Добавки в цемент: виды, применение, свойства

Строительство домов

Для того, чтобы повысить качественные характеристики цементного раствора, к нему добавляют специальные вещества. Различают несколько видов добавок для цемента, которые придают ему те или иные свойства. Об особенностях и разновидностях добавок для цемента, рассмотрим далее.

Оглавление:

Добавки в цемент: разновидности и особенности цемента

Цемент появился не так уж давно, но сумел завоевать популярность очень быстро. Для его получения соединили между собой глину и известь и обожгли их специальным способом. Цемент является основным составляющим большинства из строительных составов. Кроме того, на его основе изготавливают полимерцементные составы.

В составе цемента присутствуют также вещества на основе алюминатов и силикатов, для формирования которых используется сырье, подвергаемое высокой температуре. При этом, после застывания, цемент становится довольно твердым и прочным.

Различают несколько вариантов цемента, в соотношении с их составом. У каждого из них присутствует определенная характеристика твердости, от которой зависит марка и качество продукта. Различают несколько вариантов цемента, самые распространенные марки от двести до шестьсот. При этом, выбор того или иного типа цемента напрямую определяется сферой его применения. Предлагаем ознакомиться с основными видами цемента:

1. Использование портландцемента довольно распространено. Данный материал еще называется силикатным. Он имеет вид гидравлического связующего вещества, которое твердеет как в обычной среде, при контакте с воздухом, так и растворяясь в воде. По внешнему виду, данный материал является серо-зеленым порошком, который нуждается в добавлении воды для его замешивания. При схватывании цементного состава, происходит постепенное его затвердение. Портландцемент является основным составляющим почти для каждого из видов цементных составов.

2. Применения пластифицированного варианта цемента отличается большим количеством преимуществ. Данный материал позволяет снизить уровень затрат на приготовление раствора, цементная смесь становится не подверженной морозу, влаге, испарению и другим отрицательным факторам внешней среды.

3. Существует еще одна разновидность цемента, который называется шлаковым. Для его изготовления измельчается клинкер и доменный шлак. В полученную смесь добавляют определенные вещества, в виде гипса или извести. Данный раствор применяется в процессе смешивания строительных составов.

4. Материал в виде глиноземистого высокоактивного цемента отличается уникальностью. Время его схватывания составляет не более сорока пяти минут, а для того, чтобы состав набрал прочность, достаточно десяти часов. Главным преимуществом данного состава выступает способность быстро схватываться, несмотря на высокую влажность окружающей среды. Если добавить данный вариант цемента в бетон, у него появляется дополнительная стойкость перед влагой, коррозией, резкой сменой температурного режима.

5. Если соединить между собой кремнефтористый натрий и кварцевый песок, то получится цемент кислоупорного типа. Для растворения данного состава не используется простая вода. Для этих целей, следует применить жидкое стекло на основе натрия. Среди положительных характеристик данного цемента отметим высокий уровень его стойкости перед минеральными и органическими кислотами. Однако, в процессе эксплуатации данного раствора в едких или влажных условиях, длительность его использования значительно снижается.

6. Для изготовления цветного цемента используют обычный портландцемент, к которому добавляют разного рода пигменты. Данный вид цемента широко распространен в декорировании фасадов. Также, он является основой для изготовления дорог на основе бетона.

Портландцемент, смешиваясь с водой, образует пластичное вещество, которое после высыхания приобретает каменнообразную форму. Широкое использование данного вещества объясняется такими его преимуществами:

  • способность отвердевать без постороннего вмешательства;
  • образование каменного изделия, которое характеризуется высокой прочностью и твердостью;
  • минимальный уровень химической опасности;
  • экологическая безопасность;
  • пожарная безопасность;
  • доступная стоимость;
  • широкая сфера применения – универсальность.

Самостоятельное применение портландцемента – редкость, так как чаще всего он является составляющей разного рода композитов, таких как сухие смеси, строительные бетоны и растворы. Для определения портландцементом смеси, следует сопоставить его с тремя критериями:

  • качество исходных порошкообразных смесей;
  • цементное тесто и его характеристика;
  • полученный цементный камень.

Добавки для цемента и бетона – принцип действия

В составе портландцемента присутствуют вещества в виде клинкера. Для получения данного продукта сырье с алюминатами кальция и силикатами, поддают обжигу. Для того, чтобы изготовить портландцемент используется глина, мергель и известь. Вступая в реакцию с водой, цемент поддается кристалогидрированию. После этого, образуется вещество в виде бетонного камня, у которого имеются особые качества.

В соотношении с ГОСТом выделяют такие виды добавок в цемент:

1. В соотношении с основным действием они бывают:

  • вещественными компонентами;
  • регуляторами;
  • элементами, которые упрощают процесс помола цемента.

2. Вещественные элементы, в свою очередь бывают:

  • активными минералами;
  • наполнительными составляющими.

3. Минеральные добавки в цемент активного действия бывают:

  • гидравлического действия;
  • пуццоланического действия.

4. Регулирующие добавки бывают:

  • определяющие время схватывания раствора;
  • отвердители;
  • повышающие прочностные характеристики;
  • пластифицированные вещества.

С помощью определенного рода добавок для цемента и бетона, удается выполнить такие функции:

  • снизить выделение влаги с бетонного раствора, то есть повысить его пластичность;
  • сделать цементный раствор более стойким к влаге;
  • повысить или снизить уровень усадки цемента;
  • отрегулировать выделение тепла;
  • улучшить декоративные качества цементного раствора;
  • отрегулировать цементное тесто по плотности;
  • сделать состав цементного раствора более пластичным.

Водонепроницаемые и полимерные добавки в цемент

Полимерные добавки выступают в роли поверхностно-активных веществ. С их помощью удается повысить качество бетонного состава. С помощью определенных составов удается улучить пластичность бетона, снизить его влагопоглощение, отрегулировать выделение влаги. Таким образом, прочностные характеристики бетона значительно улучшаются. В некоторых случаях, с помощью добавок образуются материалы, внутри которых находится воздух.

Существует возможность перехода полимерных добавок в состояние тягучести. С их помощью удается кольматировать бетонные поры, повысить сцепление бетонного раствора с заполнителями и арматурой.

Добавки для цемента помогают сделать его влагонепроницаемым, морозостойким, прочным к растяжению, газонепроницаемым. Еще одну разновидность добавок составляют вещества кремние органического происхождения. Они выделяют газы внутри бетонного раствора. Поэтому, с их помощью в раствор вовлекается воздух. Он становится более пористым и стойким к морозу и влаге.

Некоторые разновидности добавок обладают гидрофобным эффектом. Принцип их действия основывается на кольматации капиллярных сплетений внутри бетона. Таким образом, осуществляется миграция влаги. С помощью влагонепроницаемых добавок удается улучшить структуру и повысить плотность бетонного состава.

Особенности противоморозных добавок в цемент

Отрицательный температурный режим плохо сказывается на эксплуатационных характеристиках бетонного раствора. Это объясняется тем, что при низкой температуре, вода, находящаяся внутри раствора, начинает замерзать. Во время потепления, она тает и расширяется, ухудшая качество бетона. Эффективность сопротивляться увеличенной в объеме влаге, называют морозостойкостью бетона.

Стойкость бетонного раствора к морозу определяет содержание в нем влаги. Для обеспечения данной характеристики, следует использовать специальные добавки, чаще всего это вещества с поверхностно-активными веществами.

Пластификаторы положительно сказываются на создании оптимальной структуры бетона. Структура раствора отличается более высоки уровнем плотности, которая делает цементное тесто седиментивным. Некоторые из добавок призваны сделать раствор более вохдуонасыщенным, таким образом, вода, после расширения, заполняет поры и никак не сказывается на качестве бетона.

Учтите, что для того, чтобы добиться положительного эффекта от введения присадки, следует выбирать только качественные материалы от проверенных производителей. Кроме того, перед применением добавок, следует ознакомиться с инструкцией от производителя и строго соблюдать все пропорции, рекомендуемые для того или иного вида добавки.

При добавлении небольшого количества добавки, бетон все равно будет подвержен морозу. Если количества пластификатора будет чересчур много, то конструкция потеряет прочность.

Модифицирующие добавки для цемента: характеристика

Данные составы вводятся в цементные смеси для улучшения их эластичности, стойкости перед трещинами, деформации. Кроме того, с их помощью удается повысить адгезию бетона к арматуре и любому невпитывающему основанию.

С помощью введения данного рода добавок удается повысить их сцепление с плиткой. Чаще всего данные добавки имеют жидкую форму. Они делают цементные материалы более эластичными, снижают уровень их усадки, используются как внутри, так и снаружи помещения, при этом, отличаются полной экологической безопасностью.

Цемент без добавок, хотя и имеет собственные эксплуатационные характеристики, однако, используется редко, из-за его подверженности разного рода внешним раздражителям.

Еще одним вариантом добавки для цемента является вещество с антикоррозийным действием. С помощью этих веществ удается связать свободный гидроксид кальция в бетонном составе. Кроме того, некоторые из добавок улучшают плотность бетона, делая его не только не подверженным коррозии, но и влагонепроницаемым.

Добавка гипса в цемент повышает время его застывания. Кроме того, с его помощью удается повысить качество готового раствора, а именно его прочностные характеристики, морозостойкие качества и стойкость к сульфидам.

Для изготовления цементов с активными минеральными добавками, используется измельченный клинкер. Добавки являются гранулированными шлаками или активными веществами, которые имеют осадочное происхождение. Бетон, к которому добавили эти вещества, отличается высоким уровнем влагостойкости, отличным выделением тепла и морозостойкостью.

Разновидности добавок для цемента

1. Для сухой смеси или бетона со специальными характеристиками используется пластификатор. С его помощью снижаются расходы цемента и воды, во время приготовления бетонного раствора. Пластификаторы делают раствор более пластичным и подвижным. Таким образом, с его помощью удается заполнить все поры.

2. Добавки водоудерживающего характера представлены в виде крахмала или целлюлозы. С их помощью удается добиться однородной консистенции бетона. Кроме того, они помогают избавиться от расслаивания бетона и от такого эффекта, как цементное молочко. Однако, негативной стороной использования данных добавок является снижение прочности основания и уменьшение его подвижности.

3. Применение редиспергируемых порошков является отличным связующим в процессе применения цемента для окрашивания поверхности. Кроме того, данные вещества являются основой для цементного клея, так как они придают составу высокую адгезию.

4. Вторым или третьим заполнителем является фиброволокно полимерного типа. Он делает основание стойким перед трещинами, кроме того, полученный состав отличается высокой подвижностью и самовыравниванием.

Для повышения водонепроницаемости используют вещества в виде гидрофизаторов. С помощью ускорителей или замедлителей отвердения удается регулировать данный процесс. Комбинация нескольких добавок помогает придать цементу необходимые для данного типа условий характеристики.

Какие добавки в цемент необходимо добавлять и их характеристики

Добавки в цемент сегодня используются в строительстве повсеместно: специальные вещества позволяют улучшать различные характеристики и свойства, повышать механические показатели бетонного раствора для тех или иных целей. Полимерные и пластифицирующие, модифицирующие составы могут делать бетонную смесь более пластичной и практичной в работе, стойкой к воде или морозу, повышать прочность и т.д.

Большинство добавок в цемент значительно облегчают процесс укладки раствора и его уплотнения, понижая таким образом трудовые и финансовые затраты. Могут использоваться в производстве бетонных конструкций, растворов, элементов любого уровня прочности. Наиболее популярными сегодня считаются такие добавки для цемента: замедлители/ускорители схватывания бетона, противоморозные, для водонепроницаемости, воздухововлекающие, стабилизирующие и т.д.

Добавки в цементный раствор и для бетона

Чаще всего в строительстве используют специальные присадки, увеличивающие прочность высоконагруженных конструкций из бетона. Популярны гидрофобные составы, улучшающие показатели морозостойкости. В основном они добавляются прямо в замешивающийся бетонный раствор, который используется сразу после приготовления.

После завершения процессов схватывания и твердения растворы с добавками демонстрируют дополнительные эксплуатационные характеристики – стойкость к коррозии, минусовой температуре, воде, повышенную прочность на изгиб/сжатие и т.д. Применение присадок целесообразно в определенных ситуациях, при учете высокой цены бетона и раствора с вмешанными в него добавками.

Использование добавок для цемента актуально:

  • При производстве высоконагруженных железо-бетонных изделий – это могут быть фундаментные блоки, к примеру
  • Если к бетону предъявляются повышенные требования по стойкости к воде/морозу
  • Когда в роли заполнителя выбирают материалы нестандартных фракций – мелкий песок, например
  • Если есть необходимость замеса мелкозернистого бетонного раствора
  • В строительстве монолитных сооружений и зданий, где используют расширяющие присадки
Читайте также:  Фреза по бетону: виды, применение

Виды добавок

Задумываясь о том, что добавить в цемент для прочности, необходимо тщательно рассмотреть все существующие виды добавок, изучить их свойства, определить целесообразность использования тех или иных составов, просчитать предполагаемые нагрузки и другие ключевые моменты.

Ускорители набора прочности

Присадки данного типа увеличивают скорость схватывания, твердения бетонной смеси и, соответственно, существенно повышают прочность на сжатие и изгиб в сравнении с марочными показателями. Наиболее популярный и доступный по цене ускоритель набора прочности – обыкновенный хлористый кальций. Его используют при производстве пенобетонных блоков, разного типа блоков для фундамента и стен, полистиролбетона и т.д.

Пластификаторы

Эти добавки для цемента считаются лучшими, так как способны повысить прочность конструкции или монолита на 125-140% в среднем, что является очень хорошим результатом. Основная задача пластификаторов – увеличение подвижности бетонной смеси.

Такая добавка в цементный раствор для прочности демонстрирует прекрасные свойства еще и по морозостойкости, улучшает другие характеристики: в среднем морозостойкость бетонного раствора повышается на 1.5 марки, непроницаемость влагой – на 4 марки, расход связующего сокращается примерно на четверть. Самым популярным пластификатором, приготовленным своими руками, считаются обыкновенный стиральный порошок и обыкновенное жидкое мыло.

С противоморозным эффектом

Данный тип добавок позволяет осуществлять работы по приготовлению, заливке бетона при низких температурах – до -25С. Бетон улучшает свои прочностные характеристики, повышается уровень водонепроницаемости, готовый бетон меньше расслаивается в процессе перевозки, намного легче и проще укладывается. Самый простой вариант противоморозного раствора – нейтрализованная смола, смешанная с гидрофобизатором типа Типром-С, к примеру (можно взять еще Софексил-гель).

Модификаторы бетонных растворов

Рассматривая разные виды присадок, не стоит останавливаться лишь на поисках того, что добавляют в цементный раствор для прочности. Есть составы, которые работают по-другому, но не менее полезны. Так, модифицирующие добавки вводят для повышения эластичности смеси, стойкости к деформации, трещинам, повышения адгезии бетона с разного типа невпитывающими основаниями, арматурой.

Есть вещества с антикоррозийными свойствами – они связывают в бетонном растворе свободный гидроксид кальций. Присадки, повышающие плотность, делают смесь более стойкой ко влаге. Можно повысить и время застывания – так, к примеру, этим свойством обладает гипс. Он же повышает прочность раствора, стойкость к сульфидам, минусовой температуре.

В цементы с минеральными добавками вводят измельченный клинкер. Подобные добавки представляют собой активные вещества или гранулированный шлак осадочного происхождения. Бетон с введенными в состав присадками такого типа демонстрирует повышенные показатели стойкости ко влаге, морозу, хорошо выделяет тепло.

Добавки своими руками

Какие добавки можно приготовить самостоятельно:

  • Пластификатор из шампуня или жидкого мыла – вводят при замесе из расчета 250 миллилитров на 50 килограммов цемента (стандартный мешок). Сначала смешивают воду и добавку, потом выливают воду в корыто, добавляют цемент, заполнитель, перемешивают и работают. Объем воды нужно уменьшить на объем добавки, в противном случае бетон будет застывать на 3 часа дольше нормативного времени.
  • Пластификатор из стирального порошка – сначала растворяют в теплой воде 100-150 граммов (на мешок цемента), выливают воду в корыто, добавляют цемент, вводят заполнитель, перемешивают.
  • Гашеная известь-пушенка – для повышения эластичности и клейкости, улучшения бактерицидных свойств (стойкости к грибкам, плесени). Сначала добавляют в воду в объеме 15-20% от веса цемента, потом готовят по вышеописанному методу.
  • Клей ПВА – для улучшения подвижности, значительного повышения прочностных и водостойких свойств. Вводят в процессе затворения бетона в объеме около 200 граммов на ведро раствора.
  • Хлористая соль – уменьшает время схватывания смеси и сокращает расход цемента, хорошая противоморозная добавка.
  • Введение в раствор фибры (порезанной проволоки и т.д.) – для упрочнения раствора.

Комплексные добавки

Наиболее популярные комплексные присадки – «Эластобетон» типа А, Б или С (выбор зависит от функции сооружения или железо-бетонного изделия).

Для получения бетонных водонепроницаемых свойств

Полимерные добавки в цементный раствор вводятся в качестве поверхностно-активных составов, значительно повышая качество смеси, ее пластичность, понижая водопоглощение, регулируя процесс выделения влаги. Прочность бетона также повышается. Полимерные добавки способны переходить в тягучее состояние, что позволяет кольматировать поры бетона, улучшая адгезию раствора с арматурой, заполнителем.

Монолит или бетонная конструкция, изделие становятся заметно более стойкими к морозу, непроницаемыми для воды, прочными к нагрузкам на растяжение, газонепроницаемыми. Существуют и кремний-органические добавки, которые внутри раствора провоцируют выделение газов, вовлекая в реакцию воздух – так застывший монолит становится более стойким ко влаге и морозу за счет появления большего количества пор.

Принцип действий гидрофобных добавок базируется на кольматации капилляров и пор внутри бетона. Чем их меньше, тем более плотной и непроницаемой для воды становится смесь. Значительно улучшается структура монолита, он становится более прочным и стойким.

Мнения мастеров

Добавок сегодня на рынке представлено огромное множество. Также можно найти немало их «заменителей» — более простых и доступных веществ. В случае покупки готовой присадки для цемента итоговые характеристики раствора будут четко определены, обеспечат качественное выполнение работ. Если же готовить составы самостоятельно, нужно убедиться в том, что они будут работать в нужном ключе и правильно подобрать пропорции.

Некоторые характеристики использования добавок в цементном растворе

Составы, которые в бетон добавлены для прочности, морозостойкости, пластичности, удобоукладываемости, водонепроницаемости, требуют тщательного соблюдения инструкции. Приобрести готовые можно в Москве и области, других регионах либо сделать самостоятельно.

Все составы разводятся/растворяются только в теплой воде. Когда жидкую присадку смешивают с уже готовым цементно-песчаным раствором, действовать она начинает мгновенно. Поэтому заранее нужно просчитать необходимые объемы бетонного раствора и оптимальные порции, которые нужно будет готовить и сразу использовать в работе. Сухие присадки начинают действовать лишь после полного растворения в воде, перемешивания с раствором.

Дозировки заводских присадок указаны в инструкции, как и технология приготовления смеси. В зависимости от материала, нужных свойств и требований, объем может быть разным, но обычно не превышает 1% веса цемента (связующего).

Очень важно использовать раствор с добавками по назначению – нельзя применять кладочную смесь для заливки фундамента, к примеру (и наоборот). Это может привести к разрушению конструкции, деформациям, понижению характеристик. Также нужно учитывать, что добавки по-разному влияют на жизнеспособность раствора, отличаются по «мощности» воздействия и т.д.

При правильном выборе и использовании по технологии добавки для цемента способны намного улучшить свойства бетона и дать возможность выполнить самые сложные работы легко и быстро. Сначала нужно определиться с требованиями, потом тщательно изучить состав и свойства присадок, готовить бетонную смесь по правилам – в таком случае удастся добиться наилучшего результата.

Какие бывают добавки в цемент?

Добавки в цемент используются для регулирования основных строительно-технических свойств и придания специальных качеств бетонe и цементному раствору. Изменяя состав материала с помощью добавок, можно: улучшить пластичность и удобоукладываемость, увеличить плотность, повысить влагонепроницаемость, ускорить или замедлить схватывание, уменьшить усадку и т.д.

Разновидности добавок для цемента

Добавки в цемент классифицируются в соответствии с нормативным документом – ГОСТ 24640-91. «Добавки для цементов». При этом каждый отдельный вид присадки используется для изменения или улучшения определенных свойств строительного материала.

ГОСТ 24640-91 идентифицирует следующие виды добавок:

  • Пластифицирующие. Вводя в бетон или раствор материал этого вида можно значительно увеличить удобоукладываемость и пластичность бетонов без внесения дополнительных порций заверителя (максимально оптимизировать «водоцементное» соотношение). Кроме того пластификаторы увеличивают прочность и морозостойкость конструкций, а также позволяют сэкономить до 15% цемента. Популярные пластифицирующие добавки к цементу: Полипаст СП-1 (С-3), «Лигнопан Б-2», «Форт УП-4», а также широко известные в нашем быту – жидкое мыло, моющее средство «Фейри».
  • Вовлекатели воздуха. Добавлением в бетонный раствор воздухововлекающих присадок достигается пористость структуры бетонов, что в свою очередь увеличивает морозостойкость сооружения. Противоморозный эффект достигается следующим образом – воздушные поры дают возможность замерзающей воде расширяться в пространство пор, а не в толщу бетона. Так как передозировка данной присадки ведет к значительному снижению прочности конструкции, применять вовлекатель воздуха следует строго по прилагаемой инструкции. Виды воздухововлекающих присадок используемых строителями России: «Micro Air 125», «Микропор 1», «ТЕХНОНИКОЛЬ Aero С», «Аэро 200».
  • Ускорители схватывания смеси. Применяются в двух случаях – при бетонных работах в условиях пониженной температуры воздуха и для компенсации вредного влияния других присадок, тормозящих схватывание. Применение ускорителей твердения позволяет проводить послойную заливку и уменьшает время заливки. Популярные ускорители твердения: «Реламикс М2», «Энерджи Адмикс», «Хард Пласт», «Бисил ФС».
  • Замедлители схватывания. Используются бетонными заводами и строителями для увеличения временного интервала «живучести» готового бетона или раствора. Строительный материал с добавлением замедлителей схватывания можно транспортировать на большие расстояния, а также производить поэтапную заливку в соответствии с некоторыми видами строительных технологий. Популярные марки замедлителей схватывания: «Линамикс П-120», «Поташ», «Бисил Ретардер», винная кислота, «Неолас-П(1)».
  • Уплотняющие добавки. Это эффективные добавки в цемент для гидроизоляции бетонных сооружений эксплуатирующийся в условиях повышенной влажности: резервуаров для хранения воды, тоннелей метрополитенов, фундаментов, погребов, подвалов и гидротехнических конструкций. Кроме того уплотнители увеличивают прочность и коэффициент водонепроницаемости сооружений. Популярные добавки в цемент для водонепроницаемости и уплотнения бетонных растворов: «Д-5», «SIKAPAVER AE-1», «Микрокремнезем МК – 85», «Кальматрон».
  • Ингибиторы коррозии. Применяются для эффективной защиты стальной арматуры от корродирования и последующего разрушения. Технический смысл действия присадки заключается в образовании на поверхности арматурных стержней защитной оксидной пленки. Марки ингибиторов коррозии: «MasterProtect 8000 Cl», «Sika® FerroGard®-901», нитрат кальция.
  • Противоморозные добавки. В соответствии с названием позволяют вести бетонные работы в зимний период, при температуре окружающего воздуха до 15-20 градусов Цельсия. Суть действия противоморозной добавки заключается в ускорении вывода затворителя из толщи материала. Популярные противоморозные добавки: «АрмМикс НОРДПЛАСТ М», формиат натрия, «Ультралит», «Фриз», «Ирбис-ПрМ».
  • Полимерные добавки. Цемент с полимерными добавками используется для приготовления бетонов повышенной: плотности, водонепроницаемости и морозостойкости и прочности «на изгиб». Механизм действия полимерных присадок заключается в образовании на поверхности частичек компонентов (цемента, щебня и песка) тонкой полимерной пленки, которая в свою очередь способствует прочному «склеиванию» частичек в монолитный конгломерат. В числе применяемых полимерных добавок: смола ДЭГ-1 и ТЭГ-1, полиаминная смола С-89, «Mowilith Pulver», Метилцеллюлоза водорастворимая, «Tylose».
  • Красящие добавки в цемент. В соответствии со своим названием применяются при изготовлении цветных бетонных растворов используемых при производстве: декоративных конструкций, тротуарной плитки, скульптурных композиций, ваз, кашпо и пр. Марки: «Углерод технический П-803», «Двуокись титана DuPont R-706», «КЖО-50», «FEPREN Y-710», «BROWN 686».

Заключение

Непрофессиональные застройщики часто задаются вопросом: какой лучше цемент с добавками или без? Ответом на этот вопрос будет наличие или отсутствие специальных требований к изготавливаемой конструкции или технологии заливки.

При этом цемент и бетон с добавками априори будет стоить значительно дороже, чем цемент и бетон без добавок. Как уже было сказано, каждый тип добавки выполняет конкретную функцию (увеличивает прочность или водонепроницаемость, регулирует подвижность смеси, повышает устойчивость е низким температурам и т.п.).

Читайте также:  Расширяющийся (саморасширяющийся) цемент - применение

Поэтому если к конструкции и технологии строительства не предъявляются специальные требования, приобретать цемент с добавками экономически невыгодно и бессмысленно.

Область применения цемента зависит от его вида и свойств

Цемент является одним из самых востребованных строительных материалов. Область применения цемента практически не ограничена. Его используют при возведении фундаментов и устройстве кровель, укладке напольных покрытий и установке сантехприборов. Основной функцией цемента является скрепление конструктивных элементов возводимых зданий. Он входит в состав бетонных растворов, применяемых для изготовления строительных конструкций, с его помощью выравнивают различные поверхности. Любой, даже самый незначительный домашний ремонт не обходится без этого универсального материала.

Что представляет собой цемент

С латинского «caementum» переводится как щебень или битый камень. Этот порошкообразный материал является искусственно созданным вяжущим, состоящим из клинкера, определенного количества гипса, минеральных добавок и различных наполнителей. При затворении цемента водой или другими жидкостями, образуется пластичная масса, способная при затвердевании превращаться в камневидное тело.

Цемент является основной составляющей бетонного и цементно-песчаного раствора. Он обладает уникальной способностью набирать свою прочность при воздействии влаги, чего не скажешь о гипсе или воздушной извести, твердеющих в сухих условиях.

Интересен тот факт, что еще древние римляне к извести подмешивали вулканический пепел или дробленый камень. Это можно считать началом истории появления цемента.

Свойства цемента

Одной из основных особенностей цемента является отличие его технических характеристик в пределах каждой страны и даже отдельных регионов, где он выпускается. Причина заключается в том, что любой из заводов связан со своими месторождениями, поставляющими компоненты для изготовления материала. Портландцемент, произведенный, к примеру, в России, существенно отличается от цемента, изготавливаемого в Германии или других странах.

В связи с этим, производители определили основные показатели, на которые необходимо ориентироваться и по которым производится маркировка цемента:

  • морозостойкость – способность выдерживать многочисленные циклы заморозки-разморозки в течение определенного временного периода (обычно – года), что достигается за счет введения в состав цемента модифицирующих добавок;
  • стойкость к коррозии – противостояние отрицательному влиянию окружающей среды. Наибольшей стойкостью обладает пуццолановый цемент, который применяют при возведении подводных и подземных объектов;
  • прочностные характеристики – зависят от количественного присутствия в составе гипса или измельченного шлака и характеризуются маркой цемента;
  • водостойкость – возможность схватывания растворной смеси в течение десяти минут, что крайне важно при заделке стыков, расположенных в водной среде;
  • сульфатостойкость – устойчивость к действию воды, содержащей сульфат-ионы. Необходимый показатель при строительстве гидросооружений, соприкасающихся с соленой водой;
  • тонкость помола – влияет на период затвердевания и, соответственно, прочностные характеристики. Чем мельче помол – тем прочнее бетон.

Следует отметить, что от величины вышеперечисленных показателей во многом зависит область применения цемента и качественные характеристики бетонного раствора.

Виды цементов и их применение

От содержания минеральных составляющих во многом зависят характеристики цемента и его разновидности. Основными из них являются:

  • портланцемент (пластифицированный, быстротвердеющий, пуццолановый) – имеет широкую область применения практически во всех строительных сферах;
  • глиноземистый – незаменим при срочных аварийных работах, в зимний период времени и при возможном воздействии минерализованных вод. Он быстро схватывается, но в условиях жаркого климата не применяется;
  • магнезиальный – используют при устройстве магнезиальных полов;
  • белый – относится к портландцементам, но имеет свои уникальные характеристики, которые позволяют изготавливать из него скульптурные композиции и архитектурные фасадные элементы. При добавлении в состав цветного пигмента белый цемент используют в качестве декоративных покрытий;
  • кислотоупорный – предназначается для изготовления бетонов и растворов с кислотоустойчивыми свойствами, но при воздействии воды и едких щелочей он теряет свою прочность;
  • гидрофобный – находит применение при производстве ячеистых бетонов, обладает высокой морозостойкостью и малым водопоглощением;
  • водонепроницаемый – основополагающий материал, используемый при устройстве гидроизоляции конструкций, испытывающих повышенную влажность, в том числе для заделки раструбов и трещин в железобетонных конструкциях, подвергающихся воздействию влаги;
  • шлаковый – применяют в подземных и подводных строениях, при изготовлении автоклавных материалов.

Сфера использования различных видов цемента зависит от его марки, которая выражается в цифрах, обозначающих прочность на сжатие в кг/см2. Наиболее распространенными являются марки 400 и 500, без которых при возведении любого строительного сооружения обойтись просто невозможно. Более прочный цемент – М600 – используется для военных объектов. С его помощью строят бункеры и, даже, ракетные шахты.

Основные свойства цементных растворов

Цемент является основой для множества строительных материалов – от обычного бетона для плит перекрытия до затирки для кафеля. Этот материал является вяжущим, своеобразным клеем для наполнителей во множестве строительных растворов и смесей. Казалось бы: всё с цементом понятно и свойства его давно известны всем строителям. Однако с массовым применением готовых смесей от производителя, многие перестали вдаваться в подробности “работы” этого вяжущего – очень зря!

Мы привыкли использовать в той или иной ситуации готовую смесь, специально предназначенную для этого случая. С одной стороны это хорошо: не нужно забивать голову лишними знаниями и вникать в тонкости процесса – достаточно действовать в точности по инструкции. Это, казалось бы достоинство одновременно является огромным недостатком: без знания дела мы ограничены использованием конкретной смеси в строго определённой изготовителем области. А если наша ситуация категорически требует отступить от технологии на мешке? А что делать, когда для конкретного случая нет подходящей смеси или она чрезмерно дорогая? Вопросов может возникнуть множество, решение которым – понимание основных свойств растворов на основе цемента.

Можно даже сказать больше – с пониманием свойств строительных материалов приходит осознание бесполезности некоторых процессов и ненужности дополнительных средств (например грунтовок), которые рекомендуются в инструкциях к готовым смесям.

В этой публикации мы постараемся обойтись без сложных терминов и формул химических процессов. Мы рассмотрим свойства с практической стороны применения в строительных и отделочных работах. Так как в большинстве случаев применяется общестроительный портландцемент, то будем рассматривать преимущественно этот цемент.

Марочная прочность

Цементы подразделяются на классы прочности: 22,5 (М300); 32,5 (М400); 42,5 (М500); 52,5 (М600). Класс прочности означает минимальную прочность на сжатие в 28 суточном возрасте (для нормальнотвердеющих цементов) и соответствует усреднённой марочной прочности в скобках. Марочная прочность проверяется в лабораториях и соответствует нагрузке в кг/см².

Например: марка М400 означает, что раствор на основе этого цемента обладает средней прочностью на сжатие 400 кг/см² (40 МПа). В лабораториях используется специальный песок, который смешивается с испытуемым цементом в пропорциях 1:3 (1 часть цемента и 3 песка) – именно такой отвердевший раствор испытывают на сжатие. Но это всё теория.

На практике же строители зачастую не знают какие пропорции песка и цемента соблюдать для получения нужной марки. Некоторые считают, что если заведут раствор из цемента М400 в пропорции 1 к 2, то получат марку М200. Логика есть, но это неверные рассуждения! Ведь этот же раствор заводят в лабораториях 1 к 3 и получают марку 400.

На практике марочная прочность не зависит пропорционально от соотношений песка и цемента, и не может быть установлена без лабораторных исследований. Для примерной оценки марки раствора в СП 82-101-98 существует таблица пропорций. Стоит заметить, что она примерная – на результат влияют различные примеси в используемом песке. Но для практического использования вполне подходит. Таблица несколько упрощена для лучшего понимания.

Таблица пропорций песка и цемента для различных марок раствора

Марка раствораМарка цементаСоотношение
цемент:песок
М300М5001 : 3,7
М4001 : 3
М200М5001 : 4,7
М4001 : 3,8
М150М5001 : 6
М4001 : 4,9
М3001 : 3,6
М100М5001 : 8,3
М4001 : 6,7
М3001 : 5
М75М5001 : 10,5
М4001 : 8,5
М3001 : 6,3
М50М4001 : 12
М3001 : 9,2

*Примечание: данные основаны на таб. 4 из СП 82-101-98. Насыпная плотность песка принята 1700 кг/м³.

При использовании растворов определённой марки нужно помнить золотое правило: наносимый слой должен быть меньшей марочной прочности, нежели основание. Это поможет предотвратить отслаивание и трещины. Ибо более прочный верхний слой во время усадки (а она неизбежна) может “порвать” основание – нанесённая масса сжимает менее прочное основание и образуются трещины.

Рабочее время и схватывание

Под временем “жизни” раствора подразумевается срок, отведенный после затворения на нанесение и разравнивание. Другими словами – как долго можно работать готовым раствором без ущерба качеству.

В действующем ГОСТ 30515-2013 существует понятие начало схватывания – если отбросить ненужные подробности, это и есть то самое время, в течение которого нужно сделать все манипуляции с заведенным раствором. В этом же нормативном документе прописано, когда должно наступать начало схватывания для нормальносхватывающихся цементов: от 45 мин. до 2 ч.

Это не означает, что раствор нельзя использовать более чем через 45 минут – вполне можно, но следует понимать, что прочность его снизится. Более важным на мой взгляд является тот факт, что нанесенный через 45 мин. второй слой уже не станет единым целым с предыдущим слоем – это нужно помнить. Другими словами, при формировании единого, монолитного слоя не следует делать перерывы более 40 минут, а ещё лучше обойтись без перерывов вообще.

Набор прочности

Цемент относится к гидравлическим вяжущим веществам – это означает, что затвердевание затворённой смеси происходит как на воздухе, так и в воде. Однако при банальном высыхании на воздухе цемент не набирает значительную часть прочности – для роста цементных кристаллов необходима влага. Другими словами – цементные растворы должны оставаться увлажненными даже после схватывания (внешнего затвердевания и потери подвижности). Поэтому так важно предотвращать преждевременное пересыхание нанесенного раствора.

Принято считать, что смеси на основе цемента (нормальнотвердеющие цементы) набирают около 55% прочности через неделю и полную прочность через 28 суток после затворения водой. То есть процесс твердения более активен в начале и постепенно снижается. Если быть более точным, то на самом деле твердение продолжается долгие годы, 28-суточный срок принят как проектный.

Именно по причине долгого набора прочности цементные составы иногда поливают водой или накрывают полиэтиленом, чтобы не тормозился процесс твердения. По собственному опыту могу сказать: ответственные участки работ достаточно увлажнять/накрывать в течение 2-3 суток – этого вполне достаточно. Стоит учитывать слои растворов и водопоглощение оснований: стяжка 8 см. на бетонном, слабовпитывающем основании вряд-ли пересохнет за 2 дня и особой необходимости в дополнительном увлажнении не существует. А вот слой штукатурки 1 см. на красном кирпиче (высокое водопоглощение) пересохнет очень быстро и не наберёт необходимой прочности. Именно поэтому красный кирпич обильно поливают водой перед штукатурными работами. Суть одна: цементным растворам необходимо обеспечить влажную среду на несколько суток.

Именно по вышеописанной причине цементно-песчанные стяжки не рекомендуется заливать слоями тоньше 3-4 см. Если же обеспечить влажность, то ограничений в толщине слоя нет. Во многие готовые смеси с этой целью добавляются различные добавки, которые удерживают воду в растворе и не дают ей испариться.

Хороший пример такой добавки в кустарных условиях – клей ПВА или даже обойный клей (удивительно, но это так). Смысл использования клея не в склеивании частиц, а именно в удерживании молекул воды – тем самым создается среда для роста цементных кристаллов.

Помимо воды, для нормального схватывания и твердения необходима температура окружающей среды от +5 ℃ и выше. Стоит заметить, что указанные характеристики справедливы для температуры +20 ℃ – при более низкой твердение происходит медленнее. При температуре ниже 5 ℃ использование цементных растворов без специальных добавок не рекомендуется.

Читайте также:  Пенообразователь для пенобетона: характеристики, состав, рецепт

Адгезия цементных растворов

Несмотря на хорошую адгезию цемента к минеральным основаниям, в последние годы на строительных рынках активно пропагандируются грунты глубокого проникновения и так называемый “бетонконтакт”. На самом же деле толк от них стремится к нулю.

Грунтовки глубокого проникновения бесполезны и даже вредны по той причине, что могут окончательно закупорить поры в слабовпитывающих основаниях (например гладкий бетон). А пористость основания нужна для хорошего закрепления массы раствора: частицы проникают в поры и цепляют основной слой за основание. При высоком водопоглощении основа хорошо увлажняется – так решается проблема быстрого пересыхания.

Некоторые сомнения может вызывать “бетонконтакт” – он создаёт шероховатую поверхность, при этом сам хорошо прилипает к гладкому бетону. Так и напрашивается мнение – от него будет толк! На самом деле не все виды “бетонконтактов” способны выдержать щелочную среду цементных составов – они попросту в них растворяются. Более того – сам цемент имеет достаточную адгезию к гладким бетонам, главное создать для этого благоприятные условия.

Существует два основных приёма для улучшения адгезии цементных растворов к минеральным основаниям: адгезионный слой и набрызг.

Адгезионный слой представляет из себя более жидкий, тонкий слой того же раствора, который наносится на основание. Жидкая смесь хорошо проникает в поры основания и обеспечивает хорошее сцепление с основным слоем. Основной слой укладывается на НЕсхватившийся адгезионный для образования единого монолита. Данный приём больше подходит для горизонтальных поверхностей, когда сверху располагается основная масса. На вертикальных поверхностях велика вероятность оплываний, хотя всё зависит от конкретной ситуации.

Пример использования адгезионного слоя – укладка полусухой стяжки без разделения с основанием. Полусухая смесь основного слоя укладывается на жидкий слой в 1-3 мм., таким образом слишком сухая смесь имеет возможность “приклеиться” к основанию.

Набрызг используется при штукатурке – жидкий раствор набрызгивается на увлажнённое основание при помощи веника или кисти, образовывая множество выступающих комочков. Благодаря жидкой консистенции, смесь хорошо проникает в поры и имеет отличное сцепление с основой. Отличие от адгезионного слоя еще заключается в том, что нанесение основного слоя производится после схватывания набрызга.

Более современным вариантом набрызга и адгезионного слоя является плиточный клей, нанесённый на основание гребенчатым шпателем. Благодаря химическим добавкам, плиточный клей имеет немногим большую адгезию и им удобнее работать. Соответственно адгезионный слой предполагает нанесение основной массы сразу после нанесения клея, при аналогии с набрызгом нужно дождаться схватывания клея. При работе с набрызгом нужно помнить, что марочная прочность наносимого основного слоя должна быть меньше, чем у клея.

Для достижения хорошего результата также рекомендуется на гладких основания делать насечки топором – этот вариант можно использовать совместно с вышеописанными.

Для формирования адгезионного слоя и набрызга можно использовать улучшающие добавки – клей ПВА улучшит их характеристики. Существуют и готовые добавки для этих целей, например Ceresit СС 81.

Влагостойкость и водостойкость цемента

Порой приходится слышать выражение “влагостойкий цемент” или “влагостойкий плиточный клей” – это лишь показывает безграмотность говорящего. Предлагаю разобраться в этом вопросе. Для начала разберёмся в терминах.

Влагостойкость строительного материала – это способность выдерживать длительное воздействие влаги с периодическим просыханием без разрушения и размягчения. Простыми словами материал может периодически намокать и высыхать не разрушаясь и не теряя своих свойств.

Водостойкость – это способность длительное время не разрушаться под воздействием воды. Иными словами – на материале может постоянно стоять вода без ущерба прочности.

Как мы уже узнали выше, цемент – это гидравлическое вяжущее и от воды он только становится прочнее. Поэтому непосредственно сам цемент является влагостойким и водостойким по умолчанию. Здесь нужно в первую очередь оценивать свойства наполнителя – песка, известкового раствора и иных материалов. Разумеется, если в качестве наполнителя используется песок – то смесь также влагостойкая и водостойкая. Известковый же раствор подвержен гниению при длительном воздействии влаги, поэтому его нельзя назвать водостойким, влагостойким – возможно.

В общем если в раствор входят не влагостойкие и водостойкие компоненты – то таковым нельзя назвать и готовый раствор.

Цементно-песчанные смеси же обладают безусловной водостойкостью, прошу не путать с водопроницаемостью – вода хоть и не вредит цементному камню, но с легкостью через него проходит. Поэтому если под раствором находится восприимчивый к влага материал – его необходимо защитить.

Также цемент боится влаги в том случае, когда происходит действие отрицательных температур – вода, замерзая расширяется и разрушает микропоры год за годом. В таких случаях сильно влияет водопоглощение материала – при полусухих технологиях изготовления водопоглощение значительно ниже.

Как избежать трещин на цементно-песчаном растворе

Для появления трещин существует несколько причин, рассмотрим их по отдельности.

Усадочные трещины – одно из самых частых явлений. В свою очередь им предшествуют две причины: в раствор добавлено слишком много воды или нанесённая смесь слишком быстро пересыхает. А иногда трещины образуются из-за обоих причин.

Чтобы избежать излишней воды, нужно делать максимально возможный, густой раствор. Многие думают, что жидкая смесь лучше “прилипнет” к основанию – это действительно так, однако тогда возникает риск трещин и смесь будет проигрывать по прочности (будет слишком пористая после высыхания). Поэтому нужно помнить про адгезионный слой и набрызг – они решают проблему “прилипания”.

При быстром высыхании раствора, усадка происходит раньше, чем смесь наберёт минимальную прочность – поэтому образуются трещины .Быстрое пересыхание можно предотвратить обильным увлажнением основания и периодическим смачиванием нанесённой смеси.

На этом предлагаю закончить, статья будет дополняться.

ГОСТ 30515-2013 Цементы. Общие технические условия

СП 82-101-98 Приготовление и применение растворов строительных

Добавки в цемент: виды, применение, свойства

  • Подписка
  • Распространение
  • Media Kit
  • Контакты
  • НАШИ ИЗДАНИЯ
  • Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века
  • Кровельные и изоляционные материалы
  • Сухие строительные смеси
  • Интернет-ресурс www.stroymat.ru

Влияние современных технологий производства цемента с интенсификаторами помола на эффективность действия химических добавок

Е.А. ЯНЮК, инженер-технолог, группа предприятий «СКТ-Стандарт», г. Гомель, Беларусь

Ключевые слова: интенсификаторы помола цемента, химические добавки для бетона, экономия цемента, совершенствование подбора добавок
Keywords: intensifiers of cement grinding, chemical additives for concrete, saving of cement, improving the selection of additives

В статье обобщены данные о применении интенсификаторов помола в производстве цемента, а также приведены сведения о добавках для бетона, помогающих изменить эксплуатационные свойства бетонных смесей. Изучены типы и виды химических добавок. Исследованы побочные действия интенсификаторов помола цемента на химические добавки для бетона. Экономии цемента, а также повышению качества бетона будут способствовать правильное совмещение добавок с учетом их влияния на свойства цемента и бетонной смеси. Кроме того, в статье излагаются некоторые аспекты совершенствования подбора добавок для бетона, учитывая уже входящие в состав цемента добавки.

В настоящее время на строительном рынке представлено большое количество различных видов технологических добавок для цементов и бетонов, выпускаемых как зарубежными производителями, так и отечественными предприятиями. Наиболее востребованы продукты на основе лигносульфонатов технических (ЛСТ), продукты конденсации нафталин-, меламинсульфокислоты и формальдегида, продукты на основе поликарбоксилатов (ПК), а также продукты класса соединений амины и гликоли. Однако наличие большого выбора добавок не всегда дает возможность получения бетона с заданными характеристиками. Речь идет не только о влиянии добавок на свойства бетона, но и о совместимости данных добавок с уже имеющимися в составе цемента интенсификаторами помола.

Помимо вышеизложенного, значительное влияние оказывает технология производства цемента, которая и определяет качественные характеристики бетона.

Виды интенсификаторов помола и эффект введения их в состав цемента

Наиболее распространенным помольным оборудованием сегодня являются шаровые мельницы открытого и замкнутого цикла. Эффективность последних значительно выше за счет прохождения цементом нескольких стадий сепарации, позволяющей разделить частицы на фракции, более мелкую отправив в конец процесса, а крупную – обратно на домол. Учитывая такую особенность технологического процесса, применение замкнутого цикла целесообразно еще и потому, что измельчаемый материал, как правило, состоит из компонентов различной размолоспособности.

Размалываемость цементного клинкера зависит от его минералогического состава, т.к. отдельные клинкерные минералы имеют различную микротвердость и хрупкость. При открытом цикле помола легкоразмалываемые компоненты переизмельчаются, а в замкнутом они размалываются до одинаковой тонкости. Своевременное удаление из мельницы годного по дисперсности продукта предотвращает его переизмельчение, на которое затрачивается большое количество энергии. В связи с тем что доменный шлак размалывается труднее, чем клинкер, из-за большего содержания в нем оксида железа, придающего ему пластичность, помол шлакопортландцемента часто проводят по открытому циклу во избежание сегрегации размалываемых частиц клинкера и шлака [1].

В мельницу для интенсификации помола через специальное устройство впрыскивается интенсификатор помола, который покрывает вновь образующиеся поверхности «пленкой», что предотвращает их агрегирование. Кроме того, он проникает в микротрещины материала, понижая тем самым его сопротивляемость к размолу. Цемент приобретает большую текучесть, что положительно сказывается на скорости его перемещения. В результате производительность мельницы увеличивается на 20-30% с соответствующим снижением удельного расхода электроэнергии. На рис. 1 представлена блок-схема эффективности использования интенсификаторов при помоле цемента.


Рис. 1. Эффективность использования интенсификаторов при помоле цемента

Цемент без интенсификатора помола на ранних стадиях твердения имеет тонковолокнистое строение продуктов гидратации. На данном этапе волокнистое строение имеют кристаллы эттрингита, вокруг которых формируется гидросиликатный гель. К 7-м суткам наблюдается сращивание отдельных кристаллов и формирование структурированной сетки. В возрасте 28 суток продукты гидратации представляют собой как отдельные пластинчатые кристаллы, так и срощенные в кристаллиты образования с высокой микропористостью.

Для цемента с интенсификатором помола уже в начальные сроки твердения отмечается повышенное количество новообразований в виде гелеобразных продуктов, пророщенных пластинчатыми кристаллами портландита и, возможно, моносульфоалюмината кальция. С возрастом продуктов гидратации становится больше, но они не имеют четкой кристаллизации и представлены «оплавленными» новообразованиями довольно плотной структуры. Структура цементного камня с добавками за счет тесного переслоения части кристаллов эттрингита, портландита малых размеров с гелеобразными плотными гидросиликатными фазами отличается более однородным строением, что положительно влияет на прочность, особенно в ранние сроки твердения.

В многочисленных работах по влиянию поверхностно-активных веществ (ПАВ) на процессы гидратации доказано, что в присутствии малых количеств ПАВ изменяется степень пересыщения за счет различного влияния на процесс растворения исходной и возникновения новой фазы. Изменения состава жидкой фазы в системе «цемент – вода» определяют в дальнейшем темпы и механизм гидратации многокомпонентного вяжущего.

В первоначальный период присутствие некоторых анионактивных ПАВ способствует увеличению количества переходящих в раствор ионов Са2+, Al3+ и SO42-. Такое пересыщение воды затворения ионами определяет высокую скорость гидратации клинкерных минералов и сокращает период структурообразования, уменьшается растворимость эттрингита, что, соответственно, увеличивает его долю в кристаллической фазе. С другой стороны, присутствие катионактивных ПАВ приводит к накоплению избыточного количества ионов ОН-, являющихся активаторами жидкой фазы, т.е. ускорителями гидратации [2]. Классификация интенсификаторов помола представлена в табл. 1.

Таблица 1. Классификация интенсификаторов помола

Добавить комментарий