Активность цемента и марка (таблица) – что это такое ?

Активность цемента и марка — как определить и что это такое

Активность цемента – показатель, являющийся ключевым для определения характеристик прочности готового монолита на изгиб и сжатие. Данный параметр напрямую зависит от таких факторов, как тонкость помола клинкера, условия и сроки хранения готовой смеси, а также состава материала.

Определить активность можно несколькими методами – в условиях завода и лаборатории выполняют ряд исследований в порядке, установленном ГОСТом. Сложно, но возможно это сделать и в домашних условиях. Также может использоваться специальный прибор.

В зависимости от активности цементу присваивается определенный класс и марка (любая таблица с характеристиками обязательно включает эти данные).

Прежде, чем использовать цемент в работе и реализовывать те или иные задачи, необходимо ознакомиться с сутью понятия и особенностями установки параметра активности.

Что это такое

Точное определение активности цемента демонстрирует абсолютную прочность испытуемого образца, сделанного из цементного раствора. На основании полученных показателей вяжущему присваивают ту или иную марку и больше понятие активности не используют (в технической документации оно не указывается). Но есть определенные случаи, когда активность и марка цемента устанавливаются в домашних условиях.

Уровень прочности может меняться в зависимости от того, какой вид присадок вводится в состав и в каких объемах. При этом, следует учитывать, что присадки влияют на характеристики смеси и активность, но никак не на марку цемента. К примеру, ускоритель твердения может в разной степени понижать срок набора прочности монолитом, но вот на твердость камня не влияет.

Таким образом, получается, что активность цемента – это своеобразное поведение структуры материала на протяжении срока службы залитой конструкции или изделия.

Как проходит процесс гидратации на разных этапах:

  • На протяжении первых 28 суток после приготовления раствора – монолит набирает прочность по проекту, в это время основной объем структуры вступает в реакцию и кристаллизуется.
  • На протяжении времени эксплуатации – кристаллизация еще может проходить, но активность в состоянии покоя может отсутствовать.
  • Окончание срока эксплуатации – минералы в составе кристаллов начинают реагировать с водой, что ведет к коррозии, деформации и другим изменениям.

Получается, что активностью называют динамику твердения и набора прочности застывшего камня, а потом и потери прочности.

Виды активности цемента на протяжении времени эксплуатации:

  • Активная – все компоненты в составе начинают реагировать, через 28 суток перестают кристаллизироваться.
  • Перспективная – цемент набирает прочность, достигает 100% состояния по проекту (в течение года при монтаже конструкций до ввода объекта в эксплуатацию).
  • Частично гидратированная (комплексная) – крупные негидратированные части остаются в составе монолита и выступают наполнителем.

Факторы, влияющие на прочность цемента

На прочность цемента влияют несколько основных факторов и несколько второстепенных. Но все они должны обязательно учитываться.

Условия хранения

Время и условия хранения цементного порошка влияют на активность и число МПа прочности. Чем дольше хранится цемент, тем менее он прочный в растворе и тем ниже активность. К примеру, за 3 месяца марка М500 обладает показателями марки М400, а по завершении установленного срока хранения порошок теряет 25-30% изначальных параметров.

Снижение активности в процессе хранения цемента:

  • В закрытом сухом складе и водонепроницаемых мешках порошок хранит свойства на протяжении месяца, через 2% параметр снижается на 5%, через 3 – на 9%, 4 – на 13-16%.
  • В бумажных мешках и сухом складе – через месяц отмечается понижение на 5-6%, через 2 – на 10-11%, 3 – 14-15%, 4 – 20-22%.

Состав материала

Многое зависит и от состава клинкера, качества его обработки в процессе производства вяжущего: в него входят основное сырье, минералы. Активность напрямую зависит от объема и вида вводимых в состав добавок, наличия/отсутствия примесей, концентрации клинкера и т.д.

Дисперсность частиц

Здесь речь идет о степени помола всех компонентов. Порошок мелкодисперсный намного быстрее активизирует реакцию по объему, повышая активность. Если помол крупный, набор прочности происходит намного дольше и активность понижается.

Ввиду влияния на свойства цемента множества факторов, очень важно осуществлять контрольные испытания с целью определения характеристик. После исследований принимают решение про корректирование состава либо добавку определенных замедлителей/катализаторов.

Как определяется активность

Чтобы определить активность, используются лабораторные тесты, порядок проведения которых указан в ГОСТе 310.4.

Как определяют активность цемента:

  • Приготовление цементного раствора из вяжущего, многофракционного песка в соотношении 1:3 и водоцементным отношением до 0.5. Сухая смесь перемешивается с водой.
  • Испытания конусом и специальным встряхивающим столиком. Цемент должен демонстрировать расплыв от 106 до 115 миллиметров. Если нужно, все операции повторяют с другим объемом воды.
  • Из цемента нормальной густоты делают балочки величиной 4х4х16 сантиметров: смесь укладывается в смазанные маслом формы, послойно и с использованием виброплощадки.
  • В первые сутки цемент твердеет в ванне с гидравлическим раствором, потом 28 суток в холодной воде. Вода меняется через 14 суток.
  • Три полученных результата (конус, балки, твердение в воде) суммируются и определяется самая близкая по индексу марка вяжущего.

