Механизм твердения цементного раствора

Обновлено: 16.05.2024

Цементные растворы, их виды и свойства

Цемент — удивительное вещество, которое позволяет изготавливать различные смеси и растворы для любых типов строительных, отделочных и ремонтных работ.

Цемент — порошкообразное вяжущее вещество водного твердения. Это означает, что только в присутствии воды в нем происходят реакции гидратации, необходимые для химического преобразования порошкового компонента в твердый материал, имеющий кристаллическую структуру. Поэтому для работы с цементом из него замешивают растворы и смеси с добавлением воды.

Основными типами таких материалов являются бетонные смеси и цементные растворы.

Чем отличается цементный раствор от бетонной смеси

Главное отличие этих типов строительных материалов — состав, который и обуславливает различие их качеств и разные области их применения. Есть у них и общие черты: использование цемента как вяжущего позволяет получить материалы, отличающиеся особой прочностью.

Фактически, бетон можно назвать композитным материалом. Если для изготовления бетонной смеси, помимо цемента, воды и песка, требуется еще и крупный заполнитель, к примеру, гравий или щебень с разным размером фракций, то в цементный раствор добавляется только мелкий заполнитель — песок.

Таким образом, в состав цементного раствора входят:

Различается и область применения. Бетон используется для изготовления крупных изделий и конструкций, например, монолитных стен и плит перекрытий, дорожного полотна, стяжек, а также мелкоштучных, но требующих высокой прочности изделий, к примеру, тротуарной плитки.

Цементные растворы применяются как материал для заполнителей швов и соединения строительных элементов (кладочные растворы) либо для обработки поверхностей (например, различные виды штукатурных растворов с использованием цемента).

пластичность смеси и увеличение ее срока жизни;
возможность работать при отрицательных температурах;
повышенную прочность и трещиностойкость;
морозостойкость готового изделия;
быстрое схватывание;
водостойкость

Советуем изучить: Каталог добавок Cemmix

Виды цементных растворов

Популярность цементных растворов в строительных, отделочных и ремонтных работах объясняется их прочностью и доступностью.

Можно говорить о классификации цементных растворов по их составу и назначению.

По составу цементные растворы делятся на следующие виды:

Цементно-песчаный. Раствор замешивается с добавлением песка, который является компонентом, формирующим кристаллическую структуру и препятствующим усадке и образованию трещин. Используется песок средних фракций. Цементные растворы используют для кладки и оштукатуривания стен. Цементная штукатурка прочная, паропроницаемая и устойчива к появлению грибка и плесени. Она может применяться под любые виды покрытий, включая декоративную плитку, а также использоваться для отделки внешних стен зданий.
Цементно-известковый. Цементно-известковая штукатурка сочетает два вяжущих компонента, из которых цемент — вяжущее водного твердения, а известь — воздушного. Гашеная известь снижает стоимость раствора, а также работает как пластификатор, повышая его подвижность. Цементно-известковую штукатурку можно использовать для отделки любых помещений, в том числе, влажных, а также фасадов зданий. Ее плюсами являются пластичность, прочность, возможности послойного нанесения, влагостойкость, устойчивость к плесени, грибку, доступность и экономичность.

Виды цементных растворов по назначению:

кладочные;
штукатурные;
ремонтные;
растворы для стяжек.

В зависимости от назначения раствора, выбирается марка цемента, состав раствора и пропорции основных компонентов. Растворы для оштукатуривания должны быть более пластичными, чем кладочные, что достигается применением различных добавок: гашеной извести либо специальных пластификаторов.

Интересно!

Обычный цемент имеет серый цвет, но для отделочных работ существует белый. Его применяют для замешивания штукатурных растворов, а также смесей для изготовления цветной тротуарной плитки, поскольку серый цемент не позволяет получать яркие красивые оттенки. Белый цемент дороже обычного, поэтому часто его используют для раствора, который применяется на поверхности (верхний слой штукатурки или брусчатки).

Какую марку цемента выбрать

Как известно, цемент классифицируется по прочности на марки, которые раньше обозначались литерой М и числовым показателем, характеризующим предел прочности на сжатие в кг/см 2 . Чем выше показатель, тем более прочные изделия можно получить из этого цемента.

Важно!

Сегодня маркировка вяжущего порошка начинается с вида цемента ЦЕМ, после чего указывается процентное содержание и тип добавок. Далее отмечается класс прочности и скорость схватывания. Например, ЦЕМ II/В-Ш 22,5Н — портландцемент с гранулированным доменным шлаком 21-35 %, класс прочности 22,5, с нормальной скоростью твердения.

Тем не менее, до сих пор многие потребители пользуются старой классификацией, поэтому некоторые производители наносят на мешки с цементом обе маркировки (по старой и новой классификации).

