Портландцементный камень при твердении на воздухе высыхает и претерпевает усадку, которая нередко является причиной усадочных трещин. Чтобы плотно заделать шов между сборными элементами конструкций и получить практически непроницаемый раствор, или бетон, необходимо использовать вяжущее вещество, способное после затворения в начальный период твердения увеличивать свой объем без структурных нарушений. Расширяющиеся цементы обладают контролируемым расширением , которое, проявляясь в стесненных условиях, вызывает самоуплотнение цементного камня (и бетона). Растворы и бетоны на расширяющихся цементах проктически непроницаемы для воды и нефтепродуктов (керосина, бензина и др.), которые вследствие малого поверхностного натяжения легко просачиваются через капиллярные поры портландцементного камня.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (разработан В.В.Михайловым) являетсябыстросхватывающимся и быстротвердеющим гидравлическим вяжущим. Его получают путем тщательного смешивания глиноземистого цемента (~70 %), гипса (~20 %) и молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция (~10 %).

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (разработан И.В.Кравченко) – быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением высокоглиноземистых клинкера или шлака и природного двуводного гипса (до 30 %) или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Гипсоглиноземистый цемент обладает свойством расширения при твердении в воде; при твердении на воздухе он проявляет безусадочные свойства. Применяется для омоноличивания стыков сборных конструкций, гидроизоляционных штукатурок, плотных бетонов в железобетонном судостроении и при возведении емкостей для хранения нефтепродуктов.

Расширяющийся портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким измельчением следующих компонентов (% по массе): портландцементного клинкера 58-63; глиноземистого шлака или клинкера 5-7; гипса 7-10; доменного гранулированного шлака или другой активной минеральной добавки 23-28. расширяющийся портландцемент отличается быстрым твердением в условиях кратковременного пропаривания, высокой плотностью и водонепроницаемостью цементного камня, а также способностью расширяться в водных условиях и на воздухе при постоянном увлажнении в течении первых 3 сут.

Напрягающий цемент (разработан В.В.Ммихайловым), состоит из 65-75% портландцемента, 13-20% глиноземистого цемента и 6-10% гипса; его удельная поверхность не менее 3500 см /г. В процессе расширения в определенных условиях твердения этот цемент создает в арматуре, независимо от ее расположения в железобетонной конструкции, предварительное напряжение. Следовательно, химическая энергия вяжущего вещества используется для получения предварительно напряженных конструкций без применения механических или термических способов, требующих специального оборудования.

В зависимости от достигаемой энергии самонапряжения, определяемой по специальной методике и выражаемой в МПа, выделяют: НЦ=2, НЦ=4 и НЦ=6. начала схватывания НЦ должно наступать не ранее чем через 30 мин и конец – не позднее чем через 4 ч после затворения. Напрягающий цемент быстро твердеет, прочность НЦ при сжатии через 1 сут должна быть не менее 15 МПа, через 28 сут твердения – 50 МПа.

Самонапряженные железобетонные конструкции на НЦ отличаются повышенной трещиностойкостью, поэтому НЦ применяют для газонепроницаемых конструкций, хранилищ бензина, подводных и подземных напорных сооружений, спортивных объектов.

5. Состав, свойства и применение кислотоупорного цемента.

Состав:
Это порошкообразный материал, получаемый путем совместного помола чистого кварцевого песка и кремнефторида натрия (возможно смешение раздельно измельченных компонентов). Кварцевый песок можно заменить в кислотоупорном цементе порошком бештаунита или андезита. Кислотоупорный цемент затворяют водным раствором жидкого стекла, которое и является вяжущим веществом; сам же порошок вяжущим свойствами не обладает.

Свойства:
Прочность при сжатии кислотоупорного бетона достигает 50-60 МПа. Будучи стойким в кислотах (кроме фтористоводородной, кремнефтористо-водородной и фосфорной), кислотоупорный бетон теряет прочность в воде, а в едких щелочах разрушается.

Применение:
Кислотоупорный цемент применяют для изготовления кислотостойких растворов и бетонов, замазок. При этом берут кислотостойкие заполнители: кварцевый песок, гранит, андезит. Из кислотоупорного бетона изготовляют резервуары, башни и другие сооружения на химических заводах, ванны в травильных цехах. Кислотоупорные растворы применяют при футеровке кислотоупорными плитками (керамическими, стеклянными, диабазовыми) железобетонных, бетонных и кирпичных конструкций на предприятиях химической промышленности.

Задача №1.

Определить пористость затвердевшего цементного теста из портландцемента, если содержание воды в нем 48%, а для прохождения реакции твердения требуется 20%. Плотность портландцемента 3,1 г/см .

Решение.

1. Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом

2. Абсолютный объем, занимаемый цементным камнем

3. Объем цементного теста без пор


Ответ: пористость затвердевшего цементного теста = 34,9%

Задача №2.

Масса образца из древесины дуба 2х2х3 см равна 8,6г, при сжатии вдоль волокон предел прочности его оказался равный 37,3 МПа. Найти влажность, плотность и предел прочности дуба при влажности 15%, если масса высушенного такого же образца равна 7г.

Плотность

Предел прочности

R 15 =R 12 *(1 + (W – 12)) = 37.3 * (1 + 0.04 (31.5 - 12)) = 66.4 MПа.

