
- обозначения быстротвердеющего цемента – Б;
- обозначения пластификации и гидрофобизации цемента – ПЛ,ГФ;
- обозначения цемента, полученного на основе клинкера нормированного состава – Н;

Пример условного обозначения бездобавочного портландцемента марки 400:
ПЦ 400-Д0 ГОСТ 10178-85 .

Пример условного обозначения портландцемента марки 400, с добавками до 20%:
ПЦ 400-Д20 ГОСТ 10178-85 .

Пример условного обозначения портландцемента марки 400, с добавками до 20%, быстротвердеющего, пластифицированного:
ПЦ 400-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85 .

Пример условного обозначения бездобавочного портландцемента марки 500:
ПЦ 500-Д0 ГОСТ 10178-85 .

Пример условного обозначения портландцемента марки 500, с добавками до 20%:
ПЦ 500-Д20 ГОСТ 10178-85 .

Пример условного обозначения портландцемента марки 500, с добавками до 20%, быстротвердеющего, пластифицированного:
ПЦ 500-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85 .

Одним из преимуществ стандарта ГОСТ 31108-2003 является его гармонизированность с европейским стандартом EN 197-1, который устанавливает единые для всех стран Евросоюза (ЕС) классификацию, технические требования и методы установления соответствия качества цементов требованиям стандарта.
Стандарт ГОСТ 31108-2003 не отменяет действующий в настоящее время ГОСТ 10178-85, который можно применять во всех случаях, если это технически и экономически целесообразно. Вместе с тем он является перспективным для разработки новой нормативной документации в строительстве, базирующейся на характеристиках цементов, гармонизированных с требованиями EN 197-1.
При переходе производства цемента на ГОСТ 31108-2003 возможно получать адекватную оценку качества цементов, выпускаемых в странах СНГ и ЕС.

Основные отличия ГОСТ 31108-2003 от действующего ГОСТ 10178-85:

Вместо марок введены классы прочности на сжатие, аналогичные установленным EN 197-1;
- для цементов всех классов прочности, кроме требований к прочности в возрасте 28 суток, дополнительно установлены нормативы по прочности в возрасте двух суток, за исключением классов 22,5Н и 32,5Н, а для цементов классов 22,5Н и 32,5Н – в возрасте 7 суток;
- для всех классов прочности, кроме класса 22,5, введено разделение цементов по скорости твердения на нормальнотвердеющие и быстротвердеющие, что позволит минимизировать расход цемента в строительстве за счет его оптимального подбора по скорости твердения.

По ГОСТ 31108-2003 изменятся обозначения цементов. Условное обозначение цемента будет состоять из:
- наименования цемента (ЦЕМ I - портландцемент, ЦЕМ II – портландцемент с минеральными добавками);
- портландцемент с минеральными добавками подразделяют на подтипы А и В – для подтипа А количество минеральных добавок ограничивается от 6% до 20%, для типа В – от 21% до 35%;
- сокращенного обозначения цемента, включающего обозначение типа и подтипа цемента и вида добавки (гранулированный шлак обозначается буквой Ш; пуццолана – П; композиция шлака и пуццоланы (трепел, опока) – К (Ш-П));
- класса прочности (22,5; 32,5; 42,5 и 52,5, что означает минимальную прочность на сжатие на 28 сут, МПа);
- обозначения подкласса (прочность на сжатие в возрасте 2 (7) суток – Н (нормальнотвердеющий) и Б (быстротвердеющий), кроме класса 22,5);
- обозначения стандарта, которому соответствует цемент.

