В процессе возведения фундамента из всех вяжущих чаще применяют цемент. Использование других типов вяжущих ограничивается сооружением специальных конструкций или ведением надземных строительных работ. Название «цемент» объединяет в себе минеральные гидравлические вяжущие искусственного происхождения. Цемент может быть безусадочным, быстросхватывающимся, водонепроницаемым и т. д.
В зависимости от требуемой марки бетона следует использовать определенную марку цемента. Марка цемента обозначает его прочность при сжатии. По новым строительным стандартам вместо марок цемента введено понятие «класс цемента». В соответствии с ГОСТ 31108–2003 существуют 4 класса цемента по прочности: 22,5, 32,5, 42,5 и 52,5. Эти числа показывают, какую минимальную прочность набирает данный класс цемента на 28 сутки после затворения (единица измерения – МПа). Классы цемента 32,5, 42,5 и 52,5 подразделяют, кроме того, на подклассы: нормальнотвердеющий и быстротвердеющий (обозначают их соответственно буквами Н и Б). Подклассы показывают, насколько прочен цемент на 7 сутки.
На сухом и прочном грунтовом основании можно применять цементный раствор самого низкого класса. Если грунт влажный, марку следует повысить. На основании, насыщенном влагой, для приготовления бетонов и строительных растворов стоит использовать цемент наиболее высокого класса.
Существуют несколько разновидностей цемента:
• портландцемент;
• портландцемент с минеральными добавками;
• быстротвердеющий портландцемент;
• шлакопортландцемент;
• быстротвердеющий шлакопортландцемент;
• глиноземистый цемент;
• гипсоглиноземистый расширяющийся цемент;
• белый портландцемент;
• сульфатостойкий цемент;
• пуццолановый цемент;
• цветной портландцемент.
Как и другие материалы, цементы разделяются по составу, прочности при твердении, скорости твердения, срокам схватывания, специальным свойствам. Мы рассмотрим почти все существующие цементы для того, чтобы в дальнейшем сделать правильный выбор и приобрести тот цемент, который в данном случае необходим.
В настоящее время в строительстве из всех цементов наиболее широко используют портландцемент (обозначение – ЦЕМ I) или портландцемент с минеральными добавками (обозначение – ЦЕМ II). Портландцемент – это гидравлическое вяжущее из тонкомолотого клинкера и гипса, причем гипс составляет не более 3,5 % общей массы. При помоле в клинкер вводят минеральные добавки (для второго типа портландцемента). Портландцемент с минеральными добавками делится на 2 подтипа по количеству добавок в нем. В качестве добавок применяют гранулированный шлак (обозначается буквой Ш), пуццолану (обозначается буквой П), а также их смеси (трепел, опоку), которые обозначаются буквой К (композиция шлака и пуццоланы).
Клинкер представляет собой гранулированное вещество, получаемое в процессе производства цемента в промежуточной стадии. Это вещество образуется после частичного плавления извести с глиной или других подобных материалов при очень высокой температуре. Затем гранулированный клинкер смешивают с небольшим количеством гипса (или другой формы сульфата кальция) и тщательно измельчают.
...
При наличии цемента классом выше, необходимого для получения бетонной смеси нужной марки, следует разбавить цемент пластификатором или микрокремнеземом. Тогда цемент высокого класса не будет израсходован впустую, а бетон получится требуемой проектной марки.
Основные вяжущие вещества, которые применяют для строительных работ, – портландцемент и его разновидности. Главными техническими свойствами портландцемента являются средняя и насыпная плотность, сроки схватывания, тонкость помола, равномерность изменения объема при твердении, а также прочность затвердевшего цементного камня.
Средняя плотность портландцемента – 2,9–3,2 г/см3; насыпная плотность в рыхлом состоянии – 900–1100 кг/м3; в уплотненном состоянии – до 1700 кг/м3.
Тонкость помола портландцемента определяется степенью измельчения цемента, а также его удельной поверхностью. Сроки схватывания при температуре 20 °C от момента затворения портландцемента должны быть: начало – не ранее 45 мин, окончание – не позднее 10 ч. При затворении цемента горячей водой может произойти быстрое схватывание.
