Применение цемента марки М400. Цемент М400: технические характеристики, стоимость Портландцемент общего назначения марка 400
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 3СаОAl 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.
ГОСТ 10178-85 - устаревший ГОСТ на портландцемент существоваший при СССР. Но давший название марок цемента ПЦ500Д0, ПЦ400Д0, ПЦ500Д20, ПЦ400Д20, ШПЦ300 и т.д. Настоящий стандарт распространялтся на цементы общестроительного назначения на основе портландцементного клинкера. Согласно этого ГОСТа 10178-85 по вещественному составу цемент подразделялся на следующие виды:
- портландцемент (без минеральных добавок);
- портландцемент с добавками (с активными минеральными добавками не более 20 %);
- шлакопортландцемент (с добавками гранулированного шлака более 20 %).
По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте цемент подразделялся на марки:
- портландцемент - 400, 500, 550 и 600;
- шлакопортландцемент - 300, 400 и 500;
- портландцемент быстротвердеющий - 400 и 500;
- шлакопортландцемент быстротвердеющий - 400.
Согласно ГОСТ 10178-85 Условное обозначение цемента должно было 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;
- обозначения настоящего стандарта.
Пример условного обозначения портландцемента марки 500, с добавками до 20 %:
Портландцемент 500-Д20 ГОСТ 10178-85.
ГОСТ 31108-03 - современный ГОСТ на портландцемент. был введён в действие с 1 сентября 2004 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации постановлением Госстроя России от 21 июня 2003 г. № 93
Настоящий стандарт распространяется на цементы общестроительные (далее - цементы), изготавливаемые на основе портландцементного клинкера, и устанавливает требования к цементам и компонентам вещественного состава этих цементов. Настоящий стандарт не распространяется на цементы, к которым предъявляются специальные требования и которые изготавливаются по соответствующей нормативной документации.
По вещественному составу, приведенному в таблице, цементы подразделяют на пять типов:
- ЦЕМ I - портландцемент;
- ЦЕМ II - портландцемент с минеральными добавками;
- ЦЕМ III - шлакопортландцемент;
- ЦЕМ IV - пуццолановый цемент;
- ЦЕМ V - композиционный цемент.
Примечание - Цемент типа ЦЕМ I не содержит минеральных добавок в качестве основного компонента.
Согласно ГОСТ 31108-2003 по прочности на сжатие в возрасте 28 сут цементы подразделяют на классы: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5. По прочности на сжатие в возрасте 2 (7) сут (скорости твердения) каждый класс цементов, кроме класса 22,5, подразделяют на два подкласса: Н (нормальнотвердеющий) и Б (быстротвердеющий).
Условное обозначение цементов должно состоять из:
- - наименования цемента;
- - сокращенного обозначения цемента, включающего обозначение типа и подтипа цемента и вида добавки;
- - класса прочности;
- - обозначения подкласса;
- - обозначения настоящего стандарта.
Примеры условных обозначений:
1 Портландцемент класса 42,5 быстротвердеющий:
Портландцемент ЦЕМ I 42,5Б ГОСТ 31108-2003.
2 Портландцемент со шлаком (Ш) от 21 % до 35 %, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий:
Портландцемент со шлаком ЦЕМ II /В-Ш 32,5Н ГОСТ 31108-2003.
3 Портландцемент с известняком (И) от 6 % до 20 %, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий:
Портландцемент с известняком ЦЕМ II /А-И 32,5Н ГОСТ 31108-2003.
4 Композиционный портландцемент с суммарным содержанием доменного гранулированного шлака (Ш), золы-уноса (З) и известняка (И) от 6 % до 20 %, класса прочности 32,5, быстротвердеющий:
Композиционный портландцемент ЦЕМ II /А-К(Ш-З-И) 32,5Б ГОСТ 31108-2003.
5 Шлакопортландцемент с содержанием доменного гранулированного шлака от 36 % до 65 %, класса прочности 32,5, нормально-твердеющий:
Шлакопортландцемент ЦЕМ III / A 32,5 H ГОСТ 31108-2003.