Примеры условных обозначений:
1. Портландцемент класса 42,5 нормальнотвердеющий:
Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ГОСТ 31108-2003 ;
2. Портландцемент со шлаком от 6% до 20%, класса прочности 32,5, быстротвердеющий:
Портландцемент со шлаком ЦЕМ II/А-Ш 32,5Б ГОСТ 31108-2003 ;
3. Портландцемент со шлаком от 21% до 35%, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий:
Портландцемент со шлаком ЦЕМ II/В-Ш 32,5Н ГОСТ 31108-2003 ;
4. Композиционный портландцемент с суммарным содержанием доменного гранулированного шлака и пуццоланы от 6% до 20%, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий:
Композиционный портландцемент с шлаком ЦЕМ II/А-К (Ш-П) 32,5Н ГОСТ 31108-2003 .

При производстве цемента по ГОСТ 31108-2003 можно добавлять вспомогательные компоненты в количестве 5% во все типы цементов (в том числе и в ЦЕМ I). В качестве вспомогательных компонентов цемента могут применяться любые минеральные или инертные добавки, регламентируемые ГОСТ 31108-2003. Вспомогательные компоненты не должны существенно повышать водопотребность цемента, а также снижать долговечность бетона или защиту арматуры от коррозии.
Соответствие обозначений цементов (по заводам) по ГОСТ 10178-85 и по ГОСТ 31108-2003 является относительным по причинам различий в вещественных составах и различий методов испытаний, однако, строительно-технические свойства цемента произведенного по ГОСТ 31108-2003 сопоставимы с цементом произведенного по ГОСТ 10178-85.

Другие ГОСТы:

М400 - наиболее востребованная марка портландцемента. Благодаря отличным характеристикам, физическим свойствам, универсальности и невысокой стоимости портландцемент 400 обладает широкой областью применения.

Преимущества портландцемента М400

Среди многочисленных достоинств и преимуществ цемента марки М400 следует выделить:

• высокую прочность;
• стойкость к температурным перепадам, влиянию агрессивных сред и влаги;
• морозостойкость, обеспечивающую продолжительный срок эксплуатации железобетонных конструкций;
• устойчивость к воздействию критических температур, позволяющую использование бетонных изделий в любых климатических условиях даже без добавления противоморозных компонентов.

Особенности М400

Что такое портландцемент М400? Это одна из разновидностей цемента, в состав которой входит измельченный клинкер, гипс, а также различные минеральные добавки.

Повышенная скорость схватывания растворов, приготовленных на основе М400, обеспечивается наличием гипсовой добавки (до 5% от общей массы).

Не менее важным показателем, влияющим на скорость и надежность схватывания, является уровень помола - чем он мельче, тем скорее бетон набирает требуемую прочность. Необходимо учесть, что плотность портландцемента М400, находящегося в сухом состоянии может существенно изменяться по причине усадки мелких частиц. Оптимальным считается размер зерен 12-20 мкм.

Удельный вес портландцемента М400 также может быть различным. Наиболее легким является свежеприготовленный материал либо только что доставленный спецтранспортом - от 1000 до 1200 кг/м3. При длительном хранении за счет утрамбовывания крупиц и сокращения зазоров между частицами плотность цемента увеличивается до 1500-1700 кг/м3. Для выполнения расчетов рекомендуется принимать усредненный вес цемента - 1300 кг/м3.

Маркировка и область применения

Основная характеристика портландцемента - его марка, лежащая в основе обозначения материала и соответствующая прочности на сжатие. У М400 эта величина составляет 400 кгс/см2, что позволяет использовать материал практически для любых целей - как для заливки мощного фундамента, так и для изготовления бетона для отмостки.

В маркировке портландцемента также обязательно отражается наличие и вид добавок-пластификаторов, увеличивающих водостойкость и антикоррозионные свойства смеси, повышающих скорость затвердевания в жидкой или воздушной среде.

В зависимости от вида и количества добавок, в маркировке присутствуют следующие обозначения, влияющие на область применения цемента М400:

• Д20Б.

Численное значение после литеры «Д» обозначает процентное содержание модификаторов.

Д0 - чистый портландцемент марки М400 общестроительного назначения без каких-либо добавок, использующийся для изготовления стандартных смесей. Он применяется для производства большинства конструкций из бетона, эксплуатирующихся при повышенной влажности либо контактирующих с пресной или минерализованной водой.

