Чем отличается цемент от бетона ТРАК-БЕТОН

Классификация и применение цементобетонов дисперсных, серных, высокопрочных

Цементобетон – распространенный строительный материал, используемый для возведения надежных и долговечных построек. Обеспечение требуемых эксплуатационных параметров сооружений происходит благодаря его многочисленным разновидностям.

Регулируя компонентный состав и технологию приготовления бетона, можно получить смесь с заданными свойствами, наиболее подходящую для решения конкретной задачи.

Классификация и виды цементобетона

Принцип классификации строительных материалов основан на различиях в их составе и характеристиках. Введение дополнительных компонентов изменяет свойства цементобетона за счет химического или физического взаимодействия.

Цементно-полимерный

Насыщение бетона полимерными высокомолекулярными наполнителями (латекс, винилацетат, смолы) способствует образованию на внутренней поверхности пор, капилляров и цементных зерен тонких пленок. Их наличие обеспечивает повышенную прочность сцепления минерального наполнителя и цементного камня, пластичность и морозостойкость.

Цементно-полимерные бетоны имеют свою классификацию. Они бывают двух типов – наполненные (20-50 % полимера) и каркасные (1-3 %).

  • Наполненные композиции обладают наилучшими пластическими качествами, поскольку лишены полых дефектов.
  • В каркасных структурах полимеры лишь способствуют повышенному сцеплению цементных зерен, немного улучшая прочностные параметры.

Цементно-серный

Данная разновидность (цементно-серный бетон) отличается от классического бетона способом приготовления и композицией, в которой содержится сера и отсутствует вода. Смешивание компонентов осуществляется в нагретом до температуры 140-150 ºС состоянии, необходимом для поддержания серы в расплавленном виде.

Такой бетон обходится почти в 2 раза дороже обычного цементного состава, однако отличается в лучшую сторону по всем эксплуатационным качествам. С его помощью изготавливают стойкие к истиранию и химическому воздействию покрытия, заливают стыки строительного камня и металлических конструкций.

Далее мы поговорим о таком виде цементобетона как дисперсно-армированный.

Дисперсно-армированный

Введение в состав цементобетона фибры является перспективным способом повысить его прочность на разрыв (изгиб), улучшить износостойкость и водонепроницаемость.

Использование стальных добавок в количестве 30-40 кг на 1 м 3 раствора существенно повышает прочность бетонного монолита, а стекловолокно и органические полимеры обеспечивают его улучшенные прочностные и пластичные свойства. Дисперсионно-армированные бетоны обладают высокими гидроизоляционными качествами за счет слабого трещинообразования и гидрофобности полимерной фибры.

А теперь поговорим про высокопрочные модифицированные цементные бетоны.

Модифицированные

Под модификацией бетона понимается введение добавок, улучшающих его отдельные параметры в твердом или жидком состоянии. Модифицированные бетоны обладают рядом полезных качеств:

  • биоцидность – предотвращает развитие колоний микроорганизмов на поверхности и внутри дефектов бетона;
  • улучшенная перекачиваемость в жидком состоянии – снижение вязкости и адгезии с внутренней поверхностью трубопроводов;
  • пластичность и морозостойкость;
  • повышенная гидрофобность и гидроизоляция;
  • кольматация (поры бетона заполняются нерастворимыми в воде веществами);
  • ускоренный или замедленный процесс схватывания (степень полезности зависит от области применения).

Другие типы

К параметрам, используемым при классификации бетона, относится плотность. Чаще всего выделяют легкие, обычные и тяжелые (особо тяжелые) бетоны. При более детальном подходе различают пять разновидностей:

  • особо легкие – представлены пенобетонами с плотностью менее 1000 кг/м 3 ;
  • легкие – получены с использованием пористых наполнителей (1000-1800 кг/м 3 );
  • облегченные или средние – изготавливаются с легкими наполнителями и отличаются плотной компоновкой зерен (1800-2000 кг/м 3 );
  • тяжелые – классические бетоны (2100-2600 кг/м 3 );
  • особо тяжелые – производятся путем введения тяжелых наполнителей и имеют наиболее плотную структуру (свыше 2600 кг/м 3 ).

Применение материала

Бетонные конструкции получили распространение во всех сферах строительства.

