Быстротвердеющий цемент: описание с фото, характеристики

Быстротвердеющий цемент (бетон): свойства и области применения

Быстротвердеющий цемент (БТЦ) – один из самых используемых видов портландцемента в стройке. Главное отличие БТЦ от обычного портландцемента заключается в увеличенном количестве трёхкальциевого силиката (C₃S) в составе цемента, который способствует ускоренному набору прочности за начальный период твердения.

Для получения быстротвердеющего цемента увеличивают количество зёрен мелких фракций в растворе.

Характеристика и назначение: плюсы и минусы

Быстротвердеющий цемент легче и дороже портландцемента. Высокая стоимость обусловлена повышенными характеристиками прочности и более высокой скоростью застывания, что является необходимым условием при ускоренной застройке в условиях работы при низких температурах.

Ещё одно преимущество БТЦ состоит в устойчивости к сульфатным атакам разного рода.

Набор прочности БТЦ за три дня эквивалентен семидневному набору прочности портландцемента, тогда как водоцементное соотношение для обоих цементов является одинаковым. Увеличенный показатель набора прочности обусловлен большим содержанием трёхкальциевого силиката (C3S) и более тонким помолом цементного камня в растворе.

Недостатки: из-за выделения большего количества тепла при затвердевании БТЦ не подходит для больших объемов бетонирования.

Марки

Согласно ГОСТу №10178-85, быстротвердеющий цемент имеет марку М 400 (М400) и М 500 (М500). М500 имеет большую востребованность в связи с доступностью цены и широкой сферой применения.

Состав (компоненты и пропорции)

Состоит быстротвердеющий цемент из:

60-65% известнякового клинкера;
MgO – не более 5%;
гипсового камня – не более 3,5%;
гранулированных шлаков – не более 15%;
и активных минеральных добавок – не более 10% для регулировки основных свойств и функций цемента.

Допускается замена минеральных добавок органическими (например: кренты, ферритные и сульфоферритные продукты, опаленные квасцовые камни и белая глина) в целях повышения прочности и ускорения твердения. Суммарная доля органических добавок – не более 5% на всю массу цемента.

Способ производства

Процесс замешивания быстротвердеющего цементного раствора

Для производства быстротвердеющего цемента понадобятся:

вращающиеся печи для обжига керамики;
беззольное топливо;
вода;
барабанно-шаровая мельница;
сырьевые материалы, входящее в состав БТЦ.

При создании быстротвердеющего цемента используется сырьё с высокой однородностью и наименьшим процентом нежелательных добавок – для уменьшения химического колебания структуры шлама. Предпочтительно использовать сырьевые материалы некристаллической структуры, поскольку химическая реакция происходит в них лучше, нежели чем в кристаллической.

Процесс приготовления

В БТЦ в качестве сырья используют известковый камень, который нагревают при высоких температурах до образования клинкера. Клинкер мелко измельчают, а затем смешивают с небольшим количеством гипсового камня для получения цементного раствора.

Обжиг помола следует производить во вращающихся печах на беззольном горючем. После обжига в помол добавляется флюорит для ускорения процесса клинкерообразования, после чего полученная смесь остужается.

Полученный состав должен содержать не менее 50% С₃S. Далее в цемент добавляются активные минеральные добавки (до 10%) и доменные, либо электротермофосфорные остатки (до 15%), которые способствуют реакции С₃S. Чтобы избежать лишних выбросов и добиться правильного увеличения прочности добавляют 5-10% (от массы цемента) трепела.

Для увеличения эффективности минеральных веществ, ускоряющих твердение, и оказывающих положительное воздействие на гидратацию и сольволиз зёрен, необходимо произвести помол зёрен цемента до удельной поверхности в 3500 см 2 /г вместо обычных 3000 см 2 /г.

Увеличение скорости набора прочности

Скорость нарастания прочности можно увеличить добавлением сульфата натрия (Na₂SO₄) и хлористого кальция (CaCl₂) – не больше 1-2% на всю массу цемента.

Введение затравочных кристаллов из предварительно гидратированного цемента также будет способствовать ускоренному набору прочности цементного раствора при бетонировании.

Для ускорения процесса твердения цемента можно использовать гидротепловую обработку, общая длительность которой занимает от 12 до 13 часов при температуре 80°С.

