Всё дело в пропорциях: из чего делают цемент, чтобы фундамент простоял долго

Маркировка

Перед тем как мы расскажем сколько надо бетона на фундамент, определимся с маркировками смесей. Для обозначения применяются цифры, которые после буквы «М» (например, М-200, М-400 и др). Цифры обозначают показатель сопротивления бетона на сжатие (значение измеряется в кгс/см2) при полном отвердевании (спустя 28 дней). К примеру, если речь идет о марке М200, то значение близко к 200 кг/см2. От величины цифрового показателя, зависит прочность раствора. В техническом описании проекта дома обычно есть указания и рекомендации относительно класса бетона, который должен применяться в конкретном случае.

Производство бесклинкерного цемента

Сырьем для бесклинкерного цемента являются доменный или гидравлические шлаки, активаторы и другие дополнительные компоненты. Смесь из подготовленных и взятых в нужных пропорциях компонентов, дробят и перемалывают до мелкодисперсного со стояния. Для бесклинкерного цемента характерны:

• устойчивость к различным воздействиям окружающей среды;
• экономичность производства, благодаря невысоким энергозатратам;
• утилизация отходов металлургических и других производств, что положительно влияет на состояние окружающей среды;
• различные цвета и свойства конечного продукта, которые можно получать без изменения основных этапов технологического процесса и привлечения дополнительного оборудования.

Как готовят цемент на производстве

Основными веществами, из которых производят цемент, являются известняк и глина. Из этих двух составляющих специальным образом готовят клинкер, который впоследствии смешивается с прочими добавками, определяющими качество, марку и свойства раствора. Среди обязательных добавок присутствуют: гипс, доломит, цементит.

Этапы производства цемента.

В природе имеется клинкер в чистом виде — мергель, но из-за небольших запасов этого минерала, использовать его в промышленных масштабах не получается, поэтому отечественные и зарубежные производители готовят клинкер из традиционных материалов.

Мергель.

Производство цемента разбито на следующие этапы:

• Для подготовки клинкера необходимо тщательно смешать ингредиенты в специальных барабанах большой емкости.
• На следующем этапе подготовленная масса поступает в печь, где происходит обжиг в течение 3-4 часов при температуре близкой к полутора тысячам градусов. В результате образуется клинкер в виде небольших фракций (до 5 см в диаметре).

Обжиг шлама.

• Далее, полученные зерна клинкера измельчают в барабанах с использованием шаровых грохотов. В процессе обработки материала необходимо добиться порошкообразного состояния смеси.
• На заключительном этапе в готовый цемент добавляют необходимые присадки и отправляют на расфасовку по мешкам или хопрам.

Существует три способа изготовления цемента. Они различаются приемами обработки клинкера.

1. Мокрый способ. Выработка клинкера производится с использованием воды, мела и глины. В результате смешивания веществ в барабане образуется влажная масса – шихта. Ее отправляют на обжиг, после чего полученные гранулы измельчают и смешивают с необходимыми добавками. Данный метод считается довольно затратным, поэтому в настоящее время чаще используют другие способы.
2. Сухой способ. Позволяет сократить этап смешивания готовой смеси с добавками, так как весь процесс сводится к подготовке, дроблению и смешиванию уже готовых ингредиентов. Данная технология становится все более популярной, так как позволяет существенно сократить затраты на производство и конечную цену продукта.
3. Комбинированный способ. В данной технологии используются различные формы производства клинкера, сочетающие в себе этапы производства, применяемые при сухом и мокром способах.

Необходимые материалы и инструменты для работы

От состава раствора цемента зависит его прочность, технические и визуальные характеристики. Стандартный состав смеси состоит из трех элементов:

1. сухой цемент;
2. песок;
3. вода.

В целях изменения качеств состава используются следующие добавки:

• моющее средство;
• клей ПВА;
• известь;
• красители.

Они влияют на цвет покрытия, помогают сделать его более пластичным и клейким.

