Виды и сферы применения цемента

Выбор марки

Буква «М» (или «ПЦ») рядом с цифрой указывает на прочность. Процентное соотношение добавок к общему объему обозначается буквой «Д». Обозначения «Б», «ПЛ», «СС», «ГФ», «Н» показывают назначение цемента.

Портландцемент – это обычный, который применяют для создания бетонных смесей и строительства. К нему относятся марки 400 и 500, они могут еще называться «цемент ПЦ400».

М 500 обеспечивает плотность и высокую прочность монолита. Марка ПЦ I 500 используется для бетонирования поверхности и серьезных нагрузок. Его характеристики – это морозостойкость, водостойкость, а особенно – быстрая схватываемость. Его широко используют в производстве тротуарной плитки и черепицы.

Шлакопортландцемент ПЦ II А-Ш 500 содержит 20 % добавок, он самый подходящий для строительных работ. Хотя он схватывается не так быстро, как ПЦ I 500, но после окончательного застывания приобретает сходные качества.

Цемент 400 применяют для заливки армированных перекрытий фундаментов, несущих балок, железобетонных изделий. Сорт ПЦ II /Б-Ш 400 индекса включает от 20 до 35 % добавок. Плотность этой марки меньше, и поэтому материал имеет большую эластичность.

Сорт с индексом ПЦ II /А-Ш 400 относят к М400, он включает клинкер, хотя с меньшими пропорциями.

Наличие и количество добавок влияет на прочность и пластичность раствора.

Правильно подобрать марку для конкретных условий строительства – не слишком простая задача

Внимание необходимо обратить на активность цемента. Есть некоторые факторы, оказывающие воздействие на его активность

Один из факторов – это состав, он показывает, какие добавки и примеси использовали в производстве. Часто от применения добавки марка и активность падают, соответственно, снижаются его вяжущие способности. Происходит это, когда добавкой заменяют часть вяжущего активного вещества. Необходимо подбирать добавку, активность у которой высокая, этим сохраняя свойства цементной смеси. К примеру, при добавлении в смесь кварца или кальцита снижается активность.

Тонкость помола цемента определяет активность цементного теста.

Еще один важный фактор активности – тонкость помола. Часто бывает, что две смеси имеют одинаковый состав, но один цемент высокой марки, а второй нет. Помол влияет на площадь вяжущего вещества, и поэтому чем тоньше помол, тем структура у бетона плотнее.

Третьим и одним из главных факторов активности является использование клинкеров. По минеральному составу клинкера определяется активность. Если нужен цемент с особо прочной характеристикой, необходимо добавить клинкер с высоким содержание алюминатов и алитов.

Состав бетона для фундамента

Бетон — материал, состоящий из:

• Вяжущего. Чаще всего это — цемент (портландцемент). Есть еще нецементный бетон, но для фундаментов он не применяется.
• Заполнителей:
  • песка;
  • щебня или гравия.
• Воды.

Марка бетона определяется пропорциями всех этих компонентов, а также условиями его твердения (схватывания). Оптимальные условия для набора бетоном прочности создаются при температуре +20°C.При таких условиях очень активно процесс идет в первые 7 дней. За это время бетон набирает порядка 50% прочности. При таких параметрах уже можно продолжать строительство дальше. Расчетная прочность, которую принимают при проектировании за 100%, при таких условиях набирается за 28-30 дней. В действительности же процесс продолжается и дальше, но уже с очень небольшой скоростью. Набранная после 30 дней прочность нигде не учитывается — идет «в запас».

При какой прочности можно продолжать строительство в зависимости от марки бетона

При понижении температуры, время схватывания значительно возрастает (при +15°C требуется уже порядка 14 дней для достижения 50% прочности). При температуре +5°C процесс практически останавливается, и при таких условиях необходим уже зимний бетон — с соответствующими добавками и/или меры по повышению температуры (укутывают, подогревают в смесителе, используют подогрев через опалубку или греют напрямую, прикрепив к опалубке изнутри греющие кабели).

