Что такое активность цемента определение

Активность цемента: что это такое и методы определения

Активность определяет прочностные свойства материала. Это важный показатель, дающий возможность оценить качество цемента, поэтому нормируется государственными стандартами. Определить активность можно разными способами, в т.ч. стандартными и упрощенными в домашних условиях.

Что это такое

По сути, активность — это состояние структуры конкретного материала на любом этапе его использования, определяемое, как абсолютная прочность образца из него. Исходя из результатов теста, ему присваивается марка (М200, М300 и т.п.).

Почему прочность цемента привязана к активности? Дело в том, что она формируется в результате процесса гидратации частиц вяжущего вещества, с последующей кристаллизацией и образованием «цементного камня», и зависит от скорости протекания процесса. Он не останавливается в течение всей эксплуатации. Выделяют характерные этапы:

1. Активная фаза. Основной набор прочности происходит за 28 суток. В течение этого срока в реакцию вступает и кристаллизуется основной объем компонентов.
2. Перспективная фаза. Полная кристаллизация происходит в течение года, когда прочность приближается к максимальному значению.
3. Фаза деградации. В конце срока службы материала, кристаллизованные минералы вступают в реакцию с водой (коррозия), что ведет к его разрушению.

Активность — это динамическая характеристика, изменяющаяся в процессе эксплуатации. Помимо указанных временных особенностей, следует отметить частично гидратированную составляющую. Крупные частицы вяжущего вещества остаются негидратированными и после перспективной фазы. Они исполняют в материале роль наполнителя, но при определенных условиях активизируются позднее.

Факторы, влияющие на прочность цемента

Активность и прочностные характеристики зависят от некоторых факторов.

Условия хранения

При длительном хранении цемента активность постепенно снижается. Скорость изменения зависит от условий хранения. Обнаруживается такая динамика снижения параметра:

1. Сухой закрытый склад при хранении материала в водонепроницаемых мешках — активность не изменяется в течение 1 месяца, через 2 месяца уменьшается на 4-5%, через 3 — на 8-9%, через 4 — на 12-16%;
2. Сухое помещение, но обычные, бумажные мешки — через 1 месяц снижение составляет 4-6%, через 2 месяца — 9-11%, 3 — 13-15%, 4 — 18-22%;
3. При повышенной влажности или хранении в насыпном виде — через 1 месяц — на 10-12%, 2 месяца — 15-17%, 3 — 19-23%, 4 — 24-28%.

В зависимости от срока и условий хранения, реальная марка цемента снижается на порядок. Так через 3 месяца материал марки М400 может превратиться в М300.

Состав материала

Активность любого цемента существенно зависит от вида и количества добавок, наличия примесей, состава и концентрации клинкера. Так при наличии кальцитов и кварца показатель снижается, а при повышенном содержании алюминатов и алита — повышается. Щелочные добавки способны влиять на скорость кристаллизации, причем и в сторону замедления, и в сторону ускорения. Для повышения прочности в цемент добавляется клинкер.

Дисперсность частиц

Она определяется степенью помола компонентов. Мелкодисперсный порошок значительно быстрее вступает в химическую реакцию по своему объему, что повышает активность. При крупном помоле прочность набирается дольше, а ее величина понижена.

Существует также взаимосвязь активности с удельным весом (плотностью) цемента. С повышением этого показателя она возрастает.

Как проводится определение активности цемента

Контрольному испытанию подвергается любая партия материала. По его результатам производитель оценивает необходимость корректировки состава. При необходимости могут дополнительно вводиться замедлители или катализаторы. ГОСТом предусматривается такой порядок испытания:

• готовится раствор (цемент и песок в пропорции 1:3), из которого заливается образец в форме бруска размером 4х4х16 см;
• выдержка образца во влажных условиях в течение 24 ч (обычно, в специальной форме над водой);
• выдержка образцов в ванне с затвором в течение 27 суток;
• в конце испытания определяется прочность на сжатие и изгиб.

Тестированию подвергается не менее 4-х образцов, а результат учитывается, как среднеарифметическое значение прочностных параметров. Эта величина признается показателем активности. Она сравнивается с нормируемыми значениями, по которым и присваивается марка.

Определение в домашних условиях

При покупке используют визуально-тактильный способ. Он включает оценку цвета и состояния. Цемент с высокой активностью имеет серый цвет с зеленоватым отливом. Порошок должен аналогично воде протекать между пальцами руки. Возможно наличие небольших комочков материала в мешке. Они должны легко разминаться в порошок пальцами. Твердые комки существенно снижают качественные характеристики цемента.

Перед началом строительства можно провести тестирование водно-визуальным способом. Для этого потребуется минеральная вода щелочного типа, например, Смирновская, Боржоми, Дилижан. Цемент смешивается с минеральной водой, тщательно перемешивается до получения консистенции теста. Из него лепится образец в виде диска с утолщением в средней части и тонкими краями. Если образец затвердел в течение 7-12 минут и нагрелся так, что это чувствуется рукой, то можно признать цемент качественным, с высокой активностью.

Некачественный материал твердеет не раньше чем через 30 минут, а затем образец начинает трескаться. Некоторые фальсификаты способны быстро схватываться и нагреваться, но образцы значительно деформируются, и на них появляются трещины.

Если цемент прошел успешно первый тест, то испытания следует продолжить. Затвердевший диск оборачивается увлажненной тканью и укладывается в пластиковую емкость (можно использовать полиэтиленовый пакет). После выдержки в течение 3 суток образец извлекается и осматривается. Хороший материал становится еще прочнее, издает характерный, металлический звук при постукивании и не рассыпается при ударе. Допускаются мелкие, небольшие трещины в виде поверхностной сетки.

При проведении тестирования учитывают, что разные партии цемента различаются по активности. К какой партии он принадлежит определяют по ярлыку на мешке. Если в разных мешках находится материал из разных партий, то образцы для испытания надо приготовить для каждой партии.

При ответственном строительстве важно помнить, что от качества цемента зависит надежность и долговечность всего сооружения. Активность материала определяет его прочностные характеристики и считается важнейшим параметром. Перед началом работ необходимо убедиться в том, что он соответствует марке, а элементарные испытания позволяют оценить его качество.

Источник

Методы определения активности цемента

Активность цемента позволяет определить прочностные характеристики используемого материала. Это крайне важный показатель, который дает понять и оценить качество цемента. В связи с этим он и контролируется государственными стандартными (ГОСТ). Определить активность цемента можно профессиональными и домашними способами. Статья расскажет об этом параметре более подробно, а также опишет способы анализа пределов механического напряжения, выше которого происходит разрушение цемента.

Активность цемента — что это за параметр

Активность цемента – это ключевой параметр, характеризующий этот вид строительного материала. Показатель определяет степень прочности готового монолитного куска цемента путем изгиба или сжатия. Активность напрямую зависит от степени измельчения клинкерных добавок, прочих элементов, входящих в состав, а также времени хранения материала, условий, в которых он находился.

Показатель активности можно определить, как параметр фактической прочности цементных монолитов, изготовленных и исследуемых в определенных условиях, руководствуюсь рядом правил и государственных стандартов.

По сути, активность – это обычное состояние структуры сырья на всех этапах его применения. Оно определяется, как абсолютная прочность образца. На основании этого цементу дают марки типа M200, M300 и так далее.

Далеко не все знают, почему прочность так сильно зависит от активности цемента. Основано это на том, что характеристики постепенно набираются при формировании соединений воды с растворенным веществом (гидратов) и их кристаллизацией благодаря связывающим компонентам. Зависит прочность от скорости прохождения гидратации, которая не останавливается ни на день в процессе использования материала. Обычно выделяют такие ключевые фазы изменения прочности цемента:

• Первая активная фаза. В течение первого этапа, который длится около 28 дней, вещество достигает основного показателя прочности. За это время успевает образоваться большинство связей.
• Вторая перспективная фаза. За это время (около года) цемент успевает набрать практически максимальную прочность, а кристаллизация завершается.
• Третья фаза деградации. После окончания срока эксплуатации цемента гидраты начинают разрушаться, а соединения, вступающие в реакцию с водой, подвергаются коррозии. Это ведет к раскалыванию, сыпучести, хрупкости материала.

Обратите внимание! Активность представляет собой показатель, который динамически изменяется в процессе службы материала. Кроме времени на него влияет параметр частичной гидратированности. Некоторые крупные фракции добавленных веществ не вступают в реакцию даже после перспективного этапа. Они могут активизироваться позже и увеличить срок службы.

Какие факторы влияют, как выражается

Активность цементных растворов зависит от некоторых вещей: места хранения, состава смеси, размера взвешенных частиц. Это основополагающие вещи, непосредственным образом влияющие на прочность.

Если хранить материал слишком долго, то его активность будет постепенно уменьшаться. Все зависит от условий, в которых находится цемент. В списке представлены примерные коэффициенты снижения активности цемента, которые зависят от условий хранения.

• Не влажный закрытый склад и влагонепроницаемые полиэтиленовые мешки. За один месяц хранения активность не меняется, но уже спустя два месяца она снижается на 4%, через три на 8%, а через четыре на 14%.
• Полностью сухой склад и обычные целлюлозные мешки. Из-за использования бумажных пакетов уже через один месяц прочность может снизиться на 5%, а через два месяца на 10%. Дальнейшая тенденция понятна.
• Склад с повышенной влажностью воздуха или хранение насыпью. Уже через месяц активность падает на 10%, а через два месяца на 20%. Далее процесс несколько притормаживается и спустя три или четыре месяца показатель изменяется на 23-28%

Обратите внимание! От условий хранения сильно меняется марка цемента. Если изначально это был материал М400, то после пары месяцев неправильного хранения он может стать М300 или М200.

Также на активность влияет состав материала, вид и количество дополнительных веществ, примеси клинкера. Если в цемент будут включены частицы природных карбонатов и кварца, то показатель снизится. Использование алюминатов и алита, наоборот, повысят его. В случае добавления щелочи кристаллизация может как ускориться, так и замедлиться. Клинкер повышает прочность.

Последний значимый фактор – дисперсность примесей. Зависит он от измельченности, входящих в состав компонентов. Если цемент будет мелкодисперсным, то он будет обладать повышенной активностью и застынет быстрее. Зависит прочность и от удельного веса, то есть плотности. Чем она выше, тем активность больше.

Далеко не все знают, как выражается активность портландцемента. Выражение основано на его марке. Для испытаний обычно применяют специальное оборудование и образцы монолитов, вылитые из цементного теста.

Проведение исследований активности цемента

Согласно государственному стандарту № 310.4-81 изучение проводится так:

1. Приготовление смеси. Для этого связывающий компонент смешивают с песком в общепринятом соотношении (1:3), а потом вываливают получившуюся смесь насыпью и добавляют воды. Пропорции жидкости и цемента составляют от 0.45 до 0.5. Это изменяемый параметр, так как он зависит от второго этапа.
2. Определение расплыва состава. Чтобы получить точные показатели, необходимо приготовить смесь исключительно идеальной консистенции. Подвижность может определяться с помощью классического конуса и стола встряхивания. Расплыв в диаметре должен находиться в пределах 100-110 мм.
3. Укладка состава по формам. Обычно формы обладают размерами 40х40х160 мм. Перед началом следующего этапа их смазывают машинными маслами, чтобы состав легко вышел после высыхания. После заливки раствора его уплотняют и оставляют на время.
4. Затвердевание. Первые сутки формы находятся в специальном гидравлическом растворе, а затем на 27 дней перемещаются в емкость с холодной водой.
5. Испытания на прочность. В эксперименте участвуют три монолита, а по окончании их параметры суммируются и делятся. Получается среднее арифметическое.

Можно ли определить в домашних условиях

Можно выполнить проверку и в домашних условиях. Это сложнее, но вполне выполнимо. Если под рукой нет специального оборудования, то обычно занимаются оценкой цвета порошка и раствора, а также его общего состояния. Если показатели активности высоки, то порошок должен быть серым с некими полутонами зеленого. Такой состав хорошо сыпется через пальцы и не имеет комков, которые, тем не менее, могут быть в мешке. Они должны легко раздавливаться руками. Тестирование проводится для анализа состава смеси. Если с ним все в порядке, то активация цемента не нужна.

Также доступен такой способ тестирования дома:

1. Приготовление теста из состава и щелочной минеральной воды.
2. Заливка диска с углублением посредине. Если он застывает за 10 минут, то раствор прочный и активный, а если за 30 минут, то качество оставляет желать лучшего.
3. Заворачивание диска во влажную тряпку, полиэтилен и выжидание трех дней. Диск должен стать еще плотнее и отдавать металлическим отзвуком.

Обратите внимание! Тестирование необходимо проводить для каждой упаковки вяжущего состава, так как партии могут отличаться, а это влияет на свойства. Кроме того, мешки могли храниться в разных условиях.

Методы расчета пределов прочности

Выбор способа определения исследуемой характеристики связан с тем, где будет использован материал в дальнейшем, а также какой класс и вид бетонной смеси из него изготовят.

На изгиб, при сжатии и пропаривании

Если выполняется проверка на изгиб, то ее обычно производят на прессе. Брусок застывшего состава располагают в ложе и воздействуют на него. Предел показателя высчитывается по формуле

Здесь P – это показатель нагрузки, l – расстояние между двумя плоскостями пресса, а b и h – ширина и высота бруска. Результат R получается в Мегапаскалях.

Исследование бруска на сжатие осуществляется на таких же гидравлических устройствах, позволяющих создавать давление в несколько десятков тонн. Для определения параметра делят силу разрушения образца на площадь поперечного сечения бруска.

Если конструкции будут пропариваться, то используемый в них цемент следует протестировать и на этот показатель. Для этого экземпляр после застывания кладут в пропарочную машину и высчитывают нужные параметры.

Ускоренный метод

Все методы, которые были рассмотрены, требуют времени и ресурсов, чтобы проверить одну характеристику. Предлагается ускоренный метод, но он требует наличия еще более экзотических приборов, способных установить активность материала на основе контракциометрического тестера. В его основе лежит расширение и сужение состава в преобразовании гидратов.

Из активированного цемента получается прочный бетон, но, если вяжущее вещество уже обладает повышенной активностью, достаточно добавить в него кварцевого песка и примесей, чтобы замесить крепкий раствор. Низкая активность говорит о том, что срок службы материала ниже заявленного из-за неправильного хранения, дисперсности и состава.

Описание процесса гидратации цемента и его особенности

Сколько надо цемента чтобы сделать на 1 м3 бетона

Источник