Особо быстротвердеющий цемент (ОБТЦ)

Не так давно начали изготавливать особо быстротвердеющий цемент с увеличенной устойчивостью. Такой цемент содержит не менее 55% С₃S, а помол обладает удельной поверхностью не менее 4000 см 2 /г. В отличие от БТЦ, ОБТЦ обладает более интенсивными темпами набора прочности за начальный период.

Области применения

БТЦ имеет общестроительное назначение, и подходит для заполнения трещин и заделки пустот.

БТЦ используется в постройках, требующих ускоренного затвердевания и увеличенной прочности, где опалубка должна быть удалена как можно раньше.

Быстротвердеющий цемент хорошо зарекомендовал себя при создании трасс, при производстве бетонных панелей, плит, электрических столбов, ограждений и бордюров. БТЦ нередко применяется для бетонирования в холодную погоду, поскольку обильное выделение тепла во время гидратации защищает бетон от замерзания.

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).

Область применения

Обычно быстросхватывающийся цемент применяют в производстве железобетонных изделий там, где нельзя поддавать конструкцию пропариванию в камере. К примеру, это может быть изготовление фундаментных блоков.

Важны свойства раствора и в процессе кладочных работ при быстром строительстве – в таком случае удается избежать простоев и существенно сэкономить на времени использования спецтехники, оплате труда работников, уменьшении сроков реализации проекта.

Также актуально использование раствора быстрого твердения при производстве брусчатки, реже бетонных бордюров, плит для перекрытия и других конструкций. Основное назначение быстросхватывающегося цемента – ускорить процесс выполнения работ без потери характеристик прочности, стойкости к разным воздействиям.

Изготовление быстротвердеющего бетона

Процесс производства цемента с ускоренным твердением предполагает более тонкий помол ингредиентов. Чем более мелкие гранулы, тем большей получается площадь взаимодействия их с реагентом, что ускоряет гидратацию. Так, удельная поверхность быстросохнущего цемента находится в диапазоне 3500-4000 см2/г, у обычного – 2800-3000 см2/г вещества. Есть и особо быстротвердеющие цементы, где активная площадь достигает 7000-9000 см2/г.

Тонкий помол БТЦ предполагает более быстрый износ оборудования, большее время производства цемента, что сказывается на стоимости материала. Некоторые производители для придания нужных свойств цементу практикуют ввод в состав минеральных добавок (кремнезем оксида кальция, к примеру), но такой вариант не дает той скорости застывания, что созданный на базе цемента тонкого помола бетон.

Виды быстросохнущего цемента и маркировка

Всего существует два вида цемента с высокой скоростью схватывания и твердения – особобыстротвердеющий и сверхбыстротвердеющий. Они отличаются определенным особенностями в составе и свойствах.

Типы быстросхватывающегося цемента:

Особобыстротвердеющий – здесь почти нет минеральных добавок, клинкер мелется до показателя в 4000 см2/г, включает около 8% целита и 68% алита. Плотность бетона через сутки равна 30 МПа, через трое суток – 45 МПа.
Сверхбыстротвердеющий цемент – его состав строго стандартизирован, включает галогеносодержащие вещества, приводящие к увеличению алюминатов. Нормативная тонкость помола составляет примерно 8000-9000 см2/г. Через 2-4 часа после заливки бетонных изделий можно демонтировать опалубку (бетон набирает прочность в пределах 10 МПа), через сутки бетон набирает до 70% нормативной прочности.

Расшифровка индекса ПЦ 400 Д30 Б:

ПЦ – портландцемент (может также быть ШПЦ – шлакопортландцемент)
400 – показатель марки, который говорит, что образец при тестах продемонстрировал стойкость к нагрузке до 400 кг/см2
Д30 – в составе есть минеральные добавки в количестве 30% от общего веса (если Д0 – наполнителей нет)
Б – быстросохнущий

Также могут быть указаны индексы: ВРЦ – водонепроницаемость, СС – сульфатостойкость, Н – нормальнотвердеющий цемент.

Также стоит помнить, что в 2004 году ввели новые обозначения международного образца, но маркировочные данные остались теми же – БТЦ Москва и область реализует со старым типом маркировки, к примеру. Тем не менее, если на упаковке указано ЦЕМ (CEM) I (II) 32.5 Б (Н), это значит: I – добавок нет, II – добавки есть, 32.5 – класс прочности, Б – быстротвердеющий бетон, Н – нормальнотвердеющий.

