Строительство бетона с использованием цемента М400: пропорции и состав
- Строительство бетона с использованием цемента М400: пропорции и состав
- Связанные вопросы и ответы
- Что такое цемент М400
- Какие свойства имеет цемент М400
- Какие пропорции используются при смешивании цемента М400 с бетоном
- Какие компоненты входят в состав бетона с цементом М400
- Как влияет на качество бетона использование цемента М400
- Как правильно хранить цемент М400
- Какие факторы могут повлиять на пропорции смешивания цемента М400 с бетоном
- Как определить, что бетон с цементом М400 готов к использованию
- Какие советы можно дать по работе с цементом М400
Строительство бетона с использованием цемента М400: пропорции и состав
К тяжелым относятся бетонные смеси, плотность которых равна или превышает 2000 кг/м3. В состав тяжелого бетона входят: вяжущее, крупный и мелкий заполнители, модифицирующие добавки, красящий пигмент, вода.
Цемент
Чаще всего в строительстве в качестве вяжущего используется портландцемент марок М400 (В 32,5) и М500 (В42,5) с содержанием минеральных добавок 0-20 %. По новому ГОСТу 31108-2016 портландцементы с миндобавками обозначаются как ЦЕМ II с указанием класса прочности. В индивидуальном строительстве чаще всего используется вяжущее ЦЕМ II 32,5 (М400). Для сооружения объектов, рассчитанных на серьезные нагрузки, востребован ЦЕМ II 42,5 (М500).
При покупке вяжущего необходимо обращать внимание на целостность упаковки и срок годности материала. Свежий цемент представляет собой порошкообразный материал без комков и уплотнений.
Если в таре с вяжущим прощупываются уплотненные участки, то такой материал к употреблению не пригоден, поскольку он частично или полностью утратил вяжущие свойства.
Песок
В качестве мелкого заполнителя используется песок, соответствующий требованиям ГОСТа 8736-2014. Норматив ограничивает содержание в нем пылевидных и глинистых частиц, значительно ухудшающих характеристики пластичной бетонной смеси и готового бетона. В строительстве используется песок: карьерный сеяный или намывной , речной, промытый от илистых частиц. При приготовлении смеси необходимо учитывать влажность мелкого заполнителя. Все пропорции рассчитаны на использование сухого песка. Применение влажного сыпучего может нарушить оптимальное соотношение компонентов и привести к снижению прочности готового бетона.
Щебень
В качестве крупного заполнителя обычно применяется щебень – сыпучий материал, получаемый дроблением горных пород, гравия.
Оптимальная фракция щебня выбирается в соответствии с областью применения:
- 5-10 – это материал с самым мелким зерном. Используется при производстве тонкостенных ЖБИ, для оптимизации фракционного состава бетонной смеси с крупнофракционным заполнителем.
- 5-20 – сыпучее пользуется большим спросом при производстве ЖБИ, в малоэтажном строительстве, при сооружении мостовых конструкций.
- 20-40 – средняя фракция. Востребована при возведении фундаментов многоэтажных зданий, строительстве объектов производственного назначения, автомобильных и железных дорог.
- 40-70 – крупнозернистый материал. Используется при строительстве крупногабаритных объектов, автодорог. Таким щебнем отсыпают на участках строительства временные дороги, по которым будет передвигаться тяжелая техника.
- 70-120 . Это крупнофракционное сыпучее применяется при создании габионов, строительстве сооружений, для отделки водоемов и бассейнов.
При выборе щебня учитывают не только его фракцию, но и другие параметры:
- Прочность . Эта характеристика зависит от прочности исходной породы. Наиболее прочными являются базальтовый и гранитный щебень марок 1200-1600. Недостатком гранитного щебня является высокий радиоактивный фон, присущий многим его месторождениям. Следующий по прочности – гравийный щебень марок 800-1000. Известняковый щебень М600-М800.
- Морозостойкость . Это способность выдерживать определенное количество циклов замораживания/оттаивания. Характеризуется маркой. В строительстве используется щебень не ниже марки F300.