При реализации работ важно выбрать оптимальный по прочности цемент, чтобы, с одной стороны, получить достаточную прочность изделий, с другой стороны, не переплачивать за более дорогие расходные материалы.

Вот почему правильный выбор оптимальной марки цемента так важен:

для оштукатуривания фасадов — ЦЕМ II 32,5Н–ЦЕМ II 42,5Н (М400–М500);
для штукатурки внутренних стен под обои или покраску — ЦЕМ II 22,5Н–ЦЕМ II 32,5Н (М300 –М400);
для кладочных растворов необходим цемент марки ЦЕМ II 22,5Н–ЦЕМ II 42,5Н (М300–М500), причем растворы маркируются по прочности от М25 (для ненагруженной кладки) до М200 (для высоко нагруженных конструкций, таких, как фундаменты на слабых грунтах), выбор конкретной марки зависит от марки кирпича, в обычном случае выбирается раствор марки М50 или М75;
для стяжек применяют растворы от М200 (стяжка в квартире), М300 (стяжка в офисе), и выше для стяжек, которые будут подвергаться высоким нагрузкам (например, в производственных помещениях).

Как приготовить цементный раствор

Цементный раствор вполне можно изготовить самостоятельно, и это будет дешевле, чем покупать готовый. К тому же, в частных строительных и ремонтных работах самостоятельное замешивание удобнее.

Замешивают цементные растворы в небольших бетономешалках либо при помощи строительного миксера, а если раствора нужно немного, то и вручную.

Обычно вначале рекомендуют перемешать сухой цемент с песком, а затем добавлять воду с химическими добавками до требуемой густоты или, если используется гашеная известь, ее водный раствор. Хотя некоторые мастера предпочитают другой порядок замеса.

Консистенция раствора подбирается в зависимости от целей и может быть как полусухой, так и пластичной, и даже литой.

Любые химические добавки вводятся в раствор с водной составляющей.

Видео: Как правильно замешивать цементный раствор

Пропорции компонентов для цементных растворов

Какие количества цемента, песка и воды использовать, зависит от назначения цементного раствора.

Таблица 1. Пропорции штукатурных растворов

Таблица 2. Пропорции растворов для стяжек

Таблица 3. Пропорции кладочных растворов

Расход цемента

Поскольку самый дорогостоящий компонент цементного раствора — цемент, а также потому, что он должен быть свежим, необходимо точно рассчитать, какое количество цемента потребуется.

Зная пропорции раствора, несложно подсчитать, сколько цемента нужно для замеса одного кубометра материала.

Для оштукатуривания и кирпичной кладки количество раствора смотрят в таблицах.

Таблица 4. Расход штукатурного раствора с учетом потерь

Для стяжки можно самостоятельно посчитать количество раствора. Для этого ширину и длину помещения умножают друг на друга и на толщину стяжки (в метрах). Если помещение имеет неправильную форму, отдельно подсчитывается площадь каждого участка, а при значительной неровности пола (когда стяжка будет иметь разную толщину на разных участках) берется среднее значение толщины стяжки.

Например: дано помещение 10 на 10 м, толщина стяжки — 5 см (0,05 м). Значит, потребуется 5 кубов раствора.

Важные компоненты цементных растворов — специальные добавки, к которым относятся:

и суперпластификаторы для увеличения подвижности и прочности растворов и для экономии цемента (до 15–20%); и противоморозные добавки при работе в условиях низких температур; для повышения водостойкости; или базальтовая фибра для объемного армирования, уменьшения усадки, снижения образования трещин.

Важно не пренебрегать добавками для бетона и не заменять их подручными компонентами (мылом, солью), точные пропорции которых и эффект невозможно просчитать. Готовые химические добавки испытаны в лабораторных условиях, их возможно точно дозировать, а эффект от них предсказуем.

Описание процесса гидратации цемента и его особенности

Образование цементного камня (бетона) в результате взаимодействия воды и строительной смеси основа современного строительства. Этот процесс известен как гидратация цемента, он носит необратимый характер, и правильное его прохождение во времени определяет качество строительных работ.

Содержание

Гидратация бетона или цемента

Ингредиенты цементного порошка вступают в химическое взаимодействие с водой и начинается кристаллизация в получаемом монолите. Для полноценного прохождения гидратации бетона соотношение объема цемента и жидкости составляет 3:2 и должно быть точно соблюдено. Тщательный замес раствора позволяет создавать однородную структуру камня и управлять временем схватывания монолита.

Время от начала замеса до начала схватывания – это тот период, в течение которого раствор должен попасть в форму или опалубку. Согласно строительных регламентов он равен 45 минутам, однако модифицирующими присадками и постоянным перемешиванием в миксере может быть растянут.

Обратите внимание! После заполнения раствором форм или опалубки процесс связывания компонентов (схватывание) происходит в течении 3-х часов и тоже может быть изменено добавками, технологией и внешней средой. Процесс набора заявленной прочности бетона достигает 28 дней, но твердение цемента не прекращается и длится годами.

