Активность марка цемента по прочности

Активность цемента: как определить

О прочности цемента обычно судят по его марке, которая определяется сразу после выпуска материала. Но в результате транспортировки или при длительном хранении цемент начинает взаимодействовать с частицами воды, происходит реакция гидратации, и прочность цемента падает.

• Что такое активность цемента
• Активная фаза
• Перспективная фаза
• Фаза деградации
• Факторы, влияющие на активность цемента
• Процесс проведения испытаний активности цемента
• Методы определения пределов прочности
• Определение пределов прочности на изгиб
• Определение прочности при сжатии
• Определение прочности при пропаривании
• Ускоренный метод
• Приборы для определения активности цемента
• Заключение

Для нахождения остаточной прочности проводят испытания аналогичные испытаниям по установлению марки. Так осуществляется определение активности цемента.

Факторы, влияющие на прочность цемента

Активность и прочностные характеристики зависят от некоторых факторов.

Условия хранения

При длительном хранении цемента активность постепенно снижается. Скорость изменения зависит от условий хранения. Обнаруживается такая динамика снижения параметра:

1. Сухой закрытый склад при хранении материала в водонепроницаемых мешках — активность не изменяется в течение 1 месяца, через 2 месяца уменьшается на 4-5%, через 3 — на 8-9%, через 4 — на 12-16%;
2. Сухое помещение, но обычные, бумажные мешки — через 1 месяц снижение составляет 4-6%, через 2 месяца — 9-11%, 3 — 13-15%, 4 — 18-22%;
3. При повышенной влажности или хранении в насыпном виде — через 1 месяц — на 10-12%, 2 месяца — 15-17%, 3 — 19-23%, 4 — 24-28%.

В зависимости от срока и условий хранения, реальная марка цемента снижается на порядок. Так через 3 месяца материал марки М400 может превратиться в М300.

Состав материала

Активность любого цемента существенно зависит от вида и количества добавок, наличия примесей, состава и концентрации клинкера. Так при наличии кальцитов и кварца показатель снижается, а при повышенном содержании алюминатов и алита — повышается. Щелочные добавки способны влиять на скорость кристаллизации, причем и в сторону замедления, и в сторону ускорения. Для повышения прочности в цемент добавляется клинкер.

Дисперсность частиц

Она определяется степенью помола компонентов. Мелкодисперсный порошок значительно быстрее вступает в химическую реакцию по своему объему, что повышает активность. При крупном помоле прочность набирается дольше, а ее величина понижена.

Существует также взаимосвязь активности с удельным весом (плотностью) цемента. С повышением этого показателя она возрастает.

Цемент разделяется на 6 видов:

1. Романцемент (Римский цемент) – цемент, в котором преобладает белит (силикат кальция). Он очень долго застывает, по причине чего в современном мире практически не используется и не производится.

2. Портландцемент – самый распространенный цемент, который чаще всего применяется в строительстве. Назван так в честь английского острова Портленд за свой цвет, который аналогичен цвету добываемых на этом острове камней.

3. Глиноземистый цемент – дорогостоящий строительный материал. Для него характерна высокая скорость затвердения и прочность. Используется для быстрого возведения построек, а также для создания строений стратегического и военного назначения.

4. Магнезиальный цемент (он же – Цемент Сореля). Назван так в честь французского физика и инженера Станисласа Сореля, который изобрел такой вид цемента в 1866 году. Характеризуется высокой скоростью затвердения и прочностью. Недостатки – быстро разрушается, особенно под воздействием воды.

5. Смешанный цемент – общее название всех цементов, смешанных со шлаками, пемзой, туфом и другими веществами. Для него характерны: быстрое затвердение, небольшая стоимость и низкая прочность.

6. Кислотоупорный цемент. В его состав входит натрий и кварцевый песок. Главная особенность – невосприимчивость к воздействию кислот. Используется в химической промышленности для возведения построек, крепления оборудования и облицовочных материалов.

Технические характеристики портландцемента

Оценка качества портландцемента осуществляется по следующим характеристикам:

