Расширяющийся (саморасширяющийся) цемент – применение

Расширяющийся цемент: характеристики и виды

Строительные работы при низкой температуре и в условиях повышенной влажности предъявляют ряд требований к используемым цементным составам. Высокую адгезию, влагонепроницаемость, трещиноустойчивость, долговечность, ускоренный набор прочности и отсутствие усадки обеспечивает расширяющийся цемент.

Что представляет из себя этот строительный материал

Расширяющимся цементом называют минеральное порошкообразное вяжущее вещество, способное увеличиваться в объеме в процессе высыхания раствора. Расширяясь, цементная смесь заполняет собой все пустоты, швы и щели строительной конструкции, формирует ее предварительное напряжение.

Подобные свойства достигаются за счет включения в состав расширяющих компонентов, содержание которых колеблется от 5% до 20%. При контакте с водой разрушаются химические связи, что вызывает увеличение объема исходного состава, образование кристаллических решеток.

В качестве расширяющих добавок используются:

• алюминия сульфат;
• сульфат хлористого кальция;
• гидроксид магния;
• гидросульфоалюминат кальция;
• сульфитный щелок;
• алюминиевая пудра;
• квасцовый камень.

Свойства расширения в ряде случаев достигаются еще по одной технологии — гашения. Во время этого процесса внутри смеси образуется большое количество мелких пузырьков, повышающих ее объем.

В отличие от ячеистых бетонов, способных терять прочность в процессе пенообразования, растворы с расширяющимся цементом сохраняют прочностные характеристики.

Эффект расширения наблюдается только в условиях повышенной влажности, в то время как при сухой погоде усадка не наблюдается. Самонапряжение железобетонной конструкции происходит независимо от расположения и направления стержней арматуры. В результате получается двухосное объемное самонапряжение, что способствует повышению прочности и стабильности сооружения.

Преимущества состава:

• высокая адгезия — обеспечивает плотное прилегание смеси к поверхностям конструкции;
• гидроизоляционные свойства — подходит для заделки трещин, микропор и швов, через которые может просачиваться вода;
• устойчивость к смене температур — сохраняет технические характеристики и эластичность даже при низких показателях температуры;
• ускоренный набор прочности — в зависимости от марки, раствор достигает прочности 80% за первые 24 часа.

Технические характеристики и виды

Все виды расширяющегося стройматериала выполняются на основе цемента глиноземного типа или цементных смесей, в состав которых входит глиноземный компонент. А вот в зависимости от ведущей добавки расширяющийся цемент бывает 5 видов.

1. Расширяющийся портландцемент (РПЦ). Производится с добавлением доменного шлака, который наделяет состав повышенной прочностью. Чаще всего используется для возведения монолитных строений. Для штукатурных и облицовочных работ не годится из-за неравномерного линейного расширения и неровной геометрической поверхности. При погружении в воду или простом поливе уложенного раствора расширения достигнуто не будет. Изменения объема происходят только при разовом коротком пропаривании. Отвердевает состав в течение 30-80 часов.
2. Гипсоглиноземистый цемент (ГГРЦ). Смесь на 30% состоит из гипса, который обеспечивает быстрое схватывание и застывание раствора. Хотя гипсовый цемент способен сохранять объем даже после застывания, абсолютно безусадочным его назвать нельзя. При застывании на воздухе уложенная смесь немного проседает, а расти способна только в водной среде. Для работы зимой и в межсезонье гипсоглиноземистый цемент подойдет лучше других. Он устойчив к морозам (до минус 25 °С), сохраняет полезные свойства при частых колебаниях температур.

На жаре и при повышенной влажности гипсоглиноземистый вид цемента «работает» плохо, утрачивая часть своих характеристик.

1. Пластифицирующий (ПРЦ). Основой этого состава выступает портландцемент с добавлением пластификатора и сульфитного щелока в качестве расширяющего компонента. Его прочностные качества выше других видов цемента, а линейное расширение прогнозируемо. Это означает, что раствор создает ровную поверхность и может применяться там, где нужна строгая геометрия форм и плоскостей. Этот цемент считается выгодным — застройщику не нужно использовать чистый пластификатор. Его с успехом может заменить РЦ пластифицирующего вида.
2. Водонепроницаемый (ВРЦ). Получается путем смешивания глиноземистого цемента, полуводного гипса и высокоосновного алюмината кальция. Смесь отличается быстрыми отвердевающими свойствами — схватывание массы наблюдается уже через 3 минуты после подготовки раствора. Масса полностью застывает спустя 25-28 часов, причем ее расширение происходит только при влажности не менее 70%. Снизить скорость отвердевания раствора удается при добавлении в состав буры или уксусной кислоты.
3. Напрягающий (НЦ). Состоит из портландцемента, гипса и доменного шлака, отличается повышенной газо — и влагонепроницаемостью. При использовании масса вначале затвердевает, а затем расширяется, напрягая строительную конструкцию. Материал хорошо справляется с трещинами и дефектами, подходит для ремонта бетонных и железобетонных конструкций. Схватывается смесь в первые 4 часа, а окончательно застывает спустя 70-75 часов.