Особенности реакции, как влияют компоненты

Основой цемента любой марки составляют 4 минеральных соединения в разных пропорциях входящие в строительную смесь:

C3S трёхкальциевый силикат;
C3A трёхкальциевый алюминат;
C2S двухкальциевый силикат;
C4AF четырёхкальциевый алюмоферрит.

Любой из них вступая в контакт с водой по-своему влияет на химический процесс в отдельных временных отрезках нелинейного графика превращения раствора в каменный монолит.

Трехкальциевый силикат C3S активно участвует в процессе кристаллизации раствора в монолит на всем его протяжении. Эта химическая реакция носит изотермический характер, и соединение C3S с водой обеспечивает выделение тепла при замесе, затем снижение нагрева при перемешивании. В период схватывания энергия выделяется интенсивно и в дальнейшем, на этапе нормального твердения, 28 суток постепенно снижается.

Трехкальциевый алюминат C3A отвечает за процесс схватывания раствора. Именно его взаимодействие с водой приводит к выделению тепла при схватывании в первое время после заливки. По мере набора прочности активность минерала слабеет, и он прекращает работу.

Двухкальциевый силикат C2S включается в работу при выходе процесса нормального твердения на финиш (90% набора прочности бетона), то есть примерно через месяц соединения цементной смеси с водой. Его действие продолжает укреплять изделия из бетона после достижения заявленной прочности. Введение пластификаторов в смесь может сократить месячный промежуток времени и заставить работать этот компонент раньше без потери качества.

Четырехкальциевый алюмоферрит C4AF работает как катализатор на финишном отрезке твердения бетона. Взаимодействуя с водой, двухкальциевым силикатом C2S, а также модифицирующими добавками он существенно улучшает характеристики бетона.

Гидратация цемента — это длительный процесс взаимодействия его с водой, каждый ингредиент в нем играет основную роль на своем отрезке времени.

Основные стадии затвердевания

В создании монолитного бетонного сооружения или товарной железобетонной продукции принято выделять два существенных этапа: схватывание цементного раствора и твердение бетонного массива. Последовательное успешное выполнение этапов позволяет получить запланированные характеристики сооружений.

Схватывание цемента

Первый этап длится не более суток. На скорость схватывания влияют соотношение основных ингредиентов цемента, модифицирующих присадок и температуры окружающей среды.

В зависимости от состава цементные смеси различаются:

Быстрые, начало схватывания от 45 минут после замеса;
Медленные, по истечении 2 часов соединения с водой;
Средние, время схватывания между 45 и 120 минутами.

Температура окружающей среды для схватывания после выбора смеси играет определяющую роль. Зависимость от нее прямая: чем она выше, тем быстрее схватывается раствор цемента.

При комнатной температуре плюс 20° бетон схватится максимально через 3 часа (сам этап схватывания длится час).

Если заливка производится при 0° и ниже, процесс схватывания может затянутся до 20 часов. Это происходит из-за задержки начала этапа до 10 часов от заполнения форм.

При выпуске товарных бетонных изделий в камерах с насыщенным паром и высокой температурой (пропариванием) на заводах ЖБИ время схватывания сокращают до 20 минут.

Цементный раствор, который прошел этап схватывания, еще не продукт с нужными параметрами. Он еще не стал бетоном и может разрушаться при небольших нагрузках, терять образовавшиеся слабые связи, которые уже не восстановить. До завершения второго этапа нельзя производить механических работ и ухудшать температурный режим.

Процесс твердения цемента

Второй этап получения прочного бетона запускается примерно через сутки после начала гидратации. В первую неделю после схватывания цементный раствор приобретает до 70% заявленных характеристик. Затем твердение замедляется и на 90-95% прочности бетон выходит по истечении 28 дней. Остальные 5% прочностных характеристик цементный камень может добирать несколько лет.

Четырехнедельный срок твердения бетона определен производителями различных марок цементных смесей для гарантированного получения качественного монолита.

Во время застывания нельзя подвергать массив механическим воздействиям, чтобы не нарушать связи заполнителя с кристаллизирующимися частицами цемента. При необходимости, до 20-го дня процесса, можно увлажнять бетон, защищать от солнечного света (ультрафиолета) и обеспечить температуру выше 0° (желательно).

Как можно повлиять на процессы

На этапе схватывания гидратации бетона это еще подвижный материал и, пока он перемешивается, процесс твердения не начинается. На этом свойстве основана доставка раствора к месту строительства в автомобилях с работающими бетономешалками (миксерами). Но время задержки схватывания при помощи перемешивания раствора ограничено, особенно в жару. Бетон может свариться и не набрать прочность.

Залитый в форму или опалубку раствор должен правильно, согласно технологии затвердеть, а не высохнуть или замерзнуть. В противном случае он деформируется, трескается, образуются пустоты и увеличивается усадка.