В домашних условиях

Приобретая вяжущее, его проверяют на качество и прочность. Сделать это вне лаборатории и без специальных средств трудно, но можно. Обычно оценивают состояние и цвет. Порошок с высокой активностью должен быть серого цвета с зеленым подтоном. Он хорошо протекает сквозь пальцы, комки могут быть только в мешке и минимального размера (и разминаются легко в руках). Если есть твердые комки – свойства ухудшаются.

Тестирование водно-визуальным методом:

  • Смешивание цемента с щелочной минеральной водой до получения консистенции теста.
  • Формирование образца в форме диска с тонкими краями и утолщением внутри. Если тестовый образец затвердел за 10-12 минут и ощутимо нагрелся – цемент качественный, активность высокая. Материал низкого качества твердеет в течение получаса, потом может покрываться трещинами.
  • Затвердевший диск аккуратно оборачивают влажной тканью, отправляют в полиэтиленовый пакет или емкость из пластика. Выжидают 3 суток, достают и смотрят: материал должен стать еще более прочным, при постукивании давать металлический отзвук, от удара не рассыпаться. Возможно наличие минимальных трещин в формате сетки.

Осуществляя тестирование, нужно проверять цемент разных партий – материал везде разный.

Новый прибор для определения

Для определения активности цемента могут использоваться специальные приборы. Так, компания «Интерприбор» в 2009 году запатентовала устройство «Цемент-Прогноз», которое осуществляет контракциометрический способ исследований. Прибор работает автоматически, комплектация включает: сервисное ПО (благодаря ему можно переносить результаты исследований на компьютер, отправлять в архив, Excel), камера изменения, стакан для проб образца, электронный блок.

Прибор определяет температуру и изменения объема воды в камере. Камеру заполняют водой, отправляют образец в стакане, ждут три часа и получают результаты. Есть и цикл контракционных измерений, проходящий за 7 суток.

«Цемент-Прогноз» позволяет не только облегчить проведение исследований, но и выполнять их в разных форматах: есть приборы для измерения водонепроницаемости бетонного монолита, прочности и водоцементного отношения, морозостойкости и т.д.

Планируя выполнять ремонтно-строительные работы, очень важно проверять качество и свойства используемого цемента, так как от него зависят долговечность и надежность конструкций/сооружений. До начала работ нужно точно определить, что вяжущее соответствует марке и указанным характеристикам.

Как расшифровать маркировку цемента

Цемент – это вяжущий порошок, применяемый для изготовления стройматериалов, строительства зданий и других конструкций. Производится из клинкера, известняка, различных минералов и гипса. От состава и пропорций компонентов зависит область использования, характеристики и свойства цемента. Наиболее распространенным является портландцемент. Для его производства к глине добавляется известняк.

Характеристики цементного порошка

На цементную конструкцию, которая уже затвердела, постоянно воздействует окружающая среда. Так, если она расположена на улице, то на нее попадают осадки, соли. Она замерзает и оттаивает. Чтобы улучшить устойчивость к коррозии, к цементному порошку на этапе производства добавляются полимерные добавки. Они уменьшают степень микропористости, делая материал более надежным.

От такого параметра как тонкость помола зависит не только цена вяжущего компонента, но и его качество. Чем меньше фракции, тем лучше получится исходный материал. Процесс затвердевания мелкофракционного портландцемента происходит значительно быстрее, чем порошка с крупными частицами. Чтобы цемент имел оптимальные характеристики, смешиваются разные фракции.

Один из главных параметров, на который следует обращать внимание при выборе портландцемента, – это степень морозоустойчивости. Чем больше циклов замораживания и оттаивания он может выдержать, тем дольше прослужит построенная из него конструкция, и тем меньше ремонта она будет требовать. От этой характеристики полностью зависит область применения цемента. Каждый раз, когда бетон замерзает, вода, содержащаяся в нем, расширяется и разрушает его изнутри. Чтобы улучшить степень морозоустойчивости, в цементный порошок вносятся минеральные добавки, например, абиетат натрия или нейтрализованный древесный пек.

Различается цемент и по прочности. Для определения марки приготавливается раствор из одной части цементного порошка и трех частей кварцевого песка. Все тщательно перемешивается до однородной консистенции и заливается в форму. Через 28 суток тестовый образец укладывается под пресс и давится. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Для ее определения тестируется 6 пробников. Из 4 лучших вычисляется среднее арифметическое. Полученный результат считается его маркой по прочности. Измеряется этот показатель в МПа и кг/см2.

Еще одна характеристика, от которой зависит область применения цементного порошка – время схватывания. Этот параметр особенно важен в условиях, где требуется аварийный ремонт или в холодном климате. Скорость затвердевания портландцемента можно регулировать с помощью гипса или других добавок. Также влияет температура окружающей среды и вода. Чем воздух холоднее, тем дольше цемент застывает. При оптимальных условиях и правильном замешивании цементный раствор схватывается через 45 минут.

Маркировка и расшифровка

Каждый вид цемента имеет определенную маркировку. Она показывает, для какой области применения подходит вяжущий порошок. Состоит из чисел и букв.

