Быстросохнущий раствор для цемента

Где применяется быстротвердеющий (быстросохнущий) цемент

Быстротвердеющий цемент – это бетонный раствор, в котором благодаря составу и особенностям производства происходит ускоренная гидратация, что значительно сокращает срок набора прочности и полного цикла затвердевания смеси. Такой цемент используют в строительстве высотных сооружений, монолитов, железобетонных конструкций, в ситуациях, когда нельзя или нецелесообразно ждать 28 суток набора прочности бетона.

Быстросохнущий цемент обладает главным преимуществом – сокращение сроков затвердевания, что существенно сокращает время выполнения работ, позволяет избежать простоя и продолжать строительство. Несмотря на данное достоинство, такой цемент вряд ли когда-либо вытеснит с рынка обычные смеси, так как производится на дорогом оборудовании (что соответственно сказывается на цене материала), из высококачественного сырья (этот фактор также повышает стоимость), предполагает определенные требования к технологии заливки.

Быстротвердеющий портландцемент предполагает преобладание алитовой фазы в минералогическом составе с ограниченным количеством С3А (максимум 8%). Интенсивное застывание даже в начальном этапе гарантирует уже по прошествии 2 суток набор прочности в диапазоне 15-25 МПа (почти половина показателя по марке).

ГОСТ 10178-62 устанавливает предел прочности на изгиб минимум 40 кгс/см3 – уже через 3 дня железобетонные конструкции достигают в обычных условиях данного показателя. Сегодня на рынке представлены два вида быстросхватывающегося бетона – М400 Д20Б и более прочный М500 Д20Б (используется чаще – в заливке фундамента, кладке стен).

Быстросохнущий цемент

Основное отличие обычного цемента от быстросохнущего заключается в скорости затвердевания. Обозначается эта характеристика буквой Б после указания содержания в смеси добавок к примеру: М500 Д20 Б. На начальной стадии смешивания быстросохнущего (быстрозатвердевающего) цемента с водой происходит скорое схватывание смеси. При этом такой раствор набирает прочность в более короткие сроки, чем обычный ПЦ.

Область применения

Наибольшую популярность быстросохнущие цементы нашли в производстве железобетонных изделий, исключающем использование пропаривающих камер (например, промышленное изготовление фундаментных блоков т.п.). Особенно ярко проявляются свойства быстротвердеющего цемента в ходе кладочных работ. Применение данного строительного материала практически исключает риск простоев в работе, которые имеют место при работе с обычным цементом, когда нижние ряды кирпича начинают смещаться вод весом верхнего ряда. Сократить скорость затвердевания раствора также можно путем добавления в смесь ускорителей отвердевания.

Изготовление быстротвердеющего бетона

Производство данного материала осуществляется по технологии, предусматривающей тонкий помол цементного клинкера. В результате такого помола существенно увеличивается площадь поверхности цементных «зерен», что обеспечивает более высокие показатели схватывания цементной смеси. Также возможен вариант применения особого клинкера, обладающего специфическим минеральным составом.

Последний способ позволяет повысить экономию энергоресурсов и также поднять производственные показатели. Тонкий помол цемента достигается в результате дорогостоящего и довольного длительного производственного процесса, который влечет за собой износ оборудования, при этом объем изготовленного материала существенно снижается.

Если на мешках с цементом вы увидели маркировку, свидетельствующую о высоком процентном содержании трехкальцевых силикатов и алюминатов, его по праву можно считать быстротвердеющем цементом. Важное значение имеет и содержание таких компонентов в составе стройматериала, как С3А — 10% и C3S — 50%, специальных минеральных активных добавок. Количественно содержание введенных добавок может варьировать от 0 до 20. Данные показатель отражается в индексе Д.

Использование быстросохнущих портландцементов, содержащих специальные добавки, позволяет увеличить скорость оборачивания съемной опалубки и форм в изготовлении железобетонных изделий.

Согласно требованиям ГОСТ 10178-62 быстросохнущие цементы обязаны иметь предел прочности на изгиб — не менее 40 кгс/см 2 . Такую характеристику имеют железобетонные изделия через 3 дня твердения в стандартных условиях. При этом классическая 28-суточная прочность для портландцементов быстросохнущего типа не регламентируется.

Виды быстросохнущего цемента

• особобыстротвердеющий,
• сверхбыстротвердеющий.

Минеральные активные добавки в особобыстротвердеющем составе практически отсутствуют, при этом клинкер имеет тонкость помола 4000 см 2 /г и включает до 68% алита и 8% целита. Через сутки после заливки плотность такого цемента составляет 30 МПа, через 3 суток – 45 МПа.

Химико-минералогический состав сверхбыстротвердеющего ПЦ строго нормирован. Он включает галогеносодержащие вещества (например, фторид кальция), которые способствуют увеличению содержания алюминатов. Такой ПЦ имеет тонкость помола 7000-9000 см 2 /г. Уже через 1-4 часа после заливки об обретает прочность до 10 Мпа, которой вполне достаточно для того, чтобы начать проведение распалубки. Через сутки изделие набирает 60-70% нормативной прочности, применимой к бетону.