6 Пуццолановый цемент с суммарным содержанием пуццоланы (П), золы-уноса (З) и микрокремнезема (МК) от 21 % до 35 %, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий:
Пуццолановый цемент ЦЕМ IV / A (П-З-МК) 32,5Н ГОСТ 31108-2003.
7 Композиционный цемент с содержанием доменного гранулированного шлака (Ш) от 11 % до 30 % и золы-уноса (З) от 11 % до 30 %, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий:
Композиционный цемент ЦЕМ V / A (Ш-З) 32,5П ГОСТ 31108-2003.
Главное отличие портландцемента ГОСТ 31108-2003 от порландцемнта ГОСТ 10178-85 в том что по ГОСТу 10178-85 применялись более жёсткие требования по марочной прочности цемента. Марка цемента ПЦ 500Д0 означала что предел прочности цемента на сжатие в возрасте 28 суток должен был составлять не менее 490 Мпа (кг/см2). Согласно ГОСТ 31108-2003 портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Н или Б означает что данный цемент может иметь прочность на сжатие в возрасте 28 суток не менее 42,5 Мпа (кг/см2) но не более 62,5 Мпа. Данным допуском пользуются многие современные производители цемента. Практически все выдают марку цемента ЦЕМ I 42,5Н за ПЦ 500Д0. В большенсве случаев так оно и есть. Но иногда происходят случаи когда производитель бетона получив цемент ЦЕМ I 42,5Н и проверив его активность экспресс анализом вынужден корретировать дозировку цемента в сторону увеличения что бы получить необходимую марочную прочность бетона. Что ведёт к увеличению себестоимости выпускаемого бетона. Предъявить претензии производителю в данном случае практически невозможно. Так как марка цемента соотвествует ГОСТу 31108-2003 заявленному при покупке.
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:
- ЦЕМ - аналогична обыкновенному портландцементу без каких-либо добавок.
- 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 (от лат. «caementum » – «щебень, битый камень») – это неорганическое вяжущее вещество (порошок), которое при затворении водой образует пластичное тесто и через определенное время вследствие физико-химических процессов способно переходить в камнеобразное состояние. Цемент, как гидравлическое вяжущее, способен твердеть и сохранять свою прочность как в воде, так и на воздухе.
Виды и марки цементов
Существуют следующие виды цементов:
- Романцемент.
- Портландцемент.
- Магнезиальный цемент.
- Кислотоупорный цемент.
- Глинозёмистый цемент.
Так как в настоящее время портландцемент является одним из наиболее распространенным. Рассмотрим более подробно, что такое портландцемент, его разновидности и область применения.
Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения цементного клинкера с небольшой добавкой гипса (3… 5%), состав которого состоит из силикатов кальция (алит и белит – 70…80%).
Цементный клинкер – это зернистая смесь, состоящая из карбоната кальция (разные виды известняка) и алюмосиликатов (глины, мергель, доменный шлак и др.), который получается путем обжига до спекания при температуре 1400…1450 о С. Гипс добавляется в портландцементе для урегулирования сроков схватывания. Название «портландцемент» произошло от названия острова Портленд (Portland, England), на котором добывается природный камень, таким же цветом.
Разновидности портландцемента получаются путем регулирования минералогического состава, введением минеральных и органических добавок, которые имеют свои особенные свойства и область применения. Существуют следующие разновидности портландцемента:
- Портландцемент бездобавочный (ПЦ).
- Портландцемент с минеральными добавками.
- Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ).
- Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТПЦ).
- Шлакопортландцемент (ШПЦ).
- Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ).
- Пластифицированный портландцемент.
- Гидрофобный портландцемент.
- Портландцемент на основе клинкера нормированного состава (Н)
- Декоративные портландцементы.
1. Портландцемент бездобавочный (ПЦ)
Цемент серо-зеленного цвета, в составе которого, кроме гипса, отсутствуют минеральные добавки. Согласно ГОСТ 10178-85 портландцемент без добавок выпускается таких марок: 400, 500, 550 и 600. Обозначение: ПЦ-500-Д0 (ПЦ – портландцемент, 500 – марка цемента, Д0 – без добавок (0% добавок)). Применяется для строительства надземных, подземных, подводных монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций при отсутствии агрессивного воздействия минерализованной или пресной воды. ПЦ-400-Д0 идеальный для приготовления бетонных смесей и строительных растворов.