- Радиоактивный фон . Для использования в жилом строительстве к использованию допускается только щебень I класса радиоактивности.
Вода
Для замешивания бетонной смеси используют воду из питьевого водопровода. Если питьевую воду достать в нужном количестве невозможно, то применять воду из других источников можно только после ее проверки в лаборатории. В ее составе не должны присутствовать вещества, способные негативно повлиять на характеристики пластичного раствора и отвердевшего бетона.
Добавки
При необходимости в состав бетона вводят специальные добавки различного назначения – пластифицирующие, противоморозные, гидрофобизирующие.
Связанные вопросы и ответы:
Вопрос 1: Что такое цемент М400
Ответ: Цемент М400 - это тип цемента, который характеризуется высокой прочностью и используется в строительстве для производства бетона и растворов. Он имеет обозначение М400, что означает, что его прочность на сжатие составляет не менее 40 мегапаскалей (МПа) через 28 дней после застывания.
Вопрос 2: Какие пропорции используются для приготовления бетона из цемента М400
Ответ: Пропорции для приготовления бетона из цемента М400 зависят от требуемой прочности и свойств бетона. Однако, обычно используются следующие пропорции: цемент (М400) - 1 часть, песок - 2-3 части, щебень - 3-4 части. Эти пропорции могут быть изменены в зависимости от конкретных требований к бетону.
Вопрос 3: Какие факторы влияют на прочность бетона из цемента М400
Ответ: Прочность бетона из цемента М400 зависит от многих факторов, таких как качество и пропорции используемых материалов, методы смешивания и укладки бетона, условия хранения и т.д. Кроме того, температура и влажность воздуха также могут влиять на прочность бетона.
Вопрос 4: Как долго храниться бетон из цемента М400 перед использованием
Ответ: Бетон из цемента М400 должен быть использован в течение 2-3 часов после приготовления. Если бетон хранится дольше этого времени, он может начать твердеть и потерять свои прочностные характеристики.
Вопрос 5: Какие типы конструкций могут быть построены из бетона из цемента М400
Ответ: Бетон из цемента М400 может быть использован для строительства различных типов конструкций, таких как фундаменты, стены, своды, столбы, паркетные покрытия и т.д. Он также может быть использован для ремонта и укрепления существующих конструкций.
Вопрос 6: Как влияет температура на прочность бетона из цемента М400
Ответ: Температура может оказывать влияние на прочность бетона из цемента М400. Если бетон находится в условиях низкой температуры, его застывание может замедляться, что может привести к потере прочности. В то же время, если бетон находится в условиях высокой температуры, его застывание может ускоряться, что также может привести к потере прочности.
Вопрос 7: Как изготовить бетон из цемента М400 в домашних условиях
Ответ: Бетон из цемента М400 можно изготовить в домашних условиях, используя следующий рецепт: смешать 1 часть цемента М400, 2-3 части песка и 3-4 части щебня. Затем добавить воду и хорошо перемешать все ингредиенты, чтобы получить однородную массу. Бетон готов к использованию.
Вопрос 8: Какие инструменты необходимы для приготовления бетона из цемента М400
Ответ: Для приготовления бетона из цемента М400 необходимы следующие инструменты: мешалка, лопата, весы, штабель, шпатель, водяной кран и мерная ёмкость для воды. Все инструменты должны быть чистыми и в хорошем состоянии, чтобы избежать загрязнения бетона и обеспечить его высокое качество.
Что такое цемент М400
М400 – цемент универсальной марки. Он используется при строительстве малоэтажных зданий, подземных и подводных сооружений, для штукатурки и отделки внешних и внутренних стен помещений. Основными преимуществами такой смеси являются:
- Простота в работе и невысокие требования к разведению и использованию. Достаточно следовать инструкции на упаковке производителя, чтобы получить качественный раствор и хорошую поверхность готового изделия.
- Относительно невысокая стоимость смеси и ее доступность. Купить мешок М400 можно в любом строительном отделе, сложность может возникнуть лишь при выборе одного из многочисленных производителей.
