Значение и расчет насыпной плотности цемента

Плотность цемента – одна из ключевых характеристик цемента, от нее зависит выбор связующего для приготовления бетонов требуемой прочности и растворов для различных строительных работ.

Непосредственно перед приготовлением смеси рекомендуется произвести расчет насыпной плотности цемента, поскольку она может отличаться от стандартных усредненных показателей. Это поможет правильно определить пропорции компонентов бетона или раствора.

Удельная и насыпная плотность цемента

Удельная плотность материала – это соотношение веса и объема, который он занимает. Если речь идет о цементе, то удельную плотность рассчитывают без учета воздушных пустот между частичками вещества.

Насыпная плотность – это показатель, применяющийся к сыпучим материалам, в число которых входит и цемент. Измерения показывают отношение веса к объему материала с учетом наличия воздушных прослоек между частицами.

Соответственно, удельная плотность существенно выше насыпной. В обоих случаях единицей измерения служит килограмм на кубический метр (кг/м³).

Существует несколько видов цемента – они различаются по составу сырья, а также физико-механическим характеристикам, в том числе по удельной и насыпной плотности.

Больше всего в строительстве востребован портландцемент марок ЦЕМ 32,5 (М400) и ЦЕМ 42,5 (М500). Насыпная плотность цемента М500 составляет 1300 кг/м³, а для М400 показатель составляет 1200 кг/м³. Однако это стандартные значения для материала без добавок. К примеру, насыпная плотность цемента М400 Д20 (с продолжительным временем схватывания) составляет 1500 кг/м³.

Что влияет на плотность цемента?

Насыпная плотность цемента является переменной величиной, в отличие от истиной (удельной). Данный показатель обычно варьируется в диапазоне 1100-1600 кг/м³.

На плотность материала влияет:

1. Марка цемента. Чем она ниже, тем ниже показатель плотности. К примеру, у цемента марки ЦЕМ 22,5 (М300) плотность ниже, чему материала с маркировкой ЦЕМ 52,5 (М600). Это учитывается при выборе связующего вещества для приготовления бетонов и растворов.
2. Химический состав. Цемент – многокомпонентное вещество, при этом тип и соотношение составляющих бывает разным, что влияет на показатель плотности. Повысить плотность материала могут и специальные добавки для улучшения характеристик цемента.
3. Технология изготовления. Цемент изготавливается сухим, мокрым и комбинированным способом, но во всех случаях производится отжиг подготовленного сырья и дробление получившегося клинкера. Чем мельче фракция, тем меньше пустот между частицами материала, и наоборот. Цемент мелкого помола имеет более высокую плотность.
4. Условия хранения и транспортировки. Упаковка материала должна надежно защищать его от контакта с воздухом, но на практике часто встречаются нарушение герметичности упаковки. В этом случае важно, в каких условиях хранился цемент – на открытом воздухе, в помещении с нормальной или повышенной влажностью. Цемент вбирает влагу, его частицы расширяются и плотнее прилегают друг к другу – плотность материала увеличивается. Также уплотнение происходит при перевозке упаковок с цементом по неровным дорогам, неаккуратной перегрузке, так как сыпучий материал утрясается и утрамбовывается.
5. Срок хранения. В течение некоторого времени после изготовления в сыпучем материале сохраняется статический заряд, из-за которого частички размолотого клинкера отталкиваются друг от друга – чем больше воздушные прослойки между частицами материала, тем ниже его плотность. Соответственно, при длительном хранении цемента этот эффект пропадает и материал уплотняется.

Первые три пункта списка учитываются производителем, который указывает истинную плотность цемента. Но прежде чем пускать материал в дело, стоит учесть, как давно изготовлен цемент и как повлияли на него условия хранения и транспортировки. Расчет насыпного цемента можно выполнить самостоятельно.

Принципы расчета

В лабораторных условиях насыпная плотность цемента рассчитывается по ГОСТу 9758-2012 «Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний». Для выполнения измерений используют сушильный шкаф (по действующему стандарту проба должна быть высушена), цилиндрический мерный сосуд, совок, воронку, металлическую линейку и весы.

Для самостоятельного определения насыпной плотности цемента, который предстоит использовать для приготовления раствора или бетона, сушильный шкаф не требуется. Удобнее всего использовать мерный сосуд цилиндрической формы объемом 1 литр – на первом этапе работ его нужно взвесить.

Сосуд заполняют цементом при помощи воронки и совка, материал насыпают с небольшой горкой, которую снимают вровень с краями емкости при помощи стальной линейки или рейки. Затем производят взвешивание. Нельзя встряхивать сосуд, утрамбовывать материал – это повлияет на достоверность расчетов.

Чтобы узнать насыпную плотность цемента, из полученного значения массы требуется вычесть массу мерного сосуда и разделить результат на объем этого сосуда.

Заключение

На этапе выбора цемента для приготовления бетонной смеси следует обратить внимание на марку и указанную производителем плотность материала, так как это влияет на эксплуатационные характеристики конструкций, которые будут выполнены из бетона.

Насыпную плотность цемента важно определить непосредственно перед его использованием, если он изготовлен давно и успел слежаться, чтобы максимально точно  рассчитать пропорции бетонной смеси. Это гарантирует прочность и долговечность постройки.