Для того, чтобы смешать и уложить раствор цемента, понадобятся следующие инструменты:

1. ведро или глубокий таз для размешивания, соответствующий по габаритам объему смеси;
2. строительный миксер или дрель с насадкой;
3. шпатель или лопатка для распределения смеси по поверхности;
4. рукавицы и очки в целях безопасности.

Все эти инструменты наверняка найдутся в хозяйстве у людей, которые хоть раз занимались ремонтом. В противном случае, их стоит приобрести или одолжить у знакомых.

Строительный миксер или насадка на дрель помогут размешать смесь без комочков. Состав получится однородным и в нем не останутся пустоты после застывания.

Для заливки широких поверхностей рекомендуется использовать бетономешалку. Она значительно сократит время смешивания раствора и поможет рассчитать пропорции для большого объема материала.

Базовые технические характеристики цементных смесей и цемента М400 в частности

Для оценки качественных параметров цементных составов используется маркировка, указывающая на определенные свойства материала. Рассмотрим основные величины:

• Прочность на сжатие – один из главных параметров, демонстрирующий способность 1 см³ готового бетона после 28-дневной выдержки противостоять разрушению под воздействием определенного веса. Например, кубический сантиметр, изготовленный из портландцемента марки М400, держит нагрузку в 400 кг.
• Зернистость помола – указывает удельную поверхность частиц, входящих в 1 кг сухой цементной смеси, в среднем находится в пределах 3 000-3 200 кг/ м³. Чем меньше этот показатель, тем крепче будет бетон после затвердения.

• Морозостойкость – демонстрирует способность готового цементного камня противостоять циклам замораживания/оттаивания и зависит от размера внутренних капилляров. Данный фактор зависит от того, из чего делают морозостойкий состав цемента – обычно это сульфатостойкие или алитовые смеси. Наименее способны противостоять перепадам температуры пуццолановые и шлаковые потртландцементы.
• Скорость застывания – определенный отрезок времени для полноценного формирования структуры. По нормативам ГОСТ период схватывания должен наступать не ранее 45 минут, а окончательный срок застывания – не позднее 12 часов. Регулирование сроков осуществляется на стадии приготовления сухой смеси путем уменьшения или увеличения процентного содержания гипса (1,5-3,5%).
• Густота – характеризует необходимое количество воды для затворения раствора в процентном соотношении к массе сухой смеси. В зависимости от химико-минералогического состав клинкерной массы показатель находится в пределах 22-28 %.
• Равномерность изменения объемной составляющей – показатель изменений объема камня, выраженный в степени усадки или расширения в его твердой фазе. Большинство портландцементов допускает колебание первоначальных размеров в пределах 3-10 мм.
• Тепловыделение – процесс выделения тела при гидратации цементного раствора. В результате неравномерного охлаждения и нагрева бетона в массе бетона появляются векторы напряжения, которые могут вызвать трещины покрытия. Снижение экзотермических явлений достигается при помощи количественного увеличения люмоферритов кальция и двухкальциевого силиката.
• Набухание и усадка – эта техническая характеристика обуславливает способность цемента М400 и бетона изменять свой объем в зависимости от химических процессов, проходящих при гидратации. Набухание приводит к увеличению общей массы камня в пределах 3-5%. Усадка происходит в результате потери воды. Скорость усадочных процессов возникает при уменьшении влажности и может привести к появлению микротрещин.

Параметры смеси марки 400

Этот материал является чуть ли не базовым в строительстве. Его универсальность обусловлена приемлемыми параметрами и экономической рациональностью:

• Выдерживает нагрузки до 400 кг/см².
• Содержание гипса – не более 5%.
• Содержание активных добавок – 0-20%.
• Водопотребность – 22-26%.
• Срок застывания – 10-12 часов.

Основные разновидности смеси:

• Марка 400 Д0 – для устройства бетонных конструкций, контактирующих с пресными и минеральными водами.
• Марка 400 Д5 – минеральные добавки, находящиеся в растворе, обеспечивают его высокие водостойкие и антикоррозионные параметры. Его используют при производстве плит, фундаментов и др.
• Марка 400 Д20 (Д20Б) – обладает высокой прочностью уже на начальном этапе затвердевания. Служит для производства ЖБ-конструкций сборного типа, а также тротуарных и дорожных плит.