Таблица с расшифровкой маркировок цемента разных видов:

ПЦпортландцемент
ССсульфатостойкий
ШПЦшлакопортландцемент
ГФгидрофобный
БЦбелый цемент
ВРЦводонепроницаемый расширяемый цемент
ПЛпластифицированный

Марка вяжущего порошка по прочности обозначается буквой М и числом после нее, например, М500. Это означает, что материал выдерживает нагрузку 500 кг/см2. Также эта характеристика может быть указана только числом – 22,5, 32,5, 42,5 и 52,5. В этом случае ее называют не маркой, а классом. Она означает, что изделие выдерживает давление, например, в 22,5 МПа.

Читайте также:  Неразрушающий контроль бетона: методы измерения, проверки

Таблица с новыми и старыми маркировками марок цемента:

СтараяНовая
М30022,5
М40032,5
М50042,5
М60052,5

Также на мешках помимо маркировки о прочностных характеристиках и морозостойкости указывается быстрота затвердевания.

Расшифровка марок выглядит следующим образом:

1. ЦЕМ I – портландцемент, имеет самую высокую скорость затвердевания. Уже на второй день после заливки раствора бетон достигает 50%-ой прочности. Содержит до 5% добавок от общего объема цементного порошка.

2. ЦЕМ II – застывает чуть медленнее. Портландцемент содержит 6-35% добавок. Именно от их количества зависит быстрота затвердевания смеси. Чем больше их, тем дольше схватывается раствор.

3. ЦЕМ III – шлакопортландцемент с нормальной скоростью затвердевания. На 36-65% состоит из доменного шлака в виде гранул.

4. ЦЕМ IV – пуццолановый с нормальной скоростью затвердевания. В его состав включен микрокремнезем (обозначается буквой М или МК), зола-унос (маркировка З), пуццоланы (П). Количество добавок составляет 21-35%.

5. ЦЕМ V – композиционный вяжущий порошок с нормальной скоростью затвердевания. На 11-30% состоит из золы-уноса, 11-30% доменный шлак в виде гранул. Марка цемента по прочности – 32,5.

Количество добавок указывается буквами А и В. Расшифровка следующая: А означает 6-20%, В – 21-35%. Используется эта маркировка для всех видов цемента, кроме ЦЕМ I. Буква В означает наличие известняка, Ш – шлака. Быстрота набора прочности указывается буквами Н – нормальная и Р – высокая ранняя.

Маркировка вяжущего порошка начинается с вида цемента ЦЕМ, после чего указывается %-ое 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.

Маркировка может выглядеть и по-другому. Сначала указывается вид цемента, сорт, марка, количество добавок (обозначается буквой Д и числом после нее – Д0, Д5, Д20), пластифицирующий ПЛ или гидрофобизированный ГФ или Н – с нормированным составом клинкера.

Виды цемента и область их применения

1. Портландцемент без добавок (Д0) выпускается марок М400, М500, М550 и М600. М400 и М500 имеют среднюю скорость набора прочности, атмосферостоек, марка по морозостойкости высокая. Сфера использования: производство сборных, монолитных бетонных и железобетонных конструкций. М550 и М600 обладает аналогичными характеристиками, но быстро набирает прочность.

2. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) производится марками М400 и М500. Быстро набирает прочность, устойчив к морозам. Применяется для бетонных и железобетонных сооружений, а также для строительства монолитных и сборных систем.

3. Портландцемент с минеральными добавками выпускается марками М400-М600. ПЦ-Д5 марок М400 и М500 имеет среднюю скорость набора прочности. Область применения – изготовление бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций. Портландцемент М550 и М600 используется для тех же целей, но имеет высокую скорость затвердевания.

4. Шлакопортландцемент изготавливается марок М300, М400 и М500. ШПЦ М300 имеет низкую скорость набора прочности и слабый показатель морозоустойчивости. Особенно эффективен с термовлажностной обработкой, благодаря которой может использоваться для строительства конструкций над и под землей, и в воде. ШПЦ М400 обладает средней скоростью набора прочности и морозостойкостью. ШПЦ М400 и М500 являются низкотермичными цементами.

5. Сульфатоский портландцемент применяется для сооружений, которые будут находиться в агрессивных средах. Выпускается марок М400 и М500.

6. Пуццолановый портландцемент имеет низкую скорость набора прочности, но устойчив к агрессивным средам. Используется для конструкций, которые будут находиться в воде и под землей. Бывает марок М300 и М400.

7. Гидрофобный портландцемент подходит для изготовления бетонных растворов, которые применяются при строительстве дорог и аэродромов, а также гидротехнических сооружений.

Перед тем как приобрести цемент, нужно точно определить требуемую марку. Для этого необходимо учесть следующие факторы:

  • температура эксплуатации;
  • процент влажности;
  • состав воды и грунта;
  • нагрузка.

Если использовать для строительства низкомарочный цемент, то конструкция может не выдержать тяжести и бетон начнет разрушаться. Также следует обращать внимание на срок годности. Чем материал свежее, тем выше будут его прочностные характеристики.

Определение марки (активности) цемента

Активность цемента определяется как показатель фактической прочности образцов, специально изготовленных для анализа и испытанных в заданных условиях, определенных нормативными документами.