Важно! После тщательного изучения инструкции до начала работы как можно точнее определить и подготовить объем цементной смеси и воды. Недостаток жидкости приведет к тому, что часть цемента не будет участвовать в гидратации, а при избытке воды неизбежно возникнут капилляры внутри массива. Бетон не будет монолитным и быстро разрушится при отрицательной температуре.

Для специальных условий обычный цемент не подходит, для них разработаны различные добавки, позволяющие получать качественные бетоны, работающие в агрессивных средах и критических температурах. При выборе или составлении формулы смеси необходимо это учитывать. Описание влияния присадок даны в регламентах на смеси.

Оснащение современных бетонных заводов дозирующим и смесительным оборудованием, а также совершенствование технологии укладки бетона позволяет получать качественные сооружения и изделия из цемента.

Гидратация, процесс коллоидации цементной смеси и ложное схватывание? Давайте разбираться!

Цемент – это минеральное вещество вяжущей консистенции, которое производится искусственно и превращается после взаимодействия его с водой в пластичную массу, затвердевающую после высыхания. От прочих вяжущих субстанций данный стройматериал отличается своей способностью схватываться, набирая прочность, даже при повышенной влажности. Цемент используют в основном для приготовления бетонной смеси, а также различных растворов. Чтобы научиться грамотно использовать этот уникальный стройматериал, необходимо изучить все его свойства и характеристики и понять, какие процессы происходят в бетоне либо цементных растворах (штукатурных, клеевых и других назначений).

Гидратация
Как известно, цемент представляет собой вяжущее гидравлическое вещество. Иными словами, для получения твердого камнеподобного тела, используемый порошок следует залить водой. Добавив необходимое количество воды, вы запустите необратимый процесс, которым можно при желании управлять.
Что же происходит в ходе этого необратимого процесса?
Проясним простыми словами. Начинается химическая реакция: молекулы воды соединяются с молекулами минералов, которые входят в состав цемента. Это приводит к растворению порошка и образованию пластичной массы. Явление, в ходе которого вода соединяется с растворенным в ней материалом, называется гидратацией.

В ходе гидратации происходит постепенное насыщение раствора продуктами реакции, отвечающими за прочностные характеристики будущего изделия.

В определенный момент процесс растворения заканчивается, а цементная масса утрачивает свою подвижность и схватывается, превращаясь в желеподобную массу. Схватывание происходит вскоре после замешивания раствора – в первые же часы.

Время начала данного процесса, называемого коллоидацией , а также его продолжительность зависят:

Как сделать бетон, твердеющий в воде?

Иногда приходится сталкиваться с ситуациями, в которых необходимо проводить бетонные работы на мокром основании или будучи совсем в воде. Это могут быть работы, связанные с сооружением колодцев, строений на участках с высоким уровнем УГВ или опорами для мостиков на берегу водоемов и уверен, есть еще масса случаев, где такая потребность существует.

Для начала, вкратце я хотел бы коснуться, что такое бетон. Бетон - это искусственный строительный материал, твердеющий благодаря связующему веществу. В 99% случаев связующим веществом выступает цемент, а заполнителем - песок и щебень.

И, если вы уже пробовали, то знаете, что бетон на основе обычного портландцемента при попытках бетонирования в чересчур влажных условиях - не оправдывает возлагаемых на него ожиданий и раскисает в воде.

В нашем же случае, чтобы химическая реакция кристаллизации цемента могла естественным образом протекать в условиях воды - требуется специальный цемент. И этим чудо веществом - является глиноземистый цемент (для удобства буду использовать "ГЦ").

Использование расширяющих цементов в железобетонных конструкциях повышает

На сегодняшний день насчитывается около пяти основных типов данных продуктов. Каждый из них в зависимости от состава имеет свои свойства и свою область применения:

Для чего нужен расширяющийся цемент?

Прочность образцов определяют по ГОСТ Равномерность измерения объема определяют по ГОСТ Определение линейного расширения. Для определения линейного расширения изготовляют три образца-балочки размером 40х40х мм из цементного теста нормальной густоты по ГОСТ В форму для изготовления образцов, в специально сверленные полушаровые углубления луночки , закладывают с каждой торцевой стороны стальные шарики диаметром 6 мм с припаянными проволоками, отогнутыми внутрь формы.

Для приготовления цементного теста отвешивают г цемента. Тесто после приготовления укладывают в гнезда формы, внутренние стенки которых предварительно смазывают тонким слоем машинного масла и штыкуют 15 раз ножом, а затем ножом аккуратно срезают избыток теста и сглаживают поверхность образцов, передвигая нож от середины к краям призм.

Не допускается уплотнять образцы вибрированием. Образцы-балочки освобождают от форм и нумеруют через 1 ч от начала затворения цементного теста. Линейное расширение определяют путем измерения образцов-балочек при помощи прибора, указанного на чертеже.