• Плотность. Эта величина определяется минералогическим составом материала. В рыхлом состоянии она находится в пределах 0,9-1,3 т/м3, в уплотненном – 1,5-2 т/м3.
• Период схватывания. Эта техническая характеристика является важным свойством портландцемента. Она зависит от минералогического состава сырья, тонкости помола, водоцементного соотношения, температуры окружающей среды. Схватывание должно начаться не ранее чем через 45 минут, а закончиться – не позже, чем через 12 часов после затворения портландцемента. По нормативам портландцемент, предназначенный для создания бетонных покрытий дорог, может схватываться только через 2 часа после его затворения.
• Тонкость помола. Эта величина, равная суммарной поверхности зерен в единице массы цемента, существенно влияет на технические характеристики материала, в частности, на скорость его твердения. У обычного портландцемента тонкость помола равна 2500-3000 см2/г, быстротвердеющего – 4000-6000 см2/г.
• Равномерность изменения объема во время твердения цементной лепешки. Это одна из главных технических характеристик портландцемента. Неравномерное схватывание характерно для вяжущего, в составе которого присутствует слишком большое количество свободной извести или оксида магния. Равномерность изменения объема измеряется на четырех лепешках, которые изготавливаются из цементного теста нормальной густоты. Испытания проводят способом кипячения. Цемент считается прошедшим испытания, если на лицевой стороне всех лепешек отсутствуют: сетка мелких трещин или крупные радиальные трещины, доходящие до края.
• Водоцементное соотношение (водопотребность). Этот термин означает количество воды, необходимое для изготовления продукта требуемой пластичности. Для портландцемента водоцементное соотношение составляет примерно 25 %. При необходимости его снижения в состав сырьевой смеси вводят пластификаторы.
• Водоотделение. Этот процесс происходит при твердении строительного раствора или смеси из-за опускания частиц вяжущего и заполнителей под действием силы тяжести. Вода может выступать на поверхности бетонного элемента, между слоями укладываемой смеси или раствора, вокруг частиц заполнителя или арматурных стержней. Наличие таких тонких водных пленок внутри бетонного элемента значительно снижает его прочность и долговечность.
• Морозостойкость. Это свойство характеризует способность отвердевшего цементно-песчаного слоя или бетонной конструкции, изготовленных на базе портландцемента, выдерживать циклы замерзания/оттаивания без потери рабочих характеристик.
• Коррозионная стойкость. Ее обычно разделяют на химическую и физическую коррозионную стойкость. Химическая коррозионная стойкость зависит от минералогического состава, а именно, от способности компонентов выдерживать воздействие химически агрессивных сред. Физическую коррозионную стойкость улучшают снижением пористости бетона, уменьшением радиуса пор и их обработкой гидрорфобизирующими составами.
• Тепловыделение. Это свойство характеризует величину тепла, выделяемого в процессе гидратации цемента. Портландцемент, слишком активно выделяющий большое количество тепла, нельзя использовать при строительстве массивных сооружений из-за большой разницы в температурах на поверхности и внутри бетонного элемента. Для регулирования тепловыделения цемента применяют специальные активные добавки.

Факторы, влияющие на прочность цемента

Для сохранения прочности хранение цемента в открытом мешке не более недели в сухую погоду и не более суток – в сырую.

Как уже стало понятно, из-за срока хранения активность данного стройматериала теряется. Но она меняется и в зависимости от того, каким способом хранится данный стройматериал. Так, если его хранить в закрытых помещениях в водонепроницаемых мешках, то за 1 месяц хранения он не потеряет ни одного процента, за 2 месяца – 5%, за 3 месяца – 10%, за 4 месяца – 15% и так далее. Хранение в сухом помещении в обычных мешках: за 1 месяц – 5%, за 2 месяца – 10%, за 3 месяца – 15%, за 4 месяца – 20%. Хранение во влажном помещении в таких же мешках: 1 месяц – 10%, 2 месяц – 15%, 3 месяц – 20%, 4 месяц – 25% и так далее. Хранение насыпью в закрытом сухом помещении показатели будут такими же, как и предыдущие. Из всего следует, что тенденция такова: чем больше срок хранения, тем ниже активность.

Еще одним главным фактором, который влияет на прочность цемента, является его состав. Зачастую добавление в него различных примесей в разы снижает прочностные качества и, соответственно, падают его вяжущие свойства. Если приобретается данный стройматериал с добавками, то следует обращать внимание на свойства и самой примеси. У нее показатели активности также должны быть тоже высокими.

В зависимости от добавок и места хранения меняются показатели прочности цемента.

При добавлении в этот стройматериал кальцита и кварца прочность цемента снижается. Высокое содержание алитов и алюминатов в цементе наоборот повышают прочность, поэтому если необходимо повысить эти показатели, то в него добавляют клинкер. Его активность определяют по минеральному составу.

Также активность зависит и от помола. Даже в случае если у двух смесей имеется одинаковый состав, то один может быть высокомарочным, а другой нет. Так, чем помол тоньше, тем вещества активнее вступают в процесс гидратации, поскольку взаимодействие зерен с водой начинается с поверхности частиц и, соответственно, показатели суммарной площади будут значительно выше, чем у грубомолотого. Кроме того, помол влияет и на удельный вес, от которого, в свою очередь, тоже зависит активность цемента. Чем ниже его плотность, тем меньше будет прочность.

Активность и марки портландцемента: какие бывают и способы их определения?

Порошок должен аналогично воде протекать между пальцами руки. Возможно наличие небольших комочков материала в мешке.

Они должны легко разминаться в порошок пальцами. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью. Если расплыв конуса окажется менее мм, количество воды увеличивают до получения расплыва конуса — мм.

Если расплыв конуса окажется более мм, количество воды уменьшают до получения расплыва конуса — мм.

Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса — мм, принимают для проведения дальнейших испытаний. Приготовление раствора для изготовления трех балочек производится так же, как и для определения консистенции. Для уплотнения раствора форма балочек с насадкой, предварительно смазанная внутри машинным маслом, закрепляется на виброплощадке.

Формы наполняют приблизительно на 1 см раствором и включают виброплощадку, затем в течение 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями окончательно заполняют раствором.

По истечении 3 мин от начала вибрации вибрация образцов заканчивается.

Осевое растяжение бетонного образца

Такую характеристику, как растяжение бетона по оси, обычно не принимают в расчет. По осевому растяжению можно определять способность бетона выдерживать колебания температур и влажности без растрескивания и разрушения бетона.

Рассчитать этот параметр можно растягиванием бетонных балок на исследовательском оборудовании. При этом наблюдается разрушение балки при воздействии противоположных сил растяжения. Повысить значение осевого растяжения можно добавлением в смесь мелкозернистых заполнителей.

Передаточная прочность бетона

Передаточная прочность – это значение прочности бетона для напряженных конструкций при передаче на них натяжений от арматуры. Для реальных условий ее значение принимается ≤ 70% от марки бетона, в пределах 15-20 Мпа для разных типов армирования.