Ответ: влажность = 31.5%; плотность = 0,54 г/см ; предел прочности = 66.4 МПа.

Вопросы

1. Области применения литых, подвижных и жестких бетонных смесей.
Литые бетонные смеси.

Благодаря применению комплексных химических добавок, включающих суперпластификатор, могут быть получены без увеличения расхода цемента нерасслаивающиеся самоуплотняющиеся литые бетонные смеси. Применение таких смесей взамен стандартных виброуплотняемых малоподвижных смесей, укладываемых с применением средств малой механизации на участках инженерного обустройства автомобильных дорог (съезды, переезды, остановочные площадки и т. п.) в городских стесненных условиях при устройстве проездов, тротуаров, а также при ремонте дорожных покрытий позволяет значительно уменьшить затраты труда, повысить его производительность и на этой основе получить экономический эффект при одновременном повышении качества строительства и улучшения условий труда.
К литым самоуплотняющимся бетонным смесям относятся смеси, не имеющие внешних признаков расслоения, подвижность которых, измеренная непосредственно перед укладкой в конструкцию, характеризуется показателем осадки стандартного конуса 20 см и более по ГОСТ 10181.1-81.

Приготовление литых стандартных бетонных смесей производится в два этапа с применением автобетоносмесителей.

Работы по применению литых бетонных смесей в строительстве покрытий и оснований следует производить в соответствии со СНиП 3.06.03-85. приготовление и транспортирование исходной малоподвижной бетонной смеси, устройство деформационных швов, уход за свежеуложенным бетоном и др. Литые бетонные смеси могут применяться при строительстве монолитных оснований и покрытий, как однослойных, так и двухслойных. Конструкция покрытия и всей дорожной одежды определяется проектом. Поперечный и продольный уклоны на участках покрытия (основания), где для бетонирования применяются литые самоуплотняющиеся бетонные смеси, не должны превышать 3%.

Бетоны, полученные из литых смесей, распределяются и уплотняются в основном под действием собственного веса, что и определяет эффективность их применения. Они характеризуются таким же или меньшим на 3-7% по сравнению с бетонами из малоподвижных смесей расходом цемента и не уступают им по прочности, деформативности и морозостойкости.

Технико-экономическая эффективность применения бетонов из литых смесей взамен стандартных обеспечивается также значительным снижением трудозатрат при устройстве дорожных оснований и покрытий, улучшением условий труда, уменьшением энергоемкости и стоимости строительства.

Подвижные бетонные смеси.

Подвижностьбетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Для определения подвижности, т.е. способности смеси расплываться под действием собственной массы, и связанности бетонной смеси служит стандартный конус. Он представляет собой усеченный, открытый с обеих сторон конус из листовой стали толщиной 1 мм. Высота конуса 300 мм, диаметр нижнего основания 200 мм, верхнего 100 мм. Внутреннюю поверхность формы-конуса и поддон перед испытанием смачивают водой. Затем форму устанавливают на поддон и заполняют бетонной смесью в три приема, уплотняя смесь штыкованием. После заполнения формы и удаления излишков смеси форму тотчас снимают, поднимая ее медленно и строго вертикально вверх за ручки. Подвижная бетонная смесь, освобожденная от формы, дает осадку или даже растекается. Мерой подвижности смеси служит величина осадки конуса, которую измеряют сразу же после снятия формы.

В зависимости от осадки конуса различают подвижные (пластичные) бетонные смеси, величина осадки конуса для которых составляет 1...12 см и более, и жесткие, которые практически не дают осадки конуса. Однако при воздействии вибрации последние проявляют различные формовочные свойства в зависимости от состава и использованных материалов. Для оценки жесткости этих смесей используют свои методы. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.

Жесткие бетонные смеси.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимого для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости. Цилиндрическое кольцо прибора (его внутренний диаметр 240 мм, высота 200 мм) устанавливают и жестко закрепляют на лабораторной виброплощадке. В кольцо вставляют и закрепляют стандартный конус, который заполняют бетонной смесью в установленном порядке и после этого снимают. Диск прибора с помощью штатива опускают на поверхность отформованного конуса бетонной смеси. Затем одновременно включают виброплощадку и секундомер; вибрирование производят до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из отверстий диска диаметром 5 мм. Время виброуплотнения (с) и характеризует жесткость бетонной смеси. Ее вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. В лабораториях иногда используют упрощенный способ определения жесткости бетонной смеси, предложенный Б.Г. Скрамтаевым. По этому способу испытание проводят следующим образом. В обычную металлическую форму для приготовления кубов размером 20 Ч 20 Ч 20 см вставляют стандартный конус. Предварительно с него снимают упоры и немного уменьшают нижний диаметр, чтобы конус вошел внутрь куба. Наполняют конус также в три слоя. После снятия металлического конуса бетонную смесь подвергают вибрации на лабораторной площадке. Стандартная виброплощадка должна иметь следующие параметры: кинематический момент 0,1 Н м; амплитуду 0,5 мм; частоту колебаний 3000 мин–1. Вибрация длится до тех пор, пока бетонная смесь не заполнит всех углов куба и ее поверхность не станет горизонтальной. Продолжительность вибрирования (с) принимают за меру жесткости (удобоукладываемости) бетонной смеси. Время, необходимое для выравнивания поверхности бетонной смеси в форме, умноженное на коэффициент 1,5 характеризует жесткость бетонной смеси.

