Свойства цемента

Цемент является одним из основных строительных материалов. Для решения широкого спектра задач, возникающих в различных сферах деятельности, производители предлагают большое количество видов цемента. Различные типы обладают неодинаковым составом, а, соответственно, и характеристиками.

Из чего состоит, применение, в мешках и не только

Цемент представляет собой порошкообразное гидравлическое вяжущее вещество, производящееся на основе клинкера, состоящего из известняка и глины. В качестве присадок в состав вводятся минеральные добавки. Цемент чаще всего используется для приготовления строительных растворов и бетонов, имеющих широкую сферу применения: отделочные и ремонтные работы, формирование фундаментов объектов гражданского, промышленного, производственного, военного назначения и многое другое.

Цемент классифицируется в соответствии с различными критериями. Различают продукция общего и специального назначения, наибольший интерес среди продукции 2-ой категории вызывают тампонажный и белый цементы. В соответствии с составом клинкера различают портландцемент, сульфатостойкий портландцемент и глиноземистый цемент. В соответствии с прочностью готового бетонного изделия возможно выделить несколько классов или марок, среди которых особой популярностью пользуются М400 и М500. В зависимости от срока набора твердости выделяют медленно- (маркировка «М»), нормально- (Н) и быстротвердеющие (Б) цементы, особо быстротвердеющие портландцементы (ОБТЦ).

Технические характеристики, химические и прочие свойства

Различные виды цемента обладают собственными, уникальными характеристиками, но существуют и общие свойства:

• стойкость затвердевшего бетона к коррозии, способность противостоять воздействию химических и щелочных сред.
• водопотребность — потребность сухого порошка в определенном количестве воды для набора необходимой подвижности раствора;
• тонкость помола является основной характеристикой дисперсности порошка;
• морозостойкость — стойкость к отрицательным температурам, многоразовому замораживанию/оттаиванию;
• прочность и предел прочности определяются усилиями, которые необходимо приложить для разрушения контрольных образцов застывшего раствора, измеряется в МПа;
• время схватывания определяется началом и окончанием твердения раствора, зависит от многих факторов: вид и состав вяжущего, температура и влажность окружающей среды.

Некоторые свойства вызывают особый интерес пользователей Интернета, поэтому более подробно рассмотрены далее.

Тонкость помола влияет на…

Тонкость помола определяется как остаток цемента на сите N 008 к первоначальной массе просеиваемой пробы с высокой точностью до 0,1%. Показатель измеряется в процентах и не должен превышать 15%. Данное свойство демонстрирует размер частиц и их удельную поверхность. Характеристика влияет на период схватывания и твердения, прочность затвердевшего цементного камня. Помол клинкера с гипсом является одним из последних производственных этапов. Гидратация начинается с поверхности частиц вяжущего вещества, поэтому цемент более тонкого помола быстрее и активнее вступает в реакцию с водой, т.к. его суммарная площадь будет значительно больше, чем у крупномолотого порошка. Тонкомолотый цемент отличается меньшим водоотделением, быстрее набирает прочность и обеспечивает лучшую удобоукладываемость.

Однако, цемент тонкого помола не лишен недостатков, он обладает склонностью к усадке и быстрой потере активности при несоблюдении правил хранения. Учитывая все достоинства и недостатки во многих странах существуют стандарты по толщине цементных частиц и представлены минимально допустимые показатели. Тонкость помола также измеряется в суммарной площади удельной поверхности частиц на один грамм, например, норматив для портландцемента равняется 2250 кв.см./гр., для быстротвердеющего  (БТЦ) — не менее 3250.

Прочность, без песка, классы и марки

Прочность является важнейшей характеристикой цемента, которая непосредственно влияет на прочность и долговечность бетона. В соответствии с ГОСТом 2016 года прочность характеризуется классом, а ранее — маркой. В 1-ом случае параметр измеряется в МПа (мегапаскалях), во 2-ом — в кг/куб.см. Для определения прочности образец подвергается сжатию и фиксируется показатель, при котором происходит разрушение. По результатам исследований цемент относят к определенному классу или марке. Для цементов разных классов испытания проводятся через 2, 7 и 28 суток.

Цемент является многокомпонентным веществом, поэтому на данный показатель влияют несколько факторов: минералогический состав, микроструктура минералов, используемых в производстве, наличие добавок, их свойства и доля. В соответствии с прочностью различают высокопрочные, рядовые и низкомарочные цементы, требования к конечной прочности при сжатии которых составляет 50 и более, 30-50 и менее 30 МПа соответственно. Производители обязаны указывать предел прочности цемента в паспорте продукции. Для получения высокопрочного бетона не обязательно использовать цемент высоких классов (марок). Для упрочнения бетона возможно ввести в раствор добавки, наиболее популярными являются пластификаторы, противоморозные, комплексные.