Основные направления использования – возведение зданий, обустройство и укладка дорожных покрытий цементобетоном, проведение ремонтных и восстановительных работ. Давайте для начала поговорим об усилении асфальтобетонных покрытий слоями цементобетона.

Усиление асфальтобетонных покрытий и дороги

Цементобетоны применяются в реконструкции и прокладке автомобильных дорог, пешеходных дорожек и аэродромных покрытий. В дорожных работах используют дисперсионно-армированные составы, содержащие мелкую металлическую стружку или полимерные нити.

Жидкий бетон незаменим для аварийного и планового ремонта взлетно-посадочных полос и скоростных магистралей. Использование нескольких слоев цементных смесей с разным составом обеспечивает повышенную прочность и универсальность, по сравнению с однослойным покрытием.

О применении цементобетона для дорог расскажет следующий видеосюжет:

Строительство

Наибольшее применение цементобетон получил в строительной сфере. Ни одна капитальная постройка не проводится без предварительной заливки бетонного фундамента. Функцию несущих стен и перекрытий в высотных зданиях всегда выполняют железобетонные плиты, выдерживающие высокие нагрузки.

При постройке домов в сейсмически опасных регионах может использоваться цельная железобетонная конструкция, полученная путем заливки по мере возведения стен. Обустройство портов и вокзалов не обходится без оборудованных бетонных участков и подъездных путей. В местах разгрузки товарных составов и судов такие покрытия являются единственным материалом, выдерживающим интенсивное движение транспорта и погрузочной техники.

Лишь с применением бетона стало возможно возведение небоскребов и других нагруженных конструкций. Сложные системы туннелей метро, мостов и арок реализованы с использованием цементобетона в качестве основного материала. Расчеты прочностных характеристик и подбор модификаторов позволяют строить конструкции, невозможные во времена кирпичной кладки.

Читайте также:  Шины Форд Фокус 3 штатные и допустимые размеры резины, давление

Другие типы

Цементобетоны служат материалом для изготовления плотин, русел водных каналов, проведения экстренных подводных и надводных ремонтных работ. Благодаря высоким экологическим качествам цементного камня стало возможным широкомасштабное строительство комплексов водоснабжения и очистки. Из бетона выполнены системы канализации, трубы, сооружения промышленного и хозяйственного назначения.

Бетоны на основе цементного связующего можно приготовить самостоятельно. Для улучшения или модификации их параметров добавляются отдельные присадки, реализуемые в готовом к применению виде. Цементобетоны широко используются в комплексе с другими строительными материалами, чтобы повысить прочностные характеристики без существенного удорожания конструкции.

Сульфатостойкий бетон

Для начала вспомним, что такое бетон. Бетон – это искусственный каменный материал, состоящий из следующих компонентов:

  • песок;
  • щебень;
  • цемент;
  • добавки;
  • вода.

Перемешивая эти компоненты получается бетонная смесь, которая при заполнении в формы застывает и через 28 суток образуется плотный искусственный камень, который и называется бетоном.

Надо отличать ещё и растворную смесь, когда ко всем компонентам бетонной смеси не добавляется щебень, но процесс твердения происходит по обычной схеме и также образуется искусственный камень, который назовём бетоном.

Основным скрепляющим компонентом является цемент и именно он называется вяжущим материалом.

При строительстве фундаментов, речных и морских молов, гидротехнических сооружений, мостовых свай, обсадных конструкций железобетонных колодцев в проектной документации может быть указано требование о применении сульфатостойкого бетона.

  1. Опасность сульфатов для бетона
  2. Способы борьбы с сульфатами
  3. Как определяется сульфатостойкость
  4. Сульфатостойкий цемент
  5. Шлакопортландцемент
  6. Пуццолановый цемент
  7. Приготовление сульфатостойкого бетона своими руками
  8. Видео
  9. Коротко о главном

Опасность сульфатов для бетона

Сульфаты – соли серной кислоты (H2SO4), широко распространённые в природе и в избытке имеющиеся в морской воде, грунтовых водах и других минеральных источниках. Они способствуют развитию III типа коррозии бетона . Такой тип разрушения происходит при образовании в теле бетона — в порах и капиллярах малорастворимых солей. Такое образование приводит к давлению на бетонный камень и его разрушению. Сульфаты, попадая в бетон, взаимодействуют с продуктами гидратации цемента и образуют комплексные различные соли, самой опасной из которых является гидросульфоалюминат кальция (ГСАК).

Опасность ГСАКа заключается в том, что он, взаимодействуя с водой, присоединяет 30-32 её молекулы и расширяется в объёме и разрывает структуру камня. Это образование (ГСАК) возникает как результат реакции гидроалюминатов цементного камня с гипсом, который поступил в бетон в виде растворов или образовался от реакции сульфатов и гашёной извести Ca(OH)2.

Высокая концентрация двухвалентных анионов SO42- в воде и C3A (трёхкальциевый алюминат) в цементе, непременно будут приводить к образованию гидросульфоалюмината кальция.

Воды, с содержанием сульфатов, находятся везде и в этом заключается их опасность для бетонов.

Особенно высока концентрация сульфатов в морской воде, достигающая 2500-2700 мг/л.

Образующийся ГСАК расширяется и ломает структуру бетонного камня, потому что, связывая молекулы H2O, он увеличивается в объёме в 1.63 раза, а когда взаимодействует ещё и с C3A и Ca(OH)2, то увеличение объёма ещё больше – в 2.27 раза. Расширенный состав ГСАКа может вымываться водой и будут образовываться разрывы сплошности в теле бетона. Так происходит коррозия бетона III типа, когда продукты коррозии, иначе говоря, образование гидросульфоната кальция и гашёная известь вымываются водами, которые контактируют с конструкциями.

Способы борьбы с сульфатами

Для того чтобы противостоять вредному воздействию сульфатов из морской воде, природных водоёмов и грунтовых вод, в строительстве применяют следующие материалы:

  • Сульфатостойкий портландцемент;
  • Шлакопортландцемент;
  • Пуццолановый цемент;
  • Портландцемент с минеральными добавками.

Применение таких цементов при производстве бетонных смесей и растворов придаёт конечному продукту, т.е. бетонному камню, необходимые сульфатостойкие свойства. Важность этой темы определяется и существованием отдельного ГОСТ 56687 – 2015 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы определения сульфатостойкости бетона.

Как определяется сульфатостойкость

  1. Заливают 15 формочек 25х25х254 мм цементно-песчаным раствором.
  2. Через 24 часа извлекают образцы и помещают в воду на 27 суток.
  3. После выдерживания в воде отбирают 12 образцов и снова помещают 6 — в воду, а остальные 6 — в 5 % раствор сульфата натрия.
  4. В таком положении они находятся до 12 месяцев, причём контрольные образцы находятся в несменяемой дистиллированной воде, а испытуемые образцы – в растворе, который периодически меняют на свежий.
  5. Периодически их извлекают и осматривают, фиксируя дефекты – сколы, трещины, изгибы образцов.

Все результаты обрабатываются по сложным формулам и в конце концов сводят в таблицу:

Читайте также:  Alcohol 120% скачать бесплатно для Windows

Но в этой таблице всё только про цементы. Так вот, сульфатостойкость бетона определяется в каждом конкретном случае в зависимости от агрессивности среды, в которой он будет находиться, т. е. конкретные показатели содержания ионов SO 4 2- в воде. Проектные требования по водонепроницаемости, которые имеют классы W 4 – W20. По этим данным подбирают марку цемента по ряду таблиц в Своде Правил 28.13330. 2012 (Защита строительных конструкций от коррозии), который может быть использован для приготовления бетонной смеси в том или ином проекте. Как вы понимаете, сульфотостойкость бетонов очень сложная тема и по-простому с ней не разобраться.

Сульфатостойкий цемент

Напомним, что такое цемент – это искусственный материал, который получают из магнезиальных и карбонатно-силикатных горных пород методом спекания в огромных печах обжига (до 180м). Полученный после обжига клинкер засыпают в шаровые мельницы с добавлением до 6 % гипса ( CaSO 4 х2Н2О ). Далее полученный порошок пневмотранспортом перекачивается в силосы. Так получается обычный портландцемент, названный в честь английского острова Портленд, на котором впервые он был получен в 1824 году.

Для того чтобы придать портландцементу сульфатостойкие свойства, ему на стадии производства задают определённый минералогический состав. В маркировке добавляются две буквы С, что означает сульфатостойкий. Таблица регулирования содержания минералов в клинкере взята из ГОСТа 22266 – 2013.