- Хорошая эксплуатационная стойкость изделий. Даже если были допущены небольшие отклонения от технологии приготовления или укладки цемента, трещины на поверхности вряд ли возникнут.
- Интервал температур, в котором изделия из бетона могут эксплуатироваться без повреждений – от -60 до +300С, что обеспечивает широчайший спектр применения данной марки цемента.
- Минимальная усадка при затвердевании. Это очень важное свойство позволит не ошибиться в размерах при заливке фундамента или изготовлении любого другого изделия. Также небольшая величина усадки гарантирует отсутствие трещин на поверхности изделия.
- Цемент этой марки довольно быстро затвердевает. Время затвердевания достаточно для того, чтобы успеть завершить все работы со смесью (подвижность теряется примерно через 6 часов), но окончательную прочность изделие приобретает за пару-тройку недель. При повышении температуры или влажности реакция затвердевания бетона из цемента М400 ускоряется.
- Возможность использования разных добавок придает смеси пластичность, стойкость к коррозии, способность более быстро застывать и другие полезные свойства.
Однако при всех выгодах этого цемента следует помнить, что для строительства многоэтажных зданий и конструкций, несущих повышенную нагрузку, лучше использовать более прочные марки (например, М500).
Советы по использованию:
- Для приготовления бетонного раствора необходимо разводить цемент водой в пропорции 2: 1, то есть масса воды составляет примерно половину от веса цемента. Вода не должна иметь примеси, грязь, ветки и крупные включения – это снизит прочность готового бетона. И очень важно не доливать воду в уже готовую смесь.
- Остальные компоненты раствора – щебень, песок и наполнитель – также должны быть очищенными от грязи и однородными по размеру. Щебень лучше использовать двух фракций – крупной и мелкой, это придаст бетону дополнительную прочность.
- Не нужно покупать цемент задолго до проведения работ. На складе производителя или поставщика, как правило, обеспечиваются должные условия хранения смеси – контролируется температура и влажность. Хранение же дома или в гараже не гарантирует таких же условий. К тому же срок годности цемента М400 небольшой – как правило, от 6 до 12 месяцев. Повышенная влажность может негативно сказаться на прочности цемента и на качестве его замешивания в бетон.
Какие свойства имеет цемент М400
Смесь производят на основе известняка, глинистых пород, алюмосиликатов, добавок и присадок. Марка цемента и его основные эксплуатационные свойства отражены в ГОСТ, причем их несколько:
- ГОСТ 10178-1985.
- Портландцемент (ПЦI) – наиболее востребованный вид, чистый, без минеральных добавок.
- Портландцемент с добавками минеральных веществ (ПЦII). Их процентное сочетание разное, поэтому дополнительно в маркировку включаются буквы А или А-Ш (количество примесей до 20%) и Б или Б-Ш (от 20 до 35%).
- Пуццолановый цемент (ППЦ IV) – в его состав дополнительно входит природное вещество (пуццолан) вулканического происхождения.
- Шлакопортландцемент (ШПЦ III)– в нем количество шлака и прочих примесей достигает 96%.
- Цемент композиционный (КЦ V) – содержит несколько видов добавок.
- Известняк (И).
- Шлак (Ш).
- Композит (К).
- Зола (З).
- Диоксид кремния (МК).
- Глиежи (Г).
- Пуццоланы (П).
- БЦ – отделочный белый цемент.
- ВРЦ – водонепроницаемый расширяющийся.
- СС – сульфатостойкий.
- ПЛ – платифицированный.
- Б – быстротвердеющий.
- ГФ – гидрофорбный.
- Н – нормированный.
Производители пользуются всеми и из-за этого может возникать путаница.
В зависимости от состава выделяют такие виды цемента:
Они еще маркируются римскими цифрами от I до V.
