Цементный камень его свойства

Структура цементного камня

Цементный камень представляет собой сложную систему, которая включает:

• ? каркас кристаллических сростков новообразований;
• ? цементный гель, находящийся в стадии продолжающейся кристаллизации;
• ? непрореагировавшие частицы цементного клинкера;
• ? частицы химических добавок;
• ? избыточную воду;
• ? воздух.

В связи с тем что для увеличения подвижности смеси при затворении цемента добавляют на 35. 60 % больше воды, чем это требуется для протекания процессов гидролиза и гидратации (химически связывается лишь 20. 22 %), значительная часть воды остается в цементном камне в свободном состоянии, что способствует увеличению его пористости.

Свойства портландцемента

Строительно-технические свойства портландцемента характеризуются оценочными показателями, относящимися к различным состояниям этого материала: порошку, тесту, цементному камню.

Свойства цементного порошка. К ним относятся плотность и тонкость помола портландцемента.

Белый цемент М-500.Все о цементе.Характеристика.Применение цемента.Замес цемента.Пропорции замеса.

Плотность портландцемента колеблется в пределах

• 3050. 3200 кг/м 3 . Насыпная плотность зависит от степени уплотнения. Для рыхлонасыпанного цемента она составляет
• 900. 1100 кг/м 3 , а сильно уплотненного — 1700 кг/м 3 . Обычно в расчетах принимают значение плотности 1300 кг/м 3 .

Тонкость помола цемента существенно влияет на его свойства. Реакция между цементом и водой происходит на поверхности зерен. Поэтому чем более тонко измолот цемент (больше удельная поверхность зерен), тем быстрее идет гидратация, а следовательно, и нарастание прочности.

Тонкость помола определяют просевом высушенной навески цемента (50 г) через сито с сеткой № 008. Тонкость помола должна быть такой, чтобы при рассеве через это сито проходило не менее 85 % от массы навески.

Удельная поверхность портландцемента заводского помола находится в пределах 2500. 3500 см 2 /г, а для быстротвер- деющего доходит до 6000 см 2 /г.

Свойства цемента в тесте. Цементным тестом называют смесь цемента с водой. Такие свойства цемента, как сроки его схватывания, равномерность изменения объема цементного теста при твердении и другие, определяют на тесте унифицированной консистенции, т.е. на тесте нормальной густоты.

Нормальную густоту цементного теста определяют при помощи прибора Вика (рис. 4.16). Для этого приготавливают це-

Рис. 4.16. Прибор Вика:

• 1 — цилиндрический стержень; 2 — указатель для отсчета перемещения стержня; 3 — шкала; 4 — зажимной винт;
• 5 — обойма станины; 6 — пестик (измеритель густоты)

ментное тесто с некоторым количеством воды и закладывают в кольцо прибора. В конец подвижного стержня вставляют пестик и дают возможность стержню с пестиком свободно погружаться в тесто. Густота считается нормальной, если пестик не доходит до пластинки, на которой установлено кольцо, на

НИКОГДА не ВЫБРАСЫВАЮ затвердевший ЦЕМЕНТ. ИСПОЛЬЗУЮ ПОВТОРНО

5. 7 мм. Для портландцемента нормальная густота находится в пределах 25. 30 % воды от массы цемента (так называемая водопотребностъ).

Начало и конец схватывания теста нормальной густоты также определяют на приборе Вика, но по глубине проникновения иглы. Начало схватывания должно наступать не ранее чем через 45 мин, конец — не позднее 10 ч от начала затво- рения. Эти показатели определяют при 20±2 °С. Обычно начало схватывания у портландцемента наступает через 1. 2 ч, а заканчивается через 4. 8 ч. Портландцемент, применяемый для бетонных покрытий автомобильных дорог, должен иметь начало схватывания не ранее 2 ч с момента его затво- рения.

Свойства цемента в камне. Тепловыделение в процессе схватывания и твердения цементного теста связано с тем, что все реакции гидратации клинкерных минералов экзотер- мичны. Количество выделяющегося тепла при этом определяется минералогическим составом клинкера. Тепловыделение основных минералов клинкера в условиях полной гидратации оценивается следующими примерными данными (кДж/кг):

Тепловыделение цемента существенно повышается и с увеличением тонкости его помола, а также при введении в его состав химических добавок, ускоряющих процесс гидратации.