Время высыхания

Время застывания цементного раствора напрямую зависит от температуры окружающей среды и толщины покрытия. Чем толще слой стяжки и ниже столбик термометра, тем дольше будет сохнуть смесь.

Рассмотрим время застывания при благоприятных условиях:

• 2–4 часа – схватывание раствора;
• 12–24 часа – неполное затвердевание цемента, по нему можно ходить, но выполнять отделочные работы не рекомендуется;
• 10–14 дней – полная просушка покрытия, после которого можно приступать к отделке поверхности плиткой или другим материалом.

Условия застывания легче всего соблюсти внутри помещения – при стяжке пола, штукатурке и других отделочных работах. В квартире отсутствуют перепады температуры, поэтому раствор застывает равномерно и быстро.

Как приготовить цемент при низкой температуре

Идеальная температура для заливки цементного раствора – +200С и выше. Но такие условия не всегда удается создать при строительстве и внешней отделке здания. При минусовой температуре, бетонный раствор ложится комками, а вода в составе превращается в лед. Это напрямую влияет на качество покрытия.

В строительстве существует несколько приемов, которые помогают избежать порчи цементной смеси при минусовых температурах:

• Специальные противоморозные добавки в состав;
• Подогрев воды и песка при смешивании бетона;
• Электрический нагрев покрытия;
• Укрытие заливки тентом и утепление опалубки.

Для кладки при минусовой температуре (до -7°C) нужно использовать цементный раствор (в соотношении цемента к песку – 1:4) или цементно-кальциевый (1:1:6 – цемент, кальций, песок). Раствор должен быть густо-пластичным, то есть содержать небольшое количество воды.

Сделать электроподогрев бетона своими руками очень сложно. Для этого к поверхности подводят нагревающиеся электрокабели, которые передают тепло бетонному покрытию.

Легче всего утеплить поверхность цемента на открытом воздухе при помощи натянутого тента. Эта конструкция будет удерживать тепло при небольших заморозках.

Химические свойства цемента

Химические свойства цемента являются одними из его важнейших свойств, которые определяют его качество и характеристики. Рассмотрим наиболее важные химические свойства цемента:

• Свойства реакции гидратации. Цемент реагирует с водой, что приводит к гидратации его основных компонентов. Эта реакция является основой для создания прочных и долговечных бетонных конструкций.
• Кислотоустойчивость. Цемент обладает высокой кислотоустойчивостью, что делает его подходящим материалом для создания конструкций в условиях, где возможно воздействие агрессивных сред.
• Способность к образованию связей. Цемент обладает способностью к образованию ковалентных и ионных связей с другими материалами. Эта свойство позволяет ему использоваться для создания прочных и устойчивых бетонных конструкций.
• Реакция с минеральными добавками. Цемент может реагировать с различными минеральными добавками, такими как песок, керамические материалы и другие, что позволяет получить бетон с определенными свойствами и качеством.
• Свойства пластификации. Цемент может быть модифицирован с помощью добавления различных пластификаторов, которые улучшают его пластичность и обеспечивают более легкую обработку.
• Реакция с другими веществами. Цемент может реагировать с другими химическими веществами, такими как кислоты, щелочи и соли, что может привести к изменению его свойств и характеристик. Эта свойство является важным при выборе цемента для конкретных задач и условий.

Как определить марку

Она определяется в лабораторных условиях, исходя из заданного раньше удельного веса цемента. Для этого требуется образец материала. С одной стороны добавляется 1 часть вяжущего вещества, с другой – 3 части кварцевого песка. Создается смесь для проведения качественного опыта – в нее добавляют воду, заливают в формочки. Образцы не трогают в течение 28 суток. Смесь успевает засохнуть минимум на 98%, после чего образец подкладывается под пресс и с помощью давления разрушается. Последнее, в свою очередь, замеряется.

