Способ определения активности цемента в бетоне

Способ определения активности цемента в бетоне

(50 4 С 01 Х 33/38 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетекий и ОтнРытий(71) Новосибирский ордена ТрудовогоКрасного Знамени инженерно-строительный институт им. В.В,Куйбьппева(56) Руководство по подбору составов тяжелого бетона. НИИ бетона ижелезобетона Госстроя СССР, М.:Стройиздат, 1979, с. 20-31,Авторское свидетельство СССРВ 1053001, кл. С 0 1 М 33/38, 1982,801249458 А 1(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИЦЕМЕНТА В БЕТОНЕ(57) Изобретение относится к технологии изготовления строительных материалов. С целью упрощения определения активности определяют количество отделившейся жидкой фазы через 2 и 50 мин для двух навесок цемента, затворенных водой. Активность определяют по зависимости»прочность-разность количеств жидкой фазы .12 Й 9 ц 58 Изобретение относится к технологии изготовления строительных материалов с применением цемента в качестве вяжущего вешества и предназначено для ускоренного определения активности цементов в бетонахЦель изобретения — упрощение опный промежуток времени. Фсрмула изобретения С помощью мерного цилиндра измеряют объем отделившейся жидкой фазы, взвешивают воронку с оставшейся массой, а также воронку с двумя слегка увлажненными фильтрами, По полученным результатам вычисляют кс: ячество отделившейся жидкой фазы, вес.%, по отношению к суммарной массе цемента мента, для приготовления цементноготеста используют дистиллированную Составитель М. Сл 1-:ньксРедактор А.Шандор Техред Ь,Бонкаяо Корректор А.Зимсксссв Заказ 4321/7 Тираж ,Я ПодписноеВНЛЧПИ Росударственнсгс ксмите са СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 0(-35, Раушская аб д., /5 Производственно в полиграфическ Гредпря Гие, г Ужгород, ул, Проектная, 4 ределения активности,Способ осуществляют следующимобразом.Иавеску исследуемо о цемента вколичестве 100 г затворяют дистиллированной водой, количества которой берут из расчета, чтобы В/Ц теста было равно В/Ц бетона, изготав 1ливаемого из данного цемента. Затворенную навеску цемента перемешиваютшпателем в стакане в течение 2 мин,затем выливают в воронку Бюхнера ифильтруют с вакуум-отсосом черездвойной неплотный фильтр дс цслнсгсудаления свобоцчой воды затворения и воды, помещенных в воронку.Вторую стограммовую лаве:ку цемента затворяют аналогичным ксличест. вом дистиллированной воды и в тече; ние 2 мин перемешивают в стакане.Через 30 мин после затвээеия тесто перемешивают в течение 30 с для предотвращения загустевания, Затем через 49 мин после затворения тестэ вновь перемешивают в течение 1 мин помещают в воронку Бюхнера и фильтруют аналогичным образом с закуумотсосом через двойной леплотный фильтр с псследующим определением объема отделившейся жидкой фазы н массы отфильтрованного теста, Продолжительность фильтрования 1)0 минчто соответствует как правило, полному отделению жидкой фазы через 5 50 мин после затворения. По полученным результатам вычисляют количество отделившейся жидкой фазы, вес.%,по отношению к суммарной массе цемента и воды, помещенных в воронку.1 О По разности количеств отделившейсяжидкой фазы при 2- и 50-минутномвзаимодействии цемента с водой, определяющих количество адсорбционнои химически связанной воды за ука 5 анный период гидратации, графоаналитичес.ким способом определяют активность цемента в бетоне данного,состава и режима твердения., При этомактивность цемента тем выше, чем 20 больше количество воды химически иадссрбционно сн связывает за указанСпособ определения активности цемента в бетоне, включающий приготовление цементного теста, изготовление на этом же цементе партии бе- .».Э тонных образцов, испытание их напрочность, псп;тросние графоаналитической зависимости, по которой определяют активность цемента, о т л иа ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения определения активности,отбирают две одинаковые навески цеводу, полученное тссто перемешивают,фильтруют каждую пробу через 2 и50 мин соответственно, определяютдля каждой из них количество отделившейся жидкой фазы, находят их разность, строят графоаналитическую зависимость прочность — разность количеств жидкой фазь

Характеристики цемента

Цемент маркируют с целью отображения его характеристик, которые нужны для приготовления строительных растворов необходимого качества. Цемент делают из клинкера, который составляет большую часть его массы. Клинкер изготавливают, обрабатывая высокой температурой известняк и глину. После обжига их измельчают в мельчайший порошок. Чем тоньше помол, тем быстрее застывает цементный раствор. Чтобы улучшить свойства цемента, в него добавляют разного рода минеральные добавки. Это могут быть пириты, бокситы или трепелы.