Цемент

Для изготовления бетона используются портландцемент разных типов. Наиболее распространенные такие:

• Портландцемент — начинает схватываться не ранее чем через 3/4 часа и не позднее чем через 3 часа после замеса. Конец схватывания — через 4-10 часов.
• Шлакопортландцемент — после замеса в зависимости от температур и параметров раствора начинает схватываться через 1-6 часов, заканчивает через 10-12 часов.
• Пуццолановый портландцемент — твердение начинается через 1-4 часа, заканчивается через 6-12 часов.

• Глиноземистый цемент — твердеть начинает через 1 час, заканчивает через 8 (но не позже).

Любой из этих видов связующего может быть использован для приготовления бетона. Только вам нужно будет учитывать время схватывания раствора — уложить и провибрировать его нужно до начала твердения.

Рекомендуемые марки цемента для бетона

Заполнители

На качество бетона оказывают влияние и заполнители. Нужно придерживаться не только рекомендуемых пропорций, но и качественных показателей — влажности и зернистости.

Песок

В зависимости от размеров зерен различают следующие виды песка:

• крупный  размер песчинок 3,5-2,4 мм,
• средний  —  2,5-1,9 мм,
• мелкий 2,0-1,5 мм;
• очень мелкий  1,6-1,1 мм);

• тонкий ( меньше 1,2 мм).

Для засыпки используют в основном крупный и средний, реже — мелкий. Песок должен быть чистым — не содержать никаких посторонних включений  — корней, камней, растительных остатков, кусков глины. Даже содержание пыли и илистых веществ нормируется — их не должно быть более 5%. Если песок вы решили «добыть» сами, проверьте количество загрязняющих веществ.

Для проверки 200 куб. сантиметров песка засыпают в пол-литровую емкость (банку, бутылку), заливают водой. Через минуту-полторы воду сливают, снова заливают и взбалтывают песок. Процедуру повторяют пока вода не будет прозрачной. Если песка осталось 185-190 куб. см, его можно использовать — его запыленность не превышает 5%.

Обращать внимание нужно и на влажность песка. Все пропорции даны из расчета на сухие компоненты. Даже сухой и сыпучий песок имеет влажность не менее 1%, обычный — 5%, мокрый — 10%

Это нужно учитывать при дозировке воды.

Щебень и гравий

Щебень получают дроблением горных пород. В зависимости от величины фрагментов различают следующие фракции:

• особо мелкий  3-10 мм;
• мелкий  10-12 мм;
• средний  20-40 мм;

• крупный  40-70 мм.

Для приготовления бетона используют несколько фракций — так распределение щебня по объему получается более равномерным, а прочность увеличивается. Нормируется размер самых крупных фрагментов: он не должен быть больше чем 1/3 от самого мелкого размера конструкции. Применительно к фундаментам принимают в расчет расстояние между прутами арматуры. СНиП определяет и количество мелкого щебня: его должно быть не менее 1/3 от общего объема.

Гравий имеет примерно те же фракции и размеры, но при его использовании водоцементное отношение (вода/цемент или в/ц) увеличивается на 0,05 (на 5% воды нужно лить больше).

Вода

Для приготовления и поливки бетона используется вода, пригодная для питья. В том числе та, которую можно пить после кипячения. Морскую воду допустимо использовать с портланд- и глиноземным цементом. Любая другая техническая вода не годится.

Состав

Полная химическая формула стройматериала довольно сложная. Он содержит следующие вещества:

• кальциевый оксид в количестве 67%;
• кремниевый диоксид в объеме 22%;
• алюминиевые окиси порядка 5%;
• оксид железа, содержание которого составляет 3%;
• модифицирующие компоненты – не более 3%.

Основу стройматериала составляют следующие ингредиенты:

клинкер, произведенный из глины и известняка. От качества клинкера зависят прочностные свойства. Клинкер – это главный компонент, произведенный при нагреве известково-глинистого состава во вращающейся печи. При обжиге плавится глиносодержащее сырье и известняковые материалы с образованием гранул, насыщенных кремнеземом. Затем производится повторный отжиг и дробление клинкера до пылеобразного состояния;

До сих пор аналогов данного стройматериала еще не найдено, что свидетельствует об уникальных свойствах цемента

• компоненты минерального происхождения. Введение специальных добавок расширяет сферу применения, повышает эксплуатационные характеристики, придает необходимые свойства. Добавляются гранулированные шлаки, измельченные сланцевые материалы, пуццолановые ингредиенты и измельченная известь. В нормативных документах, регламентирующих состав стройматериала, имеется информация о содержании в минеральных компонентах различных химических веществ;
• специальные добавки и вспомогательные компоненты, содержащие сульфат кальция. Добавление данных ингредиентов не оказывает влияния на скорость поглощения влаги и продолжительность использования рабочей смеси. Изменение концентрации кальциевого сульфата, входящего в состав модификаторов, позволяет регулировать в необходимых пределах продолжительность процесса гидратации. Для этого производится добавление гипсового порошка.