Правила приемки

Прибор состоит из стойки 1, держателя 2, нижней опоры 3 и индикатора 4, позволяющего устанавливать изменение длины образца по сравнению с эталоном.

Индикатор прибора должен иметь шкалу с ценой деления не более 0,01 мм. Возможно замедление процесса путем добавления ингибиторов уксусной кислоты, буры, сульфитно-спиртовой барды.

Кравченко, З. Энтин руководители темы , Т. Кузнецова, С.

С применением такого цемента проводятся работы по восстановлению конструкций из бетона и железобетона, гидроизоляции стволов шахт, туннелей. Он представляет собой смесь портландцементного клинкера, двуводного гипса, высокоглиноземистых шлаков и гидравлической добавки.

Быстро твердеет при пропаривании.

Особенности твердения бетона на саморасширяющемся цементе

Эффект саморасширения достигается с помощью создания минералов Эттрингит. Образование кристаллов Эттрингита происходит при взаимодействии присадок – алюминатов и сульфатов кальция на водной основе. При этом в состав кристаллов минерала входит большое количество молекул H2O.

Предлагаем ознакомиться Расширяющийся цемент. Особенности и применение.

Именно это обстоятельство обеспечивает эффект саморасширения. Твердые компоненты саморасширяющегося цемента, взаимодействуя друг с дружкой в процессе гидратации, присоединяют к себе воду и таким образом увеличивают свой объем в несколько порядков.

Одной из основных особенностей, которыми характеризуется данный вид связующего, в растворах на его основе параллельно идет два процесса: процесс образования эттрингита обеспечивающего увеличение объема и процесс схватывания и твердения. Если процесс образования минералов произойдет раньше, чем произойдет процесс схватывания и набора небольшой прочности, эффекта саморасширения не получится. Кристаллы эттрингита «сожмут» податливую массу в обратную сторону.

Поэтому при возведении сооружений из саморасширяющегося цемента необходимо обеспечить постоянное увлажнение поверхности в течение от 12 часов до 7 дней в зависимости от типа вяжущего.

Сравнительные характеристика вяжущих

Бетоны напрягающие — это смеси на основе напрягающих цементов, способные в начальной фазе твердения увеличиваться в объеме и растягивать находящуюся в непосредственном контакте арматуру, которая в результате таких процессов получает эффект самонапряжения (обжатия).

Причем, арматурные стержни растягиваются независимо от их направления и схемы расположения в структуре изделия, что способствует получению двухосного объемного самонапряжения конструкций.
Механизм действия расширяющихся материалов основан на создании контролируемого направленного кристаллообразования в период твердения цементного камня, что способствует регулированию процесса объемных деформаций в пластической структуре изделия.
Применение расширяющихся быстротвердеющих бетонов, благодаря регулируемому линейному расширению, позволяет значительно компенсировать последствия усадочных деформаций, повысить трещиностойкость и сроки эксплуатации зданий и сооружений.

Свойства

Свойства конструкций с расширяющими добавками

В практике существуют два основных вида расширяющихся материалов:

с нормируемой величиной обжатия;
с компенсированной усадкой, но с ненормируемым самонапряжением (обжатием).

Помимо этих категорий, можно выделить в отдельную группу расширяющиеся мелкозернистые смеси, применяемые для ремонтно-восстановительных работ.

Основные характеристики напрягающих бетонов (ГОСТ 32803-2014):

Для тяжелого предусматривают следующие классы на сжатие: B20—B90; на растяжение — Bt0,8—Bt4,0.
Для легкого: на сжатие — B10—B40; на растяжение — классы Bt0,8—3,2.
С учетом величины напряжения, бетон классифицируют по следующим маркам: Sp0,6—4,0.

По морозостойкости F200—F
По водонепроницаемости: тяжелые —W12—W20, легкие — W8—W
Данный материал обладает высокой прочностью (40–70 Мпа). Причем, рост этого значения особенно интенсивно наблюдается в раннем возрасте (28 суток). По истечении трех месяцев прочность на растяжение—сжатие увеличивается на 30%, а по достижению 6 месяцев — на 40%.
Отсутствует коррозия арматуры.
Высокая сульфатостойкость.
Газопроницаемость в 40 раз ниже в сравнении с тяжелыми бетонами на портландцементе.

Применение

Предварительно напряженные конструкции

Отмеченные свойства данного материала позволяют его эффективное применение как в монолитных, так и в сборных железобетонных конструкциях:

при строительстве несущих элементов и проезжей части мостов, что позволило увеличить несущую способность на 12–16%;
для строительства энергетических объектов ТЭЦ, ГЭС, АЭС и др.;
при сборном строительстве туннелей метрополитена;
при возведении напрягающих конструкций спортивного назначения (крытые спортивные арены и пр.);
при производстве железобетонных труб высокого давления;
для оборудования покрытий кровель и устройства прочных промышленных полов;
широкое использование при устройстве надежных гидроизоляционных покрытий, наносимых методом торкретирования.