Существует два параметра, определяющих активность (марку) цемента – это определение прочности на разрыв и на изгиб. Для таких испытаний необходимы специально созданные образцы из цементного теста нормальной консистенции, размерами 40*40*160 мм. Все этапы их изготовления и испытания определяются ГОСТом 310.4-81.

Для определения активности цемента применяют как прямые, так и косвенные методы. Прямые методы, самые действенные, но требуют длительного времени (процесс определения основан на твердении цемента), так что для оперативных задач используют косвенные, более быстрые методы. Здесь подходы могут быть различные: кто-то использует контракцию, кто-то оценивает активность через электропроводность цементной суспензии. Оценка активности через электропроводность – простой путь, который при этом нельзя назвать надежным. Прогнозируемые результаты не имеют методологического обоснования и потому рекомендацию для использования в серьезных случаях получить не могут.

Действие контракциометров основано на установлении связи активности цемента с процессом уменьшения объема цемента в результате гидратации специально изготовленного цементного раствора. Это единственный вид приборов, который может быть признан эффективным для оперативного определения активности цемента.

Существуют приборы контракциометры КД-07 и ВМ-7.7, которые могут дать методологически обоснованный результат, однако в данном случае в процессе определения активности (марки) цементов требуется визуальное наблюдение за технологическим процессом, а также проведение подсчета результатов вручную в соответствие с установленной методикой.

Приготовление цементного раствора нормальной консистенции для определения марки цемента

Определение марки цемента предполагает приготовление цементно-песчаного раствора заданным образом. Для смешивания раствора в пропорции 1:3 понадобится:

  • 500 г цемента (непосредственно того образца, который назначен к исследованию).
  • 1,5 кг песка. Для получения точного результата важно выбрать правильный песок – чистый (мытый) кварцевый песок, с содержанием SiO2 не менее 98%. Влажность материала – менее 0,2 % с потерями при прокаливании менее 0,05%.

Если не соблюсти эти условия, то оценку марки цемента нельзя будет признать корректной.

Оба компонента высыпают в чашу, внутренняя часть которой протерта мокрой тканью. Срок для промешивания – 1 минута. Затем в смеси делается лунка, в которую вливают 200 г воды. Время, выделяемое на впитывание – 0,5 минут, а затем в течение минуты перемешивают вручную. Далее смесь помещают в мешалку (ее чашу протирают влажной тканью) и мешают в течение 2,5 минут.По окончанию процесса нужно оценить консистенцию получившегося раствора. Для этого применяют встряхиватель, на котором имитируют виброуплотнение раствора.

Смесь закладывается в два этапа слоями равной толщины в стандартную форму-конус, установленную на диск встряхивающего столика, а после этого штыкуется по ГОСТу:

  • нижний слой – 15 раз,
  • верхний слой – 15 раз.

Затем, в указанной последовательности, выполняются следующие действия:

  • Форму для загрузки снимают, излишки раствора срезают.
  • Цементный конус встряхивают 30 раз в течение 30 ± 5 секунд.
  • Основание конуса измеряют по перпендикулярным диаметрам и берут среднее значение.

Раствор нормальной консистенции и приемлем для измерений, если его расплыв 106-115 мм.

Изготовление образцов

Образцы для определения марки цемента изготавливают стандартных размеров в специальных формах. Формы должны быть разъемными и из прочного материала – к примеру, из чугуна или стали. Перед заполнением раствором форму смазывают машинным малом, а стыки – вазелином. Форму заполняют на 10 мм, устанавливают на вибростенд и после запуска установки форма заполняется окончательно – порционно в течение 2 минут. Через три минуты установка отключается, а излишки смеси снимают ножом, смоченным в воде. Образец сглаживают, маркируют и, оставляя его в форме, выдерживают в специализированной ванне с гидравлическим затвором 24 часа (в случае растрескивания образца, оставляют его в ванной еще на 48 часов). Затем их достают из ванны, извлекают из форм и укладывают в бассейн с водой. Вода должна быть 20 ± 2 градусов по Цельсию и накрывать образцы минимум на 20 мм. Воду в бассейне заменяют раз в две недели. И после 28 суток твердения их извлекают из ванной, испытания проводятся максимум за час.

Виды определения пределов прочности

В зависимости от особенностей дальнейшего использования цемента и бетона на его основе существует несколько различных подходов к определению активности. Рассмотрим несколько методик.

Определение прочности на изгиб

Суть метода в постепенном увеличении нагрузки на образец посредством специального пресса (скорость нагружения – 50±10Н/с). При этом испытание образцов производится при их расположении поперечной гранью – продольно. Итоговый результат берут как среднее арифметическое между двумя самыми высокими показателями испытаний образцов из трех.

Определение прочности при сжатии

Этот метод требует равномерной нагрузки с предельной силой – 200-500кН. Для этого три образца, разделенных на половины, располагают между специальными полированными металлическими пластинами. Площадь соприкосновения образца в продольном положении и пластины – 25 см2. После центровки на опорной плите в качестве результата принимается среднее значения четырех самых высоких показателей.