Твердение сопровождается выделением теплоты. При применении портландцемента для приготовления бетона смесь может разогреться до температуры 80 °C, что способствует образованию трещин в конструкции. Во избежание растрескивания забетонированную поверхность в солнечную и жаркую погоду накрывают влажными опилками или поливают водой через определенный интервал. При твердении цементное тесто может изменяться в объеме: усадка на воздухе – 0,5–1 мм/м; набухание в воде – до 0,5 мм/м. При твердении изменение объема должно быть равномерным. Этот вид цемента чаще используют в строительном производстве.
Путем измельчения портландцементного клинкера, гипса, а также минеральных добавок получают портландцемент с минеральными добавками . В качестве добавок в данном случае могут служить гранулированные доменные шлаки, в количестве около 20 % от массы цемента, а также 25 % активных минеральных добавок осадочного происхождения. При помоле пластифицирующие добавки тонким слоем покрывают зерна цемента. Схватывание цемента происходит замедленно. В ранние сроки твердения замедляется набор прочности. Быстротвердеющий цемент представляет собой портландцемент с минеральными добавками, которые отличаются повышенной прочностью через 3 суток твердения. Данный вид цемента можно использовать при устройстве фундаментов под жилые дома в 1–2 этажа и дачи, так как он достаточно быстро твердеет.
Путем же совместного помола портландцементного клинкера, гранулированного доменного шлака, гипса, которые вводят для регулирования сроков схватывания, изготавливают так называемый шлакопортландцемент . Этот вид цемента применяют реже. Быстротвердеющий шлакопортландцемент отличается повышенной прочностью через 3 суток твердения.
Глиноземистый цемент представляет собой помол сплава, который получают из сырья, состоящего из известняка и пород, богатых глиноземом. Твердение глиноземистого цемента сопровождается интенсивным выделением теплоты. Применяют в индивидуальном строительстве.
Гипсоглиноземистый расширяющий цемент получают путем смешивания тонкоизмельченных высокоглиноземистых доменных шлаков и природного двуводного гипса. Схватывание начинается не ранее, чем через 10 мин, конец схватывания – не позднее 4 ч от начала затворения. Предел прочности при сжатии образцов через 3 суток – не менее 28 МПа.
Путем измельчения белого маложелезистого клинкера, минеральных добавок, а также гипса получают белый портландцемент . Он выпускается двух видов: белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками. По степени белизны белый портландцемент делят на три сорта: первый сорт – 80 %, второй – 75 %, третий – 68 %. Схватывание белого портландцемента наступает через 45 мин, конец схватывания – не позднее 12 ч после затворения.
Сульфатостойкие цементы делят на четыре вида по вещественному составу: это сульфатостойкий портландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент. При затворении и твердении они образуют цементный камень, устойчивый к агрессивному действию сульфатной среды. Продукт, получаемый путем измельчения портландцементного клинкера и нормированного минералогического состава гипса, который, в свою очередь, добавляют для регулирования сроков схватывания, и есть сульфатостойкий портландцемент .
Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками – продукт, получаемый путем измельчения портландцементного клинкера нормированного минералогического состава, активных минеральных добавок, а также гипса.
Сульфатостойкий шлакопортландцемент – продукт, получаемый путем измельчения портландцементного клинкера нормированного минералогического состава, шлака нормированного химического состава, а также гипса. Эти виды цементов считаются специализированными, так как обладают повышенной стойкостью.
Пуццолановый портландцемент – продукт, получаемый путем измельчения портландцементного клинкера нормированного минералогического состава, активных минеральных добавок осадочного происхождения. Этот цемент быстро набирает прочность лишь при твердении во влажных условиях, в воде или при тепловлажностной обработке. Пуццолановый портландцемент наиболее водонепроницаемый, отличается пониженной морозостойкостью. Схватывание наступает не ранее 45 мин, конец схватывания – не позднее 10 ч от начала затворения.