Предлагаем ознакомиться Камни похожие на лунный камень

Материалы

Расширяющийся бетон производится на основе напрягающего и безусадочного цемента с использованием крупных и мелких заполнителей природного происхождения.

Виды и назначение

На данный момент времени строительная промышленность, и частные лица могут приобрести следующие виды расширяющихся продуктов для приготовления бетонов и растворов:

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ). Связующее этого вида создают совместным помолом компонентов или смешиванием готового глиноземистого цемента, природного гипса и присадки – алюмината кальция. Начала схватывания материалов на основе ВРЦ происходит в течение четырех минут. Конец схватывания в течение 10 минут. Для увеличения периода схватывания в растворы и бетоны добавляют присадки: буру, уксусную кислоту или СДБ. Область применения: ремонт конструкций, гидроизоляция подземных сооружений, создание водонепроницаемых швов.
Гипсоглиноземистый цемент (ГЦ). Популярный быстротвердеющий цемент, продукт совместного измельчения или смешивания глиноземистого клинкера и специального природного гипса. Область применения: гидроизоляция подземных сооружений, чеканка швов, приготовление расширяющихся бетонов и растворов.
Саморасширяющийся быстросхватывающийся цемент РПЦ 500 или РПЦ 400. В состав вяжущего данного типа входит портландцементный клинкер, глиноземистый клинкер и присадки. Область применения: ремонтные и восстановительные работы, гидроизоляция конструкций, замоноличивание стыков гидротехнических сооружений.
Саморасширяющийся цемент НЦ. При затворении сначала набирает прочность, далее саморасширяется. Это дает возможность напрягать возводимую конструкцию. Состав НЦ можно характеризовать как особый: обычный общестроительный портландцемент, глиноземистый цемент и гипс. Область применения: производство труб работающих под делением, возведение резервуаров, строительство объектов спортивного назначения.

Применение

Расширяющиеся цементы применяются в строительстве и при ремонте:

Устройство чаш ванных, бассейнов, саун, в том числе на улице. В данных случаях применяется водонепроницаемый расширяющийся цемент, который не дает усадку, ведь даже самая современная гидроизоляция бессильна при потрескавшемся днище конструкции.
Замес водонепроницаемых штукатурок для наружных работ, где необходимо создать прочное и герметичное покрытие стен из газобетонных и других пористых блоков;
Ремонтные работы по фасаду и внутри помещения: заделка трещин, стыков конструкций, вода труб и коммуникаций в колодцы и здание;
При ремонтной склейке железобетона;
Для добычи крупных глыб скальных пород посредством «тихого взрыва». В скале методом бурения или другим способом образуется щель, в которую закладывается расширяющийся цементный раствор. Через пару дней он естественным образом выталкивает крупные глыбы породы. Такой способ добычи менее дорого, чем традиционный подрыв, а также более гуманный – в результате получаются преимущественно крупные камни, требующие минимальной обработки.

Расширяющиеся цементы отличаются от обычных преимущественным отсутствием усадки и проникающей способностью при ремонте. Но эти материалы дорого стоят, их непросто доставлять до строительной площадки из-за короткого времени схватывания, поэтому для возведения основных домовых конструкций их не используют.

Производство

Производится цемент при строгом соблюдении ГОСТов. В таких смесях очень важно четко соблюдать пропорцию всех составляющих, так как от этого зависят свойства цемента, его цепкость и прочность. Многие заводы-изготовители не выпускают саморасширяющийся цемент для продажи.

В основном закупка такой смеси осуществляется по предварительному заказу и большими партиями, поскольку применение ее достаточно узкопрофильное, а цена высока. Еще один минус для производства – короткий срок хранения. Подобные смеси хранятся до трех месяцев при условии, что тара герметична и внешние показатели температуры, влажности строго соответствуют указанным на упаковке рекомендациям производителей. Ниже рассмотрим марки саморасширяющегося цемента.

Марки

В зависимости от свойств каждый подвид делится на марки:

Расширяющийся водонепроницаемый цемент, применяемый в основном для гидроизоляции шахт, подземных и подводных строений. Делится на марки М400, М500 и М600.
Гипсогленоземистый (он же вяжущий) – применяемый для герметизации стыков, штукатурки с защитными свойствами, в работе с железобетонными конструкциями. Подразделяется на марки М400 и М500.
Напрягающий цемент. Где он применяется? Данный продует незаменим для работ с тонкостенными железобетонными конструкциями. Марки делятся на НЦ-10 (характерный безусадочный цемент), НЦ-20 (непосредственно напрягающий цемент). Есть продукты марок НЦ-40 и НЦ-60.