Литые и подвижные смеси имеют жесткость 0, малоподвижные 15...20, жесткие 30...200 и особо жесткие 200 с. Применяют сверхжесткие, жесткие и подвижные бетонные смеси.

2. Способы зимнего бетонирования.

Бетон, укладываемый зимой, должен зимой же приобрести прочность, достаточную для распалубки, частичной нагрузки или даже для полной загрузки сооружения.
При любом способе производства бетонных работ бетон следует предохранять от замерзания до приобретения им минимальной (критической) прочности, которая обеспечивает необходимое сопротивление давлению льда и в последующем при положительных температурах способность к твердению без значительного ухудшения основных свойств бетона.

При бетонировании зимой необходимо обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде в течение срока, устанавливаемого в зависимости от заданной прочности. Это достигается двумя способами: первый – использованием внутреннего запаса теплоты бетона; второй – дополнительной подачей бетону теплоты извне, если внутренней недостаточно.
При первом способе необходимо применять высокопрочный и быстротвердеющий портландцемент. Кроме того рекомендуется использовать ускоритель твердения цемента – хлористый кальций, уменьшать количество воды в бетонной смеси, вводя в нее пластифицирующие и воздухововлекающие добавки, и уплотнять ее высокочастотными вибраторами. Все это дает возможность ускорить твердение бетона при возведении сооружений и добиться того, чтобы бетон набрал достаточную прочность перед замораживанием.
Внутренний запас теплоты в бетоне создают путем подогрева материалов, составляющих бетонную смесь; кроме того, в твердеющем бетоне теплота выделяется при химической реакции, происходящей между цементом и водой (экзотермия цемента).
В зависимости от массивности конструкций и температуры наружного воздуха подогревают только воду для бетона либо воду и заполнители (песок, гравий, щебень). Воду можно подогревать до 90 С, заполнители – до 40 С, цемент не подогревают. Требуется, чтобы температура бетонной смеси при выходе из бетоносмесителя была не выше 30 С, так как при более высокой температуре она быстро густеет. Загустевание, т.е. потеря подвижности бетонной смеси, затрудняет укладку, а добавлять воду нельзя, т.к. вода понижает прочность бетона. Минимальная температура бетонной смеси при укладке в массивы должна быть не ниже 5 С, а при укладке в тонкие конструкции – не ниже 20 С.

В последнее время применяют новый способ – электроподогрев смеси в специальном бункере непосредственно перед укладкой в конструкцию. В этом случае электрический ток пропускают через смесь и разогревают ее до 50 – 70 С. Разогретую смесь надо сразу же укладывать и уплотнять, т.к. она быстро густеет.
В процессе твердения бетона цемент выделяет значительное количество теплоты, зависящее от состава и тонкости помола цемента, температуры бетона и срока твердения. Теплота выделяется, главным образом, в первые 3 – 7 дней твердения. Чтобы сохранить ее в бетоне на определенный срок, необходимо покрыть опалубку и все открытые части бетона хорошей изоляцией (минеральной ватой, шевелином, опилками и т.д.), толщина которой определяется теплотехническим расчетом.

Описанный выше способ зимнего бетонирования часто называют способом термоса, т.к. подогретая бетонная смесь твердеет в условиях теплоизоляции. Применение данного способа рационально, если теплота, необходимая для его первоначального твердения, сохраняется в бетоне по крайней мере 5 – 7 сут.
Конструкции тонкие или со слабой теплоизоляцией, а также возводимые при очень сильных морозах, должны бетонироваться с подачей теплоты извне. Существуют следующие три разновидности этого способа.

Обогрев бетона паром,пропускаемым между двойной опалубкой, окружающей бетон, или по трубкам, находящимся внутри бетона, или по каналам, вырезанным с внутренней стороны опалубки. Обычная температура пара 50 – 80 С. При этом бетон твердеет быстро, достигая в течение 2 сут такой прочности, которую он набирает за 7 сут нормального твердения.

Электропрогрев бетона, осуществляемый с помощью переменного тока. Для этого стальные пластинки-электроды, соединенные с электрическими проводами, укладывают сверху или с боковых сторон конструкции бетона в начале его схватывания или закладывают в бетон продольные электроды, или вбивают короткие стальные стержни для присоединения проводов. После затвердения бетона выступающие концы этих стержней срезают. Пластинчатые электроды применяют, главным образом, для подогрева плит и стен, продольные электроды и поперечные короткие стержни – для балок и колонн.
При бетонировании массивных сооружений зимой целесообразно применять электропрогрев только поверхностного слоя бетона и углов сооружения (так называемый периферийный электропрогрев), чтобы предохранить его от преждевременного замерзания.
Обогрев воздуха,окружающего бетон, производится следующим образом: устраивают фанерный или брезентовый тепляк, в котором устанавливают временные печи, специальные газовые горелки (при этом нужно строго соблюдать противопожарные правила), воздушное отопление (калориферы) или электрические отражательные печи. В тепляках ставят сосуды с водой, чтобы создать влажную среду для твердения, или поливают бетон. Этот способ дороже предыдущего и применяется при очень низких температурах, при малых объемах бетонирования, а также при отделочных работах.
Кроме описанных выше способов зимнего бетонирования, требующих подогрева составляющих бетона или самого бетона, применяется холодный способ зимнего бетонирования, при котором материалы не подогреваются, но в воде для приготовления бетона растворяют большое количество солей: хлористого кальция CaCl , хлористого натрия NaCl, нитрита натрия NaNO , поташа K CO . Эти соли снижают точку замерзания воды и обеспечивают твердение бетона на морозе (хотя и очень медленное). Количество соли, добавляемое в бетон, зависит от ожидаемой средней температуры твердения бетона.