2. Портландцемент с минеральными добавками
Цемент в состав, которого вводят следующие добавки:
- гранулированный доменный шлак – до 20%;
- природные активные минеральные добавки (опока, трепел) – до 10%;
- разные активные минеральные добавки – до 15%.
Введение минеральных добавок в портландцемент улучшает его свойства, такие как водонепроницаемость, коррозионная стойкость, уменьшает тепловыделение, но и есть негативное влияние – ухудшается его морозостойкость. За счет ввода минеральной добавки, экономится цементный клинкер без существенного изменения прочностных характеристик, таким образом, он дешевле по сравнению с бездобавочным портландцементом.
Согласно ГОСТ 10178-85 портландцемент с минеральными добавками выпускается таких марок: 400, 500, 550 и 600. Обозначение: ПЦ-500-Д5 или ПЦ-400-Д20 (Д5 или Д20 – процентное содержание минеральной добавки в портландцементе).
Применяется такой цемент во всех сферах строительства, им можно заменять обычный портландцемент, за исключением тех случаев, где необходимо получить конструкции с высокой маркой по морозостойкости. Например, цемент марки ПЦ-400-Д20 широко используют для закладки фундамента, используют для приготовления штукатурных растворов.
3. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)
Данный цемент получается путем тонкого помола алито-алюминатного клинкера (удельная поверхность 3500…4000 см 2 /г) и регулированием минералогического состава, – вводится большое количество трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (С 3 S>50%, (C 3 S+C 3 A)>60 – 65%). Такой состав и тонкий помол БТЦ обеспечивает быстрый набор прочности: примерно, через 3 суток с момента затворения водой прочность на сжатие составляет не менее 25…28 МПа. Далее, после 3 суток скорость набора прочности замедляется, и на 28 сутки прочность практически не отличается от обычного портландцемента в том же возрасте. Таким образом, БТЦ востребованный там, где необходимо получить высокую прочность бетона в начальные сроки твердения.
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ), согласно ГОСТ 10178-85 выпускается марки М400 и М500.
Применение . Эффективно применять при больших объемах производства сборных железобетонных изделий и бетонировании при отрицательных температурах. Преимущества в применении таких цементов заключается в значительном уменьшении расхода цемента, на предприятиях по изготовлению железобетонных изделий уменьшается время тепло-влажностной обработки или совсем обойтись без пропарки.
Ограничения: Запрещается применять данный цемент для строительства массивных конструкций. Бетон, изготовленный из БТЦ не сульфатостойкий.
4. Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТПЦ)
Состоит из ПЦ клинкера, содержащего алит C 3 S в пределах 65 ÷ 68% и трехкальциевого алюмината С 3 А не более 8%, а также добавляется гипс. Особо тонкий помол (удельная поверхность 4000…4500 см 2 /г и более) обеспечивает быстрый набор прочности в начальные сроки твердения, а также высокую марку цемента (М600, М700)
Применяется для строительства монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций. В состав ОБТПЦ не допускается вводить минеральные добавки.
5. Шлакопортландцемент (ШПЦ)
Цемент, в состав которого добавляют гранулированный доменный шлак (20…80%). Шлакопортлан-дцемент обладает пониженным тепловыделением, меньшей усадкой при твердении и набухании в воде по сравнению с обычным портландцементом, более медленными сроками схватывания и твердения. Согласно ГОСТ 10178‑85 шлакопортландцемент выпускается таких марок: 300, 400, 500. Обозначение: ШПЦ-400 (Ш – добавка шлака).
Применение: в основном, предназначен для строительства наземных конструкций, а также для подземных и подводных конструкций, которые подвергаются воздействию пресной и минерализованной воды.
6. Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ)
Производится путем регулирования минералогического состава: трехкальциевого силиката – не более 50%, трехкальциевого алюмината – не более 5%, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%).