Кроме указанных основных составляющих, вводятся специальные присадки, повышающие устойчивость цементного состава к высокой температуре, воздействию кислот, щелочей, агрессивных сред. Добавки также повышают влагостойкость, улучшают адгезию со стальной арматурой, а также влияют на подвижность цементного раствора.

В сухом виде — это сыпучая однородная масса серого цвета

Новое обозначение

Новая маркировка цемента не является точной заменой старого обозначения – в данном случае применяются несколько иные критерии оценки вяжущего. Правила маркирования современного образца регламентированы в ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные», составленном согласно стандарту Евросоюза EN 197-1.

Маркировка по новому госту включает обозначение типа цемента:

• ЦЕМ I – ПЦ (чистое вяжущее без добавок);
• ЦЕМ II – ПЦ с улучшающими характеристики добавками на минеральной основе);
• ЦЕМ III – ШПЦ (шлаков не менее 20%, остальное – клинкер);
• ЦЕМ IV – цемент на пуццолане;
• ЦЕМ V – вяжущее композитное на нескольких основах в одинаковом количестве.

Количество добавок теперь не указано точно, оно обозначено интервалами: А – 6…20% или В – 20…35%. Буквы идут следом за основным типом цемента через дробь, например ЦЕМ II/А.

В отличие от старого обозначения маркировка по госту нового типа включает буквенную шифровку присадок:

• П – пуццолан;
• Ш – шлак;
• И – известняк;
• З – зола уноса;
• Г – глиеж (обожженная естественным способом глина);
• МК – микрокремнезем конденсированный;
• К – комбинированная добавка.

Тип добавки ставится после обозначения количеств присадок: ЦЕМ II/А-И.

Такой показатель, как прочность, в новом стандарте присутствует в измененном виде. Если в старом ГОСТе марка обозначалась в кг/см² (м300, 400, 500 и 600), то в ГОСТ 31108-2003 это классы прочности, показатели которых приведены в таблице:

Соответствие прочности старого и нового образца:

После класса прочности следуют буквы – обозначения скорости твердения «Б» — быстротвердеющий с началом схватывания от 10-15 минут, «Н» — нормальнотвердеющий цемент со схватыванием раствора через 2-4 часа после замеса.

Пример обозначения маркировки цемента по евростандарту:

Цемент М500 — применение

На основе этого материала изготавливаются высококачественные строительные смеси, такие как тяжелый бетон, кладочный и штукатурный раствор. Отличительной чертой готовых конструкций является прочность, стабильность, долговечность. Цемент широко используется на наиболее ответственных строительных участках:

• Для заливки фундамента для многоэтажных и производственных зданий.
• Для строительства общественных и производственных строений и помещений, которые испытывают повышенную нагрузку (например, торговых центров, вокзалов, крупных складов или портовых доков).
• Для проведения аварийного ремонта и восстановления железобетонных и бетонных конструкций. Характеристики материала позволяют выполнить работы в самый короткий период времени и с надлежащим качеством.
• Для возведения гидротехнических сооружений, таких как плотины, мосты, дамбы, шлюзы.
• Используют при строительстве скоростных автомагистралей и дорог и т. д.

Сейчас цемент М500, цена которого зависит от объема (оптом или в розницу) и начинается от 200 с лишним рублей за мешок (50 кг), все чаще стал использоваться для изготовления еврозаборов, тротуарной плитки, газосиликатных блоков.

Разновидности специальных цементов

Специальным цементам, благодаря использования специального сырья, подбора нужных добавок и применения оригинальных технологий изготовления, придаются специфические свойства. К этому классу материалов относятся:

1. Глинозёмистые, изготавливаемые обжигом при температурах 1500…1600 градусов смеси бокситов или высокоалюминатных шлаков и известняков. Содержание в составе до 85-ти % алюминатов кальция способствует интенсивному взаимодействию с водой. Уже в 1-е сутки происходит набор 90 % процентов марочной прочности, а спустя 3-е суток достигается марка 400, 500 или 600. Уникальные свойства выделять при твердении большое количество тепла, высокие коррозионные и морозостойкие показатели цемента обуславливают и их применение:
   • бетонирование конструктивов в условиях воздействия агрессивной среды, высоких температур, морозной погоды и прочих негативных факторов;
   • тампонирование газовых и нефтяных скважин;
   • аварийные работы, при необходимости быстрого затвердения бетона.
2. В зависимости от добавок в глинозёмистые цементы гидроалюминатов кальция и гипса, соотношения других составляющих компонентов из сырья получают безусадочные, напрягающие и расширяющиеся цементы. Вид и количество добавок, от чего зависит способность твердение в водной стихии, увеличение объёма смеси в воздушно-влажностной среде, уплотнение и самонапряжение затвердевшего камня, позволяют получить нужные свойства цементов.
3. Шлакощёлочные цементы, состоящие из гранулированного шлака тонкого помола и соединений различных щелочных металлов. Рабочие смеси на основе этого гидравлического вяжущего обладают высокими показателями по морозостойкости и стойкости к коррозии и морозостойкостью, а способность увеличения прочности во влажной среде обуславливают их эффективное использование в дорожном строительстве и возведения гидротехнических сооружений.

Заполнители — щебень и песок

Состав бетона определяется теми функциями и характеристиками бетона, которые необходимы при его эксплуатации. Наиболее распространенные — песок и щебень. К ним предъявляются не менее жесткие требования, чем к качеству цемента. Иногда используют гальку, но только если она имеет острые грани, а не округлые. При наличии ломанных линий лучше сцепление заполнителя с раствором, в результате прочность бетон имеет значительно выше.

Песок

Строительный песок может быть речным или карьерным. Речной стоит дороже, но он, как правило чище и имеет более однородное строение. Его лучше использовать при составлении бетона для заливки фундамента, стяжки. Для кладки или штукатурки уместно использовать более дешевый карьерный песок.

Кроме происхождения, песок различают по фракциям. Для строительных работ используют крупные или средние. Мелкие и пылеватые не подходят. Нормальный размер зерен песка — от 1,5 мм до 5 мм. Но оптимально в растворе он должен быть более однородным, с разницей в величине зерен в 1-2 мм.

Песок должен быть чистым, лучше с одинаковыми размерами зерен

Важна также чистота песка. В нем точно не должно быть никаких посторонних органических включений — корней, камней, кусков глины и т.п. Нормируется даже содержание пыли. Например, при замесе бетона для фундамента количество загрязнений не должно превышать 5%. Определяется это опытным путем. В полулитровую емкость засыпается 300 мл песка, все заливается водой. Через минуту, когда песчинки осядут вода сливается и заливается снова. Так повторяют до тех пор, пока она не будет прозрачной. После этого определяют, сколько песка осталось. Если разница не более 5%, песок чистый и его можно использовать при замесе бетона для фундамента.

Для тех работ, где наличие глины или извести только плюс — при кладке или штукатурке — особо заботиться о чистоте песка нет необходимости. Органики и камней быть не должно, а наличие глиняной или известковой пыли только сделает раствор более пластичным.

Щебень

Для ответственных конструкция — перекрытий и фундаментов — используется дробленый щебень. Он имеет острые грани, которые лучше сцепляются с раствором, придавая конструкции большую прочность.

Фракции щебня стандартны:

• особо мелкий 3-10 мм;
• мелкий 10-12 мм;
• средний 20-40 мм;

• крупный 40-70 мм.

В бетоне используют одновременно несколько разных фракций. Самый крупный фрагмент не должен превышать 1/3 размера самого маленького элемента заливаемой конструкции. Поясним. Если заливается армированный фундамент, то элемент конструкции, который принимается в расчет — армирование. Находите два элемента, расположенных ближе всех. Самый крупный камень не должен быть больше 1/3 этого расстояния. В случае с заливкой отмостки самый маленький размер — толщина бетонного слоя. Щебень выбираете так, чтобы он был не больше трети ее толщины.

Мелкого щебня должно быть порядка 30%. Остальной объем поделен между средним и крупным в произвольной пропорции

Обращают внимание и на запыленность щебня. Особенно нежелательна известковая пыль

Если ее много, щебень моют, после — сушат, и только после этого засыпают в бетон.

Хранение заполнителей

Понятно, что стройплощадка — не самое чистое и обустроенное место.и песок и щебень часто сгружают прямо на землю. В таком случае при загрузке необходимо следить, чтобы в замес не попадала земля. Даже небольшое ее количество негативно скажется на качестве. Потому желательно насыпать заполнители на твердые площадки.

Также необходимо предохранять их от осадков. В рецептурах бетона количество составляющих дано в расчете на сухие компоненты. Учитывать влажность компонентов учатся с опытом. Если у вас его нет, приходится заботиться о состоянии и укрывать песок и щебень от дождя и росы.

Особенности

Портландцемент, входящий в состав бетона, содержит гипс и мелкий цементный клинкер. В среднем обычный портландцемент дает усадку около 2 мм/м. В полной мере эффект можно заметить после 2 недель использования смеси, когда состав затвердеет. На 3-й неделе есть риск появления трещин.

Напрягающий цемент дает гораздо более быстрое расширение, наблюдать которое можно уже через 3 дня после применения смеси. То есть в этом случае бетон затвердеет гораздо быстрее, что придаст дополнительную прочность и поможет сохранить его во время «опасного» периода.

В составе саморасширяющихся цементов находятся разнообразные добавки, за счет которых и достигается подобный эффект. Чем больше подобных примесей, тем быстрее происходит расширение смеси, то есть затвердевание состава произойдет в более короткие сроки. Однако при слишком большом количестве добавок время затвердевания может сократиться до 4-5 минут, что создаст дополнительные сложности в работе с материалом.

Хранение

Способов и вариантов хранения сухого цемента несколько:

В домашних условиях. Отнюдь не самый надёжный способ сохранить материал пригодным для строительства и ремонта. Распространенная ошибка – думать, что в тёплом жилом помещении для цемента достаточно сухо и он не нуждается в дополнительной защите. Особенно это касается крафтовой упаковки. Даже в доме может быть слишком большая влажность воздуха, отчего цемент теряет часть своих характеристик. А если на него попадает вода, то он уже в упаковке начинает комковаться. Также на его эксплуатационное состояние влияет взаимодействие с кислородом. Это катализатор для многих элементов. Его воздействие на цемент также снижает качественные характеристики.

• На улице. Здесь все опасности очевидны: воздействие факторов внешней среды способно испортить материал меньше чем за полгода. Конечно, он не перестанет становиться вязкой субстанцией при добавлении воды, если только не закаменеет весь мешок, но плохие условия хранения сказываются на главном качестве материала – его активности. Это фактические его скрепляющие свойства и соответствие марке. Испорченный цемент в лучшем случае потеряет 10-15%, и вместо М300 будет вести себя в работе как малопригодный М200.
• Весной-летом. В тёплое время года для цемента представляет угрозу повышенная влажность, воздействие ультрафиолета от прямого попадания солнечных лучей, риск возникновения парникового эффекта под полиэтиленом.

• Зимой-осенью есть риск попадания осадков, а для некоторых смесей вредны сильные морозы и перепады температур. Еще до превращения в жидкий раствор цемент уже теряет свои полезные качества.
• В мешках (бумажных или пропиленовых). И бумага, и полипропилен способны пропускать внутрь себя влагу, поэтому любая тара нуждается в дополнительной защите.
• Навалом. Самый проблематичный для долгого хранения вариант. Цемент навалом – это сухой порошок, который доставляют до покупателя в герметичных контейнерах, а потом просто высыпают в одну кучу без какой-либо тары для хранения. К нему нужен особый подход, а лучше и вовсе заказывать такой цемент непосредственно перед началом строительства или ремонта.