Бетонная смесь с добавкой поташа быстро густеет и схватываются, в результате ее труднее укладывать в опалубку. Чтобы сохранить удобоукладываемость бетонной смеси с поташом, в нее добавляют сульфитно-дрожжевую бражку или мылонафт.
Зимнее бетонирование с применением противоморозных добавок – простой и экономичный способ. Однако большое количество соли, вводимой в бетон, может ухудшить структуру, долговечность и некоторые другие свойства. При эксплуатации конструкции во влажных условиях возможна коррозия арматуры под действием хлористых солей (нитрит натрия и поташ коррозии не вызывают). Кроме того, образующиеся в процессе твердения бетона с добавками едкие щелочи могут вступить в реакцию с активным кремнеземом, содержащимся в некоторых заполнителях, и вызвать коррозию бетона.

Поэтому бетон с противоморозными добавками не рекомендуется применять в ответственных конструкциях, в бетонных конструкциях, предназначенных для эксплуатации во влажных условиях при наличии реакционноспособного кремнезема в зернах заполнителя, а бетон с хлористыми солями – в железобетонных конструкциях.

Похожая информация.

При заливке фундамента основным стройматериалом является цемент. От его качества зависит надежность всей конструкции.

Из чего состоит цемент и его виды

Цемент - это искусственное вещество, обладающее вяжущими свойствами. Его получают производственным путем, измельчая клинкер, гипс и различные добавки.

В зависимости от особенностей производства и состава цемента выделяют несколько его видов. Для строительства фундаментов используют такиевиды цемента:

• водонепроницаемый безусадочный - обладает гидроизоляционными свойствами, выдерживает большие нагрузки;
• расширяющийся - увеличивается в объеме, заполняя все отверстия. Применяют при возведении свайных оснований зданий;
• портландцемент - сыпучий стройматериал, получаемый путем помола клинкера и содержащий в своем составе различные добавки.

Из-за своих свойств наибольшее распространение получил последний вид. Он широко применяется в капитальном строительстве, производстве железобетонных конструкций общего назначения, а также при заливке различных типов фундаментов. В составе цемента этого вида содержатся различные добавки, обусловливающие дополнительные свойства данного материала. Из наиболее часто применяемых видов можно отметить:

• сульфатостойкий - обладает повышенной сопротивляемостью к воздействию солей. Незаменим при строительстве в местах высокого залегания грунтовых вод;
• пластифицированный - за счет добавок обладает повышенной пластичностью, что позволяет снизить водосодержание смеси. Это придает фундаменту повышенную морозостойкость и прочность;
• напрягающий - массы из него быстро твердеют и быстро схватываются. Это позволяет ускорить строительные работы, однако негативно сказывается на надежности конструкции.

Как приготовить раствор

В зависимости от качеств, которыми должна обладать смесь, может изменяться ее состав. Несмотря на это основные составляющие постоянны:

• цемент - основной связующий материал;
• песок - преимущественно используется речной или намывной;
• щебень - наполнитель, который существенно повышает прочность основания здания;
• вода - элемент, которым затворяют сухую смесь.

Кроме этих материалов в состав могут добавляться различные присадки, например пластификаторы или отвердители.

Чтобы самостоятельно замешать раствор, в подготовленную емкость наливают воду с добавками. В нее насыпают предварительно смешанный с песком цемент - столько, сколько необходимо в соответствии с приготавливаемой маркой. Массу замешивают лопатой до однообразной консистенции средней густоты. После этого в нее вводят щебень, тщательно перемешивают и раствор готов к заливке. Хорошо, если у вас есть возможность использовать бетономешалку - она не только сократит время работы и в разы снизит трудозатраты, но и повысит прочность готовой смеси за счет более качественного смешивания ингредиентов. Необходимо четко соблюдать соотношение расходных материалов, предварительно рассчитав, сколько каких стройматериалов потребуется.

Пропорции составляющих и расход цемента на 1м3

Классическим вариантом бетона считается следование таким пропорциям:

• 1 часть основного вяжущего вещества;
• 2 часть песка;
• 2.5 части щебня.

Такое соотношение позволяет получить бетон марки М450, которая отличается повышенной прочностью. Учитывая пропорции расхода стройматериалов, для производства раствора понадобится 400 кг цемента (8 мешков по 50 кг), 800 кг песка и одна тонна щебня.