Каждый из указанных видов цемента отличается техническими характеристиками по ряду показателей:

• начало схватывания — 4 минуты для ВРЦ, 20 минут для ГГРЦ, 30 минут для РПЦ, 2,5 часа для НЦ;
• окончательный набор прочности — больше всего у ГГРЦ И РПЦ (до 80 часов), меньше всего у ВРЦ (около 25 часов);
• предел прочности на сжатие — до 500 кгс/см2 у ВРЦ и ГГРЦ, 400-600 кгс/см2 у РПЦ и НЦ;
• относительное линейное расширение — 0,02-1% (ВРЦ), 0,3-1% (РПЦ), до 3% (НЦ), 0,3-1% (ГГРЦ).

Все виды расширяющегося цементного раствора укладываются в опалубку с высоким уплотнением. Для набора объема и прочностных характеристик массе необходимо обеспечить рекомендованную температуру и влажность.

Улучшить технические характеристики расширяющихся цементных растворов помогают крупные и мелкие заполнители. С этой целью используется мелкофракционный кварцевый песок, гравий и щебень фракций от 5 до 70 мм. Заполнители увеличивают прочность раствора, сдерживают его деформации, снижают значения ползучести и частично компенсируют усадку.

Применение

Глиноземистый РЦ применяется при проведении таких строительных работ:

• Ремонт конструкций из бетона и железобетона, гидротехнических сооружений, реконструкция строений. Материал позволяет заполнять микроскопические пустоты, трещины, щели, тем самым препятствуя дальнейшему разрушению конструктива.
• Срочное строительство в условиях низких температур или высокой влажности. В этих случаях лучше использовать гипсоглиноземистый цемент.
• Обустройство сооружений, где нужно добиться ровной поверхности — дорожное строительство, прокладка беговых дорожек, ледовых катков, хоккейных полей, стадионов, мостов, аэродромов. Здесь отлично подойдет расширяющийся цемент с пластификаторами.
• Изготовление сборных и монолитных резервуаров — бассейнов, водонапорных, очистных сооружений, канализационных насосных станций. Благодаря гидроизоляционным свойствам цемента обеспечивается герметичность и водонепроницаемость емкостей.
• Создание влагостойких декоративных штукатурных смесей. Нанесенный поверх ракушечника и пенобетона, раствор сохраняет теплоизоляционные и прочностные свойства пористых стройматериалов.
• Ремонт, строительство подземных каналов и коммуникаций — метрострой, переходы, шахтные проходки.
• Склейка железобетонных материалов при строительстве высотных зданий. Цемент с эффектом расширения обеспечивает прочное соединение перекрытий со стенами, предупреждает разрушение, продлевает срок службы строения.

Расширяющиеся цементные смеси используются для приготовления всех разновидностей безусадочных бетонов. Материал имеет один недостаток — высокую стоимость, что ограничивает сферу его применения в частных домовладениях. Он подойдет для формирования настилов в погребах, сараях, для возведения бань, гаражей, обустройства дорожек на приусадебном участке, для восстановления стен жилых или подсобных строений.

Производители

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

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

Как применять расширяющийся (саморасширяющийся) цемент для заделки трещин, характеристики, проиводители

Расширяющийся цемент — это инновационный связующий материал, который отличается особыми свойствами и преимуществами. Его разрабатывали для узкопрофильных строительных работ, поэтому применение в частном строительстве неоправданно.

Классификация по свойствам

Расширяющиеся цементы представляют собой группу стройматериалов, которым свойственны отличительные технические характеристики и качества. Их можно классифицировать по свойствам и используемому исходному сырью, определяющим конечные свойства и поведение смеси:

1. Глиноземистые разновидности способны увеличиваться в объеме во время гидратации, что позволяет сохранять правильную форму без трещин, деформаций с небольшой усадкой.
2. Безусадочные материалы по мере затвердевания увеличивают объем, но когда обретают конечные прочностные показатели, не изменяются в размерах.
3. Напрягающий тип эффективен при возведении конструкций из железобетона.

Для достижения расширяющего эффекта используются следующие присадки:

1. Соединения алюминия.
2. Магниевые реагенты.

Увеличение в объеме обусловлено и наличием гипса, который вступает в реакцию с жидкостью. Расширяющийся портландцемент сохраняет прочность и даже становится более плотным. Это придает ему ряд преимуществ над традиционными пористыми бетонами.

Напрягающий тип выполняет роль растяжителя, поскольку он способен удлинять армированные каркасы в процессе гидратации, обеспечивая внутреннее напряжение стали и поднимая несущие способности конструкции.