Испытание на равномерность изменения объема при твердении производится на образцах-лепешках путем их кипячения в воде. Цементы, не выдержавшие испытание, признаются некачественными и не должны применяться в строительстве.

Прочность цементного камня условно определяют по пределам прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек размером 40x40x160 мм, приготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 (цемент : песок) стандартной консистенции при водоцементном отношении В/Ц = 0,4. Образцы вначале выдерживают на воздухе (1 сутки), а затем в воде — 27 суток. Через 28 суток бал очки испытывают на изгиб, а образовавшиеся при этом половинки балочек — на сжатие. Схема испытаний на изгиб показана на рис. 4.17.

Рис. 4.17. Схема испытания образцов-балочек на изгиб

Предел прочности на изгиб RK3r при действии сосредоточенной силы в середине пролета вычисляют по формуле

где Р — разрушающая (максимальная) нагрузка, Н; I — расстояние между центрами опор, см; Ъ и h — ширина и высота сечения образца, см.

Предел прочности на осевое сжатие RcyK вычисляют по формуле

Предел прочности на изгиб и сжатие образцов в возрасте 28 сут. с момента изготовления называется активностью цемента.

Марку цемента устанавливают по значениям предела прочности на сжатие и изгиб в соответствии с табл. 4.3. Если одно из них (Ясж или НИЗГ) меньше указанного в табл. 4.3, то цемент относят к меньшей марке. Например, при испытании получили RcyK = 38 МПа и i?H3r =5,9 МПа.

Следовательно, цемент относят к марке 400 (а не 500).

Прочностные характеристики цементов

Предел прочности, МПа (кгс/см 2 )

Источник: studref.com

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Свойства цементного камня находятся в зависимости от режима его твердения, который определяется влажностью, температурой и деформативными свойствами окружающей среды. Желательно, чтобы решим твердения экспериментальных образцов цементного камня был максимально приближен к условиям скважины. [1]

Свойства цементного камня могут меняться в присутствии хлорида кальция в зависимости от степени гидратации или от изменений, происходящих во внутренней структуре цементного теста. Были получены результаты о действии различных количеств хлорида кальция ( 0 — 3 5 %) на внутренние свойства гидратированного цемента при постоянной степени гидратации. [2]

Свойства цементного камня в значительной степени определяются его микроструктурой на надмолекулярном уровне. Параметрами микроструктуры являются морфология ( габитус) частиц новообразований, их дисперсность, пористость, распределение объема пор по их размерам, форма пор, степень связности порово-го пространства, природа связи между элементами микроструктуры. [3]

Свойства цементного камня в значительной степени определяются его микроструктурой. [4]

Свойства цементного камня являются функцией пористости е, прочности элементов твердой фазы и контактов между ними, дисперсности и морфологии частиц твердой фазы. Пористость зависит от исходного водоцементного отношения, состава новообразований, их удельного объема и степени гидратации. [6]

Свойства цементного камня находятся в зависимости от режима его твердения, который определяется влажностью, температурой и деформативными свойствами окружающей среды. [8]

Прочностные и изоляцинонные свойства цементного камня , непрерывно изменяющиеся под воздействием внешних ( давление, температура, контактирование с пластовыми флюидами) и внутренних ( структурные неоднородности, характер распределения напряжений в материале и др.) факторов. [9]

На свойства цементного камня существенно влияют длительное перемешивание в процессе приготовления суспензии, использование различных способов кондиционирования и активации раствора. При твердении таких растворов под действием перепада давлений прочность камня значительно увеличивается, а проницаемость снижается вплоть до нуля. [10]

Многие свойства цементного камня определяются его химической природой и микроструктурой. [11]

Какие свойства цементного камня Вам известны. [12]

Ухудшение свойств цементного камня , полученного на основе вяжущих гидроалюминатного твердения, связывают с процессом образования в составе камня трехкальциевого гидроалюмината — СзАН6, который является наиболее устойчивым из всех гидроалюминатов кальция, что обуславливается переходом гексагональных гидроалюминатов в более устойчивую кубическую форму. [13]

К свойствам цементного камня следует отнести механическую прочность, проницаемость, объемные изменения, коррозионную устойчивость в агрессивных средах и модуль упругости. [14]

