Зависимость марки цемента от помола

Определение марки цемента и его прочности

Способность цемента затвердевать при затворении водой, превращаясь в камень — это одно из главных свойств цемента. Цемент делят на 5 марок: 300, 400,500,600 и 700, которые обозначаются по пределу прочности на сжатие через 28 суток.

Марка цемента — условная величина, которая означает, что прочность при сжатии будет не ниже обозначенной марки (200, 300, 400, 500, 600).

Существуют цементы с различной прочностью, которая достигается в зависимости от различного количества клинкерных минералов и их характеристик, тонкости помола. Часто из одного и того же клинкера получают цементы различных классов прочности только из-за того, что их по-разному измельчают.

Известны результаты длительных испытаний, которые свидетельствуют о том, что шлакопортландцемент низкого класса прочности после трех лет имел существенно более высокую прочность, чем портландцемент высокого класса прочности.

Прочность при сжатии определяется образцами-призмами размерами 40 мм × 40 мм × 160 мм. Эти образцы готовят из цементного раствора пластичной консистенции, которая включает в себя: одну часть цемента, три части стандартного песка и половину части воды (водоцементное отношение 0,50). Для испытания на прочность можно использовать стандартный песок различных месторождений и стран при условии, что он документировано обеспечивает показатели прочности цемента, которые существенно не отличаются от полученных при применении эталонного песка.

Согласно данному методу цементный раствор получают механическим смешением и уплотняют в форме с помощью встряхивающего стола. Могут применяться другие устройства и методы уплотнения, если они задокументированы и обеспечивают показатели прочности цемента, которые существенно не отличаются от полученных при применении рекомендованного встряхивающего стола.

Образцы выдерживают в форме в климатической камере или шкафу в течение 24 часов, а после расформирования хранят в воде до момента определения прочности. По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и разламывают на две половины под действием изгибающего нагрузки, причем при необходимости может быть определена прочность при изгибе. Разламывания образцов можно выполнять другим способом, который не вызывает у половин дополнительных напряжений. Каждую половину образца испытывают на прочность при сжатии.

Испытания проводят на половинках образцов-призм или с применением соответствующих средств, которые не вызывают в призме дополнительных напряжений. Испытания половинок образцов-призм выполняют, прикладывая нагрузку к их боковым поверхностям с помощью машины для определения прочности. Половинки образцов-призм располагают на нажимных пластинах машины для испытания так, чтобы они выступали по сторонам пластин в пределах ± 0,5 мм, а в продольном направлении так, чтобы поверхность конца призмы примерно на 10 мм выступала над пластинами или вспомогательными пластинами. Нагрузки в течение всего времени испытания до момента разрушения образца должно равномерно повышаться со скоростью (2400 ± 200) Н/с.

Насыпная плотность и удельный вес цемента

Чтобы правильно рассчитать состав строительного раствора, бетона, используют такие технические показатели как насыпная плотность и удельный вес цемента. От величины этих значений зависит расход вяжущего компонента и, в конечном итоге, прочность фундаментов, стен, перегородок, монолитного ЖБ каркаса.

Если удельный вес — величина относительно постоянная и зависит от марки цемента, то насыпная плотность может иметь разные значения в зависимости от тонкости помола, срока хранения, способа и продолжительности перевозки.

Насыпная плотность цемента

Перед каждым приготовлением бетонной смеси, раствора, необходимо расчетным путем определить фактическую насыпную плотность цемента (НПЦ), так как она может значительно отличаться от усредненных показателей. Это позволит более точно рассчитать пропорции компонентов.
Фактическая НПЦ показывает отношение веса цемента к объему с учетом наличия пустот между его частицами. Она измеряется в килограммах на метр кубический (кг/м³). Существующие разновидности цемента имеют различные усредненные значения по насыпной плотности.

В строительстве наиболее часто используется портландцемент марки ЦЕМ 32,4 (М400), ЦЕМ 42,5 (М500) с насыпной плотностью 1200 и 1300 (кг/см³) соответственно. Наличие добавок может несколько увеличить это значение. Чтобы точно рассчитать пропорции бетонной смеси перед ее использованием, необходимо определить фактическую НПЦ, особенно если он хранился долгое время.

Для этого можно использовать мерный сосуд цилиндрической формы объемом 1 л. Его надо предварительно взвесить, заполнить цементом с помощью воронки и лопаточки. Горка снимается стальной линейкой. Уплотнять и встряхивать содержимое не допускается.

Заполненный цилиндр взвешивается на лабораторных весах. От результата вычитается масса сосуда. Полученное значение делится на объем цилиндра. Конечный результат является фактической насыпной плотностью цемента.

Удельная плотность

Рассчитывается без учета воздуха между частицами, поэтому ее значение выше, чем у насыпной. Эта характеристика используется как прикладное значение, используется при расчете состава компонентов для приготовления цементных растворов и бетонов.

Ее величина зависит от тонкости помола вяжущего компонента, наличия химических и активных добавок. Определяется лабораторным путем на специальном оборудовании. Является постоянной величиной для каждой разновидности цемента и составляет 2700-3500 кг/см³.

Испытания цемента

О материале: цемент относится к минеральным гидравлическим (твердеет как на воздухе, так и в воде) вяжущим веществам. Данные вещества — это тонкие порошки, которые затворяют водой, в результате чего образуется пластичное тесто, с течением времени самопроизвольно отвердевающее. Его свойства показывают способность образовывать пластичное цементное тесто и образовывать прочный и долговечный цементный камень в процессе твердения.

Актуальность испытаний: цемент должен удовлетворять требованиям стандарта по всем показателям, так как он является важнейшим компонентом бетона и раствора. От его вида и качества зависят эксплуатационные характеристики бетонного массива.

Испытания в лаборатории: аккредитованная в системе Росаккредитации научно-испытательная лаборатория «Политех-СКиМ-Тест» проводит испытания цемента в лабораторных условиях. Мы работаем в соответствии с действующими и актуальными нормативными документами Российской Федерации (ГОСТ 30744-2001 и ГОСТ 310 -1976). В лаборатории имеется необходимое поверенное оборудование, что является гарантом точности и достоверности результатов.

Перечень испытаний и услуг:

определение тонкости помола

определение нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объёма

определение предела прочности при изгибе и сжатии

определение водоотделения

Выезд на объект: для отбора проб цемента на объекте необходимо согласовать с нами удобное для Вас время и своевременно организовать допуск на объект. Отобрать пробы Вы можете самостоятельно в соответствии с требованиями ГОСТ, предоставив акт отбора образцов.

С расценками на проведение лабораторных испытаний материала Вы можете ознакомиться на странице с ценами.

Тонкость помола

Об испытании: тонкость помола характеризуется удельной поверхностью 2500…3000 см2 и остатком на сите № 009, не превышающим 15% от массы пробы. Данная характеристика влияет на время схватывания, при увеличении тонкости помола схватывание ускоряется.

Этапы проведения испытаний:
по остатку на сите:

• Пробу цемента дезагрегируют, встряхивая вручную в течение 2 минут в стеклянной колбе, оставляют в покое на 2 минуты и перемешивают сухим стержнем;
• Отвешивают 10 г. цемента и просеивают на сите № 009 (допускается применять сито №008);
• Процесс просеивания заканчивают, когда на контрольном просеивании проходит не более 0,01 г. цемента;

по удельной поверхности:

• Колбу Ле Шателье (см. рисунок), закреплённую в штативе, помещают в стеклянную ёмкость, заполненную водой;

• Прибор наполняется обезвоженным керосином до нулевой черты;
• Подготовленную пробу массой 65 г высыпают в прибор равномерными небольшими порциями, используя воронку;
• Удаляют пузырьки воздуха, вынимая прибор из воды и поворачивая его в наклонное положение на протяжении 10 минут;
• Снова погружают прибор в воду на 10 минут;
• Подготовленную пробу массой 65 г высыпают в прибор равномерными небольшими порциями, используя воронку;
• Снимают показания уровня жидкости в приборе и вычисляют плотность цемента;
• Определяют удельную поверхность на специальном приборе типа ПСХ. Для проведения расчётов используют величину плотности, определённую на приборе Ле Шателье.
• Камеральная обработка результатов в соответствии с ГОСТ и выпуск протокола.

Сроки проведения испытаний: 1 рабочий день.

Нормальная густота, сроки схватывания и равномерность изменения объёма

Определение нормальной густоты (водопотребности) и сроков схватывания производят с помощью прибора Вика (см. рисунок).

Этапы проведения испытаний по определению нормальной густоты:

• В нижний конец стержня вставляют металлический цилиндр — пестиком 4;
• Отвешивают 500 г. цемента и воду в количестве, необходимом (оринтеровочно) для получения цементного теста нормальной густоты;
• Цементное тесто перемешивают в специальном смесителе;
• Приготовленное тесто переносят в кольцо 7 в один приём. Избыток цементного теста срезают ножом;
• Через 4 минуты от начала затворения производится погружение пестика в цементное тесто;
• Через 30 секунд фиксируют глубину погружения пестика.

Нормальная густота — это консистенция, при которой пестик не доходит (6±1) мм до дна. Выражается процентным отношением воды к массе цемента, обычно это значение 24…28%.

Этапы проведения испытаний по определению начала схватывания:

• В нижний конец стержня вставляют иглу 3;
• Подготовленное тесто нормальной густоты переносят в кольцо 7 в один приём;
• Иглу 3 доводят до соприкосновения с поверхность теста и закрепляют стопорным винтом 5;
• Свободное опускание иглы происходит в течение 30 секунд, после фиксируется глубина погружения;
• Погружение производят каждые 10 минут в новое место, предварительно протирая иглу влажной тряпкой;
• Между погружениями иглы кольцо с цементным тестом убирают в камеру влажного хранения.

Начало схватывания — время, прошедшее с момента затворения цементного теста до момента, когда игла не доходит до дна на (4±1) мм.

Этапы проведения испытаний по определению конца схватывания: определение конца схватывания аналогично определению начала схватывания, за исключением двух моментов:

1. Вместо длинной иглы 3 используют укороченную иглу 9 с кольцеобразной насадкой;
2. Кольцо с цементным тестом переворачивают на 180 градусов.

Конец схватывания — время, прошедшее с момента затворения цементного теста до момента, когда игла 9 погружается в цементное тесто не более чем на 0,5 мм.

Равномерность изменения объёма — это способность цементного теста твердеть без критических деформаций (превышающих допустимые значения, установленные нормативными документами).

В процессе твердения цементного теста иногда происходит искривление изделий, их частичное растрескивание или полное разрушение. Это происходит из-за присутствия свободной извести в цементе. Для выявления данных процессов необходимо проводить испытания цемента в лаборатории.

Этапы проведения испытаний по определению равномерности изменения объёма:

• два кольца Ле Шателье (см. рисунок) ставят на пластинки 3;

• Кольца с избытком заполняют цементным тестом нормальной густоты в один приём;
• Избыток цементного теста срезают ножом;
• Кольца сверху накрывают другими пластинками 3, ставят на них пригруз 4 и помещают в камеру влажного хранения на 24 часа;
• После этого измеряют расстояние d между индикаторными иглами 2;
• Кольца кипятят 3 часа в воде, предварительно сняв пригруз и пластинки;
• Кольца извлекают из воды и ждут, пока они остынут до температуры помещения;
• После этого измеряют расстояние f между индикаторными иглами 2.

Цемент соответствует требованиям стандартов по равномерности изменения объёма, если разница между f и d не превышает 10 мм.

Предел прочности при изгибе и сжатии

Среднее значение прочности на сжатие, полученное по 6 образцам называется активностью цемента (Rц). В зависимости от активности цемент подразделяют на марки и классы.

Классы цемента согласно ГОСТ 31108-2016:

Марки цемента согласно ГОСТ 10178-85:

Стандартные формы и требования к образцам для испытаний: образцы – балочки размерами 40х40х160 мм, изготовленные из стандартного цементного раствора, в котором отношение цемента к стандартному полифракционному песку 1:3, а отношение воды к цементу 1:2.

Минимальное количество образцов для испытаний: 3 образца.

Этапы проведения испытаний:

• Образец испытывают на изгиб по схеме, представленной на рисунке 3.8;

• После испытаний на изгиб, полученные половинки балочек испытывают на сжатие по схеме, представленной на рисунке 3.9.

Сроки проведения работ: 1 месяц.

Водоотделение

Водоотделение — показатель отделения воды при расслоении цементного теста. Происходит из-за осаждения частиц цемента под действием силы тяжести.

Этапы проведения испытаний:

• В соответствии с ГОСТ приготавливают цементное тесто с водоцементным отношением равным 1;
• Переливают цементное тесто в градуированный цилиндр и отсчитывают объём цементного теста;
• Через 2 часа отмечают объём осевшего цементного теста, далее контроль выполняют каждые 30 минут;
• Испытания прерывают при совпадении двух последних значений.

Сроки проведения испытаний: 1-2 рабочих дня.

Зависимость марки цемента от помола

Бетон как материал для скульптуры

Бетон, применяемый для скульптуры, состоит из тех же компонентов, какие входят в обычный строительный бетон, но выбор, подготовка и техника их применения несколько отличны от техники получения строительных бетонов.

Основные компоненты для изготовления скульптуры из бетона — это портланд-цемент и материалы, служащие заполнителями бетона.

Портланд-цемент (ГОСТ 10178-76) представляет собой продукт тонкого помола, получаемый в результате обжига (до спекания) при температуре 1400-1450°С известняка и глины, взятых в соотношении 75-78% известняка и 22-25% глины.

Полученный в результате обжига материал называется портланд-цементным клинкером * , после охлаждения клинкер размалывается и просеивается через тончайшие сита. Чем тоньше измельчение (помол) клинкера, тем большей прочностью обладает цемент. Тонкость помола должна быть такова, чтобы после просеивания через сито с сеткой, имеющей отверстия в свету 0,085 мм, остаток на сите составлял бы не более 15%.

* ( Химический состав клинкера определяется по содержанию окислов в %. Окиси кальция (СаО) — 62-68, двуокиси кремния (Si0₂) — 18-26, окиси алюминия (Аl₂О₃) — 4-9, окиси железа (Fe₂₃) — 0,3-6.)

При измельчении портланд-цементного клинкера в него обычно добавляют 2-3% гипса для замедления схватывания, так как гипс способствует загустеванию раствора при затворении водой. При помоле часто добавляют к клинкеру 10-15% минеральных добавок (трепела, трасса, диатомита или других кремнеземнистых пород вулканического происхождения). Портланд-цемент является наиболее распространенным и лучшим вяжущим компонентом, применяющимся для изготовления скульптуры.

Марки цемента. В зависимости от прочности (активности) цементы делятся на марки: «300», «400», «500» и «600». Марка цемента указывает прочность на сжатие (в кг/см 2 ) образцов цементно-песчаного раствора, взятого в соотношении 1:3, выдержанного и испытанного на сжатие (в виде специальных балочек) в возрасте 28 дней. Испытание физических и механических свойств цемента производится по методу, установленному ГОСТом 310.4-76.

Для скульптуры из бетона следует применять цементы марки «300»-«400». При использовании цемента необходимо обращать внимание на действительную марку цемента, так как при хранении цемента его активность постепенно падает:

При выбора цемента для изготовления бетонной скульптуры следует рекомендовать портланд-цемент с введением в него гидравлических добавок во избежание белых потеков на скульптуре, образующихся при вымывании свободной извести. Для связывания свободной извести в бетон вводят на выбор трепел, сиштоф или диатомит в количестве до 25-35% от веса цемента * .

* ( Добавки к бетонам. См.: Строительные нормы и правила (СНиП I-B. 2-62).)