Важной характеристикой, по которой также классифицируется материал, является марка цемента по прочности. В старом стандарте для обозначения применялась буква М и цифры, которые показывали предел прочности на сжатие в единицах кг/см2. Это значения от 100 до 1000 с промежутком в 100 единиц. В последней редакции ГОСТ цемент маркируется буквами ЦЕМ, римскими цифрами, которые соответствуют виду и числовым значением – пределом прочности на сжатие в МПа. Соответствие старых марок цемента новым отражено в таблице:
Значение прочности по ГОСТ 10178-1985 | Значение прочности по ГОСТ ГОСТ 52293-2016 |
100 | 7,5 |
200 | 15 |
300 | 22,5 |
400 | 32,5 |
500 | 42,5 |
600 | 52,5 |
700 | 62,5 |
Марка бетона | Марка цемента |
М100-М200 () | М300 |
М250 | М400 |
М300-М350 | М400, М500 |
М400 | М500, М600 |
М450 и выше | М600 и выше |
Информативным для определения качества цемента и его сферы применения является плотность. Она бывает насыпной и истинной. Выражается в кг/м3. Плотность марок цемента различна и чем выше значение прочности, тем выше и этот показатель. Также она зависит от состава, технологии производства, срока и условий хранения. Например, М100 –М200 будет иметь плотность 900 кг/м3, М300-М500 – 1100 кг/м3. Расшифровка маркировки цемента
Для расшифровки маркировки стоит еще остановиться на дополнительных обозначениях. Могут встретиться буквы Д и цифры рядом. Они обозначают добавки и процент их от общего количества веществ. Д0 – нет добавок. Также после указывают буквы, обозначающие тип примесей:
Отдельно маркируется вид цемента в зависимости от свойств:
Какие пропорции используются при смешивании цемента М400 с бетоном
Готовый бетон (товарный) является подвижной смесью, в состав которой входят четыре компонента, смешиваемые в определенных количествах: вода, песок, щебень и цемент.
Ориентировочный баланс составляющих для приготовления жидкого бетона выглядит следующим образом: 1 часть – цемент, 4 части – щебень, 2 части – песок и 1/2 части - вода.
Пример весового соотношения: на 330 кг цемента потребуется 1250 кг щебня, 600 кг песка и 180 литров воды.
Приведенные цифры являются условными, фактически количество смешиваемых компонентов зависит от необходимой марки бетона, характеристик песка и щебня, марки цемента, применения пластификаторов и т.п.
Для примера можно упомянуть, что если используемый цемент маркируется как М400, то бетонная смесь будет обозначена М250, а при наличии в составе цемента М500 бетон обозначается как М350 (цифры также приведены условно). При серийном производстве бетона учитываются несколько десятков параметров.
Главными составляющими бетона являются вода и цемент, связывающие все элементы смеси в единое целое. Основная задача в производстве бетона – соблюдение необходимого соотношения базовых компонентов, причем речь идет не только о количестве. При изготовлении бетонной смеси учитываются все нюансы, влажность песка и щебня, уровень влагопоглощения и т.д.
При взаимодействии с водой цемент схватывается и твердеет. В результате образуется камень, который в ходе данного процесса усаживается (объем усадки – до 2 мм на 1 метр). На первый взгляд – не так уж много, хотя при неравномерном распределении усадочных процессов в цементном камне могут возникнуть внутренние напряжения, а через некоторое время – небольшие трещины. Эти дефекты значительно снижают прочность камня.
Для уменьшения деформации в состав смеси добавляются крупные и мелкие заполнители, каковыми являются щебень и песок. Данным ингредиенты предназначены для создания единой структуры, воспринимающей усадочные напряжения.
Кроме того, использование заполнителей увеличивает показатель упругости бетона и его прочность, а также снижает ползучесть (необратимая деформация при длительной нагрузке). Заполнители существенно уменьшают стоимость конечного продукта, так как цемент является более дорогим строительным материалом, нежели щебень и песок.
Основные компоненты, входящие в состав бетона
1. Вода
Предполагается, что в процессе изготовления бетонной смеси будет использована чистая вода. Использование воды дождевой, жирной, с содержанием масла либо иных химических примесей нежелательно. В состав ответственного бетона (железобетонные перекрытия, несущие конструкции) должна входить чистая водопроводная вода.
2. Цемент
Самая общеупотребительная марка цемента – М400. Большинство изготовителей выпускают цемент одной маркировки, но – разного качества. Чаще всего в состав бетона входит балаклеевский цемент М400 ШПЦ ӏӏ/Б-Ш-400 или амвросиевский ПЦ ӏӏ/Б-Ш-400.
3. Щебень
Прочность щебня должна в два раза превышать расчетную марку бетона. Данное требование обусловлено тем, что проектная марка бетона (которая набирается за 28 суток) всегда меньше, чем его действительная прочность, которая будет набрана через год. В то же время прочность щебня не увеличивается, так как структура камня остается неизменной. Для «уравнения в правах» и выполняется подобная нивелировка, хотя означенный запас прочности не оговаривается в проектном задании.
Основные виды щебня для бетона:
- Известняк – средний запас прочности от 500 до 600. Отдельные виды известняка (с запасом прочности до 800) могут быть использованы для приготовления бетона М350, хотя из-за низкой морозоустойчивости известняк в основном входит в состав бетонных смесей М100-М300.
- Гравий . Прочность – от 800 до 1000, пригоден для изготовления бетона М450, является самым распространенным видом наполнителя. Гравию свойственны все параметры, необходимые для получения самых распространенных бетонных смесей. Материал достаточно дешев, отличается пониженным радиационным фоном.
- Гранит – самый прочный компонент из вышеперечисленных. Дополнительные преимущества – высокая прочность (1400), низкая водопоглощаемость и повышенная морозоустойчивость.
4. Песок
Самый лучший строительный песок – карьерный. Это объясняется тем, что песчинки из карьера имеют неправильную форму, что увеличивает площадь сцепления. Главный недостаток карьерного песка – присутствие в нем глины, которую удаляют посредством намывки.
Морской или речной песок «отполирован» водой, а потому поверхность песчинок очень гладкая.
Какие компоненты входят в состав бетона с цементом М400
Вне зависимости от марки в бетонный раствор входят цемент, песок, щебень в пропорциях под разные задачи и вода. Чтобы улучшить свойства смеси, адаптировать ее к особым условиям использования, применяют различные добавки. Соотношение компонентов определяет химические и физические свойства затворенного состава, что обуславливает необходимость тщательного подбора и соблюдения рецепта.
Цемент
Ключевое связующее вещество, без него бетонный раствор приготовить невозможно. На рынке есть портландцемент, шлакопортланд, быстро затвердевающий состав и другие виды сухой смеси. Портланд считается универсальным решением, в частности материалы марок М400 и М500. Их задействуют как в жилом, так и в промышленном строительстве.
Важно знать, что цемент имеет небольшой срок годности, а сырой или залежавшийся порошок уже непригодны для приготовления бетона. Чтобы итоговая прочность конструкции из бетона была высокой, а срок ее службы — долгим, нужно добавлять в раствор только сухой, сыпучий цемент без комков.
Маркировка цемента говорит о максимальных допустимых нагрузках, и ее нужно выбирать с опорой на назначение здания. Для промышленных объектов обычно используют марку цемента выше, чем для жилых домов.
Песок
Еще один незаменимый компонент, который играет роль заполнителя смеси. Обязательно выбирать промытый, избавленный от глины и органики песок , поскольку иначе бетон получится хрупким и с пустотами. Идеальный вариант заполнителя — очищенный речной или морской песок с размерами частиц (фракцией) около 2 мм. Другой значимый критерий — влажность материала. Сырой песок способен снизить прочностные характеристики бетона, поэтому требуется проверять этот показатель, даже если смесь визуально сухая.
Щебень
Еще один заполнитель, но более крупный, — это гранулы щебня или гравия. Инертный материал чаще всего используют в строительстве частных домов и хозпостроек. Есть несколько видов щебня, но для добавления в бетон по пропорциям материал, как правило, гранитный. Он наиболее устойчив к циклам заморозки, механическим нагрузкам.