Сколько сохнет цемент

Процесс высыхания бетона и полного набора прочности включает две основные стадии. Сначала проходит процесс схватывания быстросохнущего цемента – в минимальные сроки, занимает около 2-3 часов. При температуре +20 градусов хватает часа для схватывания, при 0 – около 20 часов. Начинается процесс в быстросохнущих растворах и бетонах уже через 7-10 минут после заливки.

Если процесс происходит в специальных камерах для пропаривания, бетон схватывается за 20 минут. Потом происходит твердение бетона – тут все зависит от типа выбранного цемента и нормативных показателей. Обыкновенный раствор затвердевает и набирает прочность в течение 28 суток, быстросохнущий – в течение двух-трех.

Быстротвердеющий цемент – востребованный материал, который может быть незаменим в ситуации необходимости ускорить строительство и выполнить заливку определенных конструкций. При выборе такого типа цемента необходимо тщательно ознакомиться с правилами работы с ним.

Существует ли быстротвердеющий цемент?

Быстротвердеющий цемент — раствор, у которого состав и технология производства обеспечивают максимально ускоренную гидратацию. Благодаря этому существенно сокращается срок полного процесса затвердевания бетонного монолита. Быстрозастывающий материал используют при возведении высотных сооружений, железобетонных конструкций, когда отсутствует возможность ждать четыре недели, пока бетон наберет прочность.

Что собой представляет быстротвердеющий цемент

Для этого вида цемента подбирают качественные сырьевые материалы с максимально однородным химическим составом при минимуме нежелательных примесей. Аморфная их структура помогает легче взаимодействовать, нежели в ситуации с кристаллами.

Помол сырья выполняют очень скрупулезно, получая однородную смесь. Обжиг проводят при повышенной температуре. В состав вводят ускорители (плавиковый шпат), после чего клинкер быстро охлаждают. Быстротвердеющий портландцемент содержит максимум 10% активных добавок, а также 15% гранулированных шлаков. Они связывают гидрат окиси кальция, ускоряя поглощение им воды.

Виды быстросохнущего цемента и маркировка

Быстросохнущий цемент выпускают в двух вариантах. Они отличаются свойствами и особенностями состава:

особо быстротвердеющая смесь практически не содержит минеральных добавок, плотность бетона уже спустя сутки 30 МПа;
сверх быстротвердеющий материал имеет строго стандартизированный состав с галогеносодержащими компонентами, которые увеличивают содержание алюминатов.

Преимущества и недостатки быстротвердеющий цемент

Материал активно применяют при возведении высотных сооружений. Использование продукта в изготовлении железобетонных изделий позволяет производителям пропускать этап пропаривания конструкций, что существенно ускоряет время технологического процесса.

Преимущества цемента очевидны при выполнении монолитного строительства. Его использование нивелирует ограничения, вызывающие простои в работе. Не делая значительных перерывов, мастера приступают к выполнению очередных этапов работы.

Но быстротвердеющий цемент не способен вытеснить традиционные марки, поскольку не лишен определенных недостатков:

его производство требует наличия современного оборудования;
для производства необходимо высококачественное сырье;
получаемый бетон требователен к соблюдению правил заливки.

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.

Изготовление быстротвердеющего бетона

При выпуске материала, обладающего свойством ускоренного твердения, необходим тончайший помол компонентов. Мелкие гранулы увеличивают площадь взаимодействия с влагой, ускоряя гидратацию. Быстросхватывающийся цемент имеет удельную поверхность 3500 кв. см/г, а обычный продукт — 2800. Особо быстротвердеющий состав вообще обладает активной площадью до 9000 кв. см/г. Когда такая цементная пыль застывает в естественных условиях, через 3 часа уже разрешено демонтировать опалубку, а спустя сутки бетон имеет две трети завершающей прочности.

Общие правила применения — быстротвердеющий цемент

Использовать быстросохнущие растворы невероятно просто. Нужно только замешать из них раствор, добавив гранулированный песок с водой. Состав требуется израсходовать за час, поэтому его необходимо замешивать небольшими порциями.