Преимущества

Цемент саморасширяющийся пользуется спросом за счет следующих эксплуатационных преимуществ:

1. Повышенные адгезионные свойства и равномерное расширение, способствующие плотному прилеганию раствора к основе и постепенному заполнению пустот и трещин.
2. Улучшенная устойчивость к отрицательным температурам. За счет минимального водопоглощения вяжущий компонент может выдерживать до 1500 циклов заморозки-разморозки.
3. Устойчивость к скачкам температуры.
4. Возможность реализации строительных мероприятий в холодный период.
5. Неуязвимость к негативному воздействию атмосферных или химических факторов.

Недостатки

Однако кроме плюсов, цемент расширяющий может иметь и негативные качества. К ним относят:

1. Дороговизну продукции в сравнении с вариантами для бытового и общестроительного применения.
2. Небольшой срок хранения. Он варьируется от 1 до 3 месяцев в герметичном пакете.
3. Ограниченный объем производства. Чтобы получить крупную партию, необходимо сделать персональный заказ.
4. Высокая вероятность покупки низкокачественных аналогов и подделок.
5. Ряд сложностей при укладке. Поскольку главные свойства расширяющихся растворов проявляются в результате затвердевания под воздействием жидкости, в течение первых нескольких дней бетонные конструкции нужно обрабатывать водой и укрывать полиэтиленом.

Классификация по составу

Цементные составы с саморасширяющими свойствами, продающиеся в Москве, могут отличаться типом исходного сырья и присадок, на основе которых они изготовлены. С учетом этих особенностей существует классификация по составу.

Глиноземный цемент

Глиноземистые цементы являются наиболее востребованными в группе вяжущих материалов с расширяющими свойствами. Их называют алюминатными.

На рынке доступно 2 типа таких цементов:

1. Алюминатные с характерными добавками.
2. Простые глиноземные..

По специфике состава и эксплуатационным характеристикам они практически идентичны, но некоторые особенности отличаются.

1. Состав. Алюминатные цементы состоят из клинкера, гипса и высокоосновного гидроалюмината кальция. В составе глиноземистых разновидностей присутствует только высокоглиноземистый шлак (его доля равна 70%) и двуводный гипс.
2. Показатели расширения. В первые сутки они составляют 0,05% для обеих типов. Через 28 суток алюминатный тип расширяется на 0,02%, а классический — на 0,1%.
3. Схватывание и твердение. Процесс схватывания алюминатных цементов занимает не больше 10 минут, а полное затвердение происходит за 1 час. Простой глиноземистый состав твердеет 4 часа.

Обе разновидности характеризуются следующими достоинствами:

1. Допускают проведение строительных работ при морозе до -25°C. Это делает их востребованными для зимнего периода.
2. Соответствуют стандарту морозостойкости F200. Глиноземный цемент широко используется при возведении построек в северных регионах.

К негативным сторонам относят:

1. Уязвимость к воздействиям температур выше +80°C. В случае перегрева камень теряет прочность и начинает растрескиваться.
2. Процесс полного уплотнения занимает около 28 суток.

Портландцементы

РЦ-смесь на основе портландцемента содержит в своем составе массу присадок и основополагающих компонентов:

1. Портландцемент, глиноземистый шлак, двуводный гипс и минеральные добавки. Процесс схватывания и уплотнения занимает столько времени, сколько указано в характеристиках к маркам М400, М500, М600.
2. ПЦ, негашеная известь и полимерные присадки. Увеличение в объеме обусловлено появлением газовых пузырьков из-за гидратации воды и извести. К минусам вяжущего компонента относят быстрое расширение с небольшой усадкой. Расширяющиеся тампонажные цементы из этой группы предназначаются для заделки пустот и швов, где важно достичь высокой герметизации.
3. Соединения портландцемента и гипса с минеральными компонентами. Нередко глиноземистый шлак заменяется составом на основе сульфата кальция и алюминия.

Дополнительные требования

Требования к расширяющим составам на базе ПЦ и глинозема регламентируются нормами ГОСТ 30515-97. Согласно установленным требованиям, материал должен соответствовать качеству и проходить ряд тестов.

Еще ГОСТом предусмотрены следующие рекомендации:

1. Для изготовления смеси используется клинкер с правильным составом и ссылкой на ГОСТ 310.3.
2. В составе должны присутствовать специальные добавки, определяющие свойства конечной продукции.
3. При фасовке цемента допускается использование бумажных и полимерных пакетов, герметичных контейнеров.
4. Состав можно хранить в течение заданного срока.

Применение

Существует широкий спектр задач, для которых может применяться РЦ. К ним относится:

1. Обустройство чаш ванных, саун и бассейнов, включая уличные конструкции. Для такой работы задействуются водонепроницаемые составы, которые лишены проблемы усадки, поскольку даже передовые гидроизоляционные слои не могут гарантировать защиту от растрескивания днища.
2. Производство штукатурок для уличной отделки, где важно достичь максимальной прочности герметизации.
3. Проведение ремонта фасадов и внутренней части постройки, заделывание трещин и стыков.
4. Ремонтная склейка железобетонных конструкций.
5. Добыча больших глыб скальных пород при «тихом взрыве». Метод предусматривает проделывание щели, куда помещается цементный раствор. По истечении заданного времени он расширяется в объеме и выталкивает наружу глыбы породы. За счет доступности и экологичности способ пользуется большой популярностью.