Определение прочности цемента при пропаривании

Для изготовления конструкций из бетона или железобетона подчас необходимо сократить срок твердения. Для этого используют тепловлажную пропарку. Именно поэтому для таких случаев целесообразно использовать определение активности цемента при пропаривании.

Подготовка образцов и все процедуры проводятся в стандартных условиях, однако пропаривание необходимо производить в специализированной камере. Стандартизированная температура – 20±3 градусов по Цельсию при выключенном обогреве в течение 2 часов. Значение прочности определяется в соответствие с ГОСТом.

Однако все эти методы требуют очень длительного времени. Самый скорый метод определения марки цемента без потери точности измерений – контракциометрический. Он использует для оценки показатели уменьшения объема раствора при гидратации материала. Именно эти данные ложатся в основу расчетов активности цемента. Именноэтот метод лег в основу нового прибора предприятия «Интерприбор».

Читайте также:  Декларирование бетонных (растворных) смесей

Этот прибор позволяет исследования по определению активности цемента проводить в ускоренном режиме – то есть фактически в течение 3 часов. Также «Цемент-прогноз» позволяет работать с такими измерениями как сроки схватывания цемента, морозостойкость, прочность и водонепроницаемость бетона.

Новый прибор для определения активности цемента

В 2009 году компания «Интерприбор» разработала и запатентовала прибор «Цемент-Прогноз», основанный на контракциометрическом методе измерений. Этот прибор автоматический. В его стандартную комплектацию входят: электронный блок, стакан для проб цементного образца, камера измерения и сервисное ПО, нацеленное на обработку данных по методике. Именно программное обеспечение позволяет все результаты перенести на компьютер, заархивировать и, при необходимости, конвертировать в Exсel.

Принцип работы прибора основан на регистрации изменения объема воды в герметичной камере, дополнительно можно фиксировать температуру пробы. Камера заполняется водой, а в нее помещается образец в специальном мерном стакане. Измерение занимает в минимальном варианте три часа, по факту которых все измерения переносятся в компьютер. Но существует и 7-суточный контракционный цикл измерений.

Электронный блок позволяет через соединительную коробку подключать и одновременно производить измерения в трех камерах, регистрируя результаты на дисплее прибора и компьютере. Сервисное ПО предлагает обширный объем функций по обработке результатов. Прибор внесен в Государственный реестр средств измерений.

Использование «Цемент-Прогноза» в рабочем процессе облегчит и другие технологические измерения, в частности оценку водоцементного отношения и прочность бетона (МИ 2488-98), морозостойкость (МИ 2489-98), водонепроницаемость бетона (МИ 2625-2000).

Популярные товары

БЕТОН-ФРОСТ ускоренно определяет морозостойкость бетона в соответствии с п.4.1 и Приложением Б ГОСТ 10060-2012 после определения коэффициента преобразования, по.

Ускоренное определение активности цемента за 3 часа по величине контракции цементного теста в соответствии с методиками измерения МИ 2486-98, МИ 2487-98.

Вакуумные измерители проницаемости ВИП-1 предназначены для определения водонепроницаемости бетона и сопротивления проникновению воздуха в соответствии с ГОСТ 12.

Активность цемента: как определить

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

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

Что такое активность цемента

Активность цемента (ГОСТ 310.4-81) – прочность при испытании на сжатие образца из цементного раствора. После проведения лабораторных испытаний материалу присваивается марка (производители должны указать ее на упаковке). Например, ЦЕМ 32,5 (М400), ЦЕМ 42,5 (М500) или др.

Цемент может вступать в реакцию с влагой, находящейся в воздухе, при этом образуется твердый цементный камень, что впоследствии отрицательно сказывается на прочности изготавливаемого цементного или бетонного теста. Активность цемента измеряется в МПа, как и его марка.

Особенностью бетона и цемента является то, что эти строительные материалы при эксплуатации со временем становятся только прочнее. Это связано с тем, что процесс гидратации происходит непрерывно. Выделяют три этапа гидратации цемента: активную фазу, перспективную и фазу деградации.

Активная фаза

Длится 28 суток – срок полного застывания цементного раствора. Вступает в реакцию с водой и кристаллизуется за этот период большая часть компонентов.

Перспективная фаза

На протяжении года идет полная кристаллизация, а прочность цемента при этом приближается к максимальному показателю.

Фаза деградации

Кристаллизованные минералы разрушаются в процессе коррозии, в изделии появляются трещины, нарушается структура бетона. Химическая активность цемента может быть меньше его марки даже в полтора-два раза. Например, активность цемента ЦЕМ 32,5 (М400) обычно составляет 200-330 МПа, а активность цемента ЦЕМ 42,5 (М500) – 250-420 МПа.

Активность цемента таблица (представлены несколько заводов изготовителей):

Цементный заводМарка цементаСредняя активность кгс/см2 (0.1 МПа)
Акмянский цементный заводЦЕМ 22,5

ЦЕМ 42,5

380

526

Ангарский цементный заводЦЕМ 32,5427
Балаклейский цементный заводЦЕМ 32,5

ЦЕМ 42,5

431

528

Волковысский цементный заводЦЕМ 42,5522
Волховский цементный заводЦЕМ 32,5

ЦЕМ 42,5

473

504

Кантский цементный заводЦЕМ 22,5

ЦЕМ 32,5

374

459

Катав-Иваноский цементный заводЦЕМ 22,5

ЦЕМ 32,5

383

418

Красноярский цементный заводЦЕМ 32,5

ЦЕМ 42,5

470

559

Чимкентский цементный заводЦЕМ 22,5

ЦЕМ 32,5

377

Факторы, влияющие на активность цемента

На активность цемента оказывают воздействие условия хранения, химический состав материала и дисперсность частиц, которая определяется степенью помола компонентов.

Процесс проведения испытаний активности цемента

Испытания по определению активности цемента по ГОСТу 310.4-81 проводятся в несколько этапов:

  1. Приготовление цементного теста. Смешивают вяжущее вещество и песок в соотношении примерно один к трем, затем смесь выкладывают горкой и начинают наливать воду. В/Ц отношение составляет от 0,4 до 0,5, но количество воды в смеси может корректироваться в зависимости от результатов второго этапа.
  2. Определение расплыва конуса смеси. Чтобы испытания по определению активности бетонной смеси, показали максимально точный результат, смесь должна быть нужной консистенции. Испытания по определению подвижности смеси проводят с помощью конуса и встряхивающего стола, диаметр расплыва должен лежать в пределах 105-115 миллиметров.
  3. Укладка раствора в формочки. Формы имеют размер 4х4х16 сантиметров, их стенки необходимо смазать машинным маслом. После заливки раствора его необходимо уплотнить, то есть провибрировать.
  4. Твердение цемента. В первый день процесс твердения происходит в емкости с раствором гидравлических веществ, затем 27 суток резервуаре с холодной водой.
  5. Проведение испытаний. На прочность испытывают три балочки, после чего результаты экспериментов суммируют и находят среднее значение.

Методы определения пределов прочности

Выбор метода определения активности цемента зависит от того, для каких целей цемент будет использоваться в дальнейшем, какой вид и класс бетона будет из него изготавливаться.

Определение пределов прочности на изгиб

Испытание проводят на гидравлических прессах. Образец располагают продольно на двух опорах, постепенно начинают его нагружать. Предел прочности в данном случае определяется по формуле:

Р – нагрузка, l – расстояние между двумя опорами, b и h – ширина и высота балки. Полученное значение измеряется в МПа.

Определение прочности при сжатии

Испытания на прочность при сжатии также проводятся на гидравлических прессах. Чтобы получить значение , надо разделить силу, при которой балка разрушилась (Р) на исходную площадь поперечного сечения бетонного образца.

Определение прочности при пропаривании

Для конструкций, в которых бетон будет подвержен пропариванию с целью сокращения сроков твердения, целесообразно находить активность цемента при пропаривании. В этом случае цемент предварительно проходит обработку в специальной пропарочной камере.

Ускоренный метод

Все стандартные методы по измерению прочности требуют времени, но можно определить активность цемента и ускоренным методом. Для этого применяются специальные приборы, они помогают установить активность материала контракциометрическим методом. В основе работы приборов лежит свойство цемента изменять свой объем при гидратации.

Приборы для определения активности цемента

Существуют различные приборы для определения активности цемента, вот некоторые из них:

  • Индикатор активности цемента ИАЦ-04М. Система позволит определить активность образца за 5 минут. Активность цемента вычисляется на основании найденной удельной проводимости В/Ц раствора. Прибор дает большую погрешность – до 5 % в ту или иную сторону, поэтому полностью заменить стандартные испытания им не получится. Индикатор позволит вовремя обнаружить сбои в работе оборудования по изготовлению цемента, неправильный химический или минеральный состав, недопустимые условия хранения.

  • Цемент-прогноз 2. Позволяет определить активность цемента в ускоренном режиме за 3 часа, измерения производятся за счет нахождения величины конракции цементного теста. В обычных случаях определение активности производится в 1, 3, и 7-суточных режимах.

Индикаторы активности цемента не могут давать очень точных результатов, но их использование целесообразно, когда нет времени на стандартные лабораторные испытания.

Заключение

Активность цемента является показателем прочности цемента. Она напрямую зависит от условий транспортировки и хранения, а также от продолжительности хранения. Определить активность цемента можно при проведении стандартных лабораторных испытаний, порядок которых описан в ГОСТ 310.4-81.

При необходимости можно провести быстрое тестирование на прочность измерителем активности цемента, но будет получаться результат с низкой точностью.

Активность цемента: что это такое и методы определения

Активность определяет прочностные свойства материала. Это важный показатель, дающий возможность оценить качество цемента, поэтому нормируется государственными стандартами. Определить активность можно разными способами, в т.ч. стандартными и упрощенными в домашних условиях.

Что это такое

По сути, активность — это состояние структуры конкретного материала на любом этапе его использования, определяемое, как абсолютная прочность образца из него. Исходя из результатов теста, ему присваивается марка (М200, М300 и т.п.).