Смесь наносят на предварительно подготовленную поверхность без пыли, жирных пятен, каждый слой необходимо выравнивать. Мероприятие рекомендуют выполнять при температурном диапазоне 10–25° тепла. Нельзя допускать воздействие на стяжку солнца и сквозняков минимум 3 суток.

Твердение бетона наступает сразу после схватывания смеси. Чтобы гарантировать требуемую марку материала, необходимо выждать четыре недели. Сохнет цемент по-разному — все зависит от компонентов. Если присутствуют активные добавки, они при контакте с водой ускоряют химическую реакцию, благодаря чему бетон твердеет гораздо быстрее.

Заключение

Быстротвердеющий цемент — очень востребованный материал, часто являющийся незаменимым продуктом при необходимости ускорить процесс любого строительства. Выбирая именно такой типа продукции, желательно скрупулезно изучить требования по ее использованию.

Быстротвердеющие виды цементов

Строительство с использованием бетонных растворов не всегда удобно – приходится ждать, когда залитые в опалубку конструкции наберут достаточную прочность для ведения дальнейших работ, а время на это есть всегда. В таких случаях профессионалы используют цемент быстротвердеющий – срок его гидратации значительно меньше, а значит, монтаж происходит быстрее. Происходит это по разным причинам.

Определение и производство

Цемент быстротвердеющий – это особый вид вяжущего для затворения бетонов и отделочных, монтажных растворов, который характеризуется ускоренным процессом схватывания по сравнению с обычными цементами. Он применятся при необходимости в ускоренном проведении строительно-монтажных работ.

Эффект быстрого твердения достигается двумя способами:

Особый помол клинкера;
Использование минерализованного сырья.

Быстротвердеющий цемент получают методом помола клинкера до особой фракции, размер частиц при которой имеет уменьшенную площадь поверхности. Это и позволяет вяжущему быстрее вступать в реакцию с водой и набирать первичную площадь. Мелкий помол осуществляется на специальном оборудовании.

Минерализация цемента – еще один способ сократить его время схватывания в бетонном или штукатурном растворе. В таком случае вяжущее (цемент или портландцемент) делают из клинкера с высоким содержанием силикатов трёхкальциевых и алюминатов, а также дополнительных химических соединений, например, хлористого кальция и тонко помолотого гипса. О наличии последних в быстротвердеющем вяжущем скажет маркировка на упаковке, они обозначаются буквой Д с индексом от 0 до 20 (в процентах).

Основные разновидности

Быстротвердеющие цементы – это группа материалов, включающая такие виды материала:

особобыстротвердеющий цемент;
сверхбыстротвердеющий цемент.

Их главное отличие друг от друга – время первичного схватывания, на которое оказывают влияние минералы в составе сухого порошка из клинкера.

Особобыстротвердеющий цемент очень тонко помолот – 4000 см 2 /г, в его состав входят такие активные добавки, как целит (около 8-10%) и алит (до 70% от массы сухого клинкера). Уже через 24 часа конструкция набирает прочность до 30 МПа, через 72 часа – 45 МПа.

Сверхбыстротвердеющий цемент имеет в составе вещества, способствующие выработке ускоряющих твердение алюминатов – галогеносодержащий фторид кальция и его аналоги. Тонкость помола клинкера у данной группы очень мелкая – 7000…9000 см 2 /г, что говорит об активизации минеральной составляющей. 10 МПа прочности в обычных условиях сверхбыстротвердеющий цемент наберёт через 4 часа, через 24 часа показатель возрастает до 60…70%, чего достаточно для проведения последующих монтажных работ.

В отдельную подгруппу можно вынести водонепроницаемый быстротвердеющий цемент. Это материал быстрого набора прочности в условиях воздействия сырости или высокой влажности. Рабочий раствор схватывается сравнительно быстро одновременно с интенсивным уплотнением структуры по всему объему материала благодаря гидроалюминату кальция, для изготовления цемента используют глиноземный клинкер. Данный тип вяжущего оптимально использовать для монтажа подводных и подземных конструкций – вода даже через продолжительное время не просочится внутрь камня и не спровоцирует коррозийные процессы.

Популярный представитель материала – расширяющийся пластифицированный цемент бренда macflow по цене около 70 рублей за 1 кг.