Из этой таблицы видно, что важно удерживать в норме трёхкальциевый алюминат, который и есть вредоносная составляющая при взаимодействии с сульфатами. Об этом мы говорили в начале статьи. Образование гидросульфоалюмината кальция (ГСАК) приводит к повреждениям бетонного камня от расширения при протекании реакции, а в последующем к вымыванию этого образования из тела бетона. Так протекает коррозия бетона III типа.

Марки сульфатостойкого цемента по прочности – В32.5, В42.5, В52.5.

Шлакопортландцемент

Это гидравлическое вяжущее, которое получается после совместного помола клинкера и высушенного гранулированного доменного шлака, добавляется ещё и гипс в пропорции, как при обычном цементе, то есть до 6%.

ГОСТ требует содержание доменного шлака в пропорциях к общей массе цемента от 20 до 60 %. Шлакопортландцемент подразделяется на обычный, быстротвердеющий и сульфатостойкий. Марки по прочности не отличаются от обычного сулфатостойкого портландцемента – В32.5, В42.5, В52.5. В таблице выше можно понять, что для шлакопортландцемента также важным показателем, который жёстко нормируется ГОСТом, является содержание по минералогическому составу трёхкальциевого алюмината не более 5%. Такое содержание этого минерала и обуславливает сульфатостойкость шлакопортландцемента.

Такой цемент универсален и широко применяется при строительстве крупных гидротехнических сооружений.

У него есть один недостаток – при гидратации цемента выделяется незначительное количество тепла, что ограничивает использование его в зимний период.

Поэтому его используют при производстве железобетонных конструкций, которые подвергаются тепловлажностной обработке, то есть пропариванию.

Одним из самых важных достоинств шлакопортландцемента является его дешевизна, что немаловажно при больших объёмах строительства.

Пуццолановый цемент

Это цементы, которые готовятся из обычных портландцементов и активных минеральных добавок. Активные минеральные добавки – это искусственные или природные вещества, в составе которых обязательно присутствует активный кремнезём, который содержится в пуццоланах.

Пуццолана – материал силикатного или алюмосиликатного состава и их комбинация, получается из туфа, пемзы, вулканического пепла. Название дано от итальянского города Пуццуоли. Если пуццолану залить водой, то ни в какую реакцию она вступать не будет, но в тонкоизмельчённом виде в присутствии воды взаимодействует с раствором гидроксида кальция Ca(OH)2, знакомая нам гашёная известь. Таким образом присутствие измельчённого реакциоспособного диоксида кремния (SiO2), который по массе составляет не менее 25% в пуццолановой добавке, приводит к прохождению реакции взаимодействия с гидратом окиси кальция.

Такая добавка не позволяет формироваться уже хорошо нам известному гидросульфоалюминату кальция, потому что активный кремнезём вступает в реакцию с водой и забирает её и гашёную известь. Таким образом пуццолановый цемент уберегает бетон от разрушающего воздействия пресных и сульфатных вод. Так выглядит природа противостояния сульфатной коррозии.

Приготовление сульфатостойкого бетона своими руками

Если у вас остро возникла необходимость залить ограждающую стену, которая будет находится под воздействием воды, например, у реки или озера, то вот вам рецепт.

Чтобы приготовить 1 м3 сульфатостойкого бетона (М300) своими руками необходимо иметь следующий набор материалов:

  • сульфатостойкий портландцемент — 360 кг;
  • речной песок — 850 кг;
  • щебень гранитный — 1100 кг;
  • вода — 190 л;
  • при необходимости добавки 5–10 кг.

Видео

Цементная бацилла – почему возникает и как ее предотвратить

Цемент — это самое популярное строительное сырье, входящее в состав разнообразных материалов, растворов, штукатурок. После соединения с водой он образует прочнейшее камневидное тело, обладающее твердостью, не боящееся влаги и отличающееся большим сроком службы. Но плотная цементная масса долго твердеет, поэтому монтажные или отделочные работы нередко затягиваются.

Читайте также:  Головное устройство Pioneer со съемным планшетом Android журнал АвтоЗвук

Порой у строителей возникает вопрос, а можно ли добавить к цементу гипс, ведь смесь должна получиться более легкой, эластичной и быстросохнущей? К сожалению, подобные эксперименты могут привести к печальным последствиям.

