Определение активности цемента по госту

Активность цемента: что это такое и методы определения

Существует два параметра, определяющих активность (марку) цемента – это определение прочности на разрыв и на изгиб. Для таких испытаний необходимы специально созданные образцы из цементного теста нормальной консистенции, размерами 40*40*160 мм. Все этапы их изготовления и испытания определяются ГОСТом 310.4-81.

Для определения активности цемента применяют как прямые, так и косвенные методы. Прямые методы, самые действенные, но требуют длительного времени (процесс определения основан на твердении цемента), так что для оперативных задач используют косвенные, более быстрые методы. Здесь подходы могут быть различные: кто-то использует контракцию, кто-то оценивает активность через электропроводность цементной суспензии. Оценка активности через электропроводность – простой путь, который при этом нельзя назвать надежным. Прогнозируемые результаты не имеют методологического обоснования и потому рекомендацию для использования в серьезных случаях получить не могут.

Действие контракциометров основано на установлении связи активности цемента с процессом уменьшения объема цемента в результате гидратации специально изготовленного цементного раствора. Это единственный вид приборов, который может быть признан эффективным для оперативного определения активности цемента.

Существуют приборы контракциометры КД-07 и ВМ-7.7, которые могут дать методологически обоснованный результат, однако в данном случае в процессе определения активности (марки) цементов требуется визуальное наблюдение за технологическим процессом, а также проведение подсчета результатов вручную в соответствие с установленной методикой.

Что такое активность цемента

Активность цемента (ГОСТ 310.4-81) – прочность при испытании на сжатие образца из цементного раствора. После проведения лабораторных испытаний материалу присваивается марка (производители должны указать ее на упаковке). Например, ЦЕМ 32,5 (М400), ЦЕМ 42,5 (М500) или др.

Цемент может вступать в реакцию с влагой, находящейся в воздухе, при этом образуется твердый цементный камень, что впоследствии отрицательно сказывается на прочности изготавливаемого цементного или бетонного теста. Активность цемента измеряется в МПа, как и его марка.

Особенностью бетона и цемента является то, что эти строительные материалы при эксплуатации со временем становятся только прочнее. Это связано с тем, что процесс гидратации происходит непрерывно. Выделяют три этапа гидратации цемента: активную фазу, перспективную и фазу деградации.

Активная фаза

Длится 28 суток – срок полного застывания цементного раствора. Вступает в реакцию с водой и кристаллизуется за этот период большая часть компонентов.

Перспективная фаза

На протяжении года идет полная кристаллизация, а прочность цемента при этом приближается к максимальному показателю.

Фаза деградации

Кристаллизованные минералы разрушаются в процессе коррозии, в изделии появляются трещины, нарушается структура бетона. Химическая активность цемента может быть меньше его марки даже в полтора-два раза. Например, активность цемента ЦЕМ 32,5 (М400) обычно составляет 200-330 МПа, а активность цемента ЦЕМ 42,5 (М500) – 250-420 МПа.

Активность цемента таблица (представлены несколько заводов изготовителей):

Цементный завод	Марка цемента	Средняя активность кгс/см2 (0.1 МПа)
Акмянский цементный завод	ЦЕМ 22,5 ЦЕМ 32,5
Ангарский цементный завод	ЦЕМ 32,5	427
Балаклейский цементный завод	ЦЕМ 32,5 ЦЕМ 42,5	431 528
Волковысский цементный завод	ЦЕМ 42,5	522
Волховский цементный завод	ЦЕМ 32,5 ЦЕМ 42,5	473 504
Кантский цементный завод	ЦЕМ 22,5 ЦЕМ 32,5	374 459
Катав-Иваноский цементный завод	ЦЕМ 22,5 ЦЕМ 32,5	383 418
Красноярский цементный завод	ЦЕМ 32,5 ЦЕМ 42,5	470 559
Чимкентский цементный завод	ЦЕМ 22,5 ЦЕМ 32,5	377 440

Условная классификация

Активность цемента в бетоне в течение срока эксплуатации несколько меняется, в зависимости от этого ее условно можно разделить на 3 вида:

• Активная, когда все компоненты бетона вступают в реакцию и перестают кристаллизоваться через 28 суток с момента формовки;
• Перспективная, когда цемент набирает часть прочности в течение 28 суток, а 100% проектного состояния и даже свыше наступает в течение года в процессе монтажа конструкций перед вводом объекта в эксплуатацию;
• Комплексная (частично гидратированная), в таком случае крупные части (негидратированные) остаются в составе камня в качестве наполнителя.

Это условная классификация, которую удобно использовать при определении состава цементного вяжущего для затворения бетонных растворов и их выбора при проектировании.

Процесс проведения испытаний активности цемента

Испытания по определению активности цемента по ГОСТу 310.4-81 проводятся в несколько этапов:

1. Приготовление цементного теста. Смешивают вяжущее вещество и песок в соотношении примерно один к трем, затем смесь выкладывают горкой и начинают наливать воду. В/Ц отношение составляет от 0,4 до 0,5, но количество воды в смеси может корректироваться в зависимости от результатов второго этапа.
2. Определение расплыва конуса смеси. Чтобы испытания по определению активности бетонной смеси, показали максимально точный результат, смесь должна быть нужной консистенции. Испытания по определению подвижности смеси проводят с помощью конуса и встряхивающего стола, диаметр расплыва должен лежать в пределах 105-115 миллиметров.
3. Укладка раствора в формочки. Формы имеют размер 4х4х16 сантиметров, их стенки необходимо смазать машинным маслом. После заливки раствора его необходимо уплотнить, то есть провибрировать.
4. Твердение цемента. В первый день процесс твердения происходит в емкости с раствором гидравлических веществ, затем 27 суток резервуаре с холодной водой.
5. Проведение испытаний. На прочность испытывают три балочки, после чего результаты экспериментов суммируют и находят среднее значение.

Приготовление цементного раствора нормальной консистенции для определения марки цемента

Определение марки цемента предполагает приготовление цементно-песчаного раствора заданным образом. Для смешивания раствора в пропорции 1:3 понадобится:

• 500 г цемента (непосредственно того образца, который назначен к исследованию).
• 1,5 кг песка. Для получения точного результата важно выбрать правильный песок – чистый (мытый) кварцевый песок, с содержанием SiO2 не менее 98%. Влажность материала – менее 0,2 % с потерями при прокаливании менее 0,05%.

Если не соблюсти эти условия, то оценку марки цемента нельзя будет признать корректной.

Оба компонента высыпают в чашу, внутренняя часть которой протерта мокрой тканью. Срок для промешивания – 1 минута. Затем в смеси делается лунка, в которую вливают 200 г воды. Время, выделяемое на впитывание – 0,5 минут, а затем в течение минуты перемешивают вручную. Далее смесь помещают в мешалку (ее чашу протирают влажной тканью) и мешают в течение 2,5 минут.По окончанию процесса нужно оценить консистенцию получившегося раствора. Для этого применяют встряхиватель, на котором имитируют виброуплотнение раствора.

Смесь закладывается в два этапа слоями равной толщины в стандартную форму-конус, установленную на диск встряхивающего столика, а после этого штыкуется по ГОСТу:

• нижний слой – 15 раз,
• верхний слой – 15 раз.

Затем, в указанной последовательности, выполняются следующие действия:

• Форму для загрузки снимают, излишки раствора срезают.
• Цементный конус встряхивают 30 раз в течение 30 ± 5 секунд.
• Основание конуса измеряют по перпендикулярным диаметрам и берут среднее значение.

Раствор нормальной консистенции и приемлем для измерений, если его расплыв 106-115 мм.

Методы определения пределов прочности

Выбор метода определения активности цемента зависит от того, для каких целей цемент будет использоваться в дальнейшем, какой вид и класс бетона будет из него изготавливаться.

Определение пределов прочности на изгиб

Испытание проводят на гидравлических прессах. Образец располагают продольно на двух опорах, постепенно начинают его нагружать. Предел прочности в данном случае определяется по формуле:

Р – нагрузка, l – расстояние между двумя опорами, b и h – ширина и высота балки. Полученное значение измеряется в МПа.

Определение прочности при сжатии

Испытания на прочность при сжатии также проводятся на гидравлических прессах. Чтобы получить значение , надо разделить силу, при которой балка разрушилась (Р) на исходную площадь поперечного сечения бетонного образца.

Определение прочности при пропаривании

Для конструкций, в которых бетон будет подвержен пропариванию с целью сокращения сроков твердения, целесообразно находить активность цемента при пропаривании. В этом случае цемент предварительно проходит обработку в специальной пропарочной камере.

Ускоренный метод

Все стандартные методы по измерению прочности требуют времени, но можно определить активность цемента и ускоренным методом. Для этого применяются специальные приборы, они помогают установить активность материала контракциометрическим методом. В основе работы приборов лежит свойство цемента изменять свой объем при гидратации.

Правила ухода за бетоном в летний период

В теплый период года основной целью мероприятий по уходу за бетоном является защита поверхности от пересыхания.

Основные правила по созданию оптимального влажностного режима несложные, но, главное, соблюдать регулярность их выполнения:

• Все открытые поверхности необходимо тщательно защитить от ветра и прямых солнечных лучей. С этой целью бетонную конструкцию накрывают влагоемкими покрытиями — мешковиной или брезентом. Роль защиты от пересыхания может выполнять полиэтиленовая пленка.

Если такие материалы отсутствуют, то по истечении 2-4 часов после бетонирования поверхность можно посыпать опилками или песком и полить водой. Частота поливки определяется климатическими условиями и должна быть такой, чтобы покрытие постоянно находилось во влажном состоянии. Длительность увлажнения — до достижения бетоном 70% запроектированной прочности. Бетон поливают с помощью рукава с наконечником-распылителем.

• При очень высоких температурах окружающего воздуха увлажняют и саму опалубку перед бетонированием. Если опалубка снимается до окончания срока ухода за бетоном, то поливаются и вертикальные распалубленные поверхности. В сухих жарких климатических условиях для полива круто наклонных и вертикальных поверхностей устраивают систему трубок с малыми отверстиями.
• Свежеуложенный бетон нуждается в защите не только от зноя, но и от воздействия грунтовых вод, особенно агрессивных. Этого можно достичь водоотведением или устройством изоляционного слоя. Для глиноземистых цементов эти мероприятия актуальны в течение трех суток, а для всех остальных видов — на протяжении двух недель.

Поливка свежеуложенного бетона может быть затруднена наличием в воде большого количества солей. Соли после испарения жидкости остаются на бетоне и могут вызвать некоторое ухудшение прочностных свойств поверхностного слоя. В этом случае укрывные материалы располагают на несколько дюймов выше поверхности бетона, поливают только покрытие. Смесь увлажняется парами без попадания на нее солей.

Укрытие и полив свежеуложенного бетона — мероприятия, требующие значительных трудозатрат. Поэтому для площадок значительных размеров, которые в дальнейшем не предназначены для контакта с бетоном, вместо поливки применяют специальные окрасочные составы, защитные полимерные пленки, дегтевые или битумные эмульсии.

Конструкции из легких бетонов с пористыми заполнителями требуют особого режима по влажности. Для ухода за такими бетонами применяют специальные лакокрасочные и пленочные покрытия, предохраняющие поверхность от влаги.

Свежеуложенный бетон необходимо предохранять от механических воздействий — ударов и сотрясений.

Приборы для определения активности цемента

Существуют различные приборы для определения активности цемента, вот некоторые из них:

• Индикатор активности цемента ИАЦ-04М. Система позволит определить активность образца за 5 минут. Активность цемента вычисляется на основании найденной удельной проводимости В/Ц раствора. Прибор дает большую погрешность – до 5 % в ту или иную сторону, поэтому полностью заменить стандартные испытания им не получится. Индикатор позволит вовремя обнаружить сбои в работе оборудования по изготовлению цемента, неправильный химический или минеральный состав, недопустимые условия хранения.

• Цемент-прогноз 2. Позволяет определить активность цемента в ускоренном режиме за 3 часа, измерения производятся за счет нахождения величины конракции цементного теста. В обычных случаях определение активности производится в 1, 3, и 7-суточных режимах.

Индикаторы активности цемента не могут давать очень точных результатов, но их использование целесообразно, когда нет времени на стандартные лабораторные испытания.

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 определяется прочность бетона?

Чтобы присвоить определенному рецепту бетона класс, проводятся испытания кубических образцов с ребром 150 мм. В ходе испытаний образцы разрушаются особыми способами.

• Метод отрыва и скалывания. Из куба выдергивается заранее сделанный стержень.
• Метод вдавливания, с использования штампа и шарикового молотка.
• Метод упругого отскока. Для этого метода применяется особый измеритель прочности бетона. При этом материал остается целым. Для проведения теста используется молоток Шмидта. Такой вариант можно использовать на готовых конструкциях, чтобы убедиться в их прочности.

Молоток Шмидта применяется не только для тестирования бетона, но также кирпича и прочих материалов. Устройства производятся с разной энергией удара.

Чтобы провести испытание при помощи молотка Шмидта, понадобится участок площадью не меньше 100 кв. см. Молоток приставляется перпендикулярно к зоне испытания. Удар не должен приходится на крупные раковины или арматуру. На всех участках производится по 10 замеров.

После удара замеряется значение отскока. По итогам всех испытаний вычисляется средняя величина и затем высчитывается прочность на сжатие.

Зачем нужно знать прочность бетона?

При строительстве сооружений, важно знать какие нагрузки будут ложиться на фундамент. Так, деревянный дом гораздо легче кирпичного, и уж тем более многоэтажного.

При этом избыточная прочность бетона также не приветствуется, поскольку более высокий класс бетона обойдется дороже.

Разные типы работ предусматривают использование своего класса бетона:

• легкий бетон В7,5 — подготовительные работы;
• В12,5 — мощение дорожек и стяжек, основания для легких конструкций;
• В15 — фундаменты для домов до 2 этажей;
• В20 — ленточные фундаменты, лестницы, свободные перекрытия;
• В22,5 — фундаментные основания, дорожки, монолитные стены;
• В25 — фундаменты, стены, бассейны;
• В30 — технические объекты и мосты;
• В35 — дамбы, гидротехнические объекты;
• В40 — мосты, метро, плотины, прочие конструкции с особыми требованиями.

Разделение бетонов по прочности

Классификация марок бетона по прочности использовалась в Советском Союзе. Сейчас они делятся на классы. Марка обозначалось буквой “М” и числом, которое обозначало среднее давление, которое может выдержать бетон. Оно измерялось в кг на кв. см.

Класс бетона обозначается буквой “В” и числом, соответствующим максимальной прочности бетона, измеряемой в Мпа.

Класс бетона является более точным показателем чем марка. Посмотреть приблизительное соответствие класса бетона его марке можно в этой таблице:

РУП «Белстройцентр»

В статье представлены результаты разработки составов и изучения свойств песчанистого цемента, выполненные ГП «Институт НИИСМ» совместно с ОАО «Красносельскстройматериалы». Приведена информация о выпущенной опытно-промышленной партии песчанистого цемента и промышленной апробации его применения в технологии производства ряда строительных материалов.

This article presents the research results for the development of cement compositions and investigation of sandy Portland cement properties. The study was carried out at the State Enterprise «NIISM Institute» in cooperation with the Joint Stock Company «Krasnoselskstroymaterialy». Data on pilot batches of Portland cement and its application in the production process of a number of building materials has been given.

ВВЕДЕНИЕ

Наращивание темпов развития экономики Республики Беларусь и ее строительного комплекса, значительный рост объемов строительства вызвали настоятельную необходимость увеличения выпуска основных строительных материалов и цемента в первую очередь. Одновременно с ростом цен на энергоносители, особо актуальной задачей становится снижение энергозатрат при производстве цемента, как одного из наиболее энергоемких продуктов. В значительной степени решить эту задачу можно снижением доли клинкера в составе цемента. Введение доступной инертной добавки при помоле цемента позволяет решить названные выше проблемы: снизить энергозатраты при производстве, а, следовательно, себестоимость цемента, увеличить объем его выпуска. Наряду с решением экономических задач решается и экологическая проблема – уменьшение объема выбросов в атмосферу с отходящими газами в расчете на тонну цемента.

Цементы с наполнителями, или добавочные цементы, получаются путем добавления к портландцементу от 10 % до 50 % добавок измельченных горных пород или промышленных отходов. Теоретической основой создания добавочных цементов с инертной добавкой является тот факт, что частички портландцемента размером более 40–60 мкм обычно полностью не гидратируются и выполняют в цементном камне роль микронаполнителя. Поэтому значительная часть крупных частичек портландцемента может быть заменена без ущерба для его качества примерно такими же по размерам зернами малоактивных компонентов, в том числе и инертных материалов [1].

ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

В ГП «Институт НИИСМ» совместно с ОАО «Красносельскстройматериалы» были проведены исследования по разработке составов и изучению свойств песчанистого цемента. По результатам исследований была разработана соответствующая техническая нормативная правовая документация, выпущены опытно-промышленные партии песчанистого цемента и проведена промышленная апробация его применения в технологии производства ячеистого бетона, сухих строительных смесей и вибропрессованных бетонных плит.

При проведении исследований в качестве исходных материалов использовали клинкер и кварцевый песок ОАО «Красносельскстройматериалы». Химический состав исходного клинкера и песка представлен в таблице 1. Опытный помол образцов цемента осушествлялся в лабораторных условиях до получения цемента с удельной поверхностью 3100–3200 см2/г (количество гипсового камня, вводимого при помоле, составляло 5 % от массы клинкера).

Таблица 1. Химический состав песка и клинкера

Наименование материала	Содержание компонента, масс. %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	П.п.п.	Na2O	К2О
Кварцевый песок месторождения «Боровое»	91,45	2,20	0,57	2,09	0,20	0,47	1,66	0,53	0,83
Клинкер портландцементный	23,16	4,29	4,51	64,25	0,58	0,92	0,65	0,98	0,66

Исследования физико-механических свойств цементов проводились в соответствии с методами испытаний по [2–5] (таблица 2).

Таблица 2. Результаты физико-механических испытаний песчанистых цементов

Содержание компонентов, %	Удельная поверхность, см2/г	Нормальная густота, %	Водоцементное отношение	Предел прочности, МПа, в возрасте
				После пропаривания		2 сут		7 сут		28 сут
				Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие
Контрольный состав: клинкер – 100	3149	0,235	0,36	5,21	41,6	5,54	28,1	6,49	40,3	7,28	58,7
Клинкер – 95, песок – 5	3179	0,240	0,36	5,18	39,9	5,12	26,0	5,96	40,3	6,95	54,2
Клинкер – 90, песок – 10	3225	0,245	0,37	4,61	34,9	4,93	25,6	5,83	38,4	6,56	51,0
Клинкер – 80, песок – 20	3205	0,250	0,37	4,48	33,5	4,66	25,0	5,62	36,7	6,62	49,9
Клинкер – 60, песок – 40	3284	0,263	0,37	4,38	22,2	3,63	16,2	4,90	27,8	5,94	34,2
Клинкер – 40, песок – 60	3280	0,270	0,37	2,58	11,6	1,70	7,1	3,11	14,8	3,83	20,1

Введение в состав цемента песка приводит к сокращению времени помола с 1 ч 30 мин для контрольного состава до 1 ч 10 мин для образцов цемента с песком при одновременном увеличении удельной поверхности цемента. Вследствие этого, возрастает водопотребность цементного теста и увеличиваются сроки схватывания с 2 ч 20 мин для контрольного состава до 2 ч 40 мин – 3 ч для составов песчанистых цементов. По пределу прочности на сжатие после пропаривания цементы с добавкой песка в пределах 5 %–20 % относятся к I группе по эффективности пропаривания [6]. При замене от 5 % до 20 % клинкерной части цемента кварцевым песком прочность снижается по сравнению с контрольным составом: в возрасте 2 суток – на 7,5 %– 11,0 %; в возрасте 28 суток – на 8,0 %– 15,0 %. Увеличение доли песка в составе цемента до 40 %–60 % приводит к более значительному снижению прочности на 42 %–65 %.

На основании проведенных исследований установлено, что введение в портландцемент песка в количестве до 20 % не приводит к изменению основных физико-механических характеристик портландцемента: по пределу прочности в возрасте 28 суток цементы с содержанием песка 5 %– 20 % соответствуют марке 500, песчанистый цемент с содержанием песка 20 %– 30 % – марке 400. Химический состав песчанистых цементов представлен в таблице 3.

Таблица 3. Химический состав песчанистых цементов

Наименование показателя	Массовая доля, %
	Клинкер 100 масс. ч.; гипс 5 масс. Ч.	Клинкер 95 масс. ч.; гипс 4,75 масс. ч.; песок 5 масс. Ч.	Клинкер 90 масс. ч.; гипс 4,5 масс. ч.; песок 10 масс. Ч.	Клинкер 85 масс. ч.; гипс 4,25 масс. ч.; песок 15 масс. Ч.	Клинкер 80 масс. ч.; гипс 4 масс. ч.; песок 20 масс. Ч.
SiO2	21,98	25,29	28,79	28,11	35,64
Al2O3	3,99	3,85	3,98	4,30	3,93
Fe2O3	4,98	4,91	4,41	4,08	4,51
CaO	62,59	59,80	56,13	56,6	50,32
MgO	0,78	1,01	0,97	0,31	0,85
SO3	3,07	2,70	2,46	3,40	2,59
П.п.п.	0,90	0,77	0,89	1,18	0,74
Na2O	0,92	0,90	1,59	1,35	0,68
К2О	0,79	0,68	0,78	0,67	0,74

Эффективность помола образцов цемента определяли по удельной поверхности и распределению частиц по размерам посредством лазерной дифракции, которая проводилась на анализаторе Analysette22. Измерительное устройство прибора содержит полупроводниковый лазерный диод (длина волны приблизительно 635 нм, мощность лазера не более 1 мВ, класс лазера 1). В анализаторе используется физический принцип дифракции электромагнитных волн для определения распределения размеров частиц. Пучок параллельных лазерных лучей, направленный на дисперсный материал, образует дифракционную картину, вид которой зависит от размеров и оптических свойств частиц. По распределению рассеянного излучения программа рассчитывает распределение частиц по их размерам. В результате получают объемные доли частиц, эквивалентные диаметры которых находятся в определенных интервалах значений.

Результаты анализа распределения частиц цемента по размерам представлены на рис. 1. Из этих данных видно, что с увеличением содержания песка в цементе возрастает количество более мелких фракций (0–5 и 5–20 мкм) за счет снижения количества более крупных фракций (20–50 и 50–80 мкм). Образцы доба­вочных цементов с содержанием песка до 20 % характеризуются более рациональным зерновым составом по сравнению с цементом без добавок. Интегральные кривые распределения частиц по размерам для песчанистых цементов имеют более пологий вид со смещением мак­симума распределения в сторону меньшей дисперсности (рис. 2).

Графики зависимости содержания фракций частиц от количества песка в цементе

Распределение частиц по размерам в образцах цемента с различным содержанием частиц песка

Наиболее благоприятна для обеспечения прочности цемента фракция размером от 5 до 20 мкм. Фракция с зернами размером менее 5 мкм оказывает влияние только на начальную прочность; эта фракция быстро гидратируется, и через 1 сутки цемент набирает максималь­ную прочность при изгибе и сжатии. Фракция более 50 мкм гидратируется очень медленно и мало влияет на марочную прочность цемента.

На основании результатов исследования лабораторных и производственных образцов добавочного цемента были разработаны технические условия на песчанистый цемент ТУ ВY 590118065.562 [7]. Требования к физико-механическим показателям песчанистого цемента представлены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4. Физико-механические показатели песчанистого цемента

Обозначение цемента	Предел прочности, МПа, не менее
	при изгибе в возрасте 28 сут	на сжатие в возрасте, сут
		2	28
ПЦП400	5,4	8	39,2
ПЦП450	5,6	10	44,1
ПЦП500	5,9	15	49,0

Таблица 5. Группа цемента по эффективности пропаривания

Группа по эффективности пропаривания	Предел прочности на сжатие после пропаривания, МПа, для цемента марки
	400	450	500
I	Более 24	Более 27	Более 30
II	От 22 до 24	От 25 до 27	От 28 до 30

ПРОМЕШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕСЧАНИСТОГО ЦЕМЕНТА

Увеличение дисперсности песка – один из основных способов повышения прочности известково-песчаных изделий, подвергаемых автоклавной обработке. При увеличении дисперсности песка возрастает растворимость компонентов, а с увеличением поверхности растворения повышается его скорость. Оба эти фактора приводят к ускорению химического взаимодействия с образованием гидросиликатов кальция.

С учетом факторов, изложенных выше, песчанистый цемент с содержанием песка до 20 % был рекомендован в качестве сырьевого компонента в производстве ячеистого бетона. Цементы с содержанием песка более 20 % могут быть рекомендованы для производства сухих строительных смесей и защитно-отделочных композиций, строительных растворов и бетонов.

В ОАО «Красносельскстройматериалы» была выпущена опытно-промышленная партия песчанистого цемента (с содержанием песка 15 %) для промышленной апробации в технологии производства ячеистого бетона. Результаты исследования физико-механических свойств песчанистого цемента опытной партии представлены в таблице 6.

Таблица 6. Результаты физико-механических испытаний опытно-промышленной партии песчанистого цемента

Содержание компонентов, %	Нормальная густота, %	Сроки схватывания		Предел прочности, МПа, в возрасте
				После пропаривания		2 сут		28 сут
		Начало	Конец	Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие
Клинкер – 85, песок – 15	0,255	2 ч 15 мин	3 ч 15 мин	4,51	32,7	4,67	27,0	7,04	49,9

Выпуск опытных партий ячеистого бетона с использованием песчанистого цемента проводился В ОАО «Гродненский КСМ», ОАО «Гомельстройматериалы», ЗАО «Могилевский КСИ».

В ОАО «Гродненский КСМ» выпуск опытных партий осуществлялся в цехе № 2 на технологической линии WEHRHAHN с автоматизированной системой управления технологическим процессом. Состав ячеистого бетона соответствовал по составу рабочей формовочной смеси для данной технологической линии, за исключением вида применяемого цемента: вместо портландцемента ПЦ 500-Д0 использовался песчанистый портландцемент марки ПЦП500 с содержанием кварцевого песка 15 % (по результатам химического анализа по СТБ 1465 [8]).

В процессе проведения испытаний формовались стеновые блоки из ячеистых бетонов размерами 199х300х599 мм с расчетной плотностью 500 кг/м3 и классом по прочности В2,0. Термовлажностная обработка проводилась по режиму, предусмотренному технологическим регламентом ОАО «Гродненский КСМ». За время проведения испытания было выпущено 532 м3 ячеистого бетона.

Анализируя процесс формования стеновых блоков из ячеистых бетонов с применением песчанистого портландцемента, заданные и фактические составы формовочных смесей, сроки созревания массивов, было сделано заключение, что не существует принципиальных отличий от режимов формования массивов с применением портландцемента ПЦ 500-Д0. Применение песчанистого портландцемента позволило получить стеновые блоки из ячеистого бетона с заданным классом по прочности В2,0.

В ОАО «Гомельстройматериалы» в цехе № 2 на технологических линиях № 1 и № 2 были также проведены промышленные испытания песчанистого портландцемента в производстве стеновых блоков из ячеистого бетона. Сроки созревания массивов составили 1 ч 40 мин – 2 ч, что позволит формовать плановый объем продукции (600 м3). Возвратные технологические потери не превысили нормативного показателя (2,3 %). Прочность блоков составила от 3,2 до 4,1 МПа при нормативе 2,7 МПа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 По результатам проведенных исследований установлено, что не существует принципиальных отличий технологических факторов изготовления ячеистого бетона (режим формования, выдержки, созревания массива) на песчанистом портландцементе марки 500 и бездобавочном портландцементе по ГОСТ 10178 [6] (ПЦ 500-Д0). Получаемый ячеистый бетон имеет стабильные физико-механические свойства.

2 В течение 2009–2010 гг. песчанистый цемент нашел широкое применение в технологии производства ячеистого бетона автоклавного и неавтоклавного твердения, в производстве сухих строительных смесей, бетонов. Это подтвердило его экономическую эффективность за счет снижения клинкерной составляющей в составе цемента.

3 Производство песчанистого портландцемента освоено на ПРУП «Белорусский цементный .

4 По результатам исследований и промышленных испытаний в Республике Беларусь с 01.01.2011 введен в действие государственный стандарт СТБ 2115 [9].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Волженский, А. В. Минеральные вяжущие вещества / А. В. Волженский. – М.: Стройиздат, 1986. – 464 с.

2. Цементы. Методы испытаний. Общие положения: ГОСТ 310.1-76. – Введ. 01.01.1978.

3. Цементы. Методы определения тонкости помола: ГОСТ 310.2-76. – Введ. 01.01.1978.

3. Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема: ГОСТ 310.3-76. – Введ. 01.01.1978.

5. Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии: ГОСТ 310.4-81. – Введ. 01.07.1983.

6. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия: ГОСТ 10178-85. – Введ. 01.01.1987.

7. Портландцемент песчанистый. Технические условия: ТУ ВY 590118065.562.

8. Цементы. Методики определения содержания добавок: СТБ 1465-2004. – Введ. 01.01.2005.

9. Портландцемент песчанистый. Технические условия: СТБ 2115-2010.

Источник