Если фундамент не будет испытывать нагрузку в 450 кг/см2, то целесообразно использовать бетон более низких марок. Рекомендуют такие пропорции расхода материалов при замешивании легких бетонов:

• М100: цемент - 220 кг (5 мешков по 50 кг), песок - 0,6 м3, щебень - 0,8 м3;
• М200: цемент - 280 кг (6 мешков по 50 кг), песок - 0,5 м3, щебень - 0,8 м3;
• М300: цемент - 380 кг (8 мешков по 50 кг), песок - 0,45 м3, щебень - 0,8 м3.

Чтобы определить расход сыпучих составляющих для приготовления 1м3 раствора, необходимо во время первого замеса постепенно добавлять ингредиенты, точно учитывая их расход. Для определения объема традиционно применяют 10 л ведра. Предположим, что необходимо развести раствор с соотношением 1:4. Выход в емкости для замеса или бетономешалке 10 ведер (0,1 куб). Сначала в бетономешалку необходимо насыпать 2 ведра щебня (0,02 куба), налить 5 л воды (0,0005 куба). При постоянном перемешивании добавляют 3,5 ведра песка (0,035 куба) и 9 л цемента (0,009 куба). Все ингредиенты перемешиваются, пока не получится однородная масса. При необходимости надо добавлять стройматериалы, придерживаясь соотношения, фиксируя все действия. После завершения замешивания можно рассчитать, сколько и каких ингредиентов потребовалось для того, чтобы развести 1 куб раствора. Исходя из этого соотношения, нужно сделать расчет расхода ингредиентов на 1м3 бетонной массы.

Перед тем как сделать закупку главного вяжущего вещества, следует точно рассчитать, сколько его понадобится, учитывая фасовку в мешках по 50 кг. Помня о пропорциях, заказывают и остальные сыпучие материалы.

Чтобы сделать заливку фундамента, нужно провести массу расчетов. Любая ошибка отразится на качестве основания здания, подвергнет опасности всё строение, сократит срок его эксплуатации. Поэтому нужно очень точно посчитать, сколько сыпучих стройматериалов понадобится для возведения цоколя. Самостоятельно сделать это сложно. Поэтому целесообразно обращаться за помощью к профессиональным строителям, которые не только выберут оптимальное соотношение ингредиентов, но и помогут сэкономить время и сохранить ваши силы при заливке фундамента.

Заказать услуги рабочих можно на сайте YouDo, поместив там объявление. Укажите в нем работу, которую требуется сделать, ее объем, цену за выполнение и другие параметры. Юду - это удобный сервис для поиска исполнителей, который сделает вашу жизнь легче.

Бетоны на основе ранее рассмотренных гидравлических вяжущих при твердении на воздухе уменьшаются в объеме, т.е. их твердение вызывает усадку - крайне негативное явление, сказывающееся на качестве готовых конструкций.

Объемные усадочные деформации - одна из главных причин появления в бетоне трещин, снижающих долговечность инженерных сооружений. В связи с этим в настоящее время применяют новые виды цементов, процесс твердения которых в начальный период сопровождается либо увеличением объема цементного камня (так называемые расширяющиеся цементы), либо компенсированием усадки цемента (безусадочные цементы).

Суть этих явлений заключается в следующем. При гидратации всех минеральных вяжущих их абсолютный объем вследствие химической контракции уменьшается. В случае же применения расширяющегося цемента его объем при затворении водой увеличивается. Такое «неожиданное» увеличение объема может происходить только при условии соблюдения следующего неравенства:

где Ц - масса цемента, г; р ц - плотность цемента, г/см 3 ; В - масса воды, г; Ц х - масса цемента, не вступившего в реакцию с водой, г; В х - масса воды, не вступившей в реакцию с цементом, г; р г - средняя плотность продуктов гидратации цемента, г/см 3 ; а - объем пор цементного камня, см 3 .

Из приведенного неравенства следует, что расширение цементного камня должно сопровождаться увеличением объема пор вследствие «раздвижки» гидратирующих цементных зерен, что и учитывается увеличивающимся объемом пор цементного камня (а). По мнению П.П. Будникова и И.В. Кравченко, такая раздвижка вызывается значительным кристаллизационным давлением растущих кристаллов «цементной бациллы» - гидросульфоалюмината кальция (ЗСа0А1 2 0 3 3CaSO 31Н 2 0).

Известно, что необходимый компонент «бациллы» - гидроалюминаты кальция (ЗСа0А1 2 0 3 6Н 2 0) - образуется при твердении глиноземистого цемента. Поэтому расширяющиеся и безусадочные цементы в своем составе обязательно содержат глиноземистый цемент. Другим «стандартным» компонентом является двуводный гипс. Остальные компоненты состава расширяющегося цемента могут быть представлены портландце- ментным клинкером или другими активными минеральными добавками. Название расширяющегося цемента зависит от его состава (табл. 4.7):

• ? гипсоглиноземистый цемент;
• ? быстросхватывающийся расширяющийся портландцемент;
• ? водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ);
• ? напрягающий цемент.