СПЦ подразделяются на:
- сульфатостойкий портландцемент (марка 400);
- сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками (марка 400, 500);
- сульфатостойкий шлакопортланцемент (марка 300, 400);
- пуццолановый портландцемент (марка 300, 400).
Данные цементы предназначены для изготовления бетонов, эксплуатируемых в очень сильной агрессивной среде. Их также применяют для изготовления бетона с повышенной морозостойкостью. Для подземных и подводных гидротехнических конструкций и сооружений, которые подвергаются сульфатной коррозии целесообразно применять сульфатостойкий шлакопортландцемент и сульфатостойкий пуццолановый портландцемент. Так как, сульфатостойкий портландцемент обладает пониженной экзотермией его можно использовать для строительства массивных конструкций.
Согласно ГОСТ 10178-85, в таблице 1 представлен минералогический состав некоторых сульфатостойких портландцементов.
Таблица 1
| Состав и содержание минералов, % по массе | Клинкер для производства | |||
| сульфатостойкого портландцемента | сульфатостойкого портландцемента с миниральными добавками | сульфатостойкого шлакопортладцемента | Пуццоланового портландцемента | |
| Трехкальциевый силикат 3СаО·SiO 2 , не более | 50 | Не нормируется | ||
| Трехкальциевый алюминат 3CaO·Al 2 O 3 , не более | 5 | 5 | 8 | – |
| Сумма трехкальциевого алюмината 3CaO·Al 2 O 3 и четырехкальциевого алюмоферрита 4CaO·Al 2 O 3 ·Fe 2 O 3 , не более | 22 | 22 | Не нормируется | |
| Оксид магния MgO, не более | 5 | 5 | 5 | – |
7. Пластифицированный портландцемент
На цементном заводе в ПЦ клинкер на этапе помола вводится гидрофильно-пластифицирующая добавка, например лигносульфонат технический (ЛСТ). Данная добавка ПАВ (поверхностно-активные вещества) при затворении водой образует адсорбционные пленки гидрофильного характера, которые осаждаются на поверхности частицы цемента и таким образом «помогают» более полно смачивать воде цемент, что приводит к увеличению пластичности бетонной смеси. ПАВ вводится в количестве 0,1…0,3% от массы цемента. Благодаря пластифицированным добавкам увеличивается прочность бетона, за счет уменьшения В/Ц (водоцементное отношение), или помогают снизить расход дорогостоящего цемента на 8…10%. Пластифицированный портландцемент обладает улучшенными свойствами, такими как плотность, водонепроницаемость, морозостойкость.
8. Гидрофобный портландцемент
В ЦП клинкер вводятся гидрофобные ПАВ, в количестве 0,1÷0,3% от массы цемента. Существует множество гидрофобных добавок, самые распространенные это мылонафт, асидол, окисленный петролатум, синтетические жирные кислоты. Гидрофобные добавки уменьшают водопоглощение и капиллярный подсос, увеличивают водонепроницаемость и морозостойкость бетона до F1000.
Согласно ГОСТ 970-61 пластифицированный портландцемент выпускается следующих марок: 300, 400, 500, 600 , 700 .
Гидрофобный портландцемент может почти полностью сохранять свою активность на протяжении длительного времени, даже в помещениях с повышенной влажностью.
Применение: Гидрофобный цемент целесообразно применять для строительства гидротехнических, дорожных и аэродромных конструкций.
9. Портландцемент на основе клинкера нормированного состава (Н)
Строго нормируется минералогический состав и используется для строительства очень ответственных и важных конструкций (мосты, опоры ЛЭП и контактной сети, аэродромные покрытия).
10. Белый и цветные портландцементы
Это декоративные гидравлические вяжущие вещества, получаемые путем использования карбонатных пород и глин с очень малым содержанием оксидов железа (до 0,4…0,5%) и марганца (до 0,005…0,15 %) для получения белого клинкера, введения добавок гипса, белого диатомита (до 6%) и пигментов в цементный клинкер.
Белый портландцемент еще подвергают отбеливанию, вследствие восстановления Fe 2 C>3 до Fe 3 O 4 .