Процедура повторяется 6 раз с другими образцами. По полученным данным вычисляется марка и класс прочности цемента (удельный вес бетона) в МПа и кг/см³.

Соотношение цемента и песка

Наверняка многие знают, что в состав раствора должна входить не только вода и цемент – это недопустимо. Если в основе будут исключительно такие компоненты, фундамент будет малонадежным и не стойким к морозу.

Помимо этого, если основа дома будет создаваться исключительно из воды и цемента, он в скором времени даст серьезную усадку, также такое строительство будет весьма затратным. Поэтому дополнительно стоит использовать песок, который выполнит функцию наполнителя.

Песок

Как развести цемент с песком? Его пропорция должна напрямую зависит от марки приобретенного цемента. Так, если вы приобрели М400, то на одну его часть нужно взять 4 части песка

Но стоит обратить внимание, что существует ряд случаев, когда процентное соотношение изменяется

М-400

Во время сооружения основы для кирпичных сооружений соотношение должно изменить до 1:3, а во время сооружения основы для деревянного дома на 1:6. При использовании цемента М500, процентный показатель должен быть 1:5.

М-500

Какая пропорция цемента с песком для фундамента?

Последнего компонента должно быть 1⁄2 части.

Состав бетона

Крайне сложно угадать правильное соотношение воды, в основе должна лежать влажность всех исходных компонентов. Если был приобретен морской песок и цемент, то расход воды стоит минимизировать, если же компоненты будут максимально сухими, то наоборот, он должен увеличиться.

Все специалисты рекомендуют смешивать бетон маленькими порциями. Если придерживаться этого правила, он быстро схватиться.

По консистенции сам раствор обязан напоминать сметану. Когда его густота будет не соответствовать таким рекомендациям, добавьте немного воды.

Типы цемента по сфере использования

Как мы уже замечали ранее, на качество цементной смеси влияют разные добавки. От этого зависит его сфера применения и прочность. К примеру, морозостойкие образцы применяются в строительстве жилых домов и строений на территориях с суровым климатом, в сейсмически опасных зонах применяются добавки, увеличивающие параметры клейкости смеси. Они, в свою очередь, не дают бетонным конструкциям растрескиваться.

Самая популярная марка цемента с прочностью 400 кг/см³, или М400. Её используют для проведения самых различных строительных работ

Чаще всего в цементную смесь добавляют разные добавки, процентное содержание которых может достигать 10 и 20%. Для возведения монолитных зданий использую цемент марки М500. У такого материала более высокая скорость застывания и прочность. Обычно именно из такой цементной смеси возводят перекрытия и несущие конструкции.

Пропорции бетона

Каждой марке бетонного раствора примерно соответствует следующий класс прочности (М – марка, B — класс):

• М400 – B30
• М300 – B22,5
• М200 – B15
• М100 – B7,5
• М350 – B25
• М250 – B20
• М150 – B10

С учетом экономичного расхода цемента при самостоятельном изготовлении бетона для монолитного фундамента зависимость марочной прочности от типа почвы и технологии строительства коробки дома выглядит следующим образом:

Материал стен	Пучинистый грунт	Слабо пучинистый грунт
Монолит, кирпич	B30	B25
Керамзитобетонный, пенобетонный, газобетонный блок	B25	B22,5
Сруб из калиброванного бревна, бруса	B22,5	B20
Щиты, панели СИП, «каркасник», фахверк	B20	B15

Чтобы сделать монолитную конструкцию прочной, необходимо использовать цемент марки от М400. Обычно все пропорции компонентов указываются именно для вяжущего с этими характеристиками. Чтобы правильно приготовить раствор, обеспечив заданную марочную прочность в бетономешалке, следует ориентироваться на следующее соотношение компонентов:

Бетон	Соотношение объемное П/Ц/Щ (л)	Соотношение весовое П/Ц/Щ (кг)	Выход смеси из ведра цемента (л)
М400	11/10/24	1,2/1/2,7	30
М300	17/10/32	1,9/1/3,7	40
М200	25/10/42	2,8/1/4,8	55
М100	41/10/61	4,6/1/7	77
М350	15/10/28	1,6/1/2,7	35
М250	19/10/34	2/1/4	44
М150	32/10/50	3,5/1/5,7	65