Время твердения, сколько сохнет и застывает, влияние температуры

Цементный состав, приготовленный в соответствии с технологией и с соблюдением пропорций компонентов, начинает застывать с первых минут после заливки. Полностью собственную прочность он приобретает в течении определенного периода времени. В данный отрезок масса не способна выдерживать нагрузку. Раствор проходит два этапа:

• Схватывание продолжается от 1-2 до 24 часов с момента приготовления. В данный период времени масса сохраняет подвижность, что не позволяет выполнять дальнейшие работы.
• Твердение. В соответствии со СНиПом занимает 30 дней с момента заливки. Данная норма подразумевает высыхание, позволяющее приступить к выполнению следующего этапа работ.

Разным маркам требуются не равные промежутки времени для твердения. Например, при температуре +10 градусов по Цельсию и достаточной влажности цемент марки М400 твердеет через 12-15 дней, т.е. по истечении данного периода времени возможно продолжать выполнять работы, М500 — на 9-10 день. Таким образом, на продолжительность высыхания влияет несколько факторов:

• Температура. При температуре +20-23 градусов окружающей среды высыхание занимает 1-3 часа, при 0 градусов процесс затягивается до 20-24 часов. Застывшая при отрицательных температурах вода останавливает твердение.
• Влажность. Оптимальным показателем является 65-70%. Повысить уровень влаги возможно посредством обрызгивания поверхности или покрытия ее мокрой тканью или пленкой.
• Марка. Отличающиеся характеристиками составы требуют разного периода времени для набора прочности. Схватывание марки М400 происходит в течении 1,5-2 часов, М500 — около часа.
• Соблюдение технологии приготовления раствора и его заливки. Важно тщательно перемешать все компоненты при изготовлении смеси, соблюсти пропорции элементов и утрамбовать слой бетона.
• Уход для покрытием при твердении. В данный период не рекомендуется допускать воздействия прямых солнечных лучей и сквозняков.

Ускорить процесс твердения возможно поддержкой оптимальной температуры. Если среднесуточное значение ниже +15-20 градусов, то требуется предпринять меры по обогреву раствора. Одновременно с этим нельзя допускать обезвоживания смеси, т.к. цемент обладает склонностью к самовысыханию. Недостаток влаги не позволяет происходить процессу гидратации, в результате качество ухудшается. Решить проблему возможно принудительным увлажнением, укрытием бетонной поверхности пленкой, мокрыми опилками или тканью. Установка обогревательного оборудования ускоряет процесс высыхания, но увеличивает риск потери влаги.

Водоотделение, влажность

При затворении цемента водой в процессе выполнения лабораторных испытаний и приготовления растворов и бетонов в рабочих условиях наблюдается водоотделение — это форма расслоения, при которой некоторая часть воды стремится подняться к поверхности бетона. Данный показатель отличается у разных цементов, одни прочно удерживают воду, другие — отделяют некоторое ее количество, в результате формируется слой той или иной толщины. Уменьшение количества воды приводит к уменьшению водоотделения. Однако, даже при водоцементном отношении в 0,25 возможно заметить, что некоторые цементы дают довольно заметное водоотделение.

Водоотделение не позволяет получить однородный по консистенции бетон, препятствует сцеплению цемента с заполнителем и стальной арматурой. Отделяющийся слой воды скапливается над укладываемыми бетонными слоями, что препятствует их сцеплению и вызывает образование между ними слабопрочной прослойки. Расслаивание нарушает однородность монолита и ослабляет его прочность.

Расслаивание происходит как на поверхности слоев, так и внутри бетона, возле заполнителей и арматуры. Испарение отделившейся воды приводит к образованию пор, облегчающих проникновение агрессивных вод внутрь монолита.

Водоотделение зависит от нескольких факторов. Повышение тонкости помола, а, соответственно, удельной поверхности уменьшает показатель. Увеличение содержания трехкальциевого алюмината (C3А) в составе цемента ускоряет структурообразование. Уменьшает водоотделение введение добавок: бентонит, глина, доломит, известняк, трепел и др. А вот добавление доменного шлака увеличивает водоотделение.