Главные характеристики цемента следующие:

Высокая прочность – способность образца выдерживать мощные механические нагрузки. Образец включает в себя 25% цемента и 75% кварцевого песка. Раствор заливают в форму 10х10х10 см, после чего ему застыть. После этого образец разрушают, чтобы определить максимальное давление, которое тот может выдержать. Марку цемента определяют по прочности образца. Главные характеристики любой марки цемента следующие:

• Время полного застывания – очень важный параметр, который влияет на скорость и качество работ, особенно при отрицательных температурах. Чтобы ускорить процесс схватывания, в раствор могут добавлять гипс и другие специальные присадки.
• Устойчивость к отрицательным температурам. Для повышения этого показателя в раствор могут добавлять древесный пек а также абиетат натрия.

С помощью специальных добавок можно получать растворы с нужными характеристиками:

• Быстро застывающий раствор.
• Раствор, стойкий к сульфатам – используется при строительстве плотин, гидроэлектростанций, и прочих гидротехнических сооружений.
• Водонепроницаемый раствор.
• Состав с пластификаторами, морозостойкий.
• Раствор для облицовки и штукатурки.

Классификация прочности

Марка – отражение прочностных характеристик материала на сжатие. В соответствии с нормативами прочность определяют по истечении 28 дней с момента заливки образца. Считается, что оптимальной прочности бетон достигает, когда температура окружающей среды находится в пределах от +18°С до +22°С. Прочность определяют, измеряя сопротивление исследуемого образца осевому сжатию. Выражается прочность бетона в кг/ см². С учетом этой характеристики все виды бетона можно поделить на три группы:

• Особо легкие, ячеистые (М50/150). Плотность материала – до 500 кг/м³.
• Легкие (М150/М450). При производстве используют легкие наполнители, плотность материала может доходить до 1800 кг/м³.
• Тяжелые (М450/М800). При изготовлении используют тяжелые, плотные наполнители. Плотность – до 2500 кг/м³, у специальных марок она может быть и выше.

Марка выражается в виде цифробуквенного кода. Состоит он из литеры «М» и численного обозначения, указывающего на прочностные характеристики материала. Именно этот показатель зачастую является решающим при выборе конкретного типа бетона, используемого в строительстве.
На класс материала указывает литера «В», подразумевающая способность материала противиться осевому растяжению. Сегодня выпускается бетон с классами от 3,5 до 60. Цифры эти указывают на сопротивляемость материала усилию на сжатие и обозначают давление в Мпа, которое способен пережить эталонный образец бетона.
Учитывая, что при производстве бетона не всегда удается со 100% точностью соблюсти технологические условия, на практике прочность материала может существенно отличаться от показателей, заявленных производителем. Чтобы учесть и этот нюанс, была введена дополнительная категория групп бетона. Первая подразумевает точность заявленных характеристик, близкая к 100%, во втором случае соответствие может достигать 95%.

Характеристики, свойства различных видов бетона

Характеристика любого типа бетона определяется, исходя из совокупности сразу нескольких показателей:

• Плотность, обозначаемая литерой D. Ее показатели, варьируются от 800 до 2400 Ед.
• Водонепроницаемость, обозначаемая буквой W. Может колебаться от 2 до 30 Ед.
• Морозостойкость, для обозначения которой используют литеру F. Может колебаться в пределах от 50 до 700 Ед.
• Наконец, упомянутая выше устойчивость к осевому растяжению, В. Она колеблется от 0,8 до 3,2 Ед.

Нормой, на которую должны ориентироваться производители бетона, является ГОСТ 7473 от 2010 года. В частности, производитель должен указывать марку, прочностной класс, подвижность, водонепроницаемость и морозостойкость.
Известно, что с уменьшением объема воды и повышением количества цемента в бетонной смеси прочностные характеристики готового материала возрастают. Большое значение имеют характеристики использованного наполнителя (его зернистость), тщательность перемешивания раствора, степень уплотнения залитого бетона. Доказано, что хорошо уплотненный при заливке бетон в течение последующих нескольких лет добирал до 200% прочности. Но реальные показатели прочности можно узнать, лишь ориентируясь на результаты испытаний отобранных образцов.
Плотность бетона – одна из наиболее важных качественных характеристик. К примеру, все марки тяжелого бетона (т.е. изначально плотные) по умолчанию относятся к особо прочным материалам. При застывании материала из него испаряется лишняя влага, за счет чего нарастает пористость бетона и падает его прочность. Соответственно, плотность и прочность можно довести до максимума, правильно подобрав наполнитель. Кроме того, в современном производстве массово используются пластификаторы, снижающие объемы водопоглощения бетона. Прочность, разумеется, удается увеличить за счет качественного уплотнения. Делается это путем использования виброуплотнителей, за счет которых удается избежать образования полостей внутри заливки.
Если бетонная конструкция имеет толщину от 200 мм и более, она является водонепроницаемой. Но все же в реальности на это влияет множество факторов: вид и качество цемента, наличие и вид уплотнителя, наличие/отсутствие присадок и т.д.
Описанная выше водонепроницаемость бетона, обозначаемая как W, показывает на силу давления, отображаемого в килограммсилах на см². Т.е. указанные выше показатели от 2 до 30 Ед. на самом деле – давление от 0,2 до 3 МПа. Особенно важна водонепроницаемость для всех гидротехнических сооружений. Чтобы повысить этот показатель, может использоваться комплекс технических приемов:

• Вибрационное уплотнение.
• Добавление нитрата кальция, сульфата алюминия или железа.
• Использование иных уплотняющих присадок.

Еще один важный показатель – морозостойкость, показывающая на количество циклов заморозки/оттаивания без потери прочностных характеристик. Чаще всего эту характеристику улучшают, увеличивая количество цемента в растворе. Но только этот прием не слишком эффективен. Так, морозоустойчивость на уровне F700 возможна только за счет использования специальных добавок. В их роли выступает бетон автоклавного давления, цементный молотый камень. За счет этих добавок в готовом бетоне появляются так называемые «резервные поры», улучшающие отвод излишков воды при ее замерзании на 9%.
На удобство укладывания раствора влияет параметр подвижности бетона. Этот показатель позволяет делить все типы материала на подвижный, жесткий и сверхжесткий бетон. Эту характеристику обозначают буквой «П», и она может варьировать от 1 до 5 Ед.

По своему назначению все виды бетона могут быть поделены на:

• Стандартные (обычные). Их применяют в типовом строительстве жилых помещений и промышленно-технических объектов.
• Специальные. В их состав включают специальные добавки (гидрофобные, пирофобные, морозоустойчивые и т.д.), которые и определяют сферу использования готового материала.

Как уже говорилось выше, прочность бетона напрямую зависит от содержания цемента, типа и характеристик наполнителя. В частности, при производстве в состав материала могут входить силикаты, гипс, асфальтобетон и т.д. Учитывая типы использованных веществ и наполнителей, все бетоны можно поделить на:

• Товарные. Производятся по стандартным технологическим рецептурам, востребованным в типовом строительстве.
• Полные. В них мало наполнителей крупной фракции, доля же вяжущего вещества (цемента) напротив, выше.
• Тощие. В этих бетонах мало вяжущего вещества, но много наполнителя крупной фракции.

Но во многом характеристика готового бетона зависит все же от характеристик использованного при производстве цемента.

Область практического использования бетона

Сфера практического применения бетона почти на 100% зависит от его марки. Так, бетоны М100 – М150 классовостью не выше 7,5 – 12,5 могут быть использованы только в ходе подготовительных работ на этапе закладки основания заливки. Их также используют для подушки, заливаемой на песчаную основу. Впрочем, эти марки могут использоваться для заливки фундаментов легких производственных помещений, ненагруженных лестниц и дорожек.
Наиболее универсальной считается марка М200 (В20). Этот бетон широко используют для заливки ленточных фундаментов, ростверков, УШП и прочих видов плитных фундаментов.
Бетон марки М250 и М300 (В20 – В22,5). Прочные и широко востребованные типы бетона, массово применяемые для возведения слабо- и средненагруженных конструкций, фундаментов, а также нагруженных лестниц и дорожек.
Бетон марки М350 и М400 (В25 – В30) характеризуются высокими прочностными характеристиками и высокой скоростью застывания. Их применяют для возведения высоконагруженных конструкций. В частности, из бетонов этой марки делают основания и стены бассейнов, мосты (в том числе их опоры и сваи), их применяют при многоэтажном строительстве, при возведении режимных объектов и т. д.
Бетон марки М450 (В35) отличается высокой степенью водонепроницаемости, морозоустойчивости. Из-за этого бетон этой марки – основной материал при возведении мостов и туннелей, плотин и ответственных путепроводов, а также иных сооружений, эксплуатируемых в сейсмически неблагополучных районах.
Бетон марки М 500 – материал, характеризуемый высочайшей прочностью, а потому используемый для возведения сооружений в самых сложных условиях эксплуатации. Так, из него делают основания многоэтажных домов, объекты, располагаемые под водой или под землей, используют при возведении промышленных комплексов.

Зависимость подвижности от прочности и наоборот

По причине того, что подвижность смеси определяется количеством жидкости в её составе, можно сделать вывод, что изменение состава повлечёт и изменение других свойств бетона. Если конкретно, то при разбавлении смеси водой теряется её прочность (а также время застывания, морозостойкость и целый ряд свойств). Заметим, что разбавление не единственный способ. Если Вы добавите в состав раствор другого цемента или заполнители более мелких фракций или специальные присадки, подвижность смеси может измениться также. При этом другие свойства смеси тоже меняются. Поэтому, чтобы получить необходимый результат, предпочтительнее не изменяя состав, а использовать трамбовочное оборудование при его укладке. Так Вы только повысите прочность бетона, уплотняя его. Если Вы сделаете арматурное основание менее частым или упростите форму заливки, Вам, возможно, не придётся делать раствор более эластичным искусственно. Но первым рецептом получения ожидаемого итога работы является грамотный и оптимальный по свойствам выбор марки смеси по подвижности.

Характеристики

Методы лабораторных испытаний цементобетона предусматривают определение прочности на сжатие, растяжение и комбинированное воздействие. Морозостойкость измеряется в жестких условиях — образцы погружаются в воду или раствор соли, после чего замораживаются и оттаивают. Бетонные керны могут выдерживать от 5 до 1000 циклов застывания и разморозки без появления трещин, сколов и других дефектов.

Плотность бетонов составляет от 500 до 2500 кг/м3 и выше. Обычный цементобетон имеет удельный вес от 1800 до 2500 кг/м3. Все материалы с меньшей плотностью считаются легкими, а с большей — особо тяжелыми.

Применение

Области применения цемента марки 500 довольно обширны благодаря особым свойствам. Вот список самых популярных:

• постройка крупных дорожных магистралей;
• гидроэлектростанций;
• подземных военных бункеров;
• аэродромов;
• авиационных взлетных полос;
• возведение мостов;

• при строительстве быстровозводимых объектов, заливка опалубки;
• железобетонные жилые дома;
• торговые и игровые крупные центры;
• подземные гаражи;
• станции метро;
• Внешние отделочные атрибуты в виде монолитных фигурных заборов.

Перечислять возможные сооружения, где применяют цементный песок марки 500 можно долго.

Нужно понять суть, что за счет отличных связующих свойств и малого количества времени для затвердевания цементная марка 500 помогает закончить строительные работы значительно быстрее.

От правильного выбора бетона зависит качество результата в строительстве. Для различных целей мастера используют определённые марки, отличающиеся показателями густоты, уплотнения и пр. Перед покупкой материала важно знать, как определить прочность бетона.

Существует всего 4 способа проверки – в лаборатории, с помощью ультразвука, специальным измерителем и самостоятельный анализ. Исследование специалистами считается самым точным и достоверным. Однако не всегда выгодно использовать этот метод, и чаще всего покупатели обращаются к последнему способу – самостоятельная проверка «на глаз».