При вводе в состав клинкера пигментов, таких как сурик, ультрамарин, кобальт, хром, марганец и другие получают цветные цементы. Пигменты добавляют в следующем количестве:
- минеральные и синтетические – не более 15%;
- органические – не более 0,3%.
Выпускают декоративные портландцементы следующих марок: 300, 400 и 500.
В декоративные цементы применяют для отделочных работ и предназначены для улучшения эстетического вида зданий и сооружений.
Область применения портландцементов
Ниже в таблице 2 приводятся основные характеристики и область применения самых распространенных портландцементов.
По таблице можно определить какой именно вид портландцемента целесообразнее применить для данного случая.
Таблица 2
| Вид портландцемента | Марка | Состав | Особенности | Основное назначение | Не допускается применять | Не эффективно использовать |
| Портландцемент бездобавочный (ПЦ-ДО) | 400 | Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) |
|
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С15-С25. Допускается применять для бетонов со специфицескими условиями эксплуатации при условии дополнительной проверки цемента на стойкость к агрессивному воздействию | Заменять сульфатостойкие цементы (кроме использование в слабоагрессивной среде) | Для строительных растворов, не рекомендуется применять без предварительной проверки (на стойкость) в бетонах и конструкциях со специальными свойствами |
| 500 | Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %), тонкий помол |
|
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С20-С30.Допускается применять для бетонов со специфицескими условиями эксплуатации при условии дополнительной проверки цемента на стойкость к агрессивному воздействию | Для изготовления бетонов класса менее С15 | ||
| 550, 600 | Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %), очень тонкий помол |
|
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С35 и выше | Использовать вместо сульфатостойких цементов, для низкотермичных бетонов | Для изготовления бетонов класса менее С30 | |
| Портландцемент на основе клинкера нормированного минералогического состава (ПЦ-ДО-Н) | 400, 500 | Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %), очень тонкий помол, строго регулируемый минералогический состав |
|
Дорожные и аэродромные, опоры контактной сети и ЛЭП покрытия, мосты, водопропускные трубы, шпалы и т.д. Можно использовать вместо ПЦ-ДО М400, М500 | Заменять сульфатостойкие цементы в условиях средне- и сильноагрессивных сред | Для строительных растворов |
| Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) ГОСТ 10178-85 | 400, 500 | Цементный клинкер с большим количеством трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (С 3 S>50%, (C 3 S+C 3 A)>60 – 65%) + тонкий помол |
|
Для всех железобетонных конструкций. Эффективный для монолитного строительства, а также для сборных конструкций | Массивные конструкции | Для строительных растворов |
| Портландцемент с минеральными добавками (ПЦ-Д5) | 400 | Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + гранулированный доменный шлак (до 5 %) или природные активные минеральные добавки (опока, трепел, до 5 %) или другие активные минеральные добавки (до 5 %) |
|
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С15-С25 | Для замены сульфатостойких цементов (кроме случаев слабоагрессивных сред). | Для строительных растворов |
| 500 | Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С20-С30 | Для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов | Для производства бетонов классов менее С15 | |||
| 550, 600 |
|
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций из бетонов класса С35 и выше. | Для производства бетонов классов менее С30 | |||
| Портландцемент с минеральными добавками до 20% (ПЦ-Д20) | 400 | Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + гранулированный доменный шлак (до 20 %) или природные активные минеральные добавки (опока, трепел, до 10 %) или другие активные минеральные добавки (до 15 %) |
|
Монолитные и сборные конструкции из бетона класса С15 – С25, при добавлении суперпластификатора можно получать бетоны класса С40 | Для замены сульфатостойких цементов (кроме случаев слабоагрессивных сред), для изготовления бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок | Для строительных растворов |
| 500 |
|