Маркировка

Узнать быстротвердеющий цемент можно по букве «Б» в маркировке на упаковке. Из обозначения также понятно, каким образом достигается эффект ускоренного набора прочности:

Д0 – отсутствие дополнительных добавок минерального происхождения;
Д5…Д20 – наличие в цементе от 5 до 20% дополнительных присадок в виде алюминатов и силикатов.

Пример обозначения ПЦ 400-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85:

ПЦ 400 – портландцемент, марка прочности М400;
Д20 – 20% минеральных добавок в составе вяжущего порошка;
Б – быстротвердеющий цемент;
ПЛ – пластифицированный (дополнительные свойства);
ГОСТ 10178-85 – обозначение документа, согласно нормам которого произведен материал.

Время твердения

Отдельного государственного стандарта для быстротвердеющего вяжущего нет, поскольку они являются разновидностью обычных цементов и портландцементов. По этой причине некоторые их свойства прописаны в ГОСТ 10178-62. Согласно регламенту испытуемые образцы из раствора через трое суток достигают прочности (таблица 2):

Тип цемента	Предел прочности через 3 суток, кгс/см 2
Тип цемента	Сжатие	Изгиб
ПЦ Б	250	40
ШПЦ Б	200	35

Быстрое твердение характерно только на начальной стадии схватывания, полный набор прочности наступает в обычный срок – через 28 суток и составляет не менее 400 кгс/см 2 .

Быстротвердеющие цементы любых марок и брендов схватываются через 45-120 минут (в зависимости от состава), заканчивается этот процесс через 3 часа и происходит непосредственное твердение со стремительным набором прочности – около 40-50% в первые сутки и 70% в третьи. Однако, этот процесс можно ускорить помещением залитой опалубки в пропарочную камеру – через 20 минут камень наберет первую прочность.

Вяжущее разных брендов ведет себя по-разному и производитель отображает данную информацию на упаковке. Например, быстротвердеющий цемент Макфлоу MasterEmaco A 640 к 28 суткам набирает 45 МПа на изгиб, что является высоким показателем.

Что такое быстротвердеющий цемент

Быстрому строительству мешает время застывания конструкций, изготовленных на основе цемента. Быстротвердеющий цемент призван исправить такую ситуацию. Его применение способствует интенсификации процесса, так как БТЦ обладает высоким индексом затвердевания. Это обусловлено большой скоростью гидратации материала, которая активизируется уже во время приготовления раствора и позволяет изделию на его основе набрать расчетную прочность гораздо быстрее, чем конструкции, отлитой из обычного цемента.

Быстротвердеющий цемент является таковым благодаря большой скорости гидратации материала, которая начинает работать уже во время приготовления раствора.

Преимущества и недостатки БТЦ

Цемент быстротвердеющий нашел применение в строительстве, к примеру, высотных сооружений. Его использование в изготовлении железобетонных изделий дает производителям возможность пропустить такой этап производства, как пропаривание ЖБИ. Такой способ интенсификации застывания бетона также намного ускоряет время набора им расчетной прочности, которая в естественных условиях достигается только по прошествии 4-х с лишним недель. Тем не менее эксплуатация пропарочных камер обходится производителям бетона недешево.

Быстротвердеющий цемент очень часто используют при монолитном строительстве.

Преимущества цемента, обеспечивающего ускоренное затвердевание растворов на его основе, особенно очевидны при монолитном строительстве и при возведении кирпичных строений. При его использовании перестают действовать ограничения, которые раньше приводили к простоям после заливки перекрытий, столбов или кладки определенного количества рядов кирпичной стены. Без сколько-нибудь значительного перерыва строители могут приступать к следующим этапам работ.

Стоит сказать, что быстротвердеющий цемент пока не может вытеснить из строительства традиционные связующие вещества и методы выпуска продукции на их основе. Это связано с несколькими факторами.

Первый из них — производство БТЦ требует современного оборудования.
Этот цемент может изготавливаться только из высококачественного сырья (перечисленные выше факторы напрямую влияют на повышение себестоимости такого рода продукции, которая не лучшим образом в конечном счете влияет и на ее цену).
БТЦ и бетон на его основе более требовательны к технологии производства и заливки, однако опыта работы с этими материалами у специалистов пока накоплено мало.

Маркировка цемента

Инструменты для приготовления цементного раствора.

Быстротвердеющий цемент обозначается индексом «Б», который указывается на упаковке после марки компонента (500 или 400) и информации о процентном содержании добавок в нем (Д). К примеру, аббревиатура ПЦ 500 Д0 Б расшифровывается следующим образом.

ПЦ — портландцемент (ШПЦ — шлакопортландцемент).
500 — марка 500 (прочность испытательного образца, выдержавшего нагрузку в 500 кг/см 2 ).
Д0 — в цементе нет минеральных добавок (Д20 — 20% и т.п.).
Б — быстротвердеющий. Если на упаковке нанесен не индекс «Б», а «Н», то в ней содержится нормированное вещество (нормальнотвердеющее). Индекс «ВРЦ» указывает на водонепроницаемость компонента, «СС» — на сульфатостойкость и т.п.

Рисунок 1. Маркировка цемента по ГОСТу.

Быстротвердеющий цемент выпускается в 2-х марках — М400 и М500. Стоит отметить, что с введением в действие в 2004 году нового ГОСТа многие производители стали маркировать свою продукцию по-новому (рис. 1). Такое обозначение принято и у зарубежных изготовителей связующего компонента. Однако зачастую на упаковках указывается и старая маркировка. Поскольку чаще всего застройщиками приобретается цемент М400 и М500, то следует знать, что эквивалентны этим обозначениям маркировки:

ЦЕМ (CEM) I (II) 32,5 (I — без добавок, II — с добавками, 32,5 — класс прочности);
ЦЕМ (CEM) I (II) 42,5 Б (Н) ( Б — быстротвердеющий, Н — нормальнотвердеющий).

Производство БТЦ

Быстротвердеющий цемент без добавок получается, когда подвергается на предприятии более тонкому измельчению. Чем мельче гранулы, тем большую площадь соприкосновения с реагентом они обеспечат, а поэтому увеличивается активность гидратации. Стоит сравнить удельную поверхность БТЦ и обычного цемента. У первого она колеблется в диапазоне 3,5-4 тысяч см 2 /г вещества, а у второго — 2,8-3 тысяч см 2 /г. Необходимо сказать, что существуют особобыстротвердеющие цементы, в которых активная площадь увеличена до 7-9 тысяч см 2 /г. Бетонные изделия из них, застывая в естественных условиях, готовы к снятию опалубки уже через 2-4 часа после заливки. В течение этого времени бетон достигает прочности 100 кг/см 2 , а на следующий день конструкция набирает 2/3 своей расчетной прочности.

Как уже писалось, такой способ производства БТЦ не дешев, поэтому для придания связующему веществу необходимых характеристик многие производители используют добавление в него различных минеральных добавок. Тем не менее быстротвердеющий бетон из БТЦ с добавками будет застывать не так быстро, как раствор, сделанный на основе цемента тонкого помола.

В любом случае ГОСТ 10178-62 регламентирует характеристики быстротвердеющего цемента.

Прочность вещества на третьи сутки после его затворения водой не должна быть ниже 40 кг/см 2 (затвердевание раствора должно проходить в нормальных условиях).

Ускорение затвердевания бетона

Состав и пропорции для приготовления бетона на основе гранита и цемента.

Чтобы получить быстротвердеющий бетон с высокими характеристиками прочности, достигаемыми в естественных условиях уже в первые дни после его заливки, можно использовать и обычный цемент. К способам ускорения застывания бетона относятся:

уменьшение в растворе цементной и водной составляющих (тощий бетон);
применение модификаторов, активирующих гидратацию;
домалывание связующего компонента с добавлением в него гипса.

К тощему бетону относится и бетонный раствор марки 200, из которого уже могут изготавливаться конструкции перекрытий. Менее марочные растворы применяются в подготовке оснований перед дорожным строительством и возведением зданий. Ускорение застывания бетона достигается, благодаря меньшему количеству реагентов, из-за которых процесс гидратации проходит гораздо быстрее. При изготовлении так называемого жесткого бетона нельзя увеличивать дозировку воды, так как ее избыток приведет к ухудшению качества раствора.