При покупке щебня обратите внимание на несколько характеристик:
Радиоактивность,
Фракция (для разных целей пригодна мелкая или крупная),
Порода камня (лучше брать гранитный или базальтовый, они самые крепкие),
Пустотность (пространство, занимаемое гранулами).
Чтобы измерить пустотность, нужно наполнить ведро воды щебнем и залить водой. Если вошло 3 литра жидкости, то показатель равен 30%. Чем меньше эта цифра, тем ниже расход цемента и песка в составе пропорций бетона.
Вода
Обязательно использовать для бетонного раствора чистую воду, в идеале — питьевую. В этом случае в ней нет примесей, способных снизить качество бетона. Расход жидкости для приготовления смеси рассчитывается с учетом марки цемента, наполнителей, и использовать количество воды «на глаз» недопустимо. Если концентрация воды в смеси выше, чем нужно по рецепту, раствор может расслоиться.
Добавки
Современные присадки для бетона необходимы, когда нужно добиться определенных характеристик готовой смеси. В зависимости от климатических условий, назначения бетона, расчета пропорций инертных наполнителей в состав включают:
Пластификаторы — повышают пластичность материала;
Стабилизаторы — не допускают расслоения готового состава;
Удержатели влаги — тормозят отделение влаги из раствора;
Пенообразующие добавки и компоненты, удаляющие или вовлекающие воздух, — изменяют плотность бетона.
Также задействуют добавки для защиты от коррозии арматуры и для предотвращения деформации смеси.
Как влияет на качество бетона использование цемента М400
В той или иной степени цементные порошки обладают рядом важных для строительства свойств. К основным относятся:
- химическая и биологическая инертность;
- стойкость к перепадам температур, влажности;
- устойчивость к коррозии и морозам;
- высокая прочность;
- долговечность.
В маркировке готовой продукции первыми идентификаторами являются буквенные обозначения состава:
- ПЦ – портландцемент;
- ШПЦ - шлакопортландцемент;
- ППЦ – пуццолановый ПЦ;
- ВРЦ – водостойкий расширяющийся цемент.
Далее указывается марочная прочность. В частности, рассмотрим в чем разница между цементом М400 и М500. Под цифрами скрывается информация о предельной нагрузке, с которой способен справиться монолит. Здесь это 400 или 500 кгс/кв.см. В таблице ниже представлена сравнительная техническая характеристика двух вяжущих:
Параметр | М400 | М500 |
Сопротивление на изгиб | 5,4 МПа | 5,9-6,4 МПа |
Прочность на сжатие | 39,2 МПа | 59,9 МПа |
Плотность | 1400-1700 кг/куб.м | 3000-3200 кг/куб.м |
Морозостойкость | 70 циклов | 70 циклов |
Время схватывания | 60 минут | 45 минут |
Кристаллизация | 10-12 часов | 8-10 часов |
Осадка конуса | До 10 мм | До 10 мм |
Влагостойкость | 22-25 % | 25-28 % |
На технические характеристики цемента М500 могут влиять 15-20 % примесей, на М400 10-15 %. Первый отличается пониженной стойкостью к сульфатам, что ограничивает применение материала в условиях высоких грунтовых вод. Порошок с маркой М400 напротив, содержит активные силикаты кальция, поэтому проявляет большую устойчивость к минерализованной среде.
Как правильно хранить цемент М400
- В гараже. Если у вас осталось несколько мешков цемента и вы интересуетесь, как сохранить его зимой в холодном гараже, учитывайте в первую очередь температурные условия. Сохранить его без потери свойств можно лишь при температуре не ниже +5°С, а это возможно только в отапливаемом гараже или при мягких зимах.
- В подвале. Подвальные помещения скорее всего не подойдут для складирования цемента из-за повышенной влажности. Если подвал сухой, то он вполне сгодится для этих целей.