Ползучестью называют свойство цементного камня или бетона необратимо деформироваться под влиянием длительно действующих в них напряжений, возникающих при действии внешних нагрузок, э также усадки, температурного и других факторов. Ползучесть бетона связана с коллоидным происхождением цементного камня, так как заполнители при нагрузках, допускаемых на бетон, обычно не проявляют ползучести. По мере увеличения доли кристаллической фазы в цементном камне ползучесть бетона уменьшается; процесс этот носит затухающий характер. [15]

Источник: www.ngpedia.ru

Свойства цемента и цементного камня

Цемент имеет различные свойства в состоянии порошка, цементного теста, твердеющего и затвердевшего цементного камня.

Часть их нормирована стандартами, другие — нет, но все они оказывают заметное влияние на свойства бетона.

В настоящее время в нашей стране действуют две системы стандартов, регламентирующих технические требования к цементам. Ниже рассматриваются свойства цемента с ориентацией на требования ГОСТ 10178-85.

Истинная плотность цемента составляет 3,1 г/см 3 . Она используется при расчете состава бетона, так как позволяет определить, какой объем займет цемент в бетонной смеси. При введении в цемент минеральных добавок его плотность снижается до 3-2,9 г/см 3 , шлаковый и пуццолановый портландцементы имеют плотность 2,7-2,9 г/см 3 . Поэтому по плотности цемента можно определить наличие в нем минеральных добавок.

Насыпная плотность цемента (рн) используется при его объемном дозировании, расчете емкостей или складов, для определения массы цемента по его известному объему. Она составляет 0,9-1,2 г/см 3 .

Водопотребностъ цемента — количество воды, необходимое для получения цементного теста нормальной густоты. Стандартом не нормируется. Колеблется в пределах 21-30%, увеличиваясь с ростом тонкости помола и при введении ряда минеральных добавок. Желательно применять цементы с пониженной нормальной густотой, так как при ее росте увеличивается водопотребность бетонной смеси. Цементное тесто нормальной густоты характеризуется определенной консистенцией.

Схватывание цемента можно определить как потерю пластичности цементным тестом (или иначе как состояние, когда пластичности уже нет, а прочности — еще нет). Определяется на тесте нормальной густоты.

Характеризуется началом схватывания — не ранее 45 мин с момента затворения цемента водой и концом схватывания — не позднее 10 ч. Для практики более важно начало схватывания, определяющее «время жизни» смеси. Его можно упрощенно определить по отпечатку стержня (карандаш) в лепешке из теста нормальной густоты. Пока оно пластично — он правильный. При начале схватывания вокруг него появляются трещины.

Для бетонных смесей начало схватывания обычно заметно больше, чем для теста нормальной густоты, так как в них используются более высокие водоцементные отношения (0,4-0,7).

Ложное схватывание цемента выражается в быстром загустевании бетонной смеси после затворения водой. При помоле цемента для замедления схватывания вводится гипсовый камень CaS04- 2Н20. В процессе помола развиваются высокие температуры (до 150 °С и выше). Это может приводить к дегидратации с образованием строительного гипса CaS04 • 0,5Н20 (т. е. гипс фактически обжигается). При затворении цемента водой происходит быстрая гидратация полуводного гипса (начало схватывания его может наступать уже через несколько минут), что и приводит к резкому загустеванию бетонной смеси.

Проверить цемент на ложное схватывание можно повторными определениями нормальной густоты теста через короткие промежутки времени.

Меры борьбы с ложным схватыванием:

• замедление гидратации гипса введением пластифицирующих добавок;
• разрушение образовавшихся гипсовых структур путем более длительного перемешивания смеси.

Равномерность изменения объема. Равномерное изменение объема цемента при твердении (усадка и набухание) неизбежно, а вот неравномерное — недопустимо. Оно происходит при резко замедленном гашении пережженных свободных СаО и MgO (ограничения их содержания — см. выше). Продукты их гидратации увеличиваются в объеме, что приводит ктрещинообразованию в бетоне, причем иногда в значительном возрасте.

Равномерность изменения объема цемента определяется на лепешках из цементного теста нормальной густоты по ГОСТ 310.3-76.

Наибольшее тепловыделение имеет алюминат, второе место занимает алит. Величина тепловыделения зависит от минералогического состава цемента, тонкости помола. Минеральные добавки в цементе снижают тепловыделение.

Максимум тепловыделения наблюдается в первые сутки, в процессе схватывания и начального твердения цемента. За 3 суток цементы различного состава выделяют тепла 110—380 Дж/г цемента, что составляет 60—80% от его месячного количества.

Тепловыделение ведет к разогреву бетона. В массивных конструкциях температура в зависимости от вида и расхода цемента может за 3 суток подниматься до 60-70 °С. Вследствие охлаждения поверхностных слоев в них возникают растягивающие напряжения. Это может привести к трещинообразованию. Чтобы исключить его, применяют низкотермичные цементы: сульфатостойкий, пуццолановый, шлакопортландцемент.

При бетонировании в осенне-весенний период тепловыделение играет уже положительную роль, так как повышает температуру бетона и скорость его твердения. Полезно оно и при зимнем бетонировании. В этих случаях целесообразно использование цементов с повышенным тепловыделением (быстротвердеюшие цементы).

Контракция При твердении цемента происходит увеличение объема твердой фазы, так как вода, связываемая химически, встраивается в структуру гидратированных частиц. Но при этом она «упаковывается» более плотно, и ее объем уменьшается по сравнению с исходным. Уменьшается и суммарный объем вступивших в реакцию воды и цемента. Это явление и называется контракцией (стяжением).

Контракция начинается с момента затворения цемента водой, т. е. одновременно с химическими реакциями. Пока бетонная смесь пластична, контракция сопровождается уменьшением объема смеси, т. е. осадкой (что можно наблюдать визуально). Но при схватывании внешний объем смеси фиксируется, а контракция проявляется уже объемными изменениями внутри цементного камня. При уменьшении объема реагирующих воды и цемента в твердеющем бетоне возникает вакуум, что легко подтвердить экспериментально.

На последствия контракции существуют две точки зрения. Согласно первой из них, контракция ведет к образованию в цементном камне нового вида пор: «контракционных». Согласно второй — новых пор не образуется, так как вода, идущая на химические реакции и уменьшающая свой объем, уже находится в капиллярных порах. Вакуум, возникающий в них, гасится подсосок извне той среды, в которой бетон твердеет, т. е. воды или воздуха. Эта точка зрения представляется более обоснованной, так как при твердении пористость цементного камня уменьшается.

Вопрос: чем гасится контракционный вакуум, важен для морозостойкости бетона. Попадание воздуха в капиллярные поры способствует ее повышению, а поступление дополнительной воды — понижению.

Величина контракции зависит от минералогического состава цемента. В среднем она составляет 6-7 л на 100 кг цемента за 28 суток твердения. Для бетона с расходом цемента 300 кг/м 3 это примерно 20 л/м 3 . Если бетон твердеет в воде, такое ее кс.~ ячество будет дополнительно поглощено извне, а при твердении на воздухе в капилярные поры поступит такое же количество воздуха.

Лежалость цемента. При хранении цемента происходит его медленная гидратация парами влаги, содержавшейся в воздухе, а также взаимодействие с СО2 Влага конденсируется в узких контактах между зернами и вступает в реакцию с минералами цемента. Активность его при этом снижается.

Изготовитель должен гарантировать соответствие цемента стандарту в течение не менее 45 суток для быстротвердеющих и 60 суток для остальных портландцементов.

Одной из характеристик, позволяющих оценить состояние цемента при хранении, являются потери массы цемента при прокаливании. Прокаливание предварительно высушенных проб производится при температуре порядка 1000 °С. При этом разлагаются гидратированные соединения, а химически связанная вода удаляется.

Некоторые стадии потери активности цемента можно наблюдать визуально: появление агрегатов зерен (комочков), их укрупнение, увеличение прочности. Решающим для сохранности цемента является его герметичное хранение. В реальных условиях снижение активности за 3 месяца может составить 10-20%.

Применение лежалых цементов еще в большей степени, чем на прочности, отражается на морозостойкости бетона.

Источник: www.uniexo.ru

Отделочный искусственный цементный камень

Декоративный камень ценится сегодня за эстетичный внешний вид, легковесность и дешевизну, однако при этом технические характеристики тоже достаточно хорошие. Искусственный камень цементный – отличный вариант как для внутренней, так и наружной отделки. Преимуществ у него множество, что и объясняет популярность этого вида облицовки.

Свойства и особенности цементного камня

Состав

Декоративный камень на цементной основе изготавливается на портландцементе марки не ниже М400. В качестве дополнительных компонентов используются:

• песок,
• пластифицирующие и модифицирующие добавки,
• гидрофобные агенты,
• армирующие вещества,
• краситель.

Многие производители вместо обычного цемента применяют белый. Такая основа позволяет окрашивать смесь в любой цвет, и он будет лучше проявляться, чем на обычном цементе.

Производство

Полученный раствор перемешивается и заливается в специальные формы, где просушивается при естественных условиях. Лицевая поверхность изделий получается фактурной и рельефной, а оборотная – ровной, но шероховатой.

Технология очень проста, поэтому сделать облицовку можно самостоятельно. Нужно лишь приобрести нужные компоненты, армирующую сетку и заливочные формы. Специалисты настоятельно рекомендуют использовать армирующую сетку.

Она нужна для того, чтобы материал имел какую-то основу. Закладывается тогда, когда половина раствора уже залита в формы. Сохнут изделия долго – 12 дней в формах, а затем еще две недели без них.

Формы могут быть не только купленные в магазине, но и изготовленные своими руками. Чем необычнее их узор, тем уникальнее цементный камень и тем больше он похож на натуральный.

Как правило, в производственных условиях продукция выпускается в виде кирпича и плитки. Геометрия разнообразна. Есть и мелкоформатные элементы, и более габаритные.

Разновидностей по габаритам и цветовым характеристикам более чем достаточно, что и определяет широкую область применения. Отделка отлично смотрится:

• на целой стене или отдельной ее части,
• на перегородке,
• на камине, арке, колонне,
• на мебели и даже потолке.

Кроме того, облицовка возможна не только в жилых, но и общественных, коммерческих, служебных и других помещениях.

Преимущества

Как известно, все материалы, изготовленные на основе цемента, очень прочны. Не исключение и искусственный камень из цемента.

Главное, если подразумевается самостоятельное изготовление, то необходимо дать материалу набраться прочности. Тогда можно с уверенностью утверждать, что отделка получится не просто прочной, а еще и устойчивой к механическим повреждениям.

Отличительное свойство – влагостойкость, что и позволяет применять его в качестве фасадной и другой наружной облицовки. Например, гипс не может похвастаться водоустойчивостью, поэтому плитка из цемента в этом случае более предпочтительна.

Изделия подойдут и для отделки влажных помещений, таких как ванная комната или кухня. Вдобавок, они «не раскисают» под воздействием постоянной влажности и ее перепадов.

Продукция из цемента абсолютно экологична и гипоаллергенна. В составе нет агрессивных и химически опасных компонентов. Более чем на 90% состав натурален. Стоит отметить и пожаробезопасность.

Искусственный камень цементный легок в монтаже и последующем уходе. Облицовка осуществляется непосредственно на поверхность с помощью мастики или другого высокопрочного клея.

Облегчает весь процесс легкий вес материала. Но, в сравнении с гипсовым камнем, цементный тяжелее, поэтому и клей должен быть соответствующим. Очистка должна быть регулярной и тогда поверхность надолго сохранится в привлекательном виде.

Бесспорно, такой необычный отделочный материал добавит любому помещению торжественности, но в то же время и уюта. Оттенки могут быть различны, но очень популярны натуральные, благодаря которым отличить цементные изделия от натурального камня практически невозможно.

Недостатки искусственного камня из цемента

Среди недостатков можно отметить лишь тот факт, что плитка или кирпич из цемента все же менее прочные, чем натуральная облицовка. Потому не рекомендуется укладка в местах у основания пола, которые в наибольшей степени подвержены воздействиям.

Также стоит отметить, что некоторые образцы не устойчивы к ударным и другим воздействиям, в результате чего поверхность покрывается трещинами, образуются сколы и потертости. Следует учесть, что чем выше марка цемента, тем, соответственно, прочнее материал.

Декоративная плитка – уникальный материал. Преимуществ множество – прочность, долговечность, износоустойчивость и декоративность. При этом стоимость декоративного аналога в несколько раз ниже натуральной продукции, а технико-эксплуатационные свойства уступают не намного.

Источник: otdelkadom-surgut.ru