Производители

Пашийский металлургическо-цементный завод. Производит ГГРЦ с добавлением гипсового камня и доменных шлаков по ГОСТу 11052-74. Продукт выпускается в бумажных мешках массой 45 кг, отгружается в контейнерах МКР-1,ОС во все регионы РФ. Компания также сотрудничает с рынками ближнего зарубежья, преимущественно странами СНГ.
Mapei. Итальянская компания, известная всему миру производством строительной химии, в том числе цементов, способных увеличиваться в объеме. В ассортименте водонепроницаемые безусадочные смеси, полимерные составы, даже материалы для подводных работ. В розницу материал продается в мешках массой 20 кг.
Macflow. Реопластичный цемент нового поколения от российской компании АтакамаСТ. Используется для получения литых бетонных смесей, заполнения трещин и пустот в каменных и бетонных сооружениях. Материал упакован в мешки по 25 кг.
Русеан. Российский изготовитель строительных смесей, среди которых напрягающий цемент и ГГРЦ. Составы подходят для изготовления гидроизоляционной штукатурки и водонепроницаемого бетона, а также обустройства сооружений для хранения нефтепродуктов.

Предлагаем ознакомиться Расширяющаяся добавка в бетонную смесь

Расширяющиеся цементы относятся к классу современных качественных стройматериалов. Они практически не имеют недостатков, а высокая стоимость продукта компенсируется отличными показателями прочности, влагоустойчивости и долговечности.

ПИР плита – современный утеплитель для дома

Пена для утепления стен

Фибробетон: технические параметры, где применяется

Для строительства в условиях российского климата настоящим хитом стал быстросхватывающийся саморасширяющийся цемент РПЦ-500 от . У этого вида сульфоалюминатное твердение. Раствор с повышенной прочностью, водонепроницаемость высшего уровня. Продукт выдерживает до полутора тысяч циклов морозостойкости. При выходе на рынок этот вид практически сразу выбился в лидеры и крепко удерживает свои позиции по сей день.

Не менее известны строительные смеси и саморасширяющийся цемент от . ГОСТы указаны на упаковке, производство и качество выше всяких похвал.

Также известны такие российские производители, как Пашинский металлургический завод, Микролит. Европейские производители – Mapei, Calumex.

Достоинства и недостатки

Как и у любого строительного материала, у расширяющегося цемента есть свои плюсы и минусы. К явным преимуществам относят:

долговечность,
возможность заполнения микро и макро трещин,
возможность использования в качестве финишной штукатурки,
повышенную адгезию,
устойчивость к атмосферному и химическому воздействию.

Важно: кроме расширяющихся есть и другие дополнительные компоненты. Они обуславливают вид сопротивления цемента. Некоторые идеально подходят для внешних работ, другие специально предназначены для эксплуатации в химически активной среде, третьи отличает улучшенная адгезия, актуальная при сборке железобетонных конструкций. Поэтому, перед тем, как покупать цемент, необходимо точно определится с его разновидностью.

Недостатки у материала следующие:

высокая цена,
плохой дистрибутив,
наличие на рынке большого количества подделок,
узкопрофильность.

Не смотря на это, если покупать товар проверенного производителя и использовать его по целевому назначению, то экономия на других материалах с лихвой покрывает стоимость самого цемента.

Твердение цемента

Цемент – популярный строительный материал, получаемый искусственным путем. Он представляет собой мелкодисперсный порошок, который при взаимодействии с водой превращается в пластичную массу, способную затвердевать даже в условиях высокой влажности. Физико-химический процесс взаимодействия цемента с водой называется гидратацией. В результате его протекания растворы и смеси, изготовленные на базе цементного вяжущего, после твердения приобретают высокую прочность, водонепроницаемость, устойчивость к температурным перепадам.

Гидратация цемента – особенности процесса

Гидратация – это необратимый процесс, при котором молекулы воды соединяются с молекулами минералов, входящих в состав цемента. В результате таких взаимодействий образуется пластичная масса, которая после затвердевания преобразуется в камнеподобное твердое тело.

В нормативной документации указываются допустимые водоцементные соотношения, которые зависят от применяемой марки цемента и требуемых характеристик получаемых продуктов. При достаточном количестве химически связывается примерно 25 % воды, остальная жидкость переходит в физически связанное состояние. Введение в материал воды в количестве меньше допустимого приводит к неполной гидратации, а больше допустимого – к образованию пор. В обоих случаях прочностные характеристики конструкции снижаются.

