Вид та активність цементу в бетоні

Армування

Бетонні конструкції, що зміцнюються металевою арматурою, є більш міцними та довговічними. Як варіант, можна використовувати об’ємне армування, яке здійснюється шляхом додавання різного типу фібри (наприклад, поліпропіленової). Завдяки її застосуванню міцність матеріалу суттєво підвищується, тому що при застиганні він менше сідає.

Крім перерахованих вище факторів, міцність бетону залежить від його щільності, яка може відбиватися і на інших якостях будматеріалу (водонепроникності, морозостійкості). Також на параметри міцності впливають вік, порядок укладання (безперервний або з перервами), використання вібраторів. Якщо враховувати ці моменти, можна створити надійну та міцну будівельну конструкцію, яка зберігатиме свої властивості довгий час.

Що це таке

По суті, діяльність є станом структури конкретного матеріалу на будь-якому етапі його використання, визначеного як абсолютна сила зразка від нього. Виходячи з результатів тесту, йому надається марка (М200, М300 і т.п.п.).

Чому міцність цементу прив’язана до активності? Справа в тому, що вона формується в результаті процесу гідратації частинок в’яжучої речовини, з подальшою кристалізацією та утворенням «цементного каменю», і залежить від швидкості перебігу процесу. Він не зупиняється протягом усієї експлуатації. Вирізняють характерні етапи:

• Активна фаза. Основний набір міцності відбувається за 28 діб. Протягом цього терміну реакцію вступає і кристалізується основний обсяг компонентів.
• Перспективна фаза. Повна кристалізація відбувається протягом року, коли міцність наближається до максимального значення.
• Фаза деградації. Наприкінці терміну служби матеріалу кристалізовані мінерали вступають у реакцію з водою (корозія), що веде до його руйнування.

Діяльність. це динамічна характеристика зміни під час експлуатації. Крім зазначених часових особливостей, слід відзначити частково гідратовану складову. Великі частинки в’язкої речовини залишаються негідратованими і після перспективної фази. Вони виконують у матеріалі роль наповнювача, але за певних умов активізуються пізніше.

Марки цементу Класифікація цементів та показники якості цементу DAKO-GROUP | Цементи | Бетон

Активність цементу та визначення його класу міцності

Клас міцності цементу визначається у лабораторіях згідно з нормами ГОСТ 310.4-81. Зараз виміри виробляються в МПа, колишнє маркування позначалося в кгс/см2. Наприклад, клас міцності 32,5 МПа відповідає 400 кгс/см2 або М400, а маркування цементу 42,5 у більш звичному вираженні виглядає як М500.

Вступаючи у взаємодію із вологою з повітря, цемент утворює тверді грудки, що при використанні матеріалу знижує міцність готових бетонних виробів. Усього цемент проходить 3 фази гідратації:

Вид активності цементу в журналі бетонних робіт. Журнал бетонних робіт (48 сторінок, код Ж39)

Найточнішу величину активності цементу визначають лише у лабораторних умовах. Це досить тривалий процес, тому розроблено кілька експрес технологій, що дозволяють більш-менш точно відповісти на запитання: «Ці конкретний цемент можна використовувати за його прямим призначенням?».

Розглянемо всі існуючі способи перевірки активності незамінного будівельного матеріалу.

Алгоритм перевірки активності цементу відповідно до вимог нормативних документів:

• Заливання зразків 40х40х160 мм;
• Витримка зразків у формах над водою протягом 24 годин;
• Витримка зразків у ванні з гідрозатвором протягом 27 діб;
• Випробування зразків на міцність на спеціальному устаткуванні.

Величину межі міцності на стиснення визначають як середнє арифметичне чотирьох найбільших чисел із шести випробувань зразків. Отримане значення є «активність» цементу.

Методи визначення активності цементу

Активність цементу дозволяє визначити характеристики міцності використовуваного матеріалу. Це дуже важливий показник, який дає зрозуміти та оцінити якість цементу. У зв’язку з цим він контролюється державними стандартними (ГОСТ). Визначити активність цементу можна професійними та домашніми способами. Стаття розповість про цей параметр докладніше, а також опише способи аналізу меж механічної напруги, вище якого відбувається руйнування цементу.

Особливості реакції, як впливають компоненти

Основою цементу будь-якої марки складають 4 мінеральні сполуки в різних пропорціях, що входять в будівельну суміш:

Будь-який з них, вступаючи в контакт з водою, по-своєму впливає на хімічний процес в окремих тимчасових відрізках нелінійного графіка перетворення розчину в кам’яний моноліт.

Трикальцієвий силікат C3S бере активну участь у процесі кристалізації розчину в моноліт на всьому його протязі. Ця хімічна реакція має ізотермічний характер, і з’єднання C3S з водою забезпечує виділення тепла при замісі, потім зниження нагрівання при перемішуванні. У період схоплювання енергія виділяється інтенсивно і надалі, на етапі нормального твердіння, 28 діб поступово знижується.

Трьохкальцієвий алюмінат C3A відповідає за процес схоплювання розчину. Саме його взаємодія з водою призводить до виділення тепла при схоплюванні спочатку після заливання. У міру набору міцності активність мінералу слабшає, і він припиняє роботу.

Двокальцієвий силікат C2S включається в роботу при виході процесу нормального твердіння на фініш (90% набору міцності бетону), тобто через місяць з’єднання цементної суміші з водою. Його дія продовжує зміцнювати вироби з бетону після досягнення заявленої міцності. Введення пластифікаторів у суміш може скоротити місячний проміжок часу та змусити працювати цей компонент раніше без втрати якості.

Чотирьохкальцієвий алюмоферит C4AF працює як каталізатор на фінішному відрізку твердіння бетону. Взаємодіючи з водою, двокальцієвим силікатом C2S, а також модифікуючими добавками він суттєво покращує характеристики бетону.

Гідратація цементу. це тривалий процес взаємодії його з водою, кожен інгредієнт у ньому відіграє основну роль на своєму відрізку часу.

Випробування цементу у лабораторних умовах

Для проведення випробування наводиться цементно-піщаний розчин у співвідношенні 1:3. Вода додається обсягом 0,4-0,5 від маси цементу. Правильне кількість води визначається по усадці конуса замішаного розчину.

З отриманої маси формуються 4 бруски розміром 40х40х160 мм. Ці розміри можуть відрізнятися залежно від використовуваного обладнання. Розчин у формах ущільнюється на вібраційному столі.

Протягом перших 24 годин форми витримують над поверхнею води за кімнатної температури. У наступні 27 діб форми тримають у резервуарі з водою.

Випробування на міцність проводяться за допомогою лабораторного пресу.

Активність цементу

Активність цементу. одна з основних характеристик цементу, його фактична міцність на стиснення зразків зі стандартного цементного розчину, виготовлених та випробуваних у стандартних умовах.

За її величиною встановлюють марку цементу. Наприклад, якщо після 28 календарних днів активність цементу встановлена ​​в 43МПа, такий цемент відносять до марки М400. Активність цементу визначається як за нормального твердіння, і після тепло-вологообробки.

Таким чином, активність цементу є важливим фактором, від якого залежить не тільки міцність цементу, але й будівельна споруда, де використовується цей будівельний матеріал.

Заходи, що дозволяють підвищити активність цементу, називають активацією цементу. У зв’язку з тим, що активність цементу залежить від помелу, складу та хімічних добавок, то за допомогою цих складових можна регулювати активність будівельної суміші. Наприклад, зниження активності можна досягти, додавши в суміш таку хімічну добавку як кварц, і підвищити активність, якщо додати алюмінати. Додаючи в цементну суміш гіпс, можна регулювати період і час схоплювання, впливати на прискорення твердіння. До того ж, гіпс можна додавати як порошковий, так і готовий цементний розчин.

По суті, цементи є порошками. Тонкість помелу будівельного матеріалу визначається по залишку після проходження будматеріалу через сітку (сито) 80 мкм. Чим вище тонкість помелу, тим вище міцність цементу. Активність будівельного матеріалу вище з найменшою помолом. Викликано це тим, що чим дрібніший помел, тим швидше вступають у реакцію речовини цементу, а також збільшується сумарна поверхня всіх частинок, що вступають у реакцію.

Чим вище марка цементу, тим дорожча його ціна. І тим вище його гідратація (затвердіння після взаємодії з водою). Наприклад, цемент, в якому переважає аліт, характеризується такими властивостями як надміцність та надзвичайно швидке затвердіння.

На активність цементу також впливають умови та тривалість зберігання будівельного матеріалу на складі. При дії води та вуглекислого газу на поверхні цементу можуть утворитися частинки нової речовини, які згодом знижують активність цементу при його використанні. Так, тонкоподрібнений цемент при неправильному зберіганні протягом місяця може привести його до розряду звичайних. Не допускається також підвищена вологість на складі. Відносна вологість у приміщенні зберігання будівельних матеріалів не повинна перевищувати 40%. Якщо вологість перевищує величину заданого показника, відбувається швидке затвердіння цементу. У таких випадках необхідно додавати гідрофобні добавки (асидол-милонафта, милонафта, амі-нової кислоти та інших) у кількості до 0,25%.

Марка та активність цементу

Поняття марки цементу пов’язане з визначенням міцності зразків, приготовлених стандартним методом із суміші цементу, піску стандартної якості та води. Поділ цементу на марки СРСР введено в 1930 р. За період кілька разів змінювалися методи випробування визначення міцності цементу і класифікація марок, що пов’язані з низкою причин. Найбільш істотною причиною слід вважати систематичне вдосконалення технології виробництва цементу, що різко підвищило властивості портландцементу, зокрема його міцність. Крім зазначеної причини у зміні методів випробування та класифікації цементу істотне значення мав досвід застосування цементу у будівельному виробництві. При розробці методів випробування цементу повинні бути забезпечені: визначення міцності без випробування цементу в бетонах за допомогою перехідних коефіцієнтів та кількості цементу (витрати) при підборі складу бетону; виявлення ступеня однорідності партій цементу; оперативне здійснення масових регулярних випробувань на цементному заводі та контрольні випробування на будівельному майданчику.

Досвід показав, що перераховані умови через їхню складність вирішені лише частково. Як зазначалося вище, цемент є полімінеральним і полідисперсним порошком, в який при помелі клінкеру вводять гіпс для забезпечення процесу з оптимальними результатами схоплювання та зміцнення цементного тесту. Зазначені особливості цементу по-різному впливають на зміцнення і зрештою придбання тієї міцності, яка заноситься до паспорта на цемент. Будь-які, найнезначніші зміни хіміко-мінералогічного складу цементу, його гранулометрії, якості води замішування, умов приготування розчинової суміші та зразків з неї, тривалості твердіння змінюють міцність цементу.

Не маючи точних відомостей, в даному випадку про міцність цементу, не можна вирішити питання його придатності для будівельного розчину, бетону (залізобетону) заданої міцності. Потрібно завжди пам’ятати, що вибір цементу тільки за показником міцності практично неприпустимий. Призначення цементу за міцністю передує аналіз умов роботи споруди (конструкції). Принагідно зазначимо, що правильне призначення цементу дозволяє створювати бетонні (залізобетонні) споруди, конструкції та деталі виключно високої довговічності. Недовговічність деяких конструкцій пов’язана, зокрема, з використанням цементів, які не слід застосовувати в цих конкретних умовах.

У різних країнах існують різноманітні методи визначення міцності та класифікації цементів за міцністю. Може виникнути питання доцільності випробування цементу визначення його міцності у бетоні, виключаючи випробування стандартних зразків. Однак таке рішення неможливе з причин виняткового розмаїття будівельних пісків, гравію та щебеню та такої ж різноманітності складів бетонів. Цемент у стандартних розчинах та в бетоні на різних матеріалах покаже різну міцність.

За допомогою цього методу тестування цементу, цементні рослини позбавлені можливостей оцінювати їх продукти та підключити його якість під час процесу. Це пояснює причину зовнішнього вигляду та застосування умовних методів випробування. Через те, що пісок впливає на силу цементу, кварцовий пісок у СРСР бере. Вольськ на Р. Полга. Цей пісок піддається переслідуванню на спеціальній фабриці, після чого вона надходить у лабораторію цементних рослин та підприємств, де цементні випробування.

Міцність стандартних розчинних зразків після 28-щоденного затвердіння називається цементною активністю. У СРСР, для класифікації цементу для міцності, отриманий показник середньої міцності зразків береться округленими до сотень кілограмів. Це дозволено крутитися у значній стороні лише тоді, коли активність цементу після округлення не перевищує 5%. Така цифра міцності цементу названа його маркою. Портландцемент M 300, 400, 500 та 600 виробляється в СРСР.

Класифікація цементу на бренду з інтервалом 100 кг (10-1 N) сила також є умовною, а ряд фахівців викликають заперечення.

Класифікація цементу не можна розглядати окремо від технології його виробництва та споживання. Покращення виробництва сприяє збільшенню виробництва високоякісних цементу, що в першу чергу покращує виробництво та якість бетону.

Прогрес у сфері зв’язувальних матеріалів тягне за собою покращення дизайну, розрахунку та проектування залізобетонних конструкцій та технологій виробництва. Розвиток виробництва високобного цементу, однорідний у їх властивостях, дозволяє перейти до широкого використання бетону на легких кам’яних матеріалах та менших конструкціях, що різко знижує свою вагу дизайну. Застосування цементів високих марок та з прискореними термінами твердіння в більшості випадків дозволить спростити виготовлення конструкцій, виключити додатковий технологічний переділ – тепловологу обробку.

Для повного використання міцності оптимальним варіантом є класифікація цементу за активністю. Розбивка цементів за марками з інтервалом в 100 кг/см2 (10-1 МПа) найбільш близька до оптимального варіанту. Членування цементу за міцністю через 50 кг/см2 (10-1 МПа), що наближається до членування по активності, зараз реалізувати важко, тому що при надходженні цементу різної активності через обмеженість складських приміщень на будівництві зберігати його окремо не вдається. Зменшення числа марок можливе за рахунок випуску в основному цементу найбільш високих марок (переважно 500 і 600, а з часом 700 та 800) при обмеженій кількості випуску цементу М 400 та у разі прикріплення всіх будівельних об’єктів до певних цементних заводів.

На даний час таке прикріплення заводів може бути реалізовано, чому сприяє покращення географії розміщення цементних заводів, що забезпечило значне скорочення перевезень цементу. Наприклад, якщо у 1950 р. середня відстань перевезення цементу становила 680 км, то 1966 р. воно скоротилося до 494 км. Крім підвищення марочності цементу, особливе значення має вдосконалення інших його властивостей.

Треба відзначити, що вперше в СРСР у гідротехнічному будівництві, починаючи з 1935 р., звернено увагу на необхідність нормувати крім міцності інші властивості цементів, що дозволяють отримувати бетони для відповідальних інженерних споруд з проектними водонепроникністю, морозостійкістю, екзотермічністю та хімічною стійкістю при різних випадках агресії. Зокрема, вже у 1934 р. на будівництві каналу ім. Москви здійснено проектування бетону на різні терміни твердіння. коротше 28 діб. і більш тривалі (до одного року л більше). Протягом кількох років місцеві технічні вимоги до цементу для численних гідравлічних структур були створені та вдосконалені (ГЕС на р. Волзі, Волго-Донський канал ім. В. І. Леніна, Саратовська ГЕС, Братська ГЕС, Красноярська ГЕС та багато інших гідротехнічних споруд).

Слід враховувати, що у гідротехнічному будівництві застосовується кілька сортів цементу, що відрізняються за властивостями, що пов’язано з умовами роботи бетону. Тому цемент, що застосовується в гідротехніці, не слід називати гідротехнічним, так як подібні умови роботи бетону виникають і в інших спорудах (промислових, мостових, дорожніх та ін.). Усі цементи, що випускаються промисловістю, треба каталогізувати; що дозволить від теоретичних положень перейти до застосування цементів із властивостями, що відповідають умовам роботи. Така докорінна зміна відомостей про властивості цементу, безсумнівно, забезпечить мінімальну їх витрату та високу довговічність споруд, конструкцій та деталей.

• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |
• |

Виготовлення зразків

Зразки визначення марки цементу виготовляють стандартних розмірів у спеціальних формах. Форми повинні бути роз’ємними і з міцного матеріалу – наприклад, із чавуну чи сталі. Перед заповненням розчином форму змащують машинним малом, а стики – вазеліном. Форму заповнюють на 10 мм, встановлюють на вібростенд та після запуску установки форма заповнюється остаточно – порційно протягом 2 хвилин. Через три хвилини встановлення відключається, а надлишки суміші знімають ножем, змоченим у воді. Зразок згладжують, маркують і, залишаючи його у формі, витримують у спеціалізованій ванні з гідравлічним затвором 24 години (у разі розтріскування зразка залишають його у ванній ще на 48 годин). Потім їх дістають з ванни, витягають із форм і укладають у басейн із водою. Вода має бути 20±2 градусів за Цельсієм і накривати зразки мінімум на 20 мм. Воду в басейні замінюють раз на два тижні. І після 28 діб твердіння їх витягають із ванної, випробування проводяться максимум за годину.