Затвердевание бетона проходит быстрее, если при приготовлении в раствор добавлять хлористый кальций. Его содержание в бетоне не должно превышать 3%. Если изготавливается железобетонная конструкция, то количество CaCl₂ снижается до 2%. Этот модификатор нельзя закладывать в растворы, которыми будут заливаться железобетонные конструкции с арматурой сечением тоньше 4 мм, так как он станет причиной коррозии металла. Не рекомендуется его применять и для сооружения долговременных ЖБИ. Следует добавить, что хлористый кальций добавляется в смесь вместе с водой. Перед тем как залить жидкость в бетон, модификатор необходимо растворить в ней. Специалисты советуют добавлять CaCl₂ в пуццолановые цементы, шлакопортландцементы и цементы с длительным сроком затвердевания.

Быстротвердеющий бетон, набирающий за первые сутки застывания до 50-55% расчетной прочности, получается при домалывании и добавлении в него гипса, содержание которого в связующем компоненте доводится до 3%. Однако лабораторные опыты показали, что лучшие показатели затвердевания показал бетон на основе цемента с 8-процентным содержанием гипса. Специалисты, проводившие исследования отметили, что более эффективным отвердителем является высокопрочный гипс. Бетон, приготовленный с этим модификатором, по показателям прочности почти в 1,5 раза превысил раствор, в который добавлялся обычный строительный гипс.

Быстротвердеющий цемент (БТЦ), производство и применение быстротвердеющего цемента.

Быстротвердеющий цемент (БТЦ) – цемент, отличающийся повышенной прочностью через трое суток твердения. Химический состав сырьевых материалов, применяемых для производства быстротвердеющего цемента и высокопрочного цемента (марки 500 и выше), должен быть более однородным. Помол сырьевых материалов должен быть весьма тонким.

Предел прочности при сжатии образцов, изготовленных из быстротвердеющего цемента, в возрасте трех суток составляет 25-28 МПа, а возрасте 28 суток – 40-50 МПа. Быстротвердеющий цемент отличается повышенным по сравнению с цементом содержанием трехкальциевого силиката С₃S, количество которого должно быть не менее 50%.

Для ряда строительных нужд и в частности, для заводского изготовления сборных железобетонных строительных деталей, а также для скоростного строительства необходим быстротвердеющий цемент (БТЦ), для которого характерно более интенсивное, чем для обычного цемента, нарастание прочности в начальный период твердения. В отдаленные сроки нарастание прочности замедляется и через длительный период он может при близиться по прочности к обычному цементу. Следовательно, не всякий быстротвердеющий цемент будет обязательно высокопрочным, т. е. иметь высокую марочную прочность в стандартные сроки (через 28 суток) или в более длительный период. Вместе с тем следует отметить, что цементы высоких марок обычно и в первые сроки имеют сравнительно большую абсолютную прочность.

Предел прочности при сжатии быстротвердеющего цемента при испытании в растворах жесткой консистенции через 3 суток должен быть не менее 300, а через 28 суток — 500 кг/см 2 . Предел прочности при сжатии в процессе испытания в растворах пластичной консистенции через 3 суток должен быть не менее 200, а при изгибе 35 кг/см 2 . Через 28 суток предел прочности при сжатии должен быть не менее 350 кг/см 2 .

На заводах по производству сборных железобетонных конструкций и деталей применение быстротвердеющего цемента значительно ускоряет производственный процесс и устраняет необходимость в больших складских помещениях для вызревания изделий. Использование быстротвердеющего цемента для монолитного бетона сокращает сроки распалубки и снижает также вес сооружения, так как высокая прочность получаемого при этом бетона позволяет уменьшить сечение конструкции.

Сырьевые материалы для производства быстротвердеющего и высокопрочного цемента должны быть возможно более однородными по химическому составу и содержать наименьшее количество нежелательных примесей. Большое значение имеет физическая структура сырьевых материалов. Предпочтительнее аморфная структура материалов, при которой они легче вступают в химическое взаимодействие, чем материалы кристаллической структуры.