Почему прочность цемента привязана к активности? Дело в том, что она формируется в результате процесса гидратации частиц вяжущего вещества, с последующей кристаллизацией и образованием «цементного камня», и зависит от скорости протекания процесса. Он не останавливается в течение всей эксплуатации. Выделяют характерные этапы:

  1. Активная фаза. Основной набор прочности происходит за 28 суток. В течение этого срока в реакцию вступает и кристаллизуется основной объем компонентов.
  2. Перспективная фаза. Полная кристаллизация происходит в течение года, когда прочность приближается к максимальному значению.
  3. Фаза деградации. В конце срока службы материала, кристаллизованные минералы вступают в реакцию с водой (коррозия), что ведет к его разрушению.

Активность — это динамическая характеристика, изменяющаяся в процессе эксплуатации. Помимо указанных временных особенностей, следует отметить частично гидратированную составляющую. Крупные частицы вяжущего вещества остаются негидратированными и после перспективной фазы. Они исполняют в материале роль наполнителя, но при определенных условиях активизируются позднее.

Факторы, влияющие на прочность цемента

Активность и прочностные характеристики зависят от некоторых факторов.

Условия хранения

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

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

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

Состав материала

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

Дисперсность частиц

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

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

Как проводится определение активности цемента

Контрольному испытанию подвергается любая партия материала. По его результатам производитель оценивает необходимость корректировки состава. При необходимости могут дополнительно вводиться замедлители или катализаторы. ГОСТом предусматривается такой порядок испытания:

  • готовится раствор (цемент и песок в пропорции 1:3), из которого заливается образец в форме бруска размером 4х4х16 см;
  • выдержка образца во влажных условиях в течение 24 ч (обычно, в специальной форме над водой);
  • выдержка образцов в ванне с затвором в течение 27 суток;
  • в конце испытания определяется прочность на сжатие и изгиб.

Тестированию подвергается не менее 4-х образцов, а результат учитывается, как среднеарифметическое значение прочностных параметров. Эта величина признается показателем активности. Она сравнивается с нормируемыми значениями, по которым и присваивается марка.

Определение в домашних условиях

При покупке используют визуально-тактильный способ. Он включает оценку цвета и состояния. Цемент с высокой активностью имеет серый цвет с зеленоватым отливом. Порошок должен аналогично воде протекать между пальцами руки. Возможно наличие небольших комочков материала в мешке. Они должны легко разминаться в порошок пальцами. Твердые комки существенно снижают качественные характеристики цемента.

Перед началом строительства можно провести тестирование водно-визуальным способом. Для этого потребуется минеральная вода щелочного типа, например, Смирновская, Боржоми, Дилижан. Цемент смешивается с минеральной водой, тщательно перемешивается до получения консистенции теста. Из него лепится образец в виде диска с утолщением в средней части и тонкими краями. Если образец затвердел в течение 7-12 минут и нагрелся так, что это чувствуется рукой, то можно признать цемент качественным, с высокой активностью.

Некачественный материал твердеет не раньше чем через 30 минут, а затем образец начинает трескаться. Некоторые фальсификаты способны быстро схватываться и нагреваться, но образцы значительно деформируются, и на них появляются трещины.

Если цемент прошел успешно первый тест, то испытания следует продолжить. Затвердевший диск оборачивается увлажненной тканью и укладывается в пластиковую емкость (можно использовать полиэтиленовый пакет). После выдержки в течение 3 суток образец извлекается и осматривается. Хороший материал становится еще прочнее, издает характерный, металлический звук при постукивании и не рассыпается при ударе. Допускаются мелкие, небольшие трещины в виде поверхностной сетки.

При проведении тестирования учитывают, что разные партии цемента различаются по активности. К какой партии он принадлежит определяют по ярлыку на мешке. Если в разных мешках находится материал из разных партий, то образцы для испытания надо приготовить для каждой партии.

При ответственном строительстве важно помнить, что от качества цемента зависит надежность и долговечность всего сооружения. Активность материала определяет его прочностные характеристики и считается важнейшим параметром. Перед началом работ необходимо убедиться в том, что он соответствует марке, а элементарные испытания позволяют оценить его качество.

Определение активности и марки цемента

По ГОСТ 310.4 активность и марку цемента определяют испытанием стандартных образцов-балочек размером 4×4×16 см, изго­товленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1:3 (по массе) определенной консистенции, через 28 суток твердения (первые сутки образцы твердеют в формах во влажной среде, а затем 27 суток – в воде комнатной темпе­ратуры).

Для изготовления балочек используют монофракционный песок.

По ГОСТ 30744 для определения прочности образцы-балочки изготавливают из стандартного цементного раствора, состоящего из цемента и стандартного полифракционного песка в соотношении 1:3 (по массе) при водоцементном отношении, равном 0,50.

Определение консистенции цементного раствора по ГОСТ 310.4

Для определения консистенции цементного раствора отве­шивают 1500 г монофракционного песка и 500 г цемента и высыпа­ют их в предварительно протертую мокрой тканью сфериче­скую чашу, перемешивают цемент с песком в течение одной минуты. Затем в центре сухой смеси делают лун­ку, вливают в нее воду в количестве 200 г (В/Ц = 0,40), дают воде впи­таться в течение 0,5 мин и перемешивают смесь в течение 1 мин. Затем ра­створ переносят в мешал­ку и перемешивают в ней в течение 2,5 мин (20 обо­ротов мешалки).

Определение конси­стенции раствора произ­водят с помощью формы-конуса и встряхивающего столика (рис. 4.3).

Форму-конус устанавливают в центре стеклянного диска встряхивающего столика. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью. Сначала заполняют раствором форму-конус на половину вы­соты и уплотняют 15 штыкованиями металлической штыковки. Затем наполняют конус раствором с небольшим избыт­ком и штыкуют 10 раз.

После уплотнения верхнего слоя излишек раствора среза­ют ножом вровень с краями формы и снимают ее строго вер­тикально. Раствор встряхивают на столике 30 раз за 30±5 с, после чего измеряют диаметр конуса по нижнему ос­нованию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

Расплыв конуса при В/Ц = 0,40 должен быть в пределах 106–115 мм. Если расплыв конуса окажется менее 106 мм, количество воды увеличивают до получения расплыва конуса 106–108 мм. Если расплыв конуса окажется более 115 мм, количество воды уменьшают до получения расплыва конуса 113–115 мм.

Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106–115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний.

Рис. 4.3. Встряхивающий столик и форма-конус:

1 – кулачок; 2 – диск; 3 – шток; 4 – станина; 5 – форма-конус

с центрирую­щим устройством; 6 – насадка

Изготовление образцов-балочек по ГОСТ 310.4

Для определения активности и марки цемента изготавли­ваются три образца-балочки размером 4×4×16 см, для чего используют форму, изображенную на рис. 4.4.

Приготовление раствора для изготовления трех балочек производится так же, как и для определения консистенции.

Для уплотнения раствора форма балочек с насадкой, предварительно смазанная внутри машинным маслом, закрепляется на виброплощадке. Вибрационная площадка дол­жна иметь вертикальное колебание с амплитудой 0,35 мм и частотой колебаний 3000–3200 в минуту.

Формы наполняют приблизительно на 1 см раствором и включают виброплощадку, затем в течение 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями окончательно заполняют раствором. По истечении 3 мин (от начала вибрации) вибрация образцов заканчивается. Форму снимают с виброплощадки, срезают смоченным водой ножом излишек раствора, зачищают поверхность образцов вровень с краями формы. Образцы в формах хранят 24±2 ч в ванне с гидравлическим затвором. Через сутки после изготовления образцы расформовывают и укладывают в бассейн с водой в горизонтальном положении таким образом, чтобы они не соприкасались друг с другом. Здесь образцы хранятся до момента испытания.

Объем воды в ваннах для хранения образцов должен быть примерно в четыре раза больше объема образцов.

Вода, в которой хранятся образцы, должна меняться через каждые 14 дней.

Рис. 4.4. Форма для приготовления образцов-балочек

По истечении 28 суток образцы вынимаются из воды и не позднее чем через час подвергаются испытанию. Непосредст­венно перед испытанием образцы должны быть насухо вы­терты. Для испытания могут быть использованы приборы разной конструкции.

Образцы в виде балочек помещаются на опорах изгиба­ющего устройства таким образом, чтобы те грани, которые были при изготовлении горизонтальными, в приборе находи­лись в вертикальном положении.

Схема расположения образца на опорных элементах по­казана на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Схема расположения образца-балочки при испытании на изгиб

Образцы испытывают в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору. Средняя скорость нарастания испытательной нагрузки на об­разец должна быть (0,05±0,01) кН/с [0,12±0,02) МПа/с в пере­счете на единицу площади приведенного сечения балочки].

Предел прочности при изгибе цементного раствора вычис­ляется как среднее арифметическое значение из двух наи­больших результатов испытания трех образцов.

Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испыта­нию на сжатие.

Образец вместе с пластинками подвергают сжатию на прессе. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть 2,0±0,5 МПа/с. Рекомендуется использовать приспособ­ление, автоматически поддерживающее стандартную скорость нагружения образца.

Пластинки для передачи нагрузки на половинки балочек имеют размеры 40×62,5 мм; они изготавливаются из нержавеющей стали. Толщина пластинок должна быть не менее 10 мм. При испы­тании половинки балочек помещают между двумя пластин­ками таким образом, чтобы грани балочки, которые при из­готовлении прикасались к продольным стенкам формы, нахо­дились на плоскостях пластинок, а упоры последних плотно прилегали к торцовой гладкой грани образца (рис. 4.6).

Образец вместе с пластинками подвергают сжатию на прессе. Предел прочности при сжатии отдельного образца вычис­ляют как частное от деления величины разрушающей нагруз­ки, кгс, на рабочую площадь пластинки, см 2 , т. е. на 25 см 2 .

Предел прочности при сжатии вычисляют как среднее арифметическое четырех наибольших результатов испытания шести образцов.

Рис. 4.6. Положение образца между нажимными пластинками при испытании на сжатие: 1 – нижняя плита пресса; 2 – пластинки; 3 – верхняя плита пресса

Активность и марка портландцемента

Активностью называют предел прочности при сжатии по­ловинок балочек, испытанных в возрасте 28 суток. В зависи­мости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцементы подразделяют на марки. Требования к от­дельным маркам цементов по прочности при сжатии и изгибе приведены в табл. 4.1. У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и 3-суточная.

Добавить комментарий