Примерный срок годности цемента при благоприятных условиях – 1,5-2 года

Чтобы он не утратил свои важные качества при разных способах хранения, важно соблюдать рекомендации профессионалов. Цемент желательно приобретать непосредственно перед использованием в том количестве, которое уйдет за несколько применений

Если по каким-то причинам строительные работы оказались прерваны, а цемент остался в небольшом объёме, его можно хранить дома. Подходящее помещение должно быть сухим, удалённым от помещений, где постоянно используется вода (не балкон или лоджия, не подвал), и проветриваемым. Время от времени мешки нужно переворачивать, чтобы цемент не слёживался. Непрочную упаковку можно защитить плотными мешками для строительного мусора (из ПВХ-плёнки). Пересыпать не желательно, если срок хранения превышает 6 месяцев, поскольку на открытом воздухе происходят химические реакции. Температура в помещении не должна превышать 20-25 градусов, чтобы не возникало парникового эффекта внутри упаковки. Конденсат тоже способен испортить материал.

Большой запас материала трудно разместить в жилом помещении, его придётся вынести на улицу.

Чтобы защитить его от сырости, нужно:

• выбрать максимально сухое место;
• застелить основание (грунта, пола) ПВХ-плёнкой в один слой, чтобы вещество не впитывало влагу из почвы;
• сверху установить деревянные поддоны. Поддоны желательно обработать грунтовкой и лаком или краской, поскольку древесина тоже отличается хорошей впитываемостью. В будущем они ещё не раз пригодятся в хозяйстве;

• каждый мешок перемотать пищевой рулонной плёнкой;
• поместить в особо прочные пакеты для мусора на 120 литров, запечатать сверху монтажным скотчем;
• утеплить старой одеждой, сеном или опилками;
• поместить под навес или в хозяйственную постройку. В таком виде цемент сохранится на несколько сезонов без потерь своих свойств.

Цемент навалом хранится в так называемых цементных ямах. Их организация займет много времени и сил. Необходимо вырыть глубокую яму, армировать её стенки, чтобы не осыпались, позаботиться о нескольких слоях гидроизоляции и качественной теплоизоляции, организовать навес. Минеральная вата, фольгированные листы и ПВХ-плёнка для этих целей обойдутся не дешевле новой партии цемента, поэтому рассыпной стройматериал не приобретают заранее.

Мешок с перевалки или заводская упаковка

Хоть цемент в заводских мешках и стоит дороже, вы можете быть уверенными в том, что перед вами именно тот материал, который вы планируете использовать для постройки

Стоит обратить внимание на то, что на такой упаковке в обязательном порядке указывается адрес и наименование производителя. Вооружившись этой информацией, в интернете можно проверить действительно ли это существующий завод или даже отправить запрос, чтобы удостовериться, что купленный материал действительно продается в конкретном магазине

Полезно! Взвесьте мешок, его вес должен соответствовать тому, что написано на паковке или быть чуть выше. Заводы округляют в большую сторону.

Также производители, которые изготавливают смеси в соответствии со стандартами всегда упаковывают растворы исключительно четырехслойные крафт-мешки. Если после вскрытия упаковки, вы обнаружили двух- или трехслойный вариант, то перед вами рыночный товар.

Полезно! Если упаковка даже трехслойная, то есть вероятность, что в процессе хранения в нее мог проникнуть воздух.

Перевалка

Это и есть тот самый рыночный вариант. Перевалка означает, что с завода цемент был заказан навалом и только после этого фасовался вручную. Как правило, именно в таких упаковках не хватает нескольких килограммов смеси и слоев упаковочного полиэтилена.

Но и тут есть небольшой нюанс. Недобросовестный производитель может указать в качестве производителя завод, ведь он действительно получил смесь оттуда. Но также ему придется зафиксировать и свои данные, как фасовщика. Поэтому если на мешке указано, что цемент произведен в Рязани, а фасовался в Уфе, то есть смысл засомневаться.

Должна смутить и непомерно низкая цена, которая сильно меньше рыночной. Задумайтесь, почему именно этот поставщик решил проявить такую щедрость? Разумеется, потому что ему смесь обошлась еще дешевле или вообще бесплатно, если он продает лежалый цемент, фактически не пригодный для работы.

Не стоит радоваться и уникальным скидкам, акциям, которые проходят только сегодня и прочим рекламным трюкам. Даже если вы решили рискнуть, будьте бдительны и досконально изучите упаковку и удостоверьтесь, что на ней указан ГОСТ, вес, наименование и прочие характеристики товара.