Помол сырьевых материалов должен быть весьма тонким, а сырьевая смесь возможно более однородной с тем, чтобы пределы, колебания химического состава шлама, поступающего в печь, были незначительными. Обжиг нужно вести во вращающихся печах при несколько повышенной температуре и по возможности на беззольном топливе (газе и мазуте). В сырьевую смесь целесообразно вводить ускорители процесса клинкерообразования, например плавиковый шпат, и быстро охлаждать клинкер, выходящий из зоны спекания. Быстротвердеющий цемент отличается повышенным содержанием С3S, содержание которого должно быть не менее 50%. К быстротвердеющему цементу можно добавлять не более 10% (от веса цемента) активных минеральных добавок и не более 15% доменных гранулированных шлаков. Эти добавки связывают выделяющийся при гидролизе С₃S гидрат окиси кальция, тем самым ускоряя его взаимодействие с водой. Добавка небольшого количества трепела, кроме того, способствует более равномерному нарастанию прочности без сбросов.

При обычной тонкости помола в заводских мельницах степень использования активности цемента в растворах и бетонах через 28 суток твердения составляет лишь 55-60% и даже спустя много лет в затвердевшем цементном камне можно обнаружить не прореагировавшие зерна клинкера. Для ускорения твердения цемента его нужно размалывать более тонко, по крайней мере до удельной поверхности не ниже 3500 см 2 /г, вместо обычных 2500-3000 см 2 /г. Положительное влияние более тонкого помола заключается в ускорении процессов гидратации и гидролиза зерен цемента за счет увеличения его удельной поверхности, а следовательно, и в повышении прочности в первые сроки после затворения водой. Особенно тонкий помол необходим при введении в него добавок.

Большое значение имеет гранулометрический состав цементного порошка. Повышение содержания зерен мелких фракций ускоряет процесс нарастания прочности цемента в первые сроки после затворения водой и позволяет получать быстротвердеющие цементы. Увеличение количества зерен средних фракций обеспечивает более высокую прочность в последующие сроки (через 28 суток) и, следовательно, способствует получению высокопрочных цементов.

Большую удельную поверхность цемента можно получить за счет более длительного помола в обычных трубных мельницах при соответственном понижении их производительности. Более тонкому помолу способствует предварительное дробление клинкера, водяное охлаждение корпусов цементных мельниц, оптимальная загрузка и своевременная догрузка мелющих тел и т. д. Целесообразно применять для этой цели сепараторные мельницы. В ряде случаев на заводах железобетонных изделий целесообразным может оказаться домол всего или части цемента, причем в последнем случае с последующим смешением более тонкоизмельченной части материала со всей массой цемента.

В последнее время стали выпускать особо быстротвердеющий цемент (ОБТЦ), прочность при сжатии которого через сутки составляет не менее 300, а через 3 суток — 450 кг/см 2 (при испытании в растворах жесткой консистенции). Содержание С₃S в этом цементе не менее 55%. Цемент размалывают до удельной поверхности не менее 4000 см 2 /г. В порошке наряду с преобладанием зерен размером 30-50 мк должно содержаться определенное количество зерен меньше 5 мк. Оптимальный гранулометрический состав достигается в основном за счет подбора ассортимента мелющих тел, положения перегородок и аспирационного режима. В этот цемент другие добавки, кроме гипса, не вводятся. Применение ОБТЦ позволяет сократить расходы цемента и отказаться от пропаривания бетонных изделий или уменьшить его длительность.

Скорость нарастания прочности можно увеличить также путем добавки хлористого кальция, хлористого натрия, соляной кислоты, сульфата натрия или некоторых других веществ. Добавка наиболее часто применяемого хлористого кальция составляет обычно 1-2% от веса цемента, действие его сказывается главным образом впервые сроки твердения. Ускоряет процесс нарастания прочности и введение кристаллических затравок из предварительно гидратированного цемента.

Мощным средством ускорения процесса твердения изделий из цемента в заводских условиях является водотепловая (тепловлажностная) их обработка, которая осуществляется обычно в пропарочных камерах паром атмосферного давления.

Быстротвердеющие бетоны получают не только путем использования быстротвердеющего цемента. На заводах по производству железобетонных изделий применяют: жесткие бетонные смеси с малым В/Ц; сильное уплотнение бетонной смеси двух- и много частотным вибрированием, вибропрокатом, силовым прокатом, виброштампованием, вибропрессованием и т. д.; виброактивизационное воздействие на цементное тесто, растворную составляющую или бетонную смесь; электроактивацию и активацию ультразвуком.

Возможно Вас заинтересует: