Стандартная прочность цемента это

Прочность цемента

Цемент – вяжущий компонент, широко используемый при производстве строительных смесей и растворов. Он представляет собой тонкомолотый порошок, образующий после затворения водой пластичную массу, которая после твердения превращается в прочный цементный камень. Цемент – это гидравлическое вяжущее, способное набирать требуемые характеристики не только на воздухе, но и в воде.

Одним из его основных свойств является прочность, которая определяется классом (по новому ГОСТу) или маркой (по старому ГОСТу 19178-85). Строители пользуются и старыми, и новыми обозначениями.

Марки прочности в соответствии с ГОСТом 10178-85

По ГОСТу 10178-85 марка цемента соответствует пределу прочности при сжатии, определяемому на образцах в 28-суточном возрасте, изготовленных в соответствии с нормативом.

Испытания цемента на прочность при сжатии осуществляются согласно ГОСТам и СНиПам в лабораториях следующим образом:

1. Готовят цементно-песчаный раствор из одной части цемента и трех частей песка.
2. Изготавливают три образца заливкой раствора в разъемные металлические формы.
3. Формы размещают на вибростоле и уплотняют их в течение трех минут.
4. Через двое суток образцы извлекают из форм и помещают в воду температурой +20 °C на 28 суток (это время, которое в стандартном варианте необходимо цементно-песчаному раствору или строительной смеси для набора марочной прочности). Для специальных цементов устанавливается собственный период твердения.
5. Образцы извлекают из воды, вытирают насухо, устанавливают под пресс. Давление, выраженное в кгс/см 2 , при котором образец начинает разрушаться, характеризует его марку.

Для получения точного результата испытывают 6 образцов, из которых выбирают 4 лучших и находят среднее арифметическое.

В соответствии с этим ГОСТом в маркировке указывают тип цемента, самые распространенные виды – ПЦ (портландцемент) и ШПЦ (шлакопортландцемент). Далее указывают марку прочности цемента, наиболее популярные – М400, М500, для сооружения объектов с особыми требованиями к прочности применяют марку М600 и выше. В маркировке также указывается наличие (буква Д) и процентное содержание минеральных добавок. Например, маркировка ПЦ М500 Д0 означает, что данный материал – это портландцемент марки М500 без добавок (0 % добавок).

Класс прочности цемента в соответствии с ГОСТом 31108-2016

В 2003 году был принят ГОСТ 31108-2003, сейчас действует его новая версия – ГОСТ 31108-2016. Правила маркировки в них определены согласно стандарту Евросоюза EN 197-1. В соответствии с последними нормативами для определения прочности цемента используется понятие «класс», соответствующий пределу прочности на сжатие в МПа. Согласно этому нормативу, цементу присваивается класс, которому соответствует 95 % испытанных образцов.

Таблица соответствия марок и классов прочности цемента

Маркировка по ГОСТу 10178-85	Маркировка по ГОСТу 31108-2016
М300	22,5
М400	32,5
М500	42,5
М600	52,5

Для ускорения получения результатов образцы подвергают пропариванию. Для этого:

1. В специальную камеру помещают формы с образцами и выдерживают в течение пяти часов.
2. В течение трех часов температуру плавно доводят до +80 °C.
3. Образцы выдерживают в таких условиях в течение 8 часов, а затем оставляют их для остывания на 2-3 часа.

Готовые балки сначала испытывают на прочность при изгибающих нагрузках. Для этого на площадку пресса устанавливается конструкция, специально предназначенная для этой цели, и на нее опускается верхняя плита. В результате испытаний на изгиб образцы переламываются на две части. На полученных шести образцах проверяют прочность на сжатие.

Таблица прочности на сжатие и изгиб нормально твердеющего цемента различных марок

Класс прочности	Прочность на сжатие, МПа, в возрасте				Прочность на изгиб в возрасте 28 дней, МПа, не менее
	2 дня	7 дней	28 дней
	Не менее	Не менее	Не менее	Не более
22,5	—	11	22,5	32,5	4,4
32,5	—	16	32,5	52,5	5,4
42,5	10	—	42,5	62,5	5,9
52,5	20	—	52,5	—	6,4

Из таблицы видно, что чем выше класс материала, тем больше разница между характеристиками прочности на сжатие и изгиб.

Таблица условного разделения цемента на группы прочности

Группа по прочностным характеристикам	Прочность при испытаниях на сжатие, МПа
Низкомарочные	До 30
Рядовые	30-50
Высокомарочные	Более 50

В новой маркировке в соответствии с ГОСТом 31108-2016 указывают наименование цемента, его сокращенное обозначение, которое содержит информацию о типе, подтипе материала и добавках, класс прочности, обозначение подкласса, стандарт, в соответствии с которым производится продукт.

Различают следующие сокращенные обозначения:

• ЦЕМ I – портландцемент, в том числе с минеральными добавками до 5 %;
• ЦЕМ II – портландцемент с минеральными добавками в количестве 5-35 %;
• ЦЕМ III – шлакопортландцемент;
• ЦЕМ IV – пуццолановый;
• ЦЕМ V – композиционный.

По скорости твердения каждый класс (кроме 22,5) делится на два подкласса: Н – нормально твердеющий и Б – быстротвердеющий.

Пример обозначения нормально твердеющего цемента класса 32,5 с количеством минеральных добавок до 5 %: ЦЕМ I 32,5Н ГОСТ 31108-2016.

Добавки в цемент для повышения прочности

Для повышения прочностных характеристик затвердевших растворов и смесей, приготовленных на базе цемента, используют специальные добавки. Применение добавок, часто существенно повышающих стоимость продукта, экономически целесообразно в следующих случаях:

• ведение работ в зимних условиях;
• применение в качестве заполнителя материала, не соответствующего нормативным требованиям, например, очень мелкофракционного песка;
• повышенные требования по водонепроницаемости и морозостойкости к бетонным конструкциям;
• изготовление высоконагружаемых бетонных и железобетонных изделий (фундаментных блоков, тротуарной плитки);
• приготовление бетонных смесей на мелкофракционных заполнителях;
• сооружение зданий по монолитной технологии с применением расширяющих присадок.

Что можно добавить в цемент для повышения его прочности:

• Пластификаторы. Это наиболее популярная группа упрочняющих добавок. Применение пластификаторов повышает подвижность растворов, увеличивает водонепроницаемость, морозостойкость, позволяет снизить расход вяжущего компонента почти на четверть. В частном строительстве в качестве пластификаторов обычно используют стиральный порошок или жидкое мыло.
• Ускоритель набора прочностных характеристик. Функции – ускорение схватывания и твердение бетона, повышение показателей на сжатие и изгиб. Наиболее популярный ускоритель – хлористый кальций, часто применяемый при изготовлении пенобетона и полистиролбетона, брусчатки.
• Комплексные присадки. Служат для ускорения твердения, увеличения водонепроницаемости, морозостойкости, прочностных характеристик, снижения усадки. Тип присадок выбирают в соответствии с эксплуатационными особенностями строящихся объектов.

• Строитель с 20-летним стажем
• Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

Источник

Свойства портландцемента и методы их определения. Активность марки и классы портландцемента.

В процессе длительного хранения и транспортировки цемент вступает во взаимодействие с влагой, происходит реакция гидратации, результатом чего является снижение его скрепляющих свойств. Поэтому и прочность будущих бетонных конструкций не будет соответствовать заявленной марке изделия.

Активность цемента и определение его класса прочности

Класс прочности цемента определяется в лабораториях согласно нормам ГОСТ 310.4-81. Сейчас замеры производятся в МПа, прежняя маркировка обозначалась в кгс/см2. Например, класс прочности 32,5 МПа соответствует 400 кгс/см2 или М400, а маркировка цемента 42,5 в более привычном выражении выглядит как М500.

Вступая во взаимодействие с влагой из воздуха, цемент образует твёрдые комки, что при использовании материала снижает прочность готовых бетонных изделий. Всего цемент проходит 3 фазы гидратации:

• Фазу активной гидратации;
• Перспективную фазу;
• Фазу деградации.

Свойства портландцемента и методы их определения. Активность марки и классы портландцемента.

К основным свойствам портландцемента относятся истинная и насыпная плотности, тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема, прочность, тепловыделение, удельная эффективная активность естественных радионуклидов.

Истинная плотность портландцемента составляет 3,1–3,2 г/см3. Более экономичные цементы с пониженной плотностью. Они дают больший выход цементного теста.

Насыпная плотность в рыхлонасыпном состоянии равна 900–1100 кг/м3, в уплотненном – 1400–1700 кг/м3. Чем тоньше измельчен цемент, тем он имеет меньшую насыпную плотность. При расчете вместимости складов насыпную плотность принимают 1200 кг/м3 .

Тонкость помола характеризует степень измельчения цемента. Она определяется ситовым анализом. При просеивании пробы цемента через сито с сеткой 4900 отв/см2 должно проходить не менее 85 % массы просеянной пробы. Тонкость помола оценивается также удельной поверхностью, т.е. площадью всех зерен, содержащихся в 1 грамме цемента. Она составляет у большинства цементов 2500–3000 см2/г и только у быстротвердеющих и высокопрочных 3500–4500 см2/г. Чем тоньше помолот цемент, тем выше его активность.

Водопотребность портландцемента характеризуется водоцементным отношением (отношением массы воды к массе цемента), при котором достигается нормированная подвижность стандартного цементно-песчаного раствора, состоящего из цемента, песка и воды.

Схватыванием называют необратимую потерю подвижности цементным тестом в результате гидратации. Смесь цемента с водой загустевает и ее переработка затрудняется и становится даже невозможной.

Сроки схватывания характеризуются началом и концом схватывания. Они определяются на приборе Вика путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. За начало схватывания принимают время от начала затворения цемента водой до момента, когда игла прибора не дойдет до дна пластинки на 2–4 мм. За конец схватывания принимается время от начала затворения до момента, когда игла опуститься в тесто на 1–2 мм.

Начало схватывания портландцемента должно наступать не ранее 45 мин, конец – не позже 10 ч. Этого времени достаточно, чтобы приготовить, транспортировать и уложить в конструкцию бетонные и растворные смеси.

На скорость схватывания портландцемента влияют минералогический состав клинкера, добавка двуводного гипса, химические добавки, степень обжига клинкера, водоцементное отношение, температура окружающей среды, время хранения на складах. Ускоряет схватывание минерал С3А. Для замедления сроков схватывания к клинкеру при помоле добавляют двуводный гипс от 1.0 до 4.0 % в пересчете на SO3.

Равномерное изменение объема – свойство цемента при твердении образовывать цементный камень, деформация которого не превышает допустимых значений. Она определяется кипячением в воде, а при содержании МgO более 5 % – пропариванием в автоклаве образцов из цементного теста. Отсутствие на образцах радиальных, доходящих до краев трещин и искривлений, свидетельствует о равномерности изменения объема.

Качество цемента оценивают по комплексу таких показателей, как тонкость помола, насыпная плотность, норм.густота , сроки схватывания, равномерность изменения в объеме цементного камня, активность цемента. При соответствии всех показателей требованиям ГОСТа цементу присваивают марку.

Активность – фактическая прочность на сжатие образцов стандартного цементного раствора, изготовленных и испытанных в стандартных условиях(прочность на сжатие)

Марка цемента определяется по 2 –м показателям: пределу прочности при сжатии и изгибе. (300, 400, 500, 550 и 600.)

Класс прочности — условное обозначение одного из значений параметрического ряда по прочности в максимальные сроки, установленные нормативным документом.

Как характеристика прочности цемента класс прочности определяется параллельно или вместо марки . Цементы по прочности при сжатии и средним значениям нормируемой стандартной прочности подразделяют на классы 22,5; 32,5; 42,5; 52,5. Эти классы прочности примерно соответствуют маркам 300, 400, 500 и 600 . Кроме пределов верхнего и нижнего значений 28 суточной прочности при сжатии (прочность при изгибе не определяется), для отнесения цемента к определённому классу прочности необходимо обеспечить значение ранней прочности (2-х или 7-и суточной). Цементы класса прочности 32,5 и выше могут выпускаться в виде быстро-твердеющих цементов при их соответствии требованиям к быстротвердеющим цементам в ранние сроки (2 сут.): 32,5Б > 10 МПа, 42,5Б >20 МПа и 52,5Б>30 МПа.

Испытание цемента в лабораторных условиях

Для проведения испытания наводится цементно-песчаный раствор в соотношении 1:3. Вода добавляется в объёме 0,4-0,5 от массы цемента. Правильное количество воды определяется по усадке конуса замешанного раствора.

Из полученной массы формуются 4 бруска размером 40х40х160 мм. Эти размеры могут отличаться в зависимости от используемого оборудования. Раствор в формах уплотняется на вибрационном столе.

В течение первых 24 часов формы выдерживают над поверхностью воды при комнатной температуре. В следующие 27 суток формы держат в резервуаре с водой.

Испытания на прочность проводятся с помощью лабораторного пресса.

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.

Маркировка и расшифровка

Каждый вид цемента имеет определенную маркировку. Она показывает, для какой области применения подходит вяжущий порошок. Состоит из чисел и букв.

Таблица с расшифровкой маркировок цемента разных видов:

ПЦ	портландцемент
СС	сульфатостойкий
ШПЦ	шлакопортландцемент
ГФ	гидрофобный
БЦ	белый цемент
ВРЦ	водонепроницаемый расширяемый цемент
ПЛ	пластифицированный

Марка вяжущего порошка по прочности обозначается буквой М и числом после нее, например, М500. Это означает, что материал выдерживает нагрузку 500 кг/см2. Также эта характеристика может быть указана только числом – 22,5, 32,5, 42,5 и 52,5. В этом случае ее называют не маркой, а классом. Она означает, что изделие выдерживает давление, например, в 22,5 МПа.

Таблица с новыми и старыми маркировками марок цемента:

Старая	Новая
М300	22,5
М400	32,5
М500	42,5
М600	52,5

Также на мешках помимо маркировки о прочностных характеристиках и морозостойкости указывается быстрота затвердевания.

Расшифровка марок выглядит следующим образом:

1. ЦЕМ I – портландцемент, имеет самую высокую скорость затвердевания. Уже на второй день после заливки раствора бетон достигает 50%-ой прочности. Содержит до 5% добавок от общего объема цементного порошка.

2. ЦЕМ II – застывает чуть медленнее. Портландцемент содержит 6-35% добавок. Именно от их количества зависит быстрота затвердевания смеси. Чем больше их, тем дольше схватывается раствор.

3. ЦЕМ III – шлакопортландцемент с нормальной скоростью затвердевания. На 36-65% состоит из доменного шлака в виде гранул.

4. ЦЕМ IV – пуццолановый с нормальной скоростью затвердевания. В его состав включен микрокремнезем (обозначается буквой М или МК), зола-унос (маркировка З), пуццоланы (П). Количество добавок составляет 21-35%.

5. ЦЕМ V – композиционный вяжущий порошок с нормальной скоростью затвердевания. На 11-30% состоит из золы-уноса, 11-30% доменный шлак в виде гранул. Марка цемента по прочности – 32,5.

Количество добавок указывается буквами А и В. Расшифровка следующая: А означает 6-20%, В – 21-35%. Используется эта маркировка для всех видов цемента, кроме ЦЕМ I. Буква В означает наличие известняка, Ш – шлака. Быстрота набора прочности указывается буквами Н – нормальная и Р – высокая ранняя.

Маркировка вяжущего порошка начинается с вида цемента ЦЕМ, после чего указывается %-ое содержание и тип добавок. Далее отмечается класс прочности и скорость схватывания. Например, ЦЕМ II/В-Ш 22,5Н – портландцемент с гранулированным доменным шлаком 21-35 %, класс прочности 22,5, с нормальной скоростью твердения.

Маркировка может выглядеть и по-другому. Сначала указывается вид цемента, сорт, марка, количество добавок (обозначается буквой Д и числом после нее – Д0, Д5, Д20), пластифицирующий ПЛ или гидрофобизированный ГФ или Н – с нормированным составом клинкера.

Источник