Использование гипса для производства цемента

В состав цемента входит множество разных ингредиентов. Прежде всего, его основу составляют минеральные породы в форме мельчайшей крошки — мел, известняк, доломит, кальциты и другие вещества карбонатной группы. Также при производстве используются глина, суглинок, сланцы, лесс и прочие глинистые породы. С точки зрения химии в составе цемента можно выявить оксиды многих металлов и неметаллов — алюминия, магния, железа, кремния, кальция.

В процессе создания цемента все компоненты соединяются, сушатся, перемалываются в пыль, после прогреваются при высокой температуре. В результате получается клинкер, который опять дробится до мельчайших частиц. Далее в него вводятся синтетические модификаторы и улучшители свойств цемента.

В качестве добавок к материалу может выступать и гипс в объеме до 3-6% от общего веса (после приготовления цементной массы). В такой форме он прибавляет раствору прочности и не оказывает вредного воздействия.

Эттрингит, или «цементная бацилла»

Частные «специалисты», а также новички в сфере строительства и ремонта нередко вводят в бетонную смесь значительную долю гипса или алебастра с целью получения пластичного универсального раствора, который можно будет накладывать более толстым слоем. По их мнению, с помощью такого состава можно сразу избавиться от крупных дефектов и за один подход выровнять поверхность. Кроме того, время застывания раствора должно серьезно сократиться, что повысит общую скорость ремонтных работ в разы.

Что происходит в ходе таких действий внутри цементного раствора на химическом уровне? После введения воды начинается реакция входящих в состав цемента алюминатов с полуводным гипсом. В итоге формируется гидросульфоалюминат кальция, или эттрингит — минерал с беловатым или желтоватым цветом, производное алюминия и кальция, сульфат.

Данный камень раньше называли «цементной бациллой». Он имеет кристаллическую структуру, причем отдельные кристаллы сильно растут при наборе прочности и разрушают сам цемент.

Последствия соединения гипса и цемента

После введения гипса в цементную смесь уже спустя 1-5 суток на камне начинают формироваться целые россыпи микротрещин. Противостоять появлению эттрингита в ходе гидратации невозможно. Более того, процесс постоянно нарастает по мере воздействия на материал влаги из осадков, воздуха.

Цементный камень все равно разрушится в ближайшем будущем. Кроме того, при использовании металлической сетки для армирования стен она заржавеет, так как из-за присутствия гипса смесь станет аккумулировать влагу. На поверхности отделки выступят некрасивые пятна ржавчины.

Предотвращение проблем и применение гипсово-цементной смеси

При нанесении цементного раствора с добавлением гипса на кирпичную стену, которая располагается внутри здания, можно спасти ситуацию довольно просто. Достаточно наложить слой стандартной цементной финишной штукатурки или шпаклевки. Это защитит материал от контакта с влагой и предотвратит появление эттрингита. Если стена бетонная или выходит наружу, такой подход не будет результативным.

Химическая реакция неизбежна, и даже при ее медленном развитии отделка прослужит максимум 5 лет, да и то при условии неподверженности покрытия регулярному воздействию влаги. В качестве фасадного оформления цемент полностью разрушится после первой же зимы.

Чтобы устранить риск появления эттрингита, в композицию «гипс плюс цемент» вводят специальные пуццолановые добавки с кремнеземом в активной форме. Они могут быть природными (диатомит, трепел, опока) или синтетическими по происхождению (кислые доменные шлаки, метакаолин, белая сажа, микрокремнезем).

При добавлении этих веществ падает концентрация гидрооксида кальция в растворе, поэтому цементная бацилла не появляется. При изготовлении раствора с таким составом получается ГЦПВ — гипсо-цементно-пуццолановое вяжущее.

ГЦПВ активно применяется при производстве бетонов, прочность которых составляет 15-80 МПа, морозостойкость — 25-300 циклов и даже более. В таких бетонах тщательно подобраны пропорции основных компонентов, а также пуццолановых добавок, пластификаторов, наполнителей. Подобный бетон отверждается уже за 60 минут, а прочен настолько, что может служить сырьем для изготовления искусственного камня для фасадов.

При самостоятельном заведении ГЦПВ тоже возможно пользоваться кремнеземными добавками, но результат часто бывает непредсказуемым. Во избежание последствий лучше применять заводские смеси и строго соблюдать технологию, что напрямую влияет на качество и долговечность результата.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector