Специальный вид вяжущего – расширяющийся цемент разработан для реализации строительных работ определенного характера, для возведения частных домов и общественных зданий его использование нецелесообразно. Он отличается от традиционного материала составом и рядом свойств, о которых мы далее расскажем.
Классификация по свойствам
Расширяющиеся цементы – это группа материалов. Вяжущее можно классифицировать по составу, который определяет характеристики будущей конструкции и поведение рабочего раствора:
- глиноземистый расширяющийся цемент увеличивает объемы в процессе гидратации вяжущего, после чего сохраняет форму без образования трещин и нарушений с минимальной обратной усадкой;
- безусадочные цементы в процессе твердения набирают объем, но после набора прочности не изменяют размеров совсем;
- напрягающий представитель группы расширяющихся цементов применяется при производстве предварительно напрягаемых железобетонных конструкций и изделий.
В основе всех типов расширяющегося вяжущего – клинкерный портландцемент, к которому в разном количестве добавляют доменные шлаки и гипс. Расширение объема обеспечивается дополнительными присадками:
- соединения алюминия;
- магниевые реагенты.
За рост размеров изделий также отвечает гипс, который, как известно, значительно увеличивает объем при реакции с водой.
Расширяющийся и безусадочный цемент при увеличении объема не теряют прочности, а наоборот, уплотняются в структуре. Это является преимуществом материала перед пористыми бетонами с точки зрения приобретения твердости камня.
Напрягающий цемент при изготовлении ж/б изделий работает как растяжитель – он удлиняет арматурные каркасы при гидратации, создавая внутреннее напряжение стали, что увеличивает несущую способность изделия. Бетон на таком цементе за счет уплотненной структуры обеспечивает более длительную защиту металлических стержней от воды по сравнению с железобетоном на обычном вяжущем.
Классификация по составу
Расширяющиеся цементы производятся на разном сырье с использованием дополнительных присадок, что в разной степени определяет поведение рабочего раствора и основные свойства готового изделия. По этому признаку приводим отдельную классификацию вяжущего по основному компоненту.
Глиноземный цемент
ГОСТ 11052-74 определяет глиноземистый цемент как основной в группе расширяющихся вяжущих для бетона. Современное его название – алюминатное вяжущее.
Существует 2 основных типа глиноземного цемента: алюминатный с соответствующими присадками и обычный глиноземный, разработанный отечественным ученым И. В. Кравченко. Они аналогичны по характеристикам и составу, для наглядности приведем сравнение ключевых параметров в таблице:
| Критерий | Алюминатный цемент | Глиноземистый (И. В. Кравченко) |
|---|---|---|
| Состав |
|
|
| Расширение | 0,05% в первые сутки и 0,02% через 28 суток | 0,05% в первые сутки, через 28 суток – 0,1%. |
| Время схватывания и твердения |
|
|
| Набор прочности |
| Набор прочности через суток 40…50 МПа. |
Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся обоих типов увеличивает объем на протяжении всего периода твердения камня с последующим сохранением приобретенных размеров. В случае с алюминатным вяжущим необходимо поддерживать бетон во влажном состоянии на протяжении всего срока набора прочности, но не допускать перегрева.
Набор прочности в обоих случаях происходит быстро – через 3 суток наблюдается достаточный уровень надежности конструкций для проведения последующих монтажных работ.
Преимущества цемента:
- Возможность монтажной работы при отрицательных температурах до -25°С, что делает материал востребованным при зимнем строительстве;
- Марка морозостойкости конструкции не менее F200, поэтому цемент применяется преимущественно в северных регионах со стабильной сменой температурных режимов.
Недостатки:
- Ограничение верхней температуры до +80°С, перегрев пагубно влияет на структуру камня;
- До полного набора прочности (до 28 суток) обычный глиноземный цемент на шлаке и гипсе нельзя подвергать водным процедурам в любом их проявлении.
Портландцементы
Расширяющиеся цементы на основе ПЦ содержат различные присадки и основополагающие компоненты:
- Смесь портландцемента (65…75%), высокоглиноземистого шлака (15…25%) и 7…10% двуводного гипса и активных минеральных добавок. Сроки схватывания и набора прочности соответствует цементу м400, м500 и м600 (рассмотрим далее);
- 95% ПЦ, 5% негашеной извести и 0,1-0,2% полимерных присадок. Расширение объема происходит за счет образования газовых пузырьков в результате гидратации извести и воды. Недостаток материала – стремительное расширение с последующим частичным оседанием. Известь способствует водостойкости и непроницаемости камня. Расширяющиеся тампонажные цементы данного типа используются для заделки швов конструкций, где необходимо добиться герметичности поверхности.
- Различные комбинации портландцементов и гипса с минеральными добавками подбираются технологично согласно требованиям условий. В некоторых случаях глинозёмистый шлак может быть заменен анулитом (смесью основного сульфата кальция и алюминия).
Напрягаемый бетон производят преимущественно на вяжущем с основой из портландцемента в виду специфики применения – такой материал оптимален для создания конструкций высокой прочности, предназначенных для службы в разных условиях.
Дополнительные требования к расширяющимся цементам
Вяжущее из ПЦ и глинозема регламентированы одним стандартом – ГОСТ 30515-97 (новая редакция ГОСТ 31108-2003). Несмотря на разницу в составах, документ обязывает эти типы цементов подчиняться стандартным правилам контроля производства, применения и испытания материала. Кроме времени твердения и прочности в разном возрасте (рассмотрены ранее), ГОСТ рекомендует:
- Использовать для производства клинкер с определенным составом со ссылкой на ГОСТ 310.3.
- Применять специальные добавки в определенном количестве.
- Фасовать цемент в бумажные и полимерные пакеты, а также герметичные контейнеры.
- Хранить расширяющийся цемент как любой другой – не более указанного срока годности в сухом проветриваемом помещении.
Также документ устанавливает правила испытания цементов в возрасте 3 и 28 суток.
Применение
Расширяющиеся цементы применяются в строительстве и при ремонте:
- Устройство чаш ванных, бассейнов, саун, в том числе на улице. В данных случаях применяется водонепроницаемый расширяющийся цемент, который не дает усадку, ведь даже самая современная гидроизоляция бессильна при потрескавшемся днище конструкции.
- Замес водонепроницаемых штукатурок для наружных работ, где необходимо создать прочное и герметичное покрытие стен из газобетонных и других пористых блоков;
- Ремонтные работы по фасаду и внутри помещения: заделка трещин, стыков конструкций, вода труб и коммуникаций в колодцы и здание;
- При ремонтной склейке железобетона;
- Для добычи крупных глыб скальных пород посредством «тихого взрыва». В скале методом бурения или другим способом образуется щель, в которую закладывается расширяющийся цементный раствор. Через пару дней он естественным образом выталкивает крупные глыбы породы. Такой способ добычи менее дорого, чем традиционный подрыв, а также более гуманный – в результате получаются преимущественно крупные камни, требующие минимальной обработки.
Расширяющиеся цементы отличаются от обычных преимущественным отсутствием усадки и проникающей способностью при ремонте. Но эти материалы дорого стоят, их непросто доставлять до строительной площадки из-за короткого времени схватывания, поэтому для возведения основных домовых конструкций их не используют.