Под термином «влажность цемента» возможно понимать:

• Влажность сухого порошка в мешках. Максимально допустимое значение составляет 0.1 %, для этого вяжущее вещество необходимо хранить в сухом помещении, в противном случае цемент затвердеет.
• Влажность бетонной смеси: для строительства жилых зданий составляет 13%; при включении в состав перлитового песка величина достигает 15%; для промышленных объектов — 18%.
• Допустимая влажность цементного раствора составляет 4% и бетона — 5,5%.

Экологичность

Экологичность цемента возможно рассматривать с нескольких точек зрения. Как и любое промышленное производство выпуск цемент негативно влияет на экологию. Главные воздействия на окружающую среду связаны с пылью, т.е. выбросами из дымовых труб и быстроиспаряющимися компонентами, газообразными и другими выбросами (шум, запах, отходы производства и т.д.) и потреблением ресурсов (энергия, сырье).

В процессе использования цемент представляет опасность для здоровья исполнителей. При работе с вяжущим веществом в воздух поднимается пыль, которая оказывает воздействие на кожу, глаза и легкие строителя. Исключить контакт с цементной пылью возможно посредством применения средств индивидуальной защиты и специальной одежды. Для защиты органов дыхания следует использовать маски или респираторы, для глаз требуются очки, для кожи — спецодежда и спецобувь.

В использованном виде, т.е. в форме затвердевшего бетона, цемент безвреден.

Адгезия

Адгезия — это способность сцепляться с различными поверхностями, в переводе с латинского адгезия — это прилипание. Адгезия является важной характеристикой, т.к. влияет на способность цемента удерживать наполнитель, способность штукатурки на основе цемента прилипать и удерживаться на стенах, способность клея на основе цемента фиксировать отделочные материалы к рабочему основанию. На основе цемента выполняется большое количество материалов: бетон, кладочные и ремонтные составы, клей, штукатурка и т.д. Эффективность их применения и качество выполненных работ зависит от адгезии.

Различают физическую, химическую и механическую адгезию. В первом случае прилипание осуществляется на молекулярном уровне, во втором — на атомном, в третьем — за счет проникновения адгезива в поры основания. Показатель измеряется в МПа. Цифровое значение демонстрирует силу, необходимую приложить для разрыва связи между адгезивом и основанием. Например, минимальная адгезия равняется 0,5 МПа, т.е., чтобы оторвать слой адгезива от основания потребуется приложить усилие в 5 кг. на 1 кв.см. площади. Степень адгезии является величиной переменной, зависит от нескольких факторов:

• чистота основания от пыли, грязи, жирных пятен и т.п.;
• вид и шероховатость основания, например, адгезия к стеклу ниже, чем к дереву или бетону;
• усадка; в процессе усадки адгезива возникают напряжения, приводящие к растрескивания и отслоению.

Таким образом, для повышения степени адгезии необходимо:

• выполнить тщательную очистку основания от загрязнений, старой краски и штукатурки, аморфных масс;
• увеличить степень шероховатости посредством шлифовки или формирования насечек на основании, возможно использовать специальные средства, например, «Бетонконтакт»;
• использование специальных добавок для модифицирования растворов: МС-АДГЕЗИВ, SikaLatex;
• грунтование основания с помощью средств Joint Primer, Люксорит-Грунт, Максбонд Латекс.

Насыпная плотность, кг/м3, кг. в кубе (1 м3)

Плотность — отношение массы вяжущего вещества к занимаемому объему. Данная характеристика необходима для вычисления пропорций компонентов смесей. Цемент после транспортировки имеет бОльшую плотность, чем свежий. Показатель для слежавшегося вещества составляет 1500-1600 кг/куб.м., для свежего — 1100-1200 кг/куб.м. Средняя плотность согласно нормам составляет порядка 1130 кг/куб.м., истинное значение достигает 3000-3200 кг/куб.м. Обусловлено это наличием воздушных пустот между частицами. Поэтому различают 2 параметра плотности — насыпная и истинная.

