Цемент расширяющийся характеристики

Расширяющиеся цементы: описание,фото

Портландцемент и материалы на его основе при твердении на воздухе обнаруживают усадку. Так, тесто на портландцементе при В/Ц = 0,45 имеет усадку на воздухе около 2,5 мм/м, а раствор на том же цементе «1 мм/м. Из-за этого при бетонировании протяженных конструкций, например, покрытий полов, на них появляются трещины. В то же время растрескивание бетона абсолютно недопустимо, напри­мер, для конструкций, работающих под давлением воды, таких, как трубы, резервуары и т. п. Для этих целей применяют специальные расширяющиеся и безусадочные цементы (рис, 8.5).

Расширяющиеся цементы даже при твердении на воздухе имеют небольшое увеличение в объеме при твердении. Безусадочные цементы — это расширяющиеся цементы, у которых расширение только ком­пенсирует усадку. Поэтому такие цементы как бы сами уплотняют себя, делая бетон водонепроницаемым. А в случае, если расширяющиеся • Цементы используются в железобетонных конструкциях, эффект рас-

ширения вяжущего может вы­зывать натяжение арматуры и сжатие самого бетона, что до­полнительно защитит бетон от образования трещин (подроб­нее см. § 13.1). Такие цементы называют напрягающими.

Эффект расширения вяжу­щего может быть достигнут раз­личными методами. Например, путем образования газовых пу­зырьков в твердеющем тесте вя­жущего или с помощью реак­ции гашения добавляемого в цемент СаО при переходе в Са(ОН)₂ (см. § 8.6). Эти методы применяют при решении раз­личных задач. Например, метод гашения СаО используют при

добыче крупных каменных блоков с помощью так называемого «тихого взрыва».

Для строительных целей в основном используют цементы, в которых расширение достигается с помощью образования эттрингита — гидросульфоалюмината кальция ЗСаО А1₂О₃ • 3CaSO₄ (31 — 32) Н₂О. Образование эттрингита возможно при взаимодействии алюми­натов и сульфатов кальция в водной среде; оно было рассмотрено при описании сульфатной коррозии портландцементного камня (см. § 8.8).

Как видно из формулы, в состав эттрингита входит большое количество воды. Именно это обстоятельство обеспечивает эффект расширения: исходные твердые продукты, взаимодействуя друг с дру­гом и гидратируясь (т. е присоединяя воду), увеличиваются в объеме в 2…2,5 раза.

В твердеющем материале на расширяющемся цементе протекают два процесса — расширение, обусловленное процессом кристаллизации эттрингита с увеличением объема новообразований и ростом внутрен­них растягивающих напряжений, и препятствующий расширению процесс — рост прочности самого цементного камня.

Если образование эттрингита будет протекать раньше, чем у це­ментного камня появится хотя бы небольшая прочность, то эттрингит будет сжимать податливую гелеобразную массу и заметного расшире­ния не произойдет.

Если эттрингит будет образовываться в то время, когда цементный камень набрал достаточно высокую прочность, то напряжения, обус-

иювленные ростом кристаллов эттрингита в ограниченном объеме, шогут вызвать падение прочности и даже разрушение цементного ‘камня, как это имеет место при сульфатной коррозии (см. § 8.8).

Таким образом, главная задача при разработке составов расширя­ющихся и безусадочных вяжущих — правильный выбор не только количества образующегося эттрингита, но и момента его образования относительно процесса формирования структуры цементного камня. Дчя различных видов расширяющихся цементов период наиболее интенсивного и безопасного расширения цементного камня составляет от 12 ч до 3…7 сут в зависимости от свойств основного структурооб­разующего вяжущего.

Основными вяжущими в расширяющихся цементах могут быть:

• алюминатные цементы (глиноземистый и др.);

• силикатные цементы (портландцемент и др.);

• сама расширяющаяся система (эттрингит).

Ниже приведены главнейшие виды расширяющихся и безусадоч­ных цементов.

I На основе портландцемента получают: 1 расширяющийся портландцемент (РПЦ), получаемый совместным ромолом клинкера портландцемента (60…65 %), высокоглиноземистьгх ■доменных шлаков (5..7 %), двуводного гипса (7…10 %) и активных (минеральных добавок. Сроки схватывания и прочностные характери­стики соответствуют портландцементу (марки 400,500 и 600). Линейное расширение на воздухе через 28 сут — не менее 0,1 %;

напрягающий цемент (НЦ), разработанный В.В. Михайловым, по­лучают совместным помолом клинкера портландцемента (65…75 %), двуводного гипса (6… 10%) и высокоглиноземистого компонента (13…20 %). Сроки схватывания: начало — не ранее 30 мин, конец — не позднее 4 ч. Прочность через 1 сут — не менее 15 МПа; через 28 сут — не менее 50 МПа.

В случае изготовления железобетонной конструкции на напрягаю­щем цементе энергия расширения вяжущего частично идет на создание растягивающих напряжений в арматуре. Реакция арматуры вызывает в бетоне сжимающие напряжения. Таким образом, получаются само­напряженные железобетонные конструкции высокой плотности и тре-щиностойкости. Такой метод самонапряжения используется при бетонировании емкостей для хранения газов и жидкостей, устройстве гидроизоляционных слоев. Например, при бетонировании чаши ста­диона в Лужниках, которая одновременно является и крышей для помещений внизу, и полом, на котором находятся скамьи для зрителей, для обеспечения водонепроницаемости использовалась смесь на осно-1 ве напрягающего цемента. I На основе алюминатных вяжущих производят:

водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ), получаемый со-‘вместным помолом глиноземистого цемента (70%), гипса (20%) и высокоосновного гидроалюмината кальция (10 %). РЦ — быстросхва-тывающееся (минуты) и быстротвердеющее вяжущее (Д^ через 6ч-не менее 7,5 МПа; через 3 сут — не ниже 30 МПа). Расширение на воздухе через 1 сут — не менее 0,05 %, через 28 сут — не менее 0,02 %,

гипсоглиноземистый цемент (разработан И.В. Кравченко) получают совместным помолом высокоглиноземистых шлаков (70 %) и двувод-ного гипса (30 %). Этот цемент схватывается в течение 2…4 ч и быстро твердеет; Л_сж через 3 сут — 40…50 МПа. Расширение через 28 сут при твердении на воздухе —- не менее 0,1 %.

В последнее время в роли безусадочных и расширяющихся вяжущих стали использовать гипсоалюминатные системы, основным и часто единственным продуктом твердения которых является эттрингит. Бе­тоны и растворы на таких вяжущих быстро твердеют, достигая проч­ности 30…50 МПа через 1…3 сут в воздушно-сухих условиях. Прототипом таких смесей является гипсоглиноземистый цемент И.В. Кравченко.

Для обеспечения образования эттрингита в смесях с безусадоч­ными и расширяющимися цементами должна присутствовать вода в продолжение всего времени твердения. Эттрингит при нагреве выше 80… 100° С начинает отдавать кристаллизационную воду, что сопровождается снижением прочности. Эти обстоятельства необ­ходимо учитывать при использовании расширяющихся цементов.

Перспективная область применения бетонов и растворов на рас­ширяющихся и безусадочных вяжущих — бесшовные тонкослойные стяжки или лицевые покрытия полов большой площади. С помощью полимерных модификаторов таким смесям придают свойство самовы­равнивания, а эффект безусадочное™ гарантирует трещиностойкость. Быстрое твердение и защитные полимерные добавки обеспечивают необходимое количество воды для протекания полной гидратации без какого-либо специального ухода.

Гипсоглиноземистый расширяющийсяцемент получают, измельчая совместно высокоглиноземистый клинкер (сплав) 70% и природный гипс (30%). Сроки схватывания цемента удобны для строительных работ: начало должно быть не ранее 20 мин., конец — не позднее 4 ч. Прочность стандартных растворных образцов после трех суток твердения составляет не менее 28 МПа. Расширение проявляется только при твердении в воде; набухание через трое суток твердения находится в пределах 0,1-0,7%.

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) получают совместным помолом портландцементного клинкера (60-65%), высокоглиноземистого доменного шлака или глиноземистого клинкера (5-7%), двуводного гипса (7-10%) и активной минеральной добавки – диатомита или трепела (20-25%). Введение последних ускоряет образование гидросульфоалюмината кальция до схватывания цементного теста и обеспечивает расширение твердеющей системы в пластическом состоянии без возникновения опасных внутренних напряжений.

Отличительные особенности:

1. РПЦ отличается более быстрым нарастанием прочности, чем ПЦ, особенно при кратковременном пропаривании, высокой плотностью и водонепроницаемостью цементного камня — до 1,2 МПа и более;

2. РПЦ расширяется при твердении в воде и на воздухе при постоянном увлажнении в первые трое суток. Расширение в суточном возрасте составляет 0,2 … 1,0%.

Выпускают три вида расширяющихся цементов:

· водонепроницаемый расширяющийся цемент;

· гипсоглиноземистый расширяющийся цемент;

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) — быстросхватывающий и быстротвердеющий цемент, изготовленный совместным помолом глиноземистого цемента 70-76%, гипса – 20-22% и высокоосновного гидроалюмината кальция. Является гидравлическим вяжущим; сроки схватывания: начало схватывания не ранее 4 мин., окончание — не позднее 12 мин. Приобретает марочную прочность 500 через 28 суток, но уже через 6 ч. твердения набирает прочность не менее 7,5 МПа. Отличается высокой плотностью, водонепроницаемостью, пониженной морозостойкостью и может применяться только при положительных температурах для зачеканки и гидроизоляции тюбингов, раструбных соединений, создания гидроизоляционных покрытий, заделки трещин и стыков в железобетонных конструкциях и т.д.

ПЦ и его разновидности имеют существенный недостаток – они медленно схватываются и медленно твердеют. Гипсовые вяжущие, наоборот, быстро схватываются и быстро твердеют, но обладают низкой водостойкостью. В 60-е годы профессором А.В. Волженским было предложено смешанное вяжущее, обладающее достоинствами гипса и цемента – быстрым ростом прочности, характерным для полуводного гипса, и способностью твердеть во влажных условиях подобно гидравлическим цементам – гипсоцементно-пуццолановое вяжущее (ГЦПВ).

Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее (ГЦПВ) – продукт тщательного смешивания гипсового вяжущего – полуводного гипса (50-75%), портландцемента или шлакопортландцемента (15-25%) и активной минеральной добавки – трепел, диатомит, опоку (10-25%). Введение активной минеральной добавки обязательно. При твердении смеси гипса с цементом (без добавки) образуется камень, который может постепенно разрушиться вследствие образования гидросульфоалюмината кальция («цементной бациллы») со значительным увеличением объема. При введении добавки, вяжущее твердеет нормально, т.к. условий для образования «цементной бациллы» не создается.

ГЦПВ характеризуется повышенной водостойкостью, быстрым твердением (начало схватывания наступает не ранее 4 мин, конец — не позднее 20 мин). Марки вяжущего по пределу прочности при сжатии (кгс/см 2 ): 100 и 150. За первые 2-3 ч твердения вяжущее набирает до 40% марочной прочности, что позволяет изготавливать изделия при укороченной тепловлажностной обработке или без нее. Для удлинения сроков схватывания применяются добавки-замедлители. По сульфатостойкости равноценно сульфатостойкому портландцементу. Растворы на ГЦПВ имеют прочность при сжатии 20 МПа, морозостойкость F25…F50, коэффициент водостойкости – 0,6-0,8. Для повышения морозо- и водостойкости в ГЦПВ вводят полимерные добавки (синтетические латексы), которые замедляют схватывание и улучшают условия твердения вяжущего, уменьшая испарение влаги.

Применение – для устройства оснований полов, санитарно-технических кабин, вентиляционных блоков, стеновых панелей, получения растворов и бетонов с прочностью при сжатии 15-30 МПа в зависимости от марки гипсового вяжущего; в смеси с полимерными добавками – для отделки фасадов.

Напрягающий цемент (НЦ) состоит из 65-75% портландцемента, 13-20% глиноземистого цемента и 6-10% гипса. При определенных условиях твердения в процессе расширения этот цемент создает в арматуре предварительное напряжение, независимо от расположения арматуры в железобетонной конструкции. Таким образом, химическая энергия вяжущего вещества используется для получения предварительно напряженных конструкций без применения механического или термического способов.

Расширение НЦ в свободном состоянии составляет 3…4%, в ограниченном – 0,25…0,75%. Этот цемент характеризуется быстрым схватыванием и быстрым твердением: начало схватывания наступает не ранее чем через 30 мин, а окончание — не позднее чем через 4 ч после затвердения. Прочность НЦ при сжатии через 1 сутки не менее 15 МПа, через 28 суток твердения – 50 МПа.

Применени – для газонепроницаемых конструкций, хранилищ бензина, подводных и подземных напорных сооружений, спортивных объектов, так как конструкции на НЦ отличаются повышенной трещиностойкостью. Портландцементы с добавками поверхностно-активных веществ. К этой группе цементов относят портландцемент с минеральными добавками, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками и сульфатостойкий шлакопортландцемент.

Активные минеральные добавки – вещества, которые в тонкоизмельченном состоянии при смешивании с воздушной известью придают ей гидравличность: известковое тесто после затвердевания на воздухе способно набирать прочность в воде. Эти добавки (гидравлические или пуццолановые) содержат кремнезем Si0 2 в аморфной (химически активной) форме, способного связывать гидроксид кальция в извести или при гидратации портландцементного клинкера в практически нерастворимые гидросиликаты кальция. В результате ПЦ приобретает специальные свойства, возрастает его сопротивление коррозии. Кроме того, введение минеральных добавок взамен части клинкера значительно (до 20%) снижает себестоимость цемента за счет сокращения расхода топлива и электроэнергии.

Расширяющийся цемент и его особенности

Расширяющийся цемент – это собирательное наименование нескольких видов связующего обладающих особыми свойствами. Соответственно своему названию, цементы этого вида при схватывании и твердении увеличиваются в объеме, в отличие от обычных цементов, которые при твердении наоборот уменьшаются в объеме (усаживаются).

Характеристики и виды

На данный момент времени производятся следующие виды расширяющихся цементов характеристики, которых соответствуют требованиям действующего нормативного документа – Цемент расширяющийся ГОСТ 11052-74: водонепроницаемый расширяющийся цемент, гипсоглиноземистый цемент, расширяющийся портландцемент, напрягаемый цемент и расширяющийся шлакопортландцемент.

Рассмотрим каждый вид связующего подробнее.

• Водонепроницаемый расширяющийся цемент. Технология производства заключается в измельчении или смешивании в шаровом грохоте: глиноземистого цемента, гипса и алюмината кальция. Строительный материал этого вида характеризуется быстрым схватыванием – начало не ранее 4-й минуты, окончание не позднее десятой минуты. В ряде случаев требуется увеличение времени схватывания с помощью внесения специальных присадок. Сфера применения: ремонт бетонных конструкций, гидроизоляция подземных сооружений, возведение подземных резервуаров.
• Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент. Производится путем совместного помола или смешивания: высокого глиноземистого клинкера (шлака) и двуводного сульфата кальция (гипса). Схватывание бетона или раствора начинается не ранее 20-й минуты и оканчивается не позднее 240-й минуты. Окончательное твердение и набор прочности происходит через 70-85 часов после затворения. Применение расширяющегося цемента этого вида: безусадочный водонепроницаемый бетон и раствор, гидроизоляция подземных сооружений, заделка швов.
• Расширяющийся цемент РПЦ 20. Данный строительный материал, получается одновременным помолом клинкера обычного портландцемента, глиноземистого клинкера (шлака), сульфата кальция и доменного шлака (допускается замена на другую активную присадку). Бетон на расширяющемся цементе этого вида характеризуется быстрым твердением при кратковременном пропаривании, высокой плотностью и высокой степенью водонепроницаемости. Схватывание бетона происходит не ранее получаса после затворения и не позднее 12-ти-часов. Окончательное твердение и набор прочности – через 70-80 часов (при пропаривании через 30-35 часов). Область применения: строительство гидротехнических сооружений и бетонных резервуаров.
• Напрягающий цемент. Изготавливается путем смешивания в определенных пропорциях: портландцемента, глиноземистого цемента и гипса. Обладает особенностью сначала твердеть, набирать прочность, и только потом расширяться в объеме. При этом начало схватывания происходит не ранее получаса, и не позднее 4-го часа после затворения. Область применения: ремонт железобетонных сооружений, производство бетонных труб работающих под давлением, строительство резервуаров, возведение спортивных сооружений.
• Расширяющийся шлакопортландцемент. Начало схватывания раствора происходит не ранее 30-мнут, окончание схватывания не позднее 4-х часов. Применяется для: уплотнения отверстий в бетонных конструкциях, монтаже анкерных соединений, уплотнения кабельных и трубных проходов, герметизация стыков и швов, зачеканка вводов канализационных коммуникаций.

Преимущества расширяющихся цементов

• Высокий уровень адгезии и постепенное расширение, обуславливающее плотное прилегание к основе и равномерное заполнение неплотностей, дефектов и трещин.
• Морозостойкость изделий до 1 500 циклов «замораживания-размораживания», обусловленная минимальной влагопроницаемостью.
• Стойкость к перепадам температуры.
• Возможность проведения работ при низкой температуре воздуха.
• Стойкость к вредным атмосферным т химическим факторам.

Недостатки

• Высокая (в разы) цена относительно цементов общестроительного применения.
• Ограниченный срок хранения от 1 до 3 месяцев в герметичной упаковке.
• Ограниченные объемы производства. Как правило, крупные партии расширяющегося цемента изготавливают «под заказ».
• Узкая сфера применения.
• Большой риск купить контрафакт.
• Учитывая, что свои уникальные свойства расширяющийся цемент приобретает при твердении в условиях высокой влажности, первые 5-7 суток изделия из бетона на его основе необходимо регулярно смачивать водой и укутывать в полиэтиленовую пленку.

Ремонт бетона расширяющимся цементом

Применение расширяющихся бетонов для ремонта конструкций аналогично применению обычного бетонного или цементного раствора, с некоторыми особенностями.

• Ремонтируемую поверхность тщательно очищают от аморфной массы и загрязнений.
• Перед нанесением расширяющегося раствора бетонную основу и арматуру тщательно увлажняют.
• Для получения ремонтного состава расширяющийся цемент смешивают с чистым песком в соотношении 1:2, затворяют чистой водой в количестве 40-50% от веса цемента и тщательно перемешивают.
• Нанесение раствора осуществляют пневмонабрызгом и инъектированием специальными шприцами.
• Поверхность конструкции укрывают полиэтиленовой пленкой и поддерживают во влажном состоянии в течение 7 дней.
• Не допускается смешивание расширяющегося цемента с материалами общестроительного применения.

Расширяющийся цемент для заделки трещин

Особенности заделки трещин заключаются в разных форматах приготовления ремонтного раствора в зависимости от габаритов повреждения.

• Раствор для заделки тонких трещин шириной 0,2-0,3 мм. Пропорции: 1 часть расширяющегося цемента к 1 части тонкомолотого песка, доломитовой или известняковой муки (заполнитель), вода 35-40% от веса цемента. Действует принцип – размер частичек заполнителя должен быть меньше меньшей толщины трещины в 3-4 раза.
• Раствор для заделки трещин шириной 0,5-3 мм. Пропорции: 1 часть цемента, 2 части песка с модулем крупности 1,0, вода 35-40% от веса цемента.
• Раствор для заделки повреждений толщиной свыше 3 мм. Пропорции: 1 часть цемента, 3 части карьерного или речного песка с модулем крупности 1,5, количество воды как в предыдущих вариантах.

Компании-производители расширяющихся составов

Рынок расширяющихся цементов Российской Федерации представлен продукцией нескольких заводов, которым можно доверять: «Пашийский металлургический цементный завод» и «MasterEmaco».

• Пашийский выпускает два вида расширяющегося связующего: Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся по ГОСТ 11052-7 и Цемент напрягающий НЦ-20 по ТУ 5734-072-46854090-98. Стоимость гипсоглиноземистого расширяющегося цемента составляет от 27 000 до 30 000 рублей за 1 тонну и 1500 рублей за мешок 50 кг.
• «MasterEmaco» входит в состав «BASF The Chemical Company». Специализируется на выпуске и продаже пластифицированных расширяющихся материалов. Стоимость 25-килограмового мешка пластифицированного расширяющегося цемента данного бренда составляет 1635 рублей.

Заключение

Учитывая довольно высокую стоимость расширяющегося цемента, использование данного материала для ремонта квартиры или частного дома не всегда оправдано экономически. Гораздо проще и дешевле изготовить ремонтную смесь своими силами по следующему рецепту: 3 части общестроительного портландцемента, 2 части песка и 1 часть клея для монтажа керамической плитки. Данный состав не является расширяющимся, но, тем не менее, надежно заделывает трещины и повреждения.