П/Ц/Щ — песок/цемент/щебень

Для химической реакции образования цементного камня (гидратация) бетону достаточно объема воды, составляющей. Однако¼ от массы цемента этого количества не хватит, чтобы нормально замешать продукт даже в условиях растворного узла. Избыточная влага самостоятельно испаряется из бетона при наборе прочности материалом в первые 28 суток.

Максимальная морозостойкость фундамента достигается рациональным подбором водоцементного соотношения В/Ц. Рекомендуется использовать 0,5 – 0,6 частей воды по массе относительно общего веса цемента, используемого в замесе. Например, для 100 кг цемента (два мешка) это составит 50 – 60 литров.

Важно! При недостаточной пластичности и удобоукладываемости категорически запрещено добавлять воду в готовую смесь. Лучше использовать Суперпластификатор либо любое гелеобразное моющее средство (например, Фейри)

Обозначение цемента. Марки

Обозначение характеристик цемента регламентируется ГОСТом от 1985г. и 2003г.

«Старое» обозначение, согласно ГОСТ от 1985г.:

1. Наименование цемента по его составу. Обозначается аббревиатурой ПЦ – портландцемент или ШПЦ, — в цемент введены добавки из шлака.
2. Прочность цемента. Определяется по марке цемента, — буквенно-цифровым словосочетанием: буква М и цифры 300…600. Расшифровывается, например, М300 – марка цемента с прочностью до 300 кг/см²
3. Добавки. Сочетание буквы Д и цифр, означающих процентное содержание добавок в общей массе цемента.
4. Характеристика цемента. Обозначается буквами русского алфавита, например, Б – быстротвердеющий; БЦ – белый цемент и другое.

«Новое» обозначение, согласно ГОСТ от 2003г.:

1. Состав. Чистый, без добавок цемент, – ЦЕМ I; цемент с добавками – ЦЕМ II. Вторая подгруппа подразделяется на подвиды: А – содержание добавок до 20% и Б – число вкраплений до 35%. Тип вложений обозначается: П – пуццолан и Ш – шлак.
2. Класс прочности на сжатие. В расчёт принимаются сведения, полученные после 28 суток выдержки, с момента укладки в фундамент. Подклассы обозначаются: Н – нормальнотвердеющий и Б – быстротвердеющий.

Марка цемента определяет марку бетона при изготовлении последнего согласно технической документации и соблюдении технологических процессов согласно ГОСТ.

Например, бетон марок М200 и М 250 получают с применением цемента М-400 и ПЦ-400 Д20; бетон М500 изготовляют на основе цемента с маркой М-600.

Примеры использования цемента различных марок:

• гражданское и промышленное строительство: применяют цемент марки М-400 (ПЦ-400 Д20);
• дорожное строительство: разнообразные конструкции из сборного железобетона, асбоцемент – цемент М400…М500;
• изготовление железобетонных конструкций с повышенными требованиями к прочности, например, для военного строительства, — цемент М-600;
• предварительно напряжённые конструкции, высокопрочный бетон, например, для изготовления элементов космодромов, — цемент М-700.

Технические характеристики цемента М-400

1. Состав. Цемент представляет собой композицию химических элементов в твёрдом агрегатном состоянии. Преобладают окислы кальция (Ca), алюминия (Al), магния (Mg), кремния (Si), железа (Fe), титана (Ti). Объём минеральных веществ доходит до 98%.
2. Плотность. Зависит от состояния цемента, — разрыхлённый состав обладает плотностью около 1000…1200 кг/м³; уплотнённый, «слежавшийся» порошок имеет 1500…1700 кг/м³ относительного веса.
3. Скорость схватывания. Параметры определяются при нормальных климатических условиях с температурным диапазоном 18…22°C. Устойчивый процесс схватывания начинается после двух часов с момента затворения цемента водой и длится 2…4 часа. Прочность 95…98% приобретается по окончании 28 дней.
4. Морозостойкость. Рабочий диапазон температур -60°…+300°C.
5. Водостойкость. Цемент, полностью набравший прочность после схватывания, обладает высокой устойчивостью к воздействию водой.
6. Долговечность. Аморфность к большинству органических и неорганических растворителей, водостойкость и морозостойкость позволяют строительным конструкциям, выполненным на основе цемента марки М-400, выдерживать нагрузку до 100 и более лет.

Технология производства

Споры по поводу, какой метод производства цементного состава лучше, не утихают долгие годы. Существует мнение, что, используя неоднородное по составу сырье повышенной влажности, предпочтительно воспользоваться мокрым способом. Параллельно с этим отстаивается позиция о применении сухого метода, как более экономически целесообразного, если предварительно подготовить должным образом шихту.

Клинкерную смесь обжигают при высоких температурах (до 1500°С), получая на выходе гранулы, которые потом измельчаются

Попытаемся разобраться в основных различиях существующих способов изготовления клинкера, из которого получают портландцемент. Известны три варианта получения смеси для обжига:

• Мокрый. Изначально проводят измельчение компонентов до нужной величины (известняк – размер частиц 8-10 мм, глина – куски до 10 см). Глину отмачивают до приобретения 70% влажности и отправляют в мельницы с известняком, где происходит смешивание.
• Сухой. Технология позволяет при уменьшенных затратах изготавливать портландцемент по сокращенному методу. Это обусловлено совмещением технологических стадий, обеспечивающих возможность одновременного выполнения сушки ингредиентов и их помола в специальных мельницах, в которые поступают горячие газы. Полученный шихтовый материал характеризуется порошкообразным составом.
• Полусухой (комбинированный). В данном методе совмещаются элементы сухой и мокрой технологии изготовления, которые используют производители цементных смесей. Допускается уменьшать влажность шихтового материала, произведенного мокрым методом, и получать шихтовой состав, влажность которого не превышает 18%. Согласно второму способу, готовится сухая смесь, которая насыщается водой до 14-процентной влажности, подвергается гранулированию и обжигается.

• Цемент
• Белый цемент: особенности и применение в строительстве
• Глиноземистый цемент: особенности и применение
• Цемент нц (напрягающий) и его использование в строительных работах
• Как получают пуццолановый портландцемент: состав, свойства, применение, технические показатели
• Добавление жидкого стекла в бетон. инструкция 2021 года
• Цементное молочко: что это, где используется, как приготовить, расход
• Раствор для кладки кирпича
• Особенности выбора клея для керамической плитки: советы
• Ооо «элара»
• Дома из профилированного бруса камерной сушки
• Жидкий пластификатор или жидкое мыло?
• Объемные веса материалов
• Сколько должна сохнуть стяжка пола?
• Экономим на бетоне
• Чем лучше клеить гипсовые фигуры, средства и правила реставрации своими руками
• Как клеить стеклохолст правильно?
• Сухая смесь для стяжки пола м300
• Технология железнения бетонных поверхностей
• Водонепроницаемость бетона
• Что лучше: пенопласт или пенополистирол?
• Алебастр: что это? как развести? где применять?
• Чем отличается газобетон от пенобетона
• Гост 22263-76 щебень и песок из пористых горных пород. технические условия (с изменением n 1)
• Особенности и применение портландцемента со шлаком, отзывы специалистов и частных строителей

С этим читают

• Цемент
• Белый цемент: особенности и применение в строительстве
• Глиноземистый цемент: особенности и применение
• Цемент нц (напрягающий) и его использование в строительных работах
• Как получают пуццолановый портландцемент: состав, свойства, применение, технические показатели
• Добавление жидкого стекла в бетон. инструкция 2021 года
• Цементное молочко: что это, где используется, как приготовить, расход
• Раствор для кладки кирпича
• Особенности выбора клея для керамической плитки: советы
• Ооо «элара»