Ремонт бетона

Использование РЦ для ремонта бетонных конструкций выполняется по тем же принципам, что и в случае с простым цементным раствором. Однако есть некоторые особенности и правила, которых нужно придерживаться:

1. Обрабатываемая поверхность предварительно очищается от любых загрязнений и аморфного налета.
2. Перед использованием раствора основа и армированные элементы поливаются водой.
3. Чтобы создать качественный раствор, расширяющую смесь нужно соединить с песком в пропорции 1:2, залить водой и тщательно перемешать.
4. Для нанесения раствора допускается использовать пневмонабрызгиватель и специальные строительные шприцы.
5. Изделие покрывается полиэтиленом и поддерживается во влажном состоянии еще неделю.
6. Нельзя соединять цемент с расширяющими свойствами с классическими разновидностями смеси.

Для заделки трещин

С помощью расширяющего состава можно заделать трещины или места щелей. Чтобы провести такую работу, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Состав для заделывания тонких трещин шириной 0,2-0,3 мм создается по следующим пропорциям: 1 часть РЦ соединяется с 1 частью песка, заполнителя и воды.
2. Для заделки повреждений шириной 0,5-3 мм используется такой рецепт: 1 часть цементной смеси размешивается с 2 частями песка крупностью 1,0 и водой.

Компании-производители

На рынке цементных составов продается продукция от некоторых отечественных брендов, выпускаемых Пашийским металлургическим цементным заводом и MasterEmaco.

Составы первой компании продаются в 2 типах: глиноземистый цемент и напрягающий. Вторая торговая марка разрабатывает пластифицированные материалы. Мешок весом 25 кг такой продукции обойдется в 1,6 тыс. руб.

Что такое саморасширяющийся цемент

Расширяющийся цемент относится к группе вяжущих строительных смесей, увеличивающихся в объеме в момент застывания или не имеющих усадки при твердении. Это свойство достигается за счет ввода в состав специализированных добавок и особо тонкого помола клинкера. Как следствие — раствор на его основе обладает линейным расширением и хорошей адгезией, вступает во взаимодействие с рабочей поверхностью и укрепляет конструкции. Этот стройматериал считается относительной новинкой в частном строительстве, из-за более высокой стоимости его рекомендуют использовать строго по определенному назначению, выбрав правильную разновидность.

Чем обусловлен эффект

Обычная усадка портландцемента составляет 2 мм/м конструкции, максимум достигается на 3 неделю затвердевания, именно в этот момент возрастает риск образования трещин. У саморасширяющихся смесей наоборот — наблюдается увеличение объема, пусть и не всегда значительное. То есть у них начальное линейное расширение влажного раствора преобладает или сравнивается с сухой усадкой, для некоторых вариантов даже требуется ограничение в виде железобетонного каркаса. Такой эффект объясняется подбором состава и вводом специализированных примесей: гидросульфоалюмината кальция, природного двуводного гипса, высокоглиноземистых шлаков, негашеной извести. Чем выше доля саморасширяющейся добавки, тем больше будет начальное линейное расширение и скорость схватывания. Но нужно быть внимательным, в некоторых случаях раствор застывает за 4–10 мин.

В зависимости от состава, свойств и типа расширения выделяют следующие группы саморасширяющегося цемента:

• НЦ — напрягающий.
• ВРЦ — водонепроницаемый расширяющийся.
• РПЦ — расширяющийся портландцемент.
• ГГРЦ или ГЦ — гипсоглиноземистый.

Первая группа используется для работы с ЖБИ, в состав входит не менее 70 % портландцемента, 15–20 глиноземистых шлаков и 10 гипса, для затвора берут обычную воду. Этот цемент начинает расширяться через 4 часа и окончательно достигает твердости через 70. Раствор на его основе используют для усиления прочности конструкций как минимум в 2 раза, в частном строительстве такие нагрузки встречаются редко.

Саморасширяющийся водонепроницаемый цемент получают путем смешивания 70 % глиноземов, 10 гидроалюминатов и 20 высокопрочного или обычного гипса. Эти марки используются для гидроизоляционных работ, включая подземное и подводное строительство. В процессе расширения этого цемента образуется плотный искусственный камень, практически непроницаемый для влаги. Линейное расширение достигает 0,3–1 %, причем материал получает свои полезные свойства уже через сутки после заливки.

ГГРЦ также обладает гидроизоляционными свойствами. Его основу составляют высокоглиноземистые шлаки (до 70 %) и природный двуводный гипс. Эти компоненты способствуют не только линейному расширению раствора, но и увеличению морозостойкости, сульфатостойкости, антикоррозийности. Такие смеси, равно как и составы из портландцемента и гипса, требуют особого подхода при замесе и уходе. В частности — некоторым маркам цемента необходимо обеспечить при затвердевании высокую влажность или пропарку, существует ограничение для использования их в качестве финишной отделки. Конкретные условия работы зависят от состава: чем больше компонентов, тем эффективнее и прихотливее строительная смесь.

Свойства и характеристики

Рабочие параметры регламентируются ГОСТ 31108-2003, дополнительные обозначения уточняют содержание согласно европейским стандартам. Цифра в приведенной марке соответствует величине энергии самонапряжения. Так, НЦ-10 относится к безусадочному цементу, а НЦ-60 — к напрягающему с высоким линейным расширением. К основным техническим характеристикам причисляют:

• Сроки начального и окончательного затвердевания, ч.
• Степень расширения, %.
• Предел прочности при сжатии, МПа.
• Рабочая температура и другие условия эксплуатации.

Полезными свойствами саморасширяющегося безусадочного цемента считаются: высокая адгезия, прочность, стойкость к влаге, низким температурам, коррозии и сульфатам. Расширение материала проходит по всему объему, что гарантирует равномерное распределение по заливаемой полости и минимум пустот, после затвердевания раствор взаимодействует с соседними поверхностями.

У некоторых разновидностей нет недостатков, помимо цены, но другие могут частично потерять свои полезные свойства при нарушении условий эксплуатации (например, НЦ при частых температурных нагрузках более 35 °C или при повышенной влажности). Еще одним минусом является распространение поддельных стройматериалов, нужный эффект наблюдается только у сертифицированной продукции.

В индивидуальном строительстве рекомендуется купить цемент с данными свойствами для решения исключительных задач: склейки железобетонных конструкций, качественного заполнения пустот и трещин, наружной отделки стен из ракушечника или другого пористого материала. Он незаменим при укладке плит-перекрытий между этажами частного дома, когда технология требует создания монолита, что недостижимо в домашних условиях.

Также саморасширяющийся раствор хорошо соединяет отошедшие или растрескавшиеся стены, заменяя необходимость в капитальном ремонте или полной ее перекладке. Отдельной темой является наружная отделка фасадов. Этот стройматериал отлично сохраняет теплоизоляционные свойства пористого ракушечника, пено- и газобетона, и защищает их от воздействия влаги. Его также рекомендуют купить для обустройства бань, душевых и бассейнов, в данном случае он наносится тонким слоем и уберегает обычный бетон от сырости и растрескивания.

Саморасширяющиеся цементы – специальные строительные смеси

Основными вяжущими материалами в строительстве являются цементы. Наибольшее распространение получили композиции на основе портландцемента. Несмотря на широкую популярность, иногда их использование нежелательно – дефекты в виде микро- и макротрещин вызывают деформацию и усадку конструкции. Саморасширяющиеся цементы относятся к специальной разновидности вяжущих смесей, не имеющих таких негативных качеств.

Классификация и свойства

Нормальная усадка портландцемента (уменьшение линейных размеров) достигает до 2 мм/м изделия. Пока смесь влажная, её габариты увеличиваются за счет поглощённой воды. Непосредственная усадка происходит при высыхании цементного раствора на воздухе на третьей неделе затвердевания.

В зависимости от состава и требуемых характеристик, материал подразделяется на следующие виды:

1. безусадочные цементы – расширение равно последующей усадке, что приводит к постоянству размеров;
2. расширяющиеся цементы – усадка в сухом виде меньше, чем начальное расширение, на 5-6 мм/м готового изделия;
3. напрягающий цемент – представляет собой расширяющуюся разновидность, которую используют в производстве железобетонных конструкций.

Принцип действия напрягающего цемента основан на механическом взаимодействии бетонного раствора и металлической арматуры. Железобетонный каркас при заливке расширяющейся смеси подвергается растягиванию. Прочность арматуры препятствует дальнейшему натяжению и останавливает расширение цементной смеси.

Такое взаимодействие приводит к одновременному растяжению металлического каркаса и остановке расширения. Арматура стремится сжаться, а бетон – расшириться. Это держит всю конструкцию в напряжении и увеличивает прочность в 1,5-2 раза. Сравнение динамики усадки обычного, безусадочного и расширяющегося цемента показано на рисунке 1.

Рис. 1. Динамика усадки цементов. Обозначения: «1» — обычный портландцемент; «2» — безусадочный цемент; «3» — расширяющийся цемент:

Состав и производство

Различные сферы применения определяют строительные и эксплуатационные параметры материалов. Для их достижения используются различные композиционные схемы производства, включающие широкий ряд компонентов. Рассмотрим принципиальные составы саморасширяющихся цементов.

Составы на основе портландцемента

Существуют композиции для производства обычных саморасширяющихся и напрягающих цементов.

Различия заключаются в составе, который обуславливает параметры схватывания:

• 65-75 % портландцемента, 6-10 % гипса, 15-25 % высокоглиноземистого шлака. Высокое содержание расширяющегося связующего способствует увеличению скорости схватывания (начало – через 30 минут, окончание – через 4-6 часов после приготовления раствора). Быстрый рост механических напряжений позволяет применять такие составы для производства напрягающих цементов. С увеличением содержания гипса скорость схватывания уменьшается. Это делает возможным применение смесей в бытовых целях (обмазка стыков, штукатурка и др.);
• 94-95 % портландцемента, 0,1-0,2 % полимерной добавки, 5-6 % негашеной извести. Принцип действия заключается в образовании мельчайших пузырьков газа, сопутствующих гашению извести при добавлении воды. Изначальное расширение такого цемента будет высоким, однако последующая усадка возвращает объём к исходному состоянию. Подобный состав применяется для безусадочных растворов, используемых для заделывания стыков между плитами железобетонных конструкций. Ещё одним направлением является метод «тихого взрыва» (см. ниже), применяющийся при добыче камней;
• варианты смесей из портландцемента, гипса и других минеральных добавок. В качестве замены высокоглиноземистому шлаку может использоваться алунит – смешанный основной сульфат кальция и алюминия. Дополнительным компонентом, увеличивающим расширение, является негашеная известь.

Составы на основе глиноземистого цемента

К ним относятся би-, три- и более компонентные смеси, обязательно содержащие глиноземистый цемент (продукт обжига и помола боксита и известняка) и обводненный сульфат кальция (гипс).

Отличительной особенностью такого цемента является очень высокая скорость схватывания (начало – от 10 минут, завершение – 1 час после приготовления смеси). Для регулирования скорости затвердевания применяют добавку буры или уксусной кислоты.

Гипсоглиноземные цементы применяются для обработки швов и пористых поверхностей, обеспечивая высокую гидроустойчивость. Подобранные безусадочные композиции могут использоваться для обмазки стыков труб, выдерживая давление воды до 10 атм. Преимуществом таких смесей перед портландцементом является более высокая (в 10-20 раз) схватываемость со старым раствором конструкции.

Производство расширяющихся цементов заключается в смешивании подробленных до пылеобразного состояния компонентов или совместном дроблении их смеси. При бытовом производстве саморасширяющихся составов используется смесь портландцемента, гипса и негашеной извести. Полученная композиция применяется для гидроизоляции швов между строительными блоками.

Требования к цементам и методы контроля качества устанавливаются стандартом ГОСТ 30515-97. Ряд специфических параметров может регулироваться отраслевыми нормативными документами и техническими условиями.

Основная масса саморасширяющихся цементов относится к маркам 400, 500 и 600, выдерживая давление не менее 40, 50 и 60 МПа/см2 соответственно. Напрягающие цементы являются наиболее прочными (марка 600).

Восстановление стены при помощи саморасширяющегося цемента

Расширяющийся цемент и его особенности

Расширяющийся цемент – это собирательное наименование нескольких видов связующего обладающих особыми свойствами. Соответственно своему названию, цементы этого вида при схватывании и твердении увеличиваются в объеме, в отличие от обычных цементов, которые при твердении наоборот уменьшаются в объеме (усаживаются).

Характеристики и виды

На данный момент времени производятся следующие виды расширяющихся цементов характеристики, которых соответствуют требованиям действующего нормативного документа – Цемент расширяющийся ГОСТ 11052-74: водонепроницаемый расширяющийся цемент, гипсоглиноземистый цемент, расширяющийся портландцемент, напрягаемый цемент и расширяющийся шлакопортландцемент.

Рассмотрим каждый вид связующего подробнее.

• Водонепроницаемый расширяющийся цемент. Технология производства заключается в измельчении или смешивании в шаровом грохоте: глиноземистого цемента, гипса и алюмината кальция. Строительный материал этого вида характеризуется быстрым схватыванием – начало не ранее 4-й минуты, окончание не позднее десятой минуты. В ряде случаев требуется увеличение времени схватывания с помощью внесения специальных присадок. Сфера применения: ремонт бетонных конструкций, гидроизоляция подземных сооружений, возведение подземных резервуаров.
• Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент. Производится путем совместного помола или смешивания: высокого глиноземистого клинкера (шлака) и двуводного сульфата кальция (гипса). Схватывание бетона или раствора начинается не ранее 20-й минуты и оканчивается не позднее 240-й минуты. Окончательное твердение и набор прочности происходит через 70-85 часов после затворения. Применение расширяющегося цемента этого вида: безусадочный водонепроницаемый бетон и раствор, гидроизоляция подземных сооружений, заделка швов.
• Расширяющийся цемент РПЦ 20. Данный строительный материал, получается одновременным помолом клинкера обычного портландцемента, глиноземистого клинкера (шлака), сульфата кальция и доменного шлака (допускается замена на другую активную присадку). Бетон на расширяющемся цементе этого вида характеризуется быстрым твердением при кратковременном пропаривании, высокой плотностью и высокой степенью водонепроницаемости. Схватывание бетона происходит не ранее получаса после затворения и не позднее 12-ти-часов. Окончательное твердение и набор прочности – через 70-80 часов (при пропаривании через 30-35 часов). Область применения: строительство гидротехнических сооружений и бетонных резервуаров.
• Напрягающий цемент. Изготавливается путем смешивания в определенных пропорциях: портландцемента, глиноземистого цемента и гипса. Обладает особенностью сначала твердеть, набирать прочность, и только потом расширяться в объеме. При этом начало схватывания происходит не ранее получаса, и не позднее 4-го часа после затворения. Область применения: ремонт железобетонных сооружений, производство бетонных труб работающих под давлением, строительство резервуаров, возведение спортивных сооружений.
• Расширяющийся шлакопортландцемент. Начало схватывания раствора происходит не ранее 30-мнут, окончание схватывания не позднее 4-х часов. Применяется для: уплотнения отверстий в бетонных конструкциях, монтаже анкерных соединений, уплотнения кабельных и трубных проходов, герметизация стыков и швов, зачеканка вводов канализационных коммуникаций.

Преимущества расширяющихся цементов

• Высокий уровень адгезии и постепенное расширение, обуславливающее плотное прилегание к основе и равномерное заполнение неплотностей, дефектов и трещин.
• Морозостойкость изделий до 1 500 циклов «замораживания-размораживания», обусловленная минимальной влагопроницаемостью.
• Стойкость к перепадам температуры.
• Возможность проведения работ при низкой температуре воздуха.
• Стойкость к вредным атмосферным т химическим факторам.

Недостатки

• Высокая (в разы) цена относительно цементов общестроительного применения.
• Ограниченный срок хранения от 1 до 3 месяцев в герметичной упаковке.
• Ограниченные объемы производства. Как правило, крупные партии расширяющегося цемента изготавливают «под заказ».
• Узкая сфера применения.
• Большой риск купить контрафакт.
• Учитывая, что свои уникальные свойства расширяющийся цемент приобретает при твердении в условиях высокой влажности, первые 5-7 суток изделия из бетона на его основе необходимо регулярно смачивать водой и укутывать в полиэтиленовую пленку.

Ремонт бетона расширяющимся цементом

Применение расширяющихся бетонов для ремонта конструкций аналогично применению обычного бетонного или цементного раствора, с некоторыми особенностями.

• Ремонтируемую поверхность тщательно очищают от аморфной массы и загрязнений.
• Перед нанесением расширяющегося раствора бетонную основу и арматуру тщательно увлажняют.
• Для получения ремонтного состава расширяющийся цемент смешивают с чистым песком в соотношении 1:2, затворяют чистой водой в количестве 40-50% от веса цемента и тщательно перемешивают.
• Нанесение раствора осуществляют пневмонабрызгом и инъектированием специальными шприцами.
• Поверхность конструкции укрывают полиэтиленовой пленкой и поддерживают во влажном состоянии в течение 7 дней.
• Не допускается смешивание расширяющегося цемента с материалами общестроительного применения.

Расширяющийся цемент для заделки трещин

Особенности заделки трещин заключаются в разных форматах приготовления ремонтного раствора в зависимости от габаритов повреждения.

• Раствор для заделки тонких трещин шириной 0,2-0,3 мм. Пропорции: 1 часть расширяющегося цемента к 1 части тонкомолотого песка, доломитовой или известняковой муки (заполнитель), вода 35-40% от веса цемента. Действует принцип – размер частичек заполнителя должен быть меньше меньшей толщины трещины в 3-4 раза.
• Раствор для заделки трещин шириной 0,5-3 мм. Пропорции: 1 часть цемента, 2 части песка с модулем крупности 1,0, вода 35-40% от веса цемента.
• Раствор для заделки повреждений толщиной свыше 3 мм. Пропорции: 1 часть цемента, 3 части карьерного или речного песка с модулем крупности 1,5, количество воды как в предыдущих вариантах.

Компании-производители расширяющихся составов

Рынок расширяющихся цементов Российской Федерации представлен продукцией нескольких заводов, которым можно доверять: «Пашийский металлургический цементный завод» и «MasterEmaco».

• Пашийский выпускает два вида расширяющегося связующего: Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся по ГОСТ 11052-7 и Цемент напрягающий НЦ-20 по ТУ 5734-072-46854090-98. Стоимость гипсоглиноземистого расширяющегося цемента составляет от 27 000 до 30 000 рублей за 1 тонну и 1500 рублей за мешок 50 кг.
• «MasterEmaco» входит в состав «BASF The Chemical Company». Специализируется на выпуске и продаже пластифицированных расширяющихся материалов. Стоимость 25-килограмового мешка пластифицированного расширяющегося цемента данного бренда составляет 1635 рублей.

Заключение

Учитывая довольно высокую стоимость расширяющегося цемента, использование данного материала для ремонта квартиры или частного дома не всегда оправдано экономически. Гораздо проще и дешевле изготовить ремонтную смесь своими силами по следующему рецепту: 3 части общестроительного портландцемента, 2 части песка и 1 часть клея для монтажа керамической плитки. Данный состав не является расширяющимся, но, тем не менее, надежно заделывает трещины и повреждения.

Цемент с саморасширяющимися свойствами

Одним из немногих недостатков растворов на основе обычного портландцемента является усадка по мере затвердевания (до 2 мм/м), что в ряде случаев недопустимо. При строительстве конструкций с повышенными требованиями к трещиноусточивости, морозо- и влагостойкости и долговечности рекомендуется купить цемент с саморасширяющимися свойствами, увеличивающими свой объем за счет введения соответствующих добавок и использования многокомпонентного вяжущего. Большинство из этих марок относятся к узкоспециализированным и требуют обоснованного применения, как из-за повышенной стоимости (в 3-4 раза выше в сравнении с обычными портландцементами), так и из-за необходимости создания особых условий затвердевания.

Цемент начинает саморасширяться при вводе в состав таких компонентов, как: природный двуводный или полуводный гипс, глиноземистые шлаки, высокоосновной гидросульфоалюминат кальция, негашеная известь и другие минеральные добавки (доля последних – не выше 20 %). В зависимости от вида смесь начинает либо образовывать множество мелких пузырьков, либо кристаллизироваться. В любом случае эти процессы протекают на начальном этапе затвердевания, в итоге обеспечивая увеличение объема от 0,2 до 2 % (для сравнения у безусадочных оно не выше 0,01-0,1 %).

Сроки и условия застывания зависят от марки цемента, у некоторых разновидностей они рекордные – несколько минут в начале и через 8-14 – достижение твердого состояния. К преимуществам такого вяжущего относят высокую адгезию и равномерное распределение внутри заполняемых полостей, отсутствие усадки и устойчивость к температурным колебаниям.

Виды, свойства и характеристики

В зависимости от состава и функционального назначения выделяют следующие группы:

• Расширяющийся портландцемент (РПЦ) – тонкомолотая смесь с добавками доменных шлаков и гипса, характеризуется ускоренным набором прочности. Помимо стандартной сферы применения саморасширяющийся цемент используется при изготовлении сборных ЖБИ с последующей термообработкой, его ввод позволяет снизить время пропарки на 4-6 ч.
• Гипсоглиноземистый (ГГРЦ) – смесь из тонкоизмельченного двуосного гипса и высокоглиноземистых шлаков. Степень их расширения зависит от соотношения В/Ц и условий твердения, после застывания бетоны на основе ГГРЦ ценятся за высокую морозоустойчивость и стойкость к агрессивным средам.
• Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) – составы для возведения подземных и подводных объектов. На начальном этапе они обеспечивают равномерное увеличение линейного объема до 1 %, полученное покрытие имеет повышенную плотность. Также к особенностям относят высокую скорость окончательного застывания – в пределах 1-2 дня.
• Напрягающий (НЦ), отличающийся высокой степенью помола клинкера (до удельной поверхности от 3500 см 2 /г), сверхбыстрым схватыванием и значительной энергией расширения. Последнее свойство позволяет использовать эту разновидность для создания самонапрягающихся ЖБИ (труб, тонкостенных конструкций). Чем выше марка, тем сильнее эта способность.

Отдельной группой идет пластифицирующий саморасширяющийся цемент, в отличие от предыдущих разновидностей в нем отсутствуют шлаки и глиноземы. Нужный эффект (безусадочность, прочность, трещиноустойчивость) в нем достигается за счет ввода в состав пластификаторов. Такая продукция практически не реализуется в биг-бегах из-за высокой цены, к оптимальной сфере ее применения относят выравнивающиеся стяжки. Дополнительную информацию о расширяющихся смесях вы найдете в этой статье.

Точные значения характеристик у разных марок отличаются, усредненные показатели сведены в таблице:

Область и особенности применения

Саморасширяющийся, безусадочный цемент востребован при приготовлении бетонов с аналогичными свойствами и замесе гидроизоляционных штукатурок. Сфера использования включает:

• Возведение объектов с повышенными требованиями к трещинойстоустойчивости и водонепроницаемости, включая подземные.
• Ремонтные работы: плановые, реконструкционные и экстренная защита от водопритока.
• Защиту стен из пористых кладочных материалов.
• В частном строительстве – обустройство подвалов, бассейнов, бань, душевых, подземных гаражей.

К обязательным условиям работы с саморасширяющимися составами относят замес в бетоносмесителях с электрическим приводом (из-за сверхбыстрого времени схватывания), потребность в армировании или поддержке конструкции (для исключения риска деформации при увеличении раствором своего объема) и четкое соблюдение пропорций, указанных производителем. Последнее свойство касается в первую очередь воды – это вещество служит как катализатором, так и регулятором всех процессов: от усадочных до набора прочности. Важную роль играют не только условия застывания, но и эксплуатации, многие марки саморасширяющихся водонепроницаемых цементов теряют свои полезные свойства при превышении температуры свыше +80 °C.