О прочности цемента обычно судят по его марке, которая определяется сразу после выпуска материала. Но в результате транспортировки или при длительном хранении цемент начинает взаимодействовать с частицами воды, происходит реакция гидратации, и прочность цемента падает.
- Что такое активность цемента
- Активная фаза
- Перспективная фаза
- Фаза деградации
- Факторы, влияющие на активность цемента
- Процесс проведения испытаний активности цемента
- Методы определения пределов прочности
- Определение пределов прочности на изгиб
- Определение прочности при сжатии
- Определение прочности при пропаривании
- Ускоренный метод
- Приборы для определения активности цемента
- Заключение
Для нахождения остаточной прочности проводят испытания аналогичные испытаниям по установлению марки. Так осуществляется определение активности цемента.
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 ЦЕМ 42,5 | 380 476 526 |
| 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 |
Факторы, влияющие на активность цемента
На активность цемента оказывают воздействие условия хранения, химический состав материала и дисперсность частиц, которая определяется степенью помола компонентов.
Процесс проведения испытаний активности цемента
Испытания по определению активности цемента по ГОСТу 310.4-81 проводятся в несколько этапов:
- 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.
- 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.
- Укладка раствора в формочки. Формы имеют размер 4х4х16 сантиметров, их стенки необходимо смазать машинным маслом. После заливки раствора его необходимо уплотнить, то есть провибрировать.
- Твердение цемента. В первый день процесс твердения происходит в емкости с раствором гидравлических веществ, затем 27 суток резервуаре с холодной водой.
- Проведение испытаний. На прочность испытывают три балочки, после чего результаты экспериментов суммируют и находят среднее значение.
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.
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.
Заключение
Активность цемента является показателем прочности цемента. Она напрямую зависит от условий транспортировки и хранения, а также от продолжительности хранения. Определить активность цемента можно при проведении стандартных лабораторных испытаний, порядок которых описан в ГОСТ 310.4-81.
При необходимости можно провести быстрое тестирование на прочность измерителем активности цемента, но будет получаться результат с низкой точностью.