Виды расширяющегося цемента и их параметры

Таблица 4.7

			Линейное расширение
	Основные компоненты	Специальные компоненты
Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент	Глиноземистый цемент 70 %, двуводный гипс 30 %
Быстросхваты- вающийся расширяющийся портландцемент	Портландцементный клинкер 69...75 %, полуводный гипс 9... 11 %	Сульфоалю- минатный продукт 16...20 %
Водонепроницаемый расширяющийся цемент	Цементный клинкер 60.. .65 %, двуводный гипс 7... 10 %, активная минеральная добавка 20.. .25 %	Высокоглиноземистые доменные шлаки 5...7 %	1 сут. - 0,15 %; 28 сут. - 0,3... 1 %
Напрягающий	Портландцемент 65... 75 % , двуводный гипс 10... 16 %	Глиноземистый цемент 13...20 %

Наибольшее применение нашли гипсоглиноземистый расширяющийся цемент, расширяющийся портландцемент и напрягающий цемент.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент - быстродействующее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом высокоглиноземистых доменных шлаков (70 %) и природного двуводного гипса (30 %) или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно.

Начало схватывания должно наступать не ранее 20 мин, конец - не позднее 4 ч от начала затворения.

Гипсоглиноземистый цемент расширяется только при твердении в воде; при твердении на воздухе он является безусадочным.

Предел прочности при сжатии через 1 сут. твердения должен быть 35 МПа (марка 400) и 50 МПа (для марки 500). Марки цемента соответствуют трехдневному возрасту.

Данный цемент применяют для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых бетонов, для гидроизоляционных штукатурных работ, для укрепления скважин и др.

Расширяющийся портландцемент - быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом портландцементного клинкера, высокоглиноземистого шлака, двуводного гипса и доменного гранулированного шлака.

Цементный камень на расширяющемся портландцементе в начальный период твердения увеличивается в объеме на 0,3... 1,2 %, в связи с чем бетоны и растворы на этом вяжущем обладают большей водопроницаемостью по сравнению с бетонами на обычном цементе.

Бетоны на таком цементе позволяют сокращать сроки их пропаривания для получения проектной отпускной прочности.

Расширяющийся портландцемент применяют при изготовления бетонов и растворов для заделки стыков и омоноличи- вания железобетонных конструкций.

Напрягающий цемент (НЦ ) - быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера (65...70 %), двуводного гипса (8... 15 %) и высокоглиноземистого компонента (10...20 %). Тонкость помола не менее 4000 см 2 /г. Срок начала схватывания - не ранее 30 мин, конца схватывания - не позднее 4 ч. Характеризуется повышенными показателями водо- и газонепроницаемости, морозостойкости, прочности на растяжение и изгиб. Обладает способностью к значительному расширению (до 3,5...4 %) при твердении. Марки цемента 400 и 500.

В железобетоне НЦ создает после отвердевания предварительное напряжение арматуры, что используется при изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций. Этот вид цемента используют также для гидроизоляции шахт, подвалов, зачеканки швов, для строительства дорожных и аэродромных цементобетонных покрытий.

Бетон является материалом, который применяется сегодня во всех областях строительства. В качестве основного его плюса выступает высокая прочность. Кроме того, этот материал долговечен и надежен. Но со временем даже самые прочные конструкции имеют свойство разрушаться.

Причины появления дефектов

Причинами сколов, трещин и деформаций становятся:

• механические воздействия;
• нарушения соотношения элементов при затворении;
• влияние внешней среды;
• нагрузки;
• негативные факторы.

Для того чтобы восстановить материал, следует использовать безусадочную смесь. Она позволяет быстро реставрировать конструкции и восстанавливать их геометрические параметры, эксплуатационные характеристики тоже приходят в норму.

Ремонтные смеси бывают сухими и литиевыми. Для того чтобы заполнить выемки и предварительно подготовленные трещины, следует использовать литьевые составы. Они имеют способность к расширению и высокой адгезии, а значит, хорошо схватываются с арматурой, камнем и бетоном. При застывании материал почти не дает усадки, поэтому так и называется. Литьевые смеси свободно заполняют пространство, раствор герметизирует и упрочняет поверхность. Такой состав используется в основном при реставрации горизонтальных поверхностей.

Описание сухих смесей

Может быть еще и сухой. Она хороша тем, что имеет высокую прочность и морозостойкость, что позволяет использовать ее для ремонта изделий, эксплуатируемых в условиях негативных факторов внешней среды. Конструкции, устанавливаемые с помощью сухих составов, могут подвергаться циклическим нагрузкам. Такие ремонтные смеси влагостойки, имеют хорошие характеристики и позволяют гидроизолировать бетон. Материал не является токсичным, поэтому использовать его можно даже для ремонта емкостей с питьевой водой. Безусадочные сухие смеси применяются для:

• от коррозии;
• реставрации дорог;
• восстановление полов, несущих поверхностей и лестниц.

Рейтинг

Безусадочные смеси предлагаются к продаже множеством производителей. Лучшие из них имеют высокую степень адгезии к камню, бетону и арматуре, не усаживаются и отличаются простотой в работе. Если составить рейтинг, то смеси Emaco будут наиболее популярными. Состав изготавливается в России компанией «Басф».

Использовать материал нужно для ремонта бетона с повреждением разной степени сложности. Это могут быть серьезные деформации и мелкие трещины. Для того чтобы выбрать состав, необходимо оценить степень повреждения. Если она относится к первой ступени, то следует выбрать «Эмако N 5100». Это средство подходит для поверхностей с трещинами, загрязнениями и раковинами. Повреждения 2-й степени можно устранить «Эмако» N 900 или N 5200. Этот материал справляется с отшелушивающимися и раскрошенными участками, а также небольшими сколами. С трещинами и ржавчиной справятся составы:

• S 488.
• S 488 PG.
• S 5400.