- В силосе. В производственных масштабах используется способ хранения в силосах — специально оборудованных металлических бункерах, внутри которых находятся фильтры, отверстия для проветривания и регулировки влажности.
- На открытом воздухе. Хранить цемент без укрытия нельзя, так как он сильно впитывает влагу и становится непригодным. Если нет другой возможности и на дворе лето, то можно минимальное время подержать его на открытом воздухе, периодически проверяя качество.
- В мешках В расфасовке цемент хранят в мешках по 50 кг в соответствии с ГОСТ 30515-97. Если вы открыли мешок и интересуетесь, как хранить цемент после вскрытия, чтобы он не затвердел, имейте в виду, что это также зависит от марки. М100–М300 нельзя хранить более 60 дней, М400–М600 — более 45.
- В бочках. Материал можно держать в герметичных металлических или пластиковых бочках от 200 л около двух месяцев, но 1 раз в 2 недели его нужно «передувать» из одной емкости в другую, чтобы предотвратить слеживание.
Какие факторы могут повлиять на пропорции смешивания цемента М400 с бетоном
Бетон — это искусственный камень, который получается в результате механического сплачивания неорганических веществ, имеющих кристаллическую структуру — горных пород (вулканических или осадочных) или песка, их производного, полученного при размельчении. То есть, взаимного проникновения частиц друг в друга на молекулярном уроне и их удержание силой межатомного притяжения не существует.
Этот факт важен для понимания потому, что вещество, создающее объем и массу бетонных конструкций — его называют наполнителем, при неправильно подобранном сорте или несоблюдении технологии отверждения связующего, может рассыпаться до исходного дискретного состояния при приложении минимальных физических нагрузок.
Единственным связующим при приготовлении бетонной смеси является цемент. В исходном состоянии — это механическая смесь ингредиентов, их называют клинкером, полученных методом измельчения и обжига известняка и глины. Клинкер состоит из трех групп основных веществ:
- Силикаты — смесь окислов кальция и кремния.
- Алюминаты — смесь окислов кальция и алюминия.
- Алюмоферриты — в смеси присутствует окислы кальция, алюминия и железа.
Особенностью клинкера является то, что в присутствии воды его ингредиенты из аморфной массы превращаются в кристаллическую структуру. Этот процесс, в ходе которого вода поглощается и выделяется тепло, как побочный продукт, называется реакцией гидратации. Она обладает скоростью, зависящей от ряда внешних факторов — о них мы расскажем здесь же, но чуть позже. И проходит в несколько этапов.
Сразу после добавления воды в цемент начинается загустевание смеси. На первом этапе течения реакции наиболее ее активными участниками являются алюминаты и алюмоферриты. При их взаимодействии с водой выделяется до 1500 Дж/г — связующее разогревается, что ведет к активации процесса и началу роста иглоподобных кристаллов. Через 8-10 часов они заполняют весь объем связующего, такая кристаллическая структура называется алюминатной. После этого срока бетонная масса, залитая в опалубку или распределенная по перекрытиям (стяжка пола) уже держит форму и не растекается. Но не обладает прочностью и несущей способностью.
Застывание цемента и набор прочности происходит на втором этапе. В котором участвуют, в основном, силикаты. Процесс так же сопровождается выделением тепла, но в меньших количествах — до 800 Дж/г. И потому он более длительный. В это время происходит замена непрочной структуры больших иглоподобных алюминатных кристаллов на мелкие силикатные. В результате образуется однородная (гомогенная) структура с мелкими порами за счет побочного выделения кислорода, остающегося в застывающей массе.
d
Застывание раствора цемента длится в среднем 28 дней. Указанный срок является очень стабильным значением и изменить его можно только при использовании особых приемов, что существенно повышает стоимость и сложность бетонных работ. За это время набирается прочность, составляющая от 55 до 80 процентов от конструктивной.В ходе обоих этапов объем залитой массы уменьшается, поскольку снижается количество вступившей в реакцию воды. В целом усадка залитой бетонной массы может достигать 30%. Нормой является значение не выше 10%.