Д5, благодаря наличию минеральных добавок отличается высокой гидрофобностью и антикоррозийными свойствами, используется для изготовления несущих покрытий высокой плотности, например, плит перекрытий, блоков сборных фундаментов.

Технические характеристики портландцемента 400 Д20 допускают его использование для изготовления блоков сборных железобетонных конструкций, бордюрного камня, тротуарной плитки и прочих элементов, контактирующих с агрессивной средой (минерализованными грунтовыми водами, уличными песко-соляными смесями). Спецификой такого материала является быстрый набор прочности уже на начальном этапе застывания - схватывание приготовленных на основе М400 Д20 бетонов начинается уже спустя 10-12 часов.

Цемент М400 Д20Б благодаря дополнительному составу добавок может применяться практически повсеместно. Он обладает высокой скоростью затвердевания и считается наиболее качественным.

Другие обозначения, присутствующие на упаковке:

• ПЛ - пластифицирующая смесь;
• ГФ - гидрофобизированная;
• Н - нормированная по содержанию клинкера.

Новая маркировка портландцемента М400

Несмотря на то, что большинство отечественных производителей пользуются вышеописанным способом маркировки, такой вид обозначения цемента считается устаревшим. ГОСТ 31108-2003 приближает маркировку цемента к принятым в ЕС нормам, учитывая также и добавление доменного шлака:

1. ЦЕМ - аналогична обыкновенному портландцементу без каких-либо добавок.
2. ЦЕМII - маркировка шлакопортландцемента. В зависимости от процентного содержания шлака ЦЕМII разделяется на две группы:
   • А - добавка от 6 до 20%;
   • В - от 20 до 35%.

По ГОСТ 31108-2003 вместо марки портландцемента в качестве решающего показателя принят класс прочности, согласно которому цемент М400 получил обозначение В30. Литера Б присваивается быстротвердеющему портландцементу ПЦ 400 Д20, набирающему по истечении 3 суток как минимум 60% от номинальной прочности.

Цемент - это вяжущее неорганическое вещество в виде сухого порошка, образующее при взаимодействии с водой пластичный раствор, который через некоторое время в результате физико-химического процесса переходит в твердое состояние. Данный материал способен затвердевать и сохранять свою прочность и в воде, и на воздухе.

Цемент марки м400

М400 - цемент, изготовленный из гипса, тонкого клинкерного помола и специализированных добавок. Цифра 400 указывает на то, что после затвердевания смесь способна выдерживать нагрузки до 400 кг/см.

Производится данный строительный материал в соответствии с техническими нормами, а качество готовой продукции строго контролируется, поскольку бетонные конструкции, в которые входит цемент, должны иметь высокие показатели устойчивости и надежности.

Характеристика

М400 - цемент, обладающий высокой прочностью, морозостойкостью, водостойкостью, долговечностью и антикоррозийными свойствами. Это, пожалуй, наиболее популярная при бытовом и промышленном строительстве марка. Использовать ее можно как вяжущую основу в растворе или бетоне, а также применять при строительстве железобетонных конструкций, поскольку прочность вполне подойдет для таких построек. Этот материал получил заслуженное признание у европейских и российских строителей.

Преимущества и недостатки

М400 - цемент, наделенный целым рядом достоинств:

• Наличие высоких прочностных характеристик.
• Стойкость к воздействию влаги, перепадам температур и к коррозионному износу.
• Продолжительный срок службы железобетонных конструкций.
• Возможность применения в любых климатических зонах, без внесения Так, М400 - цемент, который способен прекрасно переносить даже критические температуры.
• Широкий спектр применения. Можно использовать для штукатурки и кладки, возведения фундаментов и т. д.
• Еще одно важное преимущество - отсутствие трещин даже при отклонении от технологии.
• Кроме того, М400 гораздо дешевле более высоких марок, что позволяет экономить бюджет.

Единственный недостаток М400 - его прочность. Он не подходит для возведения высотных зданий. Во всем же остальном эта марка цемента только выигрывает.

Маркировка

Маркировка "М400" обозначает, что прочность данного материала на сжатие - 400 кГс/см². В ней также отражается наличие в пластификаторов. Добавки увеличивают антикоррозионные характеристики и водостойкость смеси, что позволяет ее применять для изготовления высокой способных работать в условиях агрессивной среды или влажности. Процентное содержание добавок может доходить до 20%. Данное обозначение наносят на мешки после буквы «Д».

Применение

Как правило, особенности и количество добавок напрямую влияют на область применения цемента. К примеру:

• Д0 - это портландцемент без добавок. Имеет общестроительное назначение и используется для приготовления стандартного раствора. Из такого цемента изготавливают большую часть бетонных конструкций, используемых в условиях повышенной влажности.
• Д5 - применяется для изготовления несущих элементов с высокой плотностью, например плит перекрытий. Такой цемент отличается коррозионной стойкостью и большей гидрофобностью.
• Д20 -применяют в производстве железобетонных изделий (бордюров, блоков сборных фундаментов, тротуарной плитки). Такой портландцемент отличается быстрым набором прочности в начале застывания. Бетон, изготовленный на основе Д20, схватывается уже через 12 ч.

Цемент М400 (50 кг): цена

Цену описываемого материала нельзя назвать высокой, и зависит она от вида, типа, свойств и объема заказанной партии. Чтобы узнать стоимость мешка цемента М400, нужно цену 1 тонны разделить на количество мешков в 1 т, т. е. на 40.

Каждый потребитель, естественно, заинтересован в приобретении материалов по более выгодной стоимости - подешевле. Так что же влияет на цену в нашем случае? Давайте посмотрим:

1. Наличие минеральных добавок значительно удешевляет портландцемент, поскольку его процент в смеси колеблется. Так, цемент М400 с высоким процентом содержания шлака будет стоить дешевле, чем без добавок.
2. Пластификаторы, наоборот, увеличивают его цену.
3. Еще один фактор - тонкость помола: чем лучше на производстве измельчены гранулы клинкера, тем активность смеси выше, и соответственно, выше стоимость.
4. На стоимость кг цемента М400 обязательно влияет завод-изготовитель. Поскольку все они расположены в разных точках страны, то и транспортные расходы у них различны.
5. Также на цену влияет упаковка, ведь продавать этот материал насыпью или расфасованным в мешки по 25 кг или 50 кг - это совершенно разные вещи, поскольку будут учтены затраты на сами мешки, плата за фасовку и т. д.

Цемент М400 (мешок) в среднем стоит 190-225 рублей.

Покупая описанный материал, лучше всего выбрать портландцемент, который расфасован в пакеты. Несмотря на то что разница в цене будет около 20 %, вы будете уверены в его «возрасте» и качестве. Дело в том, что невелик - всего 6 месяцев, а со временем он постепенно начинает терять свои качества, и понижается марка.

Дата производства расфасованного материала наносится непосредственно на мешок. При покупке же на развес вам придется верить продавцу на слово. Также имеют значение условия хранения, поскольку при попадании в цемент влаги в нем начинается необратимый процесс гидратации. Уберечь от влажности герметичные мешки гораздо проще, чем насыпанный курган. Использовать старый, слежавшийся цемент экономически невыгодно.

Свойства портландцемента. К основным свойствам портландцемента относятся истинная и насыпная плотности, тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема, прочность, тепловыделение, удельная эффективная активность естественных радионуклидов.

Истинная плотность портландцемента составляет 3,1–3,2 г/см 3 . Более экономичные цементы с пониженной плотностью. Они дают больший выход цементного теста.

Насыпная плотность в рыхлонасыпном состоянии равна 900–1100 кг/м 3 , в уплотненном – 1400–1700 кг/м 3 . Чем тоньше измельчен цемент, тем он имеет меньшую насыпную плотность. При расчете вместимости складов насыпную плотность принимают 1200 кг/м 3 .

Тонкость помола характеризует степень измельчения цемента. Она определяется ситовым анализом. При просеивании пробы цемента через сито с сеткой 4900 отв/см 2 должно проходить не менее 85 % массы просеянной пробы. Тонкость помола оценивается также удельной поверхностью, т.е. площадью всех зерен, содержащихся в 1 грамме цемента. Она составляет у большинства цементов 2500–3000 см 2 /г и только у быстротвердеющих и высокопрочных 3500–4500 см 2 /г. Чем тоньше помолот цемент, тем выше его активность. Условно считается, что повышение удельной поверхности цемента на 1000 см 2 /г увеличивает его активность на 20–25 %. Однако измельчение цемента более 6000 см 2 /г не целесообразно. Уменьшается морозостойкость цементного камня и может произойти снижение прочности из-за перекристаллизации гидратных новообразований.

Водопотребность портландцемента характеризуется водоцементным отношением (отношением массы воды к массе цемента), при котором достигается нормированная подвижность стандартного цементно-песчаного раствора, состоящего из цемента, песка и воды. Испытание выполняется по методике определения консистенции растворной смеси при помощи встряхивающего столика и формы – конуса при определении прочности цемента, которая должна составлять 106–115 мм.

Водопотребность портландцемента можно оценить по нормальной густоте цементного теста, при которой достигается нормированная консистенция цементного теста. Она характеризуется водоцементным отношением и в процентах составляет обычно 24–28 %.

Водопотребность портландцемента зависит от минералогического состава клинкера, тонкости помола, минеральных и химических добавок. Она выше у цементов с более высоким содержанием минерала С 3 Aи меньше у цементов с повышенным содержанием минералаC 2 S. Более тонко помолотый цемент имеет более высокую водопотребность. При введении активных минеральных добавок осадочного происхождения диатомита, трепела, опоки водопотребность цемента становится больше, при введении пластифицирующих добавок С-3, ЛСТ, ЛСТМ и др. – понижается. Цементы с меньшей водопотребностью образуют более плотный цементный камень. Уменьшается расход цемента на 1 м 3 бетона. Их качество более высокое.

Схватыванием называют необратимую потерю подвижности цементным тестом в результате гидратации. Смесь цемента с водой загустевает и ее переработка затрудняется и становится даже невозможной.

Сроки схватывания характеризуются началом и концом схватывания. Они определяются на приборе Вика путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. За начало схватывания принимают время от начала затворения цемента водой до момента, когда игла прибора не дойдет до дна пластинки на 2–4 мм. За конец схватывания принимается время от начала затворения до момента, когда игла опуститься в тесто на 1–2 мм.

Начало схватывания портландцемента должно наступать не ранее 45 мин, конец – не позже 10 ч. Этого времени достаточно, чтобы приготовить, транспортировать и уложить в конструкцию бетонные и растворные смеси.

На скорость схватывания портландцемента влияют минералогический состав клинкера, добавка двуводного гипса, химические добавки, степень обжига клинкера, водоцементное отношение, температура окружающей среды, время хранения на складах. Ускоряет схватывание минерал С 3 А. Для замедления сроков схватывания к клинкеру при помоле добавляют двуводный гипс от 1.0 до 4.0 % в пересчете наSO 3 . Образуется гидросульфоалюминат кальция (3CaO·Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · (31-32)H 2 O), который обволакивает зерна цемента тонкой пленкой и препятствует реакциям гидратации. Замедляют схватывание добавкиNa 3 PO 4 ,Na 2 B 4 O 7 , уксуснокислый кальций, сахар, ЛСТ. Ускоряют схватыванёиеCaCl 2 ,Ca(NO 3) 2 ,Na 2 SO 4 ,Na 2 O·n SiO 2 .

Сильнообожженный клинкер схватывается медленней, а слабообожженный – быстрее по сравнению с нормальнообожженным.

При помоле клинкера с гипсом смесь может нагреться до температуры 140–160 о С, при которой образуется полуводный гипс, который быстро схватывается. Возникает ложное схватывания цемента. Бетонные и растворные смеси на таких цементах не жизнеспособны. При изготовлении цемента это явление устраняют охлаждением клинкера перед помолом, охлаждением мельницы в процессе помола. При приготовлении бетонных и растворных смесей после схватывания их интенсивно перемешивают с небольшим количеством дополнительно введенной воды.

Более быстро схватываются тонкомолотые цементы. С увеличением В/Ц скорость схватывания замедляется, с уменьшением – ускоряется. С повышением температуры схватывание происходит быстрее, с понижением – замедляется.

При хранении на цементы воздействуют пары воды и углекислый газ. На поверхности зерен образуются пленки гидратных веществ и карбоната кальция, которые препятствуют гидратации и замедляют сроки его схватывания.

Равномерное изменение объема – свойство цемента при твердении образовывать цементный камень, деформация которого не превышает допустимых значений. Она определяется кипячением в воде, а при содержании МgOболее 5 % – пропариванием в автоклаве образцов из цементного теста. Отсутствие на образцах радиальных, доходящих до краев трещин и искривлений, свидетельствует о равномерности изменения объема.

Неравномерность изменения объема цемента уменьшает прочность бетона и может привести к его разрушению. Она вызывается гидратацией СаО своб при содержании более 1,5–2,0 %,MgO своб в виде периклаза – более 5 %, при избыточном введении гипса. Это происходит из-за нарушения технологии производства и состава сырьевой смеси.

Гидратация СаО своб и MgO своб начинается после гидратации основных клинкерных минералов и идет медленно с увеличением объема продуктов гидратации, которые вызывают растягивающие усилия в цементном камне.

При большом содержании в клинкере С 3 А и избыточном введении гипса происходит образование повышенного количества гидросульфоалюмината, который тоже может вызвать неравномерность изменения объема.

Согласно ГОСТ 10178–85 общестроительные портландцементы подразделяют на марки 300, 400, 500, 550 и 600. Они устанавливаются по активности – фактическому пределу прочности стандартных образцов -- балочек в 28-суточном возрасте на изгиб и сжатие, которые должны быть не менее значений, приведенных в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Марочная прочность общестроительных портландцементов

Обозначение портландцемента		Предел прочности, МПа (кгс/см 2)
		при изгибе в возрасте, сут		при сжатии в возрасте, сут
ПЦ-Д0, ПЦ-Д5, ПЦ-Д20, ШПЦ

Нарастание прочности для большинства цементов происходит по лагоритмической зависимости. Через трое суток она составляет 35, через 7 суток –65, через 90 суток – 125, через 1 год – 150 % от марочной прочности. Твердение цемента продолжается годы и может превысить марочную в 2–3 раза.

На прочность портландцемента оказывает влияние минералогический состав портландцементного клинкера. Портландцементы с повышенным содержанием минерала С 3 Sимеют наибольшую конечную прочность. Меньшая прочность – у портландцементов с высоким содержанием в клинкере минерала С 2 S.

Активность портландцемента в раннем возрасте зависит от тонкости его помола. Размер зерен портландцемента составляет от 15 до 40 мкм. Глубина гидратации их через 6–12 мес. не превышает 10–15 мкм. Таким образом, до 20 % цемента не участвует в гидратации. Повышение тонкости помола с 3 до 4–4,5 тыс см 2 /г увеличивает активность на 15–20 %.

Существенно влияет на активность цемента продолжительность хранения. Через 3 месяца хранения она снижается на 15–20 %, через 6 месяцев – на 20–30 %. Еще быстрее теряют активность тонкоизмельченные портландцементы. Это происходит в результате образования на поверхности зерен гидратных соединений и карбоната кальция.

Введение в портландцемент гидрофобных добавок повышает их устойчивость при хранении.

Медленней теряют активность портландцементы в мешках, обернутых термоусадочной полиэтиленовой пленкой.

Температура среды оказывает большое влияние на скорость твердения портландцемента. Повышение ее при достаточной влажности ускоряет интенсивность реакций между клинкерными минералами и водой. Наиболее быстро набирает прочность цементный камень при температуре 175–200 о С и выше и давлении 0,8–1,6 МПа в автоклаве.

На заводах сборного железобетона для ускорения твердения бетона применяют тепловую обработку изделий. Их чаще всего пропаривают в среде насыщенного водяного пара при температуре 60–85 о С.

Эффективность цементов при пропаривании определяется при испытании образцов, пропаренных при температуре 80 о С. Рост прочности зависит от минералогического состава клинкера и вещественного состава портландцемента.

По эффективности пропаривания портландцементы подразделяются на группы со значениями, приведенными в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Распределение цементов по эффективности пропаривания

Группы по эффективности пропаривания		Предел прочности при сжатии после пропаривания, МПа(кгс/см 2), для цемента марок				расхода цемента
		(230) Более 21	(270) Более 25	(320) Более 30
		От 20 до 23 (от 200 до 230) От 18 до 21 (От 180 до 210)	От 24 до 27 (От 240 до 270) От 22 до 25 (От 220 до 250)	От 28 до 32 (От 280 до 320) От 26 до 30 (От 260 до 300)	От 33 до 38 (От 330 до 380)

При температуре от 0 до 8 о С твердение портландцемента замедляется, а ниже 0 о С, при замерзании воды, вообще прекращается.

Применение добавок солей –нитрита натрия NaNO 2 , поташа KCO 3 и др., понижающих температуру замерзания воды, обеспечивает твердение цемента в растворах и бетонах при отрицательных температурах.

Добавки хлорида кальция CaCl 2 , сульфата натрия Na 2 SO 4 и др. применяются как ускорители твердения при обычных температурах.

Тепловыделение цемента является результатом экзотермических реакций между клинкерными минералами и водой. Оно зависит от минералогического состава клинкера, тонкости помола, вещественного состава цемента и составляет: через 3 суток –113–376, 7 суток–130–418, 28 суток–176–553, и через три месяца–192–570 Дж/г цемента. Наибольшее количество тепла выделяют цементы с повышенным содержанием в клинкере минералов С 3 SиC 3 A, меньшее при более высоком количествеC 2 SиC 4 AF. Тепловыделение имеет большое практическое значение. При бетонировании массивных конструкций рекомендуются цементы с меньшим тепловыделением. Бетонирование зимой требует применения цементов с высоким тепловыделением.

Удельная эффективность естественных радионуклидов (Аэфф) не должна превышать 370 Бк/кг.

Портландцемент (без минеральных добавок) – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое помолом клинкера и двуводного гипса. Гипса вводится от 1,0 до 4,0 % в пересчете на ангидрид серной кислоты (SO 3).

Выпускают его марок 400, 500, 550 и 600 (ПЦ 400-ДО, ПЦ 500-ДО, ПЦ 550-ДО, ПЦ 600-ДО) со значениями пределов прочности на изгиб и сжатие, приведенными в таблице 3.2.

Портландцемент без минеральных добавок применяется для бетонов, эксплуатируемых внутри здания при любой относительной влажности воздуха, на открытом воздухе – при воздействии атмосферных факторов. Допускается для бетонов подземных сооружений, гидротехнических сооружений подводной, надводной и внутренней зон.

Для бетона железобетонных шпал, мостовых конструкций, стоек контактной сети железнодорожных путей и освещения, опор высоковольтных линий, бетона дорожных и аэродромных покрытий, напорных и безнапорных труб, гидротехнических сооружений зоны переменного уровня воды следует применять портландцемент нормированного минералогического состава с содержанием в клинкере трехкальциевого алюмината (С 3 А) не более 8 % без минеральных добавок марок 400 и 500 (ПЦ 400-ДО-Н, ПЦ 500-ДО-Н).