Дефекты могут иметь ширину до 0, 2 мм, тогда как глубина не должно быть больше 40 мм. Если поверхность имеет оголенную арматуру и трещины более 0,2 мм, а также высокий уровень карбонизации, что можно отнести к 4-й степени, восстановлением можно заняться с помощью «Эмако» T1100 TIX, S560FR и S 466.

Если бетонная конструкция сильно повреждена, имеет 200-мм сколы и оголенную арматуру, можно решить проблему смесью A 640, которая не усаживается и является антикоррозионным составом за упаковку весом в 25 кг вы заплатите от 850 до 1000 руб.

Если вам нужна безусадочная смесь, следует ознакомиться с рейтингом. Среди прочих предложений рынка следует выделить составы «Бирсс», которые попали на вторую позицию. Они предназначены для ремонта материала с любой степенью сложности. Главное - правильно выбрать материал. Например, для несложного ремонта материала с отшелушивающейся поверхностью и трещинами подойдут составы под номерами 28, 29, 30, а также смесь с маркировкой 30Н. Если приходится работать со второй степенью изношенности, следует выбрать: 30 С1, 58 С1, 59 С2. А вот с 3-й степенью поврежденности способны справиться 59С3 и 59 Ц.

Для устранения более крупных дефектов используются безусадочные смеси «Бетоншпахтель», «РБМ». Можно использовать и 600 ВРС от производителя «Бирсс».

Безусадочные бетонные смеси могут иметь разное назначение. Некоторые из них обладают отличными характеристиками морозостойкости, что позволяет выполнять работы при отрицательных температурах. Такие средства обладают эластичностью, высокой прочностью сцепления, водонепроницаемостью и плотностью. Основными преимуществами этих составов является доступная стоимость, которая варьируется от 400 до 450 рублей за 50 кг.

Третью строчку рейтинга занимают смеси от компании Bars Consolit, которые подходят для ремонта и реставрации горизонтальных и вертикальных конструкций. Эти составы не дают усадки и обладают высоким уровнем сцепления. Они могут быть тиксотропными или наливными. Последние отличаются толщиной слоя, стоимостью и углом наклона поверхности.

Почему стоит выбрать Bars Consolit

Эти безусадочные быстротвердеющие смеси обойдутся вам до 1000 руб. за 30 кг. Ознакомившись с ассортиментом, вы сможете выбрать финишные, армирующие или ремонтные смеси. Если нужно заполнить полое пространство, то следует выбирать влагостойкое покрытие с функцией расширения. Цена таких быстротвердеющих безусадочных бетонных смесей будет варьироваться от 900 до 1500 руб. за 30 кг.

Инструкция по применению EMACO® FAST TIXO

Эта безусадочная быстротвердеющая сухая смесь представляет собой тиксотропный состав с полимерной фиброй для конструкционного ремонта железобетона и бетона в короткие сроки. Материал можно использовать при температуре до - 10 ˚С. Рекомендуемая толщина наносимого слоя - от 10 до 100 мм. Материал перед применением необходимо соединить с водой, что позволит получить нерасслаивающийся состав с высокой степенью сцепления не только с бетоном, но и со сталью, даже в агрессивной среде.

Особенности подготовки

Перед началом ремонтных работ необходимо удалить с поверхности бетона поврежденные участки с помощью алмазного инструмента. Углубиться необходимо на 10 мм. Раствор или разрушенный бетон, а также цементное молочко удаляется с помощью легкого перфоратора, или игольчатого пистолета. Поверхность должна иметь шероховатость не менее 5 мм. Эти манипуляции проводятся для улучшения сцепления. Арматуру необходимо зачистить от ржавчины. Если конструкция эксплуатируется в агрессивных средах, следует обработать металлические части материалом NanoCrete AP при положительных температурах.

Инструменты

Для проведения работ вам понадобятся:

• мастерки;
• ведра;
• тележки;
• миксер.

Все это должно находиться под рукой. Имеющегося количества материала должно быть достаточно. Ремонтный состав готовится только в таком объеме, который вы сможете использовать в течение 15 минут. Ремонтный состав наносится с помощью штукатурной станции или укладывается кельмой. При проведении работ вручную следует приготовить грунтовочный слой более жидкой консистенции или использовать материал NanoCrete AP, который наносится при температуре выше +5 ˚С.

Смесь следует втереть в основание с помощью жесткой щетки. Основной слой наносится по технологии «мокрое по мокрому». По желанию с помощью пластмассового, синтетического или деревянного губчатого терка необходимо сделать поверхность гладкой. Такую обработку начинают лишь после схватывания состава, когда пальцы при нажатии не утопают в раствор, а оставляют легкий след.

Глиноземистый цемент - быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельчения клинкера, содержащего преимущественно низкоосновные алюминаты кальция. Однокальциевый алюминат определяет быстрое твердение и другие свойства глиноземистого цемента. В небольших количествах в нем также содержатся другие алюминаты кальция и алюмосиликат кальция - геленит. Силикаты кальция представлены небольшим количеством белита.