Основные стадии гидратации

Первая стадия гидратации цементного вяжущего – схватывание, протекающее в первые часы после затворения сухих компонентов водой. Время начала схватывания и скорость протекания этого процесса определяют следующие факторы:

Температура окружающей среды. Чем она выше, тем быстрее протекает процесс. При комнатной температуре он длится до трех часов, при высоких температурах, созданных в камерах пропаривания, – до 20 минут. При 0 °C схватывание может занять до 20 часов.
Состав вяжущего – номенклатура и соотношение минеральных компонентов, применяемые добавки. По ГОСТу 30515-2013 выделяют по скорости схватывания при стандартных условиях (+20 °C, относительная влажность – 75 %) три категории цементов: медленно схватывающиеся (начало процесса – через 2 часа после затворения), нормально схватывающиеся (начало схватывания – от 45 минут до 2 часов после затворения), быстро схватывающиеся (начало схватывания – до 45 минут после затворения цемента водой).
Тонкость помола – чем порошок мельче, тем быстрее происходит схватывание.

Ненадолго отложить начало схватывания позволяет перемешивание пластичного материала. В вязком продукте даже при перемешивании через определенное время начинаются необратимые процессы, которые негативно влияют на прочность отвердевшего элемента. Строители называют такое явление «свариванием бетона». Скорость схватывания и последующего твердения можно изменить введением в состав раствора или бетона пластификаторов и других добавок.

Следующий после схватывания более длительный этап – твердение цемента. Этот процесс, который обычно начинается в течение суток после начала гидратации, может протекать в течение нескольких лет. В течение первых 7 дней созданная конструкция приобретает примерно 70 % прочности. Через 28 дней после заливки раствор или смесь набирают марочную прочность. Она составляет примерно 90-95 % от максимального показателя, для достижения которого требуется несколько лет.

Для получения качественного конечного продукта обеспечивают нормальные условия твердения цемента. Для этого необходимо:

Оградить конструкцию от малейших механических воздействий, поскольку связи, созданные на начальных этапах гидратации, – непрочные. Они легко разрушаются и восстановлению не подлежат.
Первые 2-3 недели для нормального протекания в гидратации создавать влажную среду и оберегать конструкцию от прямого воздействия солнечных лучей.
Не допускать резких перепадов температуры. Для этого конструкцию засыпают небольшим слоем песка или опилок, укрывают утепляющими матами.

Такие меры, принятые во время твердения цемента, позволят снизить усадку конструкции, избежать появления трещин и деформаций.

Зависимость процесса гидратации от химического состава цемента

Механизмы схватывания и твердения цемента зависят от номенклатуры и процентного соотношения компонентов вяжущего. Некоторые из них начинают взаимодействовать с водой на начальной стадии гидратации, другие – через определенный промежуток времени.

В состав портландцемента входят:

C2S – двухкальциевый силикат. Этот компонент вступает в реакцию с водой не сразу, а примерно через месяц после набора продуктом марочной прочности. Он положительно влияет на прочностные показатели бетона в долгосрочной перспективе. Применение пластификаторов ускоряет вступление двухкальциевого силиката в реакцию твердения цемента.
C3S – трехкальциевый силикат. Этот компонент участвует во взаимодействии с водой с самого начала приготовления смеси или раствора и в течение всего периода гидратации. Но наибольший вклад он вносит в период набора марочной прочности материала.
C3A – трехкальциевый алюминат. Способствует нарастанию прочности материала в первые дни твердения. В более поздний период он перестает работать.
C4AF – четырехкальциевый алюмоферит. Вступает в действие уже в ходе твердения. Улучшает характеристики бетона на самых поздних сроках набора прочности.

Как можно ускорить или замедлить схватывание и твердение цемента

При проведении строительных работ часто возникают ситуации, требующие сокращения времени схватывания и твердения цемента, решить эту проблему позволяет применение специальных добавок. Они понадобятся при проведении бетонирования в зимних условиях или при необходимости увеличить темпы строительства.

Наиболее популярные присадки-ускорители твердения цемента:

4 %-е нитрат кальция или нитрат натрия, нитрит-нитрат кальция или хлорида кальция, нитрит-нитрат сульфата натрия;
2 %-й сульфат натрия;
2 %-й хлорид кальция – используется для армированных конструкций;
3 %-й хлорид кальция – предназначен для неармированных бетонных элементов.

Замедлители гидратации цемента используются в основном при возведении масштабных конструкций – крупноразмерных фундаментов, чаш бассейнов, гидротехнических и подземных объектов.

Функции замедлителей выполняют пластификаторы и гиперпластификаторы. Применение таких добавок позволяет сохранить подвижность бетонных растворов и их рабочие характеристики в течение 24-48 часов после затворения вяжущего водой.

Гидратация цемента – важный процесс, который должен протекать с соблюдением правил, установленных государственными нормативами и проектной документацией для конкретного строительного объекта. Благодаря разработке широко спектра добавок стало возможным регулирование в широких пределах начала и скорости схватывания пластичного материала, его подвижности, прочности на разных стадиях твердения, коррозионной стойкости и других характеристик.

Автор: Андрей Васильев

Строитель с 20-летним стажем
Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

Читайте также: