Цемент для бетона: виды, свойства и особенности выбора

состав, применение, основные виды и свойства

Цемент – наиболее распространенный вяжущий компонент, используемый при изготовлении бетонов. Бетонные смеси на основе цемента, песка и крупного заполнителя используются в частном и крупномасштабном домостроении, при строительстве объектов гражданского, производственного, инфраструктурного назначения. Область применения определяется классом прочности бетона и другими техническими параметрами.

Основные характеристики бетонов на основе цементного вяжущего компонента

Технические условия на тяжелые и мелкозернистые бетоны регламентируются ГОСТом 26633-2012. В соответствии с этим нормативом строительный материал классифицируют по:

• назначению – на конструкционный и специальный;
• типу заполнителя – плотного или специального, наиболее распространенные плотные крупные заполнители: гранитный, гравийный, известняковый;
• прочности на сжатие по истечении проектного периода – классы В3,5-В100;
• средней плотности – тяжелый D2000-D2500, мелкозернистый – D1800-D2300;
• морозостойкости – F50-F1000;
• водонепроницаемости – W2-W20.

Области применения цементных бетонов

Для каждой области применения выбирают материал с оптимальными техническими характеристиками.

Конструкционные бетоны

В зависимости от предназначения, применяют материал следующих классов:

• Невысокой прочности, В7,5-В10. Используется для создания подготовительного слоя («подбетонка») при устройстве фундамента. На этот слой укладывают арматурный каркас. Бетонная смесь используется при благоустройстве участка – для заливки дорожек невысокой проходимости, укладки бордюрного камня.
• В15. Используется для заливки бетонных полов, стяжек, дорожек, площадок. В качестве материала для фундамента может применяться только на устойчивых грунтах при строительстве малогабаритных легких сооружений.
• В20-В25. Наиболее популярен для: сооружения фундаментов в малоэтажном строительстве, возведения монолитных стен, изготовления ЖБИ, заливки полов и стяжек.
• В30 и более. Материалы, практически не применяемые в малоэтажном строительстве. Используются при возведении многоэтажных зданий, в мостостроении, для заливки полос аэродромов. Способны выдерживать значительные вертикальные динамические нагрузки.

Специальные бетоны

При производстве этих материалов используют специальные добавки, обеспечивающие возможность сохранять рабочие характеристики в экстремальных условиях.

• Жаростойкие бетоны. Используются при возведении труб ТЭЦ, сооружении металлургических цехов, промышленных печей.
• Гидротехнические. Предназначены для создания плотин, дамб, каналов. Отличаются высокой морозостойкостью и водонепроницаемостью.
• Кислотоустойчивые. В состав входит жидкое стекло. Являются достойной альтернативой керамике и пластинам из свинца. Применяются для создания конструкций, которые будут эксплуатироваться в агрессивных средах.
• Гидратные. Обеспечивают защиту от биофакторов и высокого уровня радиоактивности. Необходимы при строительстве АЭС и предприятий по переработке радиоактивных отходов.

Особенности изготовления бетона

Свойства бетона определяются характеристиками его компонентов, соблюдением технологий изготовления и заливки.

Основные требования к компонентам бетонной смеси

• Цемент. Его необходимо приобретать у проверенных производителей, он должен соответствовать сроку годности.

Внимание! Срок хранения цемента зависит от его марки, типа и габаритов упаковки. Как правило, срок хранения цемента марки 600 – не более трех месяцев, 400 и 500 – 6 месяцев. Хранить этот тип вяжущего необходимо в сухом помещении, при плюсовых температурах и в герметичной упаковке.

В частном строительстве обычно применяют портландцемент марок 400 и 500 с количеством минеральных добавок, не превышающим 20%.

• Мелкий заполнитель – песок. При строительстве фундаментов и других ответственных конструктивных элементов зданий используется только песок, предназначенный для строительных работ и соответствующий ГОСТу 8736-2014. Он может быть речной, очищенный от ила и органики, намывной или сеяный карьерный.
• Крупный заполнитель. Для тяжелых бетонов это гранитный, гравийный, известняковый щебень. В частном строительстве в общем случае оптимальным вариантом является гравийный щебень, для которого характерно сочетание достойных технических характеристик и доступной стоимости.
• Вода. Рекомендуется брать воду из водопровода питьевого назначения или отдавать ее на анализ в лабораторию на предмет наличия в ней примесей, негативно влияющих на качество конечного продукта.

Пропорции компонентов зависят от марки цемента и требуемого класса прочности бетона.

Марки и виды цемента и их применение

Цемент – это сложная смесь минеральных компонентов, производится с применением процесса высокотемпературного нагревания в горизонтальных термических печах.

Цемент – это своеобразный клей, который после добавления воды, песка, щебня, образует бетон. Это отличный связывающий материал, в качестве раствора используется при строительстве кирпичных, блочных домов, а также как стартовая штукатурка.

Любой цемент производится строго по ГОСТу, поэтому, в законодательстве предусмотрены марки цемента. Это основная техническая характеристика строительного материала, обозначается «М», означает максимальную нагрузку на застывшую массу без процесса разрушения. Если форма выдерживает нагрузку в 200 кг, тогда марка цемента для бетона будет М 200.

Сфера применения

Это универсальный вяжущий состав, который отлично подходит для частного и промышленного строительства. Но сфера применения обширная за счет используемых добавок, ведь именно они формируют состав и технические параметры минерального клея. Обозначаются символом «Д». Если на мешке указано, что это М100 Д0, значит, что иных минеральных и органических добавок не используется, это чистый цемент.

1. гражданское строительство – использование как вяжущего материала;
2. стабилизация поверхностей, возведение дамб и ирригационных каналов;
3. укрепление склонов;
4. заделка горных выработок, нефтяных, газовых скважин;
5. основной материал для первичной штукатурки, входит в состав стартовых гипсов.

Марки цементов по ГОСТу

Многие покупатели обращают внимание на странные цифры на упаковке цемента. Там указано М 400, Д20, и ГОСТ такой то. Расшифровка массы цемента довольно проста: М – это прочность. Д – процентное соотношение добавок.

Зачем нужны добавки?

Минеральные и органические добавки не способны увеличить вид и марку цемента. Они используются для улучшения параметров водонепроницаемости, устойчивости к внешним агрессивным средам, улучшают морозостойкость, изменяют цвет. Основной параметр остается неизменным – это прочность. Как добавки часто используются кристаллические ПАВ, соли железа, никеля, кобальта, чистые металлы. Например, для улучшения остывания белого цемента в состав добавляется кальцинированная сода, она ускоряет процессы и при соединении с водой выделяет дополнительное тепло.

Основные марки цемента и их характеристики

Основный на рынке считается портландцемент. Он производится исключительно из минеральных составляющих, марки цемента по прочности отличаются в различных производителей. При выборе цемента нужно определиться, какие функции он должен выполнять.

1. марка цемента для фундамента. Если фундамент делается с монолитного бетона, тогда покупается цемент марки не ниже М 150. По мере застывания образуется бетон М 300, который выдерживает массу большого здания. Но многое зависит от типа фундамента и размеров дома.
2. штукатурный материал – достаточно М-100 Д0 или Д20. Технические параметры указаны на упаковке.
3. Цементы высокой марки (ПЦ) М 400. Это самая покупаемая марка, используется для строительных и отделочных работ, также массово закупается бетонными заводами для производства бетонных армированных плит, блоков, лестниц, фундаментов, а также как основной вариант поставок на строительные площадки.
4. М500. Цемент застывает довольно быстро, отличается высокой прочностью и стойкостью к деформациям. Основное применение – высотное строительство, тяжелое машиностроение, промышленность.
5. М 350. Бытовой вариант минерального клея, покупается для штукатурных работ или строительства небольших сооружений;
6. М 600 и М 700. Покупается крайне редко, производится только на специализированных заводах, в продажах не попадается. Эту марку цемента и ее характеристики часто называют авиационным, ведь применяется при возведении взлетно-посадочных полос, космических полигонов, в тяжелой энергетике для сооружения реакторов.

Основные виды цементов и сфера их применения

1. Портландцемент. Это материал высокой марки, получается травлением клинкера с шлаком и золой. Отличается морозостойкостью и водостойкостью, используется для производства бетонного раствора и различных железобетонных изделий. Марка цемента и марка раствора не соответствуют одинаковым параметрам.
2. Шлакопортландцемент – высокое содержание доменного шлака и есть немного гипса. Не отличается высокой морозостойкостью, но имеет категорию Е15 по огнестойкости. Медленно застывает, применяется для штукатурных смесей, благодаря высокой водостойкости отлично подходит для аварийного бетонирования подводных скважин.
3. Гидрофобный. Имеет высокую водостойкость, может длительное время находиться во влажной среде и не застывать. Используется в судостроении.
4. Белый. В производстве используется каолин, цемент не отличается высокой морозостойкостью, основная сфера применения – малярные и гипсовые смеси. Это единственный вид строительного клея, который может иметь различные оттенки. Схватывается быстро, марка редко превышает М 100.
5. Расширяющийся. Аварийный тип цемента, используется для быстрого ремонта фундаментов, заделки швов, заливки в буровые скважины. Он водонепроницаем, быстро сохнет.

Визуально определить марку цемента нельзя, как и покупать уже твердый клинкер, образовавший каменную глыбу. Такой строительный материал не только не схватится, он быстро крошится, несущие характеристики стен и фундамента нарушаются. В результате – разрушение за очень быстрое время. Лучше покупать для фундамента цемент марки выше, чем нужно, так будет надежней.

Предварительно напряженный бетон

Хотя предварительно напряженный бетон был запатентован инженером из Сан-Франциско в 1886 году, он стал признанным строительным материалом лишь полвека спустя. Нехватка стали в Европе после Второй мировой войны в сочетании с технологическими достижениями в области высокопрочного бетона и стали сделали предварительно напряженный бетон предпочтительным строительным материалом во время послевоенной реконструкции Европы. Однако первая в Северной Америке конструкция из предварительно напряженного бетона, Мемориальный мост Уолнат-лейн в Филадельфии, штат Пенсильвания, была завершена только в 1951.

В обычном железобетоне высокая прочность стали на растяжение сочетается с большой прочностью бетона на сжатие, образуя конструкционный материал, прочный как на сжатие, так и на растяжение. Принцип предварительно напряженного бетона заключается в том, что сжимающие напряжения, вызванные высокопрочными стальными арматурами в бетонном элементе до приложения нагрузок, уравновешивают растягивающие напряжения, возникающие в элементе во время эксплуатации.

Предварительное напряжение устраняет ряд конструктивных ограничений, накладываемых обычным бетоном на пролет и нагрузку, и позволяет строить крыши, полы, мосты и стены с более длинными пролетами без опоры. Это позволяет архитекторам и инженерам проектировать и строить более легкие и неглубокие бетонные конструкции без ущерба для прочности.

Принцип предварительного напряжения применяется при перемещении ряда книг с места на место. Вместо того, чтобы складывать книги вертикально и нести их, книги можно перемещать в горизонтальном положении, оказывая давление на книги в конце ряда. При приложении достаточного давления во всем ряду возникают сжимающие напряжения, и весь ряд можно одновременно поднять и переместить горизонтально.

Сжимающие напряжения возникают в предварительно напряженном бетоне путем предварительного или последующего натяжения стальной арматуры.

При предварительном натяжении сталь растягивается перед укладкой бетона. Напряжения из высокопрочной стали помещаются между двумя опорами и растягиваются до 70–80 % их предельной прочности. Бетон заливают в формы вокруг сухожилий и дают затвердеть. Как только бетон достигает необходимой прочности, силы растяжения снимаются. Когда сталь восстанавливает свою первоначальную длину, растягивающие напряжения преобразуются в сжимающие напряжения в бетоне. Типичными продуктами для предварительно напряженного бетона являются кровельные плиты, сваи, столбы, мостовые балки, стеновые панели и железнодорожные шпалы.

При последующем натяжении сталь растягивается после затвердевания бетона. Бетон заливают вокруг, но не соприкасаются с нерастянутой сталью. Во многих случаях каналы формируются в бетонном блоке с использованием тонкостенных стальных опалубок. Как только бетон затвердеет до требуемой прочности, стальные арматуры вставляются и натягиваются на концы блока и закрепляются снаружи, вызывая сжатие бетона. Бетон с последующим натяжением используется для монолитного бетона, а также для мостов, больших балок, плит перекрытий, оболочек, крыш и тротуаров.

Предварительно напряженный бетон получил наибольшее распространение в сфере коммерческих зданий. Для таких зданий, как торговые центры, предварительно напряженный бетон является идеальным выбором, поскольку он обеспечивает длину пролета, необходимую для гибкости и изменения внутренней конструкции. Предварительно напряженный бетон также используется в школьных аудиториях, спортзалах и столовых из-за его акустических свойств и способности создавать длинные открытые пространства. Одним из наиболее распространенных применений предварительно напряженного бетона являются гаражи.

Для получения дополнительной информации о предварительно напряженном бетоне нажмите здесь.

Разница между бетоном и цементом

Слова «цемент» и «бетон» прочно (каламбур) укоренились в нашем языке и культуре. Оба они разные, о чем свидетельствуют некоторые интересные цитаты.

Рассмотрим предложение Оливера Сакса, британского невролога: «Музыка обладает связующей силой, это первичный социальный цемент». Или вот это от американского изобретателя Р. Г. ЛеТурно: «Камни знания должны быть скреплены цементом опыта». А это Джинин Рот, американский писатель: «Я уверена, что шоколад — это конкретное проявление любви».

Несмотря на фактическую разницу между двумя словами, большинство американцев путают их. Например, на строительных площадках принято называть большие грузовики с большими бочками на кузове «бетономешалками», хотя на самом деле они «бетономешалки».

Что такое цемент?

Цемент является вяжущим веществом, и почти весь цемент, используемый в мире, называется «портландцемент» (хотя он не производится в Портланде, штат Орегон). Портландцемент получают из элементов, содержащихся в известняке, включая алюминий, кальций и кремнезем. Известь и кремнезем составляют около 85 процентов цемента. Другие ингредиенты в цементе обычно включают глину и кремнезем или кварцевый песок.

В некоторых регионах страны цементные смеси могут состоять из небольших количеств оксида железа, железной руды, гипса, золы-уноса или сланца. Компоненты «формулы» цемента перегреты, в результате чего образуется твердое вещество, похожее на камень, которое измельчается в очень мелкий порошок.

Портландцемент имеет обычный серый цвет из-за содержания в нем железа или марганца. Существует также белый портландцемент, изготовленный из тех же ингредиентов, но без железа и марганца.

Что такое бетон?

Для изготовления бетона необходимо смешать цемент, заполнитель и воду. Таким образом, эти большие грузовики с вращающимися бочками поддерживают смесь хорошо перемешанной и текучей. В сочетании с водой и заполнителем цемент затвердевает и связывается в результате химической реакции, называемой гидратацией.

Бетон намного прочнее самого цемента. Бетон используется для крупных проектов, а цемент используется для небольших работ, включая мелкий ремонт. Адгезивные свойства цемента делают его отличным вяжущим, но заполнители, добавляемые в процессе смешивания бетона, делают бетон значительно прочнее цемента. Цемент сам по себе склонен к растрескиванию.

Типы цемента

Существуют различные типы портландцемента, каждый из которых разработан для удовлетворения различных физических и химических требований, включая:

• Тип 1 — цемент общего назначения.
• Тип 2 — используется для конструкций, построенных в почве, содержащей умеренное количество сульфатов.
• Тип 2 (MH) — умеренно устойчив к сульфатам.
• Тип 3 — предназначен для достижения ранней прочности, обычно в течение недели или меньше.
• Тип 4 — используется для массивных бетонных конструкций, таких как плотины, которым необходимо умерить тепло, выделяемое гидратацией в процессе строительства.
• Тип 5 — изготовлен для защиты от химического воздействия в условиях воды и почвы с высоким содержанием сульфатов.

Компоненты бетона 

В дополнение к воде, смешанной с цементом, в бетоне используются различные заполнители либо в смеси, либо в виде одного из них, включая крупные заполнители, такие как гравий или щебень, мелкие заполнители, такие как мелкий гравий или мелкий заполнитель, например песок.

Заполнители составляют около 75 процентов бетонной смеси. Цемент составляет от 10 до 15 процентов смеси, а вода дополняет формулу. Вода и другие ингредиенты должны быть чистыми, потому что любое загрязнение органическими материалами снижает прочность бетона.

Где используется бетон?

Бетон — прочный и надежный строительный материал, используемый во всем мире для строительства дорог, тротуаров, внутренних двориков, мостов и плотин. Бетон используется для строительства конструкций, поддерживающих здания и стены. В отличие от этих двух, дома бетон использовался для заливки внутреннего дворика, а цемент использовался для установки столбов для забора.

Преимущества бетона 

Благодаря своей прочности и долговечности бетон широко используется в качестве строительного материала. Подумайте о фундаментах большинства домов, ядрах сегодняшних небоскребов, о тысячах миль тротуаров в наших городах и больших пролетах водосточных труб под улицами наших городов.

Бетон почти повсеместно доступен.

Бетон – универсальное вещество. Строители могут заливать бетон любой формой, необходимой на строительной площадке, не разрезая и не сгибая его. Строители и архитекторы используют бетон, чтобы обеспечить прочность, безопасность и энергоэффективность.

Архитекторы теперь используют изолированные бетонные формы для строительства домов, потому что бетон не уязвим для термитов, гниения, огня и влаги, как дома с деревянным каркасом. Кроме того, дома, построенные из этих заполненных бетоном форм, становятся все более популярными в прибрежных районах, где они более устойчивы к ураганам.

Хороший бетон устойчив к замораживанию, оттаиванию, противогололедным реагентам и износу. Он также водонепроницаем.

Что еще нужно знать о бетоне 

Оптимизированный состав бетонной смеси зависит от пяти компонентов: прочности, долговечности, плотности, удобоукладываемости и внешнего вида. Удобообрабатываемость относится к способности строительной бригады укладывать бетон на место, особенно если его необходимо закачивать на место. Внешний вид может быть фактором во многих приложениях, но он также является решающим фактором в декоративных приложениях.

Основным фактором, определяющим прочность бетона, является соотношение цемента и воды в смеси. Чем выше состав воды, тем слабее будет бетон.

Защита бетонных поверхностей от повреждения агрессивными материалами, такими как кислоты, может быть достигнута путем использования более низкого отношения воды к цементу, выбора более стойкого типа цемента и выбора из различных защитных уплотнений и покрытий.

Декоративная отделка может быть нанесена на бетонные поверхности путем добавления пигментов до или после укладки бетона, использования химических красителей или нанесения цветных заполнителей на поверхность бетона после его заливки. Кроме того, текстурированные покрытия и узоры можно наносить на бетон, штамповать, инкрустировать или вкатывать в него.

Что компания McConnell & Associates может сделать для вас?

Компания McConnell & Associates может помочь практически с любой поверхностью под вашими ногами. С 1965 года McConnell & Associates восстанавливает, украшает и защищает поверхности по всему Среднему Западу. Это включает в себя восстановление и ремонт бетонных тротуаров, бордюров и водостоков, обновление покрытия теннисных кортов, установку новых беговых дорожек и защиту мощеных и спортивных поверхностей.