Эксплуатационные характеристики цемента

Трудно представить современное строительство без вяжущего компонента на основе цементов. Он создается путем сочетания неорганических компонентов. При взаимодействии с водой протекает химическая реакция гидратации с образованием прочного и долговечного искусственного камня нужной формы. Он сохраняет свои эксплуатационные характеристики без изменений в течение долгого периода времени при условии высокого качества всех ингредиентов и строго соблюдения технологического процесса производства. В насыпанном рыхло виде плотность строительного материала варьирует от 900 до 1300 кг/м3. В уплотненном – от 1400 до 2000 кг/м3. Если при производстве растворов смесей для строительных целей выбирают объемный тип дозировки, то плотность считают равной 1300 кг/м3.

Значимым компонентом цемента является клинкер. Материал получают путем высокотемпературной обработки смеси сырья. В зависимости от требований по техническим характеристикам готового продукта в составе могут присутствовать: нефелиновый шлам, глина, доменный шлак, известняк и иные подходящие компоненты. Добавки вводят после обжига. Потом производят измельчение до состояния тонкодисперсного порошка. Если брать в качестве основы ГОСТ 31108-2016, то выделяют 5 базовых типов цемента:

• ЦЕМ I. Портландцемент. Массовая доля дополнительных веществ до 5 %;
• ЦЕМ II. Портландцемент с добавлением обожженного сланца, шлака, микрокремнезема, пуццолана;
• ЦЕМ III. Шлакопортландцемент;
• ЦЕМ IV. Цемент пуццолановый;
• ЦЕМ V. Композиционный цемент. Если в составе содержатся минеральные добавку от 5 до 15 %, то происходит существенная модификация эксплуатационных характеристик конечного продукта. Если их более 20 %, то происходит огромное влияние, оно приводит к существенным изменениям механических, физических и химических показателей, как самого цемента, так и создаваемых на его основе строительных растворов и смесей.

Цемент любой разновидности имеет свои значения основных показателей данного строительного материала.

По новому госту она характеризуется классом прочности (ГОСТ 31108-2016), по старому – маркой. Показатель определяется пределом прочности при сжатии по результатам исследования стандартных лабораторных образцов. Класс демонстрирует давление, Мпа. Марка – кгс/см3. Цементам присваиваются следующие классы прочности (марки):

• В22,5 (М300);
• В32,5 (М400);
• В42,5 (М500);
• В52,5 (М600). Для цементов разных классов рекомендуется проводить серию испытаний в аккредитованной лаборатории через 2, 7, 28 дня после изготовления лабораторного образца. Основные факторы влияния на данный значимый показатель:
• наличие активных добавок, свойства и содержание в %;
• минеральный состав компонентов цемента. В паспорте к партии цемента производителем указан максимальный класс прочности (марка), которой бетонный камень достигает через 28 сут.

Определяются посредством испытания цементного теста. Его густота должна быть нормальной. Стандартные показатели:

• процесс схватывания начинается не раньше, чем через 45 мин.;
• завершается до 12 часового периода после фактической заливки в форму или опалубку. Любые отклонения от этого интервала недопустимы. При быстром варианте бетонную смесь или раствор на базе цемента придется укладывать максимально быстро. Во втором вы сильно растянете сроки проведения строительных работ. Схватывание цементного текста напрямую зависит от ряда факторов:

1. Насколько тонким был сделан помол. Чем он тоньше, тем выше скорость схватывания и твердения. Прочность также будет выше;
2. Минеральный состав. Чем выше концентрация трехкальциевого алюмината, тем быстрее схватится цементный раствор или смесь после затворения водой;
3. Уровень первоначального обжига. Чем выше показатель температуры, тем медленнее будет проходить процесс схватывания;
4. Соотношение воды и цемента. Чем оно ниже, тем быстрее происходит схватывание;
5. Температура окружающей воздушной среды. Чем теплее, тем быстрее происходит схватывание.