Монолитные и сборные железобетонные конструкции с бетоном класса С20 – С30. При добавлении суперпластификатора можно получать бетоны класса С40 и выше | Для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов, для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок. | Изготовление бетонов ниже класса С15 | ||
| Шлакопортландцемент (ШПЦ) | 300 | Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + гранулированный доменный шлак (20÷80 %). |
|
Монолитные и сборные железобетонные конструкции с обеспечением ТВО с классом С20 для массивных надземных, подземных и подводных конструкций, которые подвергаются агрессивному воздействию минеральных и пресных вод; строительные растворы, можно использовать вместо сульфатостойких цементов | Для бетонов с маркой по морозостойкости F100 и более. Для тяжелых бетонов при температуре твердения ниже 10 о С и отсутствии прогрева | Для работы в условиях попеременного увлажнения и высыхания |
| 400 |
|
Монолитные и сборные железобетонные конструкции с обеспечением ТВО с классом С25 для массивных надземных, подземных и подводных конструкций, которые подвергаются агрессивному воздействию минеральных и пресных вод; строительные растворы | Изготовление бетонов с маркой по морозостойкости F100 и выше без воздухововлекающих добавок, | Для работы бетона в условиях попеременного увлажнения и высыхания | ||
| 500 |
|
Монолитные и сборные железобетонные конструкции с обеспечением ТВО с классом С15 — С30. Можно добавлять суперплас-тификатор для получения бетона класса С40 | Для бетонов класса ниже С 15, для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок | |||
| Сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ) ГОСТ 22266-94 | 400, 500 | Трехкальциевый силикат – не более 50%, трехкальциевый алюминат – не более 5 %, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%). |
|
Монолитные и сборные железобетонные конструкций, работающие в высоко агрессивных средах, содержащие концентрацию ионов SO 2 4 ; Cl; Mg 2 ; CO 2 2 . Бетонов, работающих в условиях попеременного замораживания и– оттаивания, увлажнения и высыхания, изготовление массивных конструкций | Для бетонов, к которым не предъявляются высокие требования по сульфатостойкости и (или) морозостойкости | |
| Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками (ССПЦ-Д20) | 400, 500 | Трехкальциевый силикат – не более 50%, трехкальциевый алюминат – не более 5 %, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%) + минеральные добавки 20 % |
|
Монолитные и сборные железобетонные конструкций, работающие в высоко агрессивных средах, содержащие концентрацию ионов SO 2 4 ; Cl; Mg 2 ; CO 2 2 . Допускается использовать взамен ПЦ-Д20 | Для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок, для строительных растворов | |
| Сульфатостойкий шлакопортландцемент (ССШПЦ) ГОСТ 22266-94 | 300, 400 | Трехкальциевый силикат – не более 50%, трехкальциевый алюминат – не более 5 %, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%) + добавка доменного шлака |
|
Для сульфатостойкихподземных и подводных бетонных и железобетонных конструкций, для использования как низкотермичного цемента | Применение в зоне попеременного замораживания – оттаивания, увлажнения – высыхания | |
| Пуццолановый портландцемент (ППЦ) ГОСТ 22266-94 | 300, 400 | Цементный клинкер + добавка гипса (3 – 5 %) + активная минеральная добавка |
|
Для подземных и подводных конструкций в сильноагрессивных средах ивоздействию мягких вод. Для внутренних массивов гидротехнических сооружений. | Для надземных конструкций, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности | Применение в зоне попеременного замораживания – оттаивания, увлажнения-высыхания; для производства изделий и конструкций с применением ТВО В морозостойких бетонах при их твердении в сухих жарких и зимних условиях; в условиях попеременного увлажнения и высушивания |
| Пластифицирующий портландцемент ГОСТ 10178-85 | 400, 500 | ПЦ + добавка гидрофильная ПАВ |
|
Изготовление монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций. В массовом производстве железобетонных изделий, но необходима некоторая выдержка перед пропаркой (ТВО) изделий | Не рекомендуется при производстве пенобетона и для приготовления очень жестких составов | |
| Гидрофобный портландцемент ГОСТ 10178-85 | 400, 500 | ПЦ + добавка гидрофобная ПАВ |
|
При изготовлении бетонов для дорожного, аэродромного строительства. Гидротехнические сооружения, для облицовки и штукатурки зданий | 6060 06.06.2019 5 мин.
Loading...