Насыпная плотность является показателем, применяющимся к различным сыпучим материалами. Представляет собой отношение веса к объему с учетом воздушных прослоек. Истинная плотность — соотношение веса к объему без учета воздушных пустот. Таким образом, истинная плотность значительно больше насыпной. Оба свойства измеряются в кг/куб.м. Показатели разнятся в зависимости от вида и марки цемента. Например, истинная и насыпная плотность шлаковых цементов составляет 2800-3000 и 1100-1250 кг/куб.м. соответственно. Насыпная плотность наиболее востребованных в строительстве портландцементов М400 и М500 составляет 1200 и 1300 кг/куб.м. Насыпная плотность — это переменная величина, в отличие от истинной, показатель варьируется в пределах от 1100 до 1600 кг/куб.м. На плотность оказывает влияние:

• марка цемента, чем она ниже, тем меньше плотность;
• химический состав вяжущего, которое является многокомпонентным веществом, тип и пропорции элементов оказывают влияние на плотность; к повышению плотности приводит наличие добавок;
• технология производства, различают сухой, мокрый и комбинированный метод, во всех случаях осуществляется отжиг сырья и дробление клинкера; чем мельче частицы, тем меньше пустот, т.е. продукция мелкого помола обладает бОльшей плотностью;
• условия транспортировки и хранения; при нарушении герметизации упаковки и цемент вбирает влагу из окружающего воздуха, частицы расширяются и плотность увеличивается; подобное уплотнение происходит при неаккуратной перегрузке и перевозке продукции по неровным дорогам, в результате материал утрамбовывается;
• срок хранения; только что изготовленный цемент обладает меньшей плотностью, т.к. в нем сохраняется статический заряд, отталкивающий частицы друг от друга; длительное хранение приводит к утрате данного эффекта, воздушные пустоты становятся меньше, плотность увеличивается.

Срок годности, хранения

В соответствии с ГОСТом срок хранения при условии надежной защиты от воздействий воздуха, влаги и осадков составляет 45 суток для быстротвердеющих материалов и 60 — для продукции общего назначения. В среднем срок годности составляет 1-3 месяца. На практике срок годности возможно увеличить до 6-12 месяцев, но для этого требуется выполнение нескольких условий, нужно:

• поместить цемент в сухое помещение, не нарушая целостности упаковки;
• уложить мешки или биг-бэги на деревянные или пластиковые поддоны;
• укутать цемент, желательно каждую упаковку, полиэтиленовой пленкой.

Таким образом возможно сохранить цемент в течение 12 месяцев. Несоблюдение условий хранения приведет к впитыванию цементом влаги из окружающего воздуха, что приведет к твердению порошка.

Можно ли использовать старый, просроченный продукт

Слежавшийся, затвердевший или просроченный цемент не рекомендуется использовать. Материал возможно применять для решения неответственных, несложных, немасштабных работ. Вяжущее вещество возможно использовать на бытовом уровне. Но лучше избегать порчи цемента, приобретая только четко рассчитанное количество стройматериала и соблюдая условия хранения.

Вес/масса, удельный

Прежде чем перейти к рассмотрению характеристики, необходимо привести определение некоторых свойств. Удельный вес — отношение веса вяжущего вещества к занимаемому им объему. Плотность — отношение массы к занимаемому объему. Важно понимать, что вес и масса — это разные величины. При решении особо ответственных задач понятия удельного веса и плотности следует различать. Но на практике часто разделения понятий не происходит и под удельным весом понимают плотность.

Сколько весит мешок

В соответствии с видом упаковки покупателям предоставляет цемент в различных по весу упаковках, наибольшим спросом пользуется продукция в мешках (чаще всего вес составляет 25 и 50 кг.) и биг-бэгах (1000 кг.). Кроме этого, продукция поставляется навалом (россыпью).

Активность: что такое, ГОСТ, вид и прочее

В соответствии с ГОСТом активность цемента — это степень прочности образца из цементного раствора при испытаниях на сжатие и изгиб, измеряется в МПа. Испытания на прочность для определения класса или марки осуществляются по истечении 28 суток. Но максимальную прочность бетон набирает дольше. Лучший класс или марку в результате демонстрирует более активный цемент. Особенностью и цемента, и бетона является увеличение прочности со временем, т.к. гидратация происходит непрерывно. Различают 3 этапа гидратации:

• активная фаза занимает 28 суток, в течение данного периода цемент вступает в реакцию с водой, большая часть компонентов кристаллизуется и раствор полностью застывает;
• перспективная фаза; полная кристаллизация занимает 1 год, показатель прочности приближается к максимальным значениям;
• фаза деградации, минералы вступают в реакцию с водой, что приводит к коррозии, образованию трещин и нарушение структуры монолита.

На активность влияет несколько факторов: вид и количество добавок, наличие примесей, состав и концентрация клинкера, условия транспортировки и хранения, продолжительность хранения.

Где купить

Приобрести цемент, в частности, белый, возможно в любой из компаний, контактные данные которых представлены в соответствующих разделах нашего сайта.