Вот как набирает прочность бетон в реальности. Ничего общего с банальной сушкой, то есть испарением воды, он не имеет.
Как определить, что бетон с цементом М400 готов к использованию
Характеристики получаемых растворов и смесей зависят от качества их ингредиентов и выполнения правил изготовления. В качестве компонентов используются:
- Вяжущее. Его функции в стандартных условиях выполняет портландцемент марок М400 и М500.
- Мелкий заполнитель. Может использоваться только песок, характеристики которого соответствуют требованиям ГОСТа 8736-2014. Это карьерный песок, сеяный или мытый, либо речной песок, промытый от илистых включений.
- Затворитель. Для затворения вяжущего в стандартных случаях используется чистая вода. Если она берется из открытых источников, ее желательно проверять на наличие вредных примесей в лаборатории. При ведении бетонирования в стандартных условиях (не зимних) рекомендуется брать прохладную воду температурой до +20 °C.
В состав продуктов на основе цемента могут входить добавки, влияющие на их свойства:
- ПВА – повышает адгезию материала к основанию, оказывает пластифицирующее действие;
- стиральный порошок и жидкое мыло – выполняют функции пластификаторов;
- графит или сажа – используются в качестве красителей.
Для выполнения небольших объемов работ смешивание компонентов может осуществляться вручную. Для этого:
- Все сухие компоненты смешивают вручную в металлической емкости или на листе до получения однородного состава сероватого цвета.
- Из смеси формируют усеченный конус, в углубление которого постепенно заливают воду.
- Состав тщательно перемешивают до состояния густой сметаны.
Для осуществления масштабных работ эффективно использование бетономешалок. Порядок выполнения работ:
- В емкость бетономешалки заливают примерно половину требуемого объема воды, вводят добавки, перемешивают.
- Загружают цемент и примерно половину мелкого заполнителя, перемешивают.
- Вводят остаток песка и перемешивают, добавляя воду до получения требуемой густоты раствора.
Особенности приготовления растворов на основе цемента для кладки кирпича и блоков
Кладочные растворы предназначены для ведения кладки кирпичей, бетонных и каменных блоков, выравнивания полов. Они состоят из цемента марок М400 и М500, песка с размером зерен до 2,5 мм (для бутовой кладки подходит крупнофракционный песок до 5 мм). В качестве кладочных используются цементные или цементно-известковые растворы.
Как правильно развести цемент и известь для приготовления «теплого» раствора – пропорции: на одну массовую часть цемента берут 0,8 частей известкового теста, 7 частей песка, 0,8 частей воды.
Какие советы можно дать по работе с цементом М400
Бетон марки М400 применяют там, где высокая прочность и морозостойкость крайне важны:
- При изготовлении балок, свай, перемычек и других элементов несущих конструкций зданий.
- Для заливки площадок под тяжелую технику.
- При постройке бассейнов, плотин, коллекторов и т.д.
- При строительстве банковских хранилищ, туннелей и других объектов, где нужна высокая прочность и водостойкость.
- Возведение монолитных стен для многоэтажек.
- При строительстве мостов, виадуков, развязок.
В малоэтажном строительстве тяжелый бетон применения не находит
То есть, бетон М400 имеет в основном промышленное применение. В частном же строительстве, даже при постройке бассейнов или фундаментов под коттеджи, он избыточен по прочности и поэтому частниками используется очень редко.
Кроме слишком высокой прочности, мешает еще высокая скорость твердения. С одной стороны, это плюс: бетон быстро набирает прочность. Настолько быстро, что ходить можно через 8-10 часов после заливки. Но уложить его без холодных швов можно только при непрерывной подаче и наличии квалифицированной бригады. Во всех остальных случаях велика вероятность получить расслоение и трещины. Введение добавок, для увеличения времени до начала схватывания, повышает и без того немалую цену. А цена высокая, потому что для обеспечения требуемой прочности необходим высококачественный цемент, да еще и в больших количествах. Так что бетон М400 частники используют крайне редко.