Растущая потребность в быстротвердеющих цементах объясняется стремительно увеличивающимися объемами производства строительных сухих смесей.

Сколько сохнет цемент?

Процесс высыхания и набора прочности бетона состоит из двух стадий:

• схватывание бетона. Это довольно короткий период – в течение первых двух часов после затворения смеси происходит схватывание цемента. Окончание процесса схватывания наступает приблизительно через 3 часа. Продолжительность процесса схватывания – всего 1 час (при температуре 20°С). Однако, если температура 0°С этот процесс растягивается до 20 часов. Причем начало схватывания начинается спустя 6-10 после затворения смеси. При пропаривании в специальных камерах период схватывания бетона не превышает 20 минут!

• твердение бетона. Данный процесс наступает непосредственно после схватывания цемента. Для того чтобы гарантировать нужную марку бетона следует выждать 28 дней. Сколько сохнет цемент, зависит от его состава. Если в смеси содержатся биологически активные добавки, то при затворении водой они вступают в химическую реакцию и процесс твердения бетона происходит гораздо быстрее.

Именно поэтому быстросохнущие цементы нашли широкое применение в скоростном строительстве.

Виды быстросохнущего цемента и маркировка

Основной параметр отличия – марки цемента, использованные при производстве смеси. От них будут зависеть эксплуатационные характеристики после твердения.

По скорости твердения выделяют два вида:

• Особобыстротвердеющий. Его главное отличие – минимум присадок. Чтобы смесь получить качественной, нужно мелко помолоть клинкер – до удельной поверхности 4000 см 2 /г. Допускается добавление алита и целита. Уже в первые сутки после заливки плотность будет составлять 30 МПа. Еще через двое суток этот показатель увеличится на 10 МПа.
• Сверхбыстротвердеющий. Часто применяется при создании несущих конструкций. Сохнет значительно быстрее описанного выше – за сутки набирает до 70% марочной прочности. Плотность в 10 МПа, достаточная для демонтажа опалубки, набирается за период от 2 до 4 часов. На скорость твердения влияют температура и влажность окружающей среды. Нужные характеристики достигаются за счет уменьшения удельной поверхности помола до 8000-9000 см 2 /г.

Маркировка смеси выглядит так: XXX 000 Y0 Z, где:

• XXX – обозначение основного типа цемента – портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистые, гипсоглиноземистые и другие разновидности.
• 000 – тип марки, показывающий максимально допустимую нагрузку в кг/см 2 .
• Y0 – процентное соотношение минеральных добавок к общей массе смеси.
• Z – быстросохнущий цемент, обозначается буквой «Б».

Состав

Отменные эксплуатационные свойства смеси достигаются благодаря присутствию в продукте следующих ингредиентов:

• порообразователей;
• ускорителей;
• разжижителей.

Последние компоненты увеличивают пластичность раствора, позволяют воде в нем равномерно распределяться. Первые добавки и ускорители уменьшают срок выведения из раствора влаги. Их использование снижает механические характеристики (предельную прочность и пластичность) у будущей поверхности.

Как ускорить твердение бетонной смеси

Есть разные способы увеличить скорость твердения.

Снижение водоцементного соотношения

Уменьшение воды затворения способствует быстрому образованию концентрированного раствора, в котором кристаллизация происходит лучше, что сокращает время схватывания.

снижение подвижности раствора, из-за чего он тяжелее поддается обработке, хуже заполняет подготовленный объем, а готовый бетон может иметь полости, что значительно снизит его качество;

слишком сильное снижение В/Ц приводит к изменению характеристик готового изделия (хрупкости, снижению прочности);

удорожание работ из-за повышенного расхода цемента.

Снижение водоцементного соотношения с одновременным добавлением пластификатора

Для предотвращения негативных характеристик раствора с низким В/Ц, в него добавляют пластификатор. Он позволяет снизить В/Ц и одновременно увеличить подвижность смеси, повысить скорость отвердевания и прочность готового изделия.

Тепловлажностная обработка заливки

Согласно формуле Ван Гоффа, повышение температуры на каждые 10°С (в диапазоне от 0° С до 100°С) влечет увеличение скорости процессов в 2-4 раза.

Бетон, который набирает расчетную прочность при 20°С за 28 суток, теоретически при температуре 60°С и влажности 90% должен набрать таковую за 8 часов. На практике этот процесс при указанной температуре занимает 12 часов.

Напротив, при снижении температуры бетон отвердевает более медленно вплоть до полного торможения процессов.

Недостатки метода: обработка удорожает стоимость производства бетон а .

Добавление присадок и принцип их действия

Для увеличения скорости набора прочности в раствор добавляют химические вещества:

хлористые соли (хлористый кальций, натрий);

Ускорители твердения бетона повышают растворимость компонентов цемента; вода в растворе быстрее насыщается, и кристаллизация идет активнее.

Согласно требованию ГОСТ, ускорители должны увеличивать скорость отвердевания в первые сутки не менее, чем на 30%.

Сезонная специфика

Процесс набора прочности напрямую зависит от температуры.

Оптимальной является температура 20°С и влажность 90%.

В России такая температура бывает недолго. Летом воздух прогревается сильнее; начиная с середины осени температура уже может опускаться до 0°С и ниже.

Учитывая, что бетон набирает прочность в течение почти месяца, работы могут затрудняться.

Некоторые соли-ускорители твердения бетона одновременно являются противоморозными добавками.

Добавки-ускорители для твердения бетона используются в соответствии с погодными условиями, чтобы обеспечить оптимальное ускорение твердения.

Например, поташ нельзя применять при положительных температурах, поскольку он резко ускоряет схватывание цемента, делая невозможной работу с ним. Применение поташа при плюсовых температурах допустимо совместно с лигносульфонатами, которые оказывают пластифицирующее действие. В этом случае получаются подвижные бетоны с выраженными антиморозными свойствами, без излишне быстрого схватывания.

Добавление поташа целесообразно при низких температурах: холод замедляет отвердевание, а поташ ускоряет его.

Углекислый натрий (сода) работает как ускоритель для бетона для быстрого схватывания. Его активное воздействие может приводить к хрупкости готовых изделий.

Недостатки распространенных ускорителей твердения бетона

Добавление ускорителей схватывания бетона и ускорителей твердения бетона зависит от температурных условий, используемых добавок, назначения бетона и имеет массу нюансов.

некоторые присадки способствуют коррозии бетона;

хлориды не рекомендуются в армированных бетонных конструкциях, так как способствуют коррозии арматуры;

могут появляться высолы на поверхности бетона;

поташ нельзя использовать в бетонах с электро проводкой;

некоторые соли увеличивают скорость схватывания, но в дальнейшем снижают прочность бетона по сравнению с бетоном без добавок.

В серьезном строительстве лучше использовать готовые комплексные добавки для ускорения схватывания и ускорения набора прочности. Они эффективные, экономичные (вносятся в количестве 0,5-1%, некоторые до 4,5% от массы цемента), а их действие предсказуемо и надежно.

Комплексные добавки выпускаются как в виде порошка, так и в жидкой форме.

Распространенные добавки для быстрого твердения:

линейка пластифицирующих добавок-ускорителей Реламикс,

По характеру воздействия на цементное тесто различают следующие виды добавок:

Добавки, не вступающие в реакцию с компонентами цемента, но повышающие их растворимость и снижающие температуру замерзания воды.

Активизирующие процессы гидратации цемента посредством смешивания добавки с частицами цемента, которые разрушают силикатные составляющие цемента и повышают их растворимость в воде и снижают температуру замерзания воды.

Ускоряющие процессы гидратации цемента, вызываемые реакциями обмена, которые приводят к образованию гелей гидроксидов кальция и снижают температуру замерзания воды.

Способствующие выделению тепла при гидратации цемента и понижающие температуру замерзания воды.

Эти добавки можно разделить на следующие основные группы:

Ускорители схватывания

Добавки, обеспечивающее очень быстрое первичное схватывание бетонной смеси. Например, при проведении срочных ремонтных работ, быстрой заделки течей в бетонных резервуарах и т.д.
К ним относят жидкое стекло, в ассортименте компании этот материал представлен средством CEMMIX Liqui.

Ускорители набора прочности

Это добавки для бетона и растворных смесей комплексного действия, позволяющие в два раза сократить набор начальной эксплуатационной прочности и конечной марочной прочности. Их использование ускоряет набор распалубочной прочности и оборот оснастки и опалубки, что дает дополнительную выгоду в виде сокращения времени строительства. Также большой плюс – это способность активации лежалого цемента, что позволяет использовать цемент, долго пролежавший на хранении и потерявший свою активность (способность адгезии с прочими компонентами раствора) без потерь итоговой прочности бетонной конструкции.

Среди наших добавок это комплексный ускоритель твердения CEMMIX CemFix.

Пено- и газообразователи

Обеспечивают вовлечение воздуха в бетон и создание его пористой структуры (газобетон). Приводят к снижению веса конструкции, но и значительному снижению её прочности.

Самый распространённый представитель – алюминиевая пудра.

Во время смешивания бетонной смеси с использованием алюминиевой пудры, сразу производят её виброобработку. Под воздействием вибрации алюминиевая пудра мгновенно вступает в реакцию с цементом и водой. Образующийся при этом алюминат кальция (очень мощный ускоритель схватывания цемента) связывает часть свободной воды из пенобетонной матрицы в кристаллогидрат, с выделением водорода и тепла. Схватывание и твердение такой бетонной смеси происходит за несколько минут.

Количество любых вводимых добавок устанавливают по имеющимся указаниям или на основании лабораторных испытаний. При работе с ними надо соблюдать точные рекомендованные дозировки, и тогда результат работы будет самым высоким!

Если Вам нужна помощь в вопросе использования ускорителей твердения для бетона, подбора оптимального варианта или другие консультации – обращайтесь на горячую линию CEMMIX по телефону на сайте!

Мы с радостью поделимся опытом и подберём для Вас лучшее решение!