Затворенные водой цементы после твердения изменяют свой объем. Норматив требует, чтобы этот процесс шел после кипячения равномерно. Если это условие не выполняется в соответствии с ГОСТом или иными локальным нормативным документам, то такой цемент в работу допускать категорически запрещено. Внутри бетонной конструкции возникнут напряжения, которые быстро приведут к разрушению искусственного камня. Портландцемент отличается низким уровнем усадки в процессе твердения. Если в клинкере содержится много свободного оксида магния либо кальция, то наблюдаются локальные изменения объема цементной смеси. В результате готовый бетон растрескивается.

Это значимый показатель. От его соблюдения зависит то, как правильно будет проходить процесс гидратации, и пластичность готового раствора или смеси. Требуется соблюдать оптимальный показатель водопотребности для конкретного вида цемента. Водопотребностью строители называют минимальное количество воды, которое гарантирует получение цементного теста с нормальным уровнем густоты. Нормальным показателем считается состояния, когда пестик Тетмайера опускается вглубь продукта на нормативную глубину. Минимальным показателем водопотребности обладает портландцемент. Всего от 24 до 28 %. Если требуется снизить значения, в смесь вводятся специальные добавки. Они называются пластификаторами. Водопотребность пуццолановых цементов, если в их составе присутствуют добавки осадочного происхождения, составляет от 35 до 40 %

Явление происходит по причине того, что на цементное тесто воздействует земная гравитация. Давление производится на заполнители и частицы цемента. В результате случается, что вода выступает на поверхности твердеющей бетонной смеси, между слоями, если бетон укладывают данным методом, внутри будущего элемента с концентрацией вокруг арматуры скелета или зерен заполнителя. Такие водные пленки негативно сказываются на качестве искусственного камня, так как приводят к снижению прочности и расслаиванию. Для снижения степени водоотделения применяют ряд мер:

• транспортировка на строительную площадку допустима только специализированным транспортом;
• выбранная технология укладки бетонных смесей или растворов должна соблюдаться неукоснительно;
• снижение показателя соотношения содержания воды и цемента снижено с помощью пластификаторов;
• добавление в состав бетонита, глины, трепела. При добавлении в цемент доменных шлаков показатель водоотделения всегда возрастает.

Под морозостойкостью растворов и бетонных смесей на основе цемента понимают способность готового искусственного камня долгие годы выдердживать циклические ежегодные процессы «заморажвивание-оттаивание». Показатель характеризуется маркой и маркируется литерой F. Повысить этот показатель помогают специализированные морозостойкие добавки для бетона. К ним относятся: омыленный древесный пек, абиетат натрия и т. п.

Гидратация цемента внутри смеси сопровождается выделением некоторого количества тепла. Он характеризуется абсолютным показателем выделения тепла в течение определенного временного интервала. Если он происходит медленно, то отрицательного воздействия на эксплуатационные и технические характеристики готового бетонного камня не наблюдается. Если процесс твердения сопровождается быстрым протеканием гидратации, то высокий нагрев может создать перепады снаружи и внутри массивных элементов или конструкций. Значительные внутренние напряжения способствуют образованию трещин в теле бетона. Такие смеси не рекомендуется применять для возведения подобных сооружений. К ним относятся цементы с:

• высоким процентом содержания алюмината и силикатов;
• значительное количество стекловидной фазы. Зато такие смеси широко применяются для проведения бетонных работ в зимний период.

Коррозионная стойкость бывает 2 типов:

• физическая;
• химическая. Химическая характеризуется химической стойкостью компонентов вяжущего в составе смеси к разнообразным корродирующим агентам. Тут важно следить за тем, чтобы концентрация в составе концентрации трехкальциевого силиката и оксида алюминия. Физическую можно повысить снижением количества пор в готовом бетонном камне и обработкой поверхности готового цементного камня составами с гидрофобизирующим эффектом.