Начало схватывания портландцемента для дорожных и аэродромных покрытий должно наступать не ранее 2 ч, для труб – не ранее 2 ч 15 мин.

Портландцемент с добавками (с активными минеральными добавками не более 20 %) получают помолом клинкера, двуводного гипса и активных минеральных добавок. Добавок разрешается вводить до 20 %. Количество и виды добавок приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Содержание и виды активных минеральных добавок

До 5 % активных минеральных добавок от массы цемента можно заменять добавками, ускоряющими твердение или повышающими прочность цемента без ухудшения его строительно-технических свойств: крентами, обожженными алунитами и каолинами, сульфоалюминатными и сульфоферритными продуктами.

Выпускают его марок 400, 500, 550 и 600, допускается марка 300 со значениями пределов прочности на изгиб и сжатие, приведенными в таблице 3.2.

Этот цемент имеет, в основном, такие же свойства, что и чистоклинкерный портландцемент. Добавки несколько повышают его водостойкость, сульфатостойкость. Морозостойкость же уменьшается. Замена клинкера более дешевыми минеральными добавками уменьшает его стоимость. Он применяется в строительстве вместо портландцемента. ПЦ 400-Д20-Н и ПЦ 500-Д-20-Н с содержанием в клинкере минерала С 3 А до 8 % и с добавкой гранулированного шлака до 15 % можно применять для бетона дорожных и аэродромных покрытий.

Разновидностями портландцемента с минеральными добавками являются быстротвердеющий и сульфатостойкий портландцементы.

Шлакопортландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое помолом портландцементного клинкера, гипса и гранулированных доменного или электротермофосфорного шлака. Шлаки вводятся от 20 до 80 %. До 10 % их может заменяться активной минеральной добавкой.

Истинная плотность шлакопортландцемента составляет 2,8–3 г/см 3 , насыпная в рыхлонасыпанном – 900–1200, а в уплотненном – 1400–1700 кг/м 3 .

Водопотребность и сроки схватывания шлакопортландцемента примерно такие же, как у портландцемента.

Попрочности шлакопортландцемент выпускают марок 300, 400 и 500 со значениями пределов прочности на изгиб и сжатие, приведенными в таблице 3.2. Он характеризуется замедленной скоростью твердения в начальный период. В дальнейшем она нарастает и к 6–12 месяцам прочность шлакопортландцемента сравнивается с портландцементом и даже ее превышает. Термообработка при температуре 80–95 С активизирует твердение шлакопортландцемента. Поэтому его рекомендуют применять при заводском изготовлении изделий.

Тепловыделение шлакопортландцемента при твердении в течение первых 1–3 суток на 15–30 % меньше, чем у портландцемента. Он медленно набирает прочность при пониженных положительных температурах. Поэтому он эффективен в массивных конструкциях и нежелателен при зимнем бетонировании.

Жаростойкость шлакопортландцемента из-за пониженного содержания в цементном камне гидроксида кальция выше, чем у портландцемента, и составляет 600–800 С, поэтому его рекомендуют для жаростойких бетонов.

Морозостойкость шлакопортландцемента ниже, чем у портландцемента. Бетоны на этом цементе выдерживают 50–100 циклов испытаний.

Небольшое количество в цементном камне гидроксида кальция повышает стойкость его в мягких водах. Снижение гидроксида кальция в жидкой фазе твердеющего цемента препятствует образованию эттрингита 3СаОAl 2 O 3 3CaSO 4 (31-32)H 2 O. Поэтому он имеет повышенную стойкость в сульфатных водах.

Шлакопортландцемент – одно из самых распространенных вяжущих. Применение шлака, который не следует обжигать, делает его стоимость на 15–20 % ниже стоимости портландцемента.

Разновидностями шлакопортландцемента являются быстротвердеющий и сульфатостойкий шлакопортландцементы.