Для получения клинкера глиноземистого цемента сырьевую смесь, составленную из известняка и боксита, подвергают спеканию (при температуре около 1300С или плавлению (при 1400С). Глиноземистый клинкер размалывается труднее, чем клинкер портландцемента, поэтому на помол затрачивается больше электроэнергии. Кроме того, бокситы представляют собой ценное сырье, используемое для производства алюминия. Эти и другие обстоятельства повышают стоимость глиноземистого цемента и ограничивают его выпуск.

Глиноземистый цемент обладает высокой прочностью, если он твердеет при умеренной температуре (не выше 25С), поэтому глиноземистый цемент нельзя применять для бетонирования массивных конструкций из-за разогрева бетона, а также подвергать тепловлажностной обработке.

Если же температура бетона превысит 25-30С, то наблюдается переход двухкальциевого гидроалюмината в кубический трехкальциевый гидроалюминат, который сопровождается возникновением внутренних напряжений в цементном камне и понижением прочности бетона в 2-3 раза.

Замечательным свойством глиноземистого цемента является его необычно быстрое твердение. Марки глиноземистого цемента, определяемые по результатам испытания образцов 3-суточного возраста: 400, 500 и 600. уже через 1 сут глиноземистый цемент набирает высокую прочность.

Т А Б Л И Ц А. показатели прочности глиноземистого цемента.

Марка глиноземистого цемента	Предел прочности при сжатии, кг/см (МПа), не менее
	Через 1 сут	Через 3 сут

Начало схватывания глиноземистого цемента должно наступать не ранее чем через 30 мин (портландцемента не ранее чем через 45 мин), а конец - не позднее чем через 12 ч от начала затворения.

Тепловыделение глиноземистого цемента при твердении примерно в 1,5 раза больше тепловыделения портландцемента (250-370 кДж/кг).

Глиноземистый цемент применяют в специальных сооружениях, при спешных ремонтных и монтажных работах, для изготовления жаростойких бетонов и растворов. Кроме того, он входит в состав многих расширяющихся цементов.

6. Расширяющиеся и безусадочные цементы.

Портландцементный камень при твердении на воздухе высыхает и претерпевает усадку, которая нередко является причиной усадочных трещин. Чтобы плотно заделать шов между сборными элементами конструкций и получить практически непроницаемый раствор, или бетон, необходимо использовать вяжущее вещество, способное после затворения в начальный период твердения увеличивать свой объем без структурных нарушений. Расширяющиеся цементы обладают контролируемым расширением , которое, проявляясь в стесненных условиях, вызывает самоуплотнение цементного камня (и бетона). Растворы и бетоны на расширяющихся цементах проктически непроницаемы для воды и нефтепродуктов (керосина, бензина и др.), которые вследствие малого поверхностного натяжения легко просачиваются через капиллярные поры портландцементного камня.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (разработан В.В.Михайловым) является быстросхватывающимся и быстротвердеющим гидравлическим вяжущим. Его получают путем тщательного смешивания глиноземистого цемента (~70 %), гипса (~20 %) и молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция (~10 %).

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (разработан И.В.Кравченко) - быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением высокоглиноземистых клинкера или шлака и природного двуводного гипса (до 30 %) или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Гипсоглиноземистый цемент обладает свойством расширения при твердении в воде; при твердении на воздухе он проявляет безусадочные свойства. Применяется для омоноличивания стыков сборных конструкций, гидроизоляционных штукатурок, плотных бетонов в железобетонном судостроении и при возведении емкостей для хранения нефтепродуктов.

Расширяющийся портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким измельчением следующих компонентов (% по массе): портландцементного клинкера 58-63; глиноземистого шлака или клинкера 5-7; гипса 7-10; доменного гранулированного шлака или другой активной минеральной добавки 23-28. расширяющийся портландцемент отличается быстрым твердением в условиях кратковременного пропаривания, высокой плотностью и водонепроницаемостью цементного камня, а также способностью расширяться в водных условиях и на воздухе при постоянном увлажнении в течении первых 3 сут.

Напрягающий цемент (разработан В.В.Ммихайловым), состоит из 65-75% портландцемента, 13-20% глиноземистого цемента и 6-10% гипса; его удельная поверхность не менее 3500 см/г. В процессе расширения в определенных условиях твердения этот цемент создает в арматуре, независимо от ее расположения в железобетонной конструкции, предварительное напряжение. Следовательно, химическая энергия вяжущего вещества используется для получения предварительно напряженных конструкций без применения механических или термических способов, требующих специального оборудования.

В зависимости от достигаемой энергии самонапряжения, определяемой по специальной методике и выражаемой в МПа, выделяют: НЦ=2, НЦ=4 и НЦ=6. начала схватывания НЦ должно наступать не ранее чем через 30 мин и конец - не позднее чем через 4 ч после затворения. Напрягающий цемент быстро твердеет, прочность НЦ при сжатии через 1 сут должна быть не менее 15 МПа, через 28 сут твердения - 50 МПа.

Самонапряженные железобетонные конструкции на НЦ отличаются повышенной трещиностойкостью, поэтому НЦ применяют для газонепроницаемых конструкций, хранилищ бензина, подводных и подземных напорных сооружений, спортивных объектов.