Как применять расширяющийся (саморасширяющийся) цемент для заделки трещин, характеристики, проиводители

Расширяющийся цемент — это инновационный связующий материал, который отличается особыми свойствами и преимуществами. Его разрабатывали для узкопрофильных строительных работ, поэтому применение в частном строительстве неоправданно.

Классификация по свойствам

Расширяющиеся цементы представляют собой группу стройматериалов, которым свойственны отличительные технические характеристики и качества. Их можно классифицировать по свойствам и используемому исходному сырью, определяющим конечные свойства и поведение смеси:

1. Глиноземистые разновидности способны увеличиваться в объеме во время гидратации, что позволяет сохранять правильную форму без трещин, деформаций с небольшой усадкой.
2. Безусадочные материалы по мере затвердевания увеличивают объем, но когда обретают конечные прочностные показатели, не изменяются в размерах.
3. Напрягающий тип эффективен при возведении конструкций из железобетона.

Для достижения расширяющего эффекта используются следующие присадки:

1. Соединения алюминия.
2. Магниевые реагенты.

Увеличение в объеме обусловлено и наличием гипса, который вступает в реакцию с жидкостью. Расширяющийся портландцемент сохраняет прочность и даже становится более плотным. Это придает ему ряд преимуществ над традиционными пористыми бетонами.

Напрягающий тип выполняет роль растяжителя, поскольку он способен удлинять армированные каркасы в процессе гидратации, обеспечивая внутреннее напряжение стали и поднимая несущие способности конструкции.

Преимущества

Цемент саморасширяющийся пользуется спросом за счет следующих эксплуатационных преимуществ:

1. Повышенные адгезионные свойства и равномерное расширение, способствующие плотному прилеганию раствора к основе и постепенному заполнению пустот и трещин.
2. Улучшенная устойчивость к отрицательным температурам. За счет минимального водопоглощения вяжущий компонент может выдерживать до 1500 циклов заморозки-разморозки.
3. Устойчивость к скачкам температуры.
4. Возможность реализации строительных мероприятий в холодный период.
5. Неуязвимость к негативному воздействию атмосферных или химических факторов.

Недостатки

Однако кроме плюсов, цемент расширяющий может иметь и негативные качества. К ним относят:

1. Дороговизну продукции в сравнении с вариантами для бытового и общестроительного применения.
2. Небольшой срок хранения. Он варьируется от 1 до 3 месяцев в герметичном пакете.
3. Ограниченный объем производства. Чтобы получить крупную партию, необходимо сделать персональный заказ.
4. Высокая вероятность покупки низкокачественных аналогов и подделок.
5. Ряд сложностей при укладке. Поскольку главные свойства расширяющихся растворов проявляются в результате затвердевания под воздействием жидкости, в течение первых нескольких дней бетонные конструкции нужно обрабатывать водой и укрывать полиэтиленом.

Классификация по составу

Цементные составы с саморасширяющими свойствами, продающиеся в Москве, могут отличаться типом исходного сырья и присадок, на основе которых они изготовлены. С учетом этих особенностей существует классификация по составу.

Глиноземный цемент

Глиноземистые цементы являются наиболее востребованными в группе вяжущих материалов с расширяющими свойствами. Их называют алюминатными.

На рынке доступно 2 типа таких цементов:

1. Алюминатные с характерными добавками.
2. Простые глиноземные..

По специфике состава и эксплуатационным характеристикам они практически идентичны, но некоторые особенности отличаются.

1. Состав. Алюминатные цементы состоят из клинкера, гипса и высокоосновного гидроалюмината кальция. В составе глиноземистых разновидностей присутствует только высокоглиноземистый шлак (его доля равна 70%) и двуводный гипс.
2. Показатели расширения. В первые сутки они составляют 0,05% для обеих типов. Через 28 суток алюминатный тип расширяется на 0,02%, а классический — на 0,1%.
3. Схватывание и твердение. Процесс схватывания алюминатных цементов занимает не больше 10 минут, а полное затвердение происходит за 1 час. Простой глиноземистый состав твердеет 4 часа.

Обе разновидности характеризуются следующими достоинствами:

1. Допускают проведение строительных работ при морозе до -25°C. Это делает их востребованными для зимнего периода.
2. Соответствуют стандарту морозостойкости F200. Глиноземный цемент широко используется при возведении построек в северных регионах.

К негативным сторонам относят:

1. Уязвимость к воздействиям температур выше +80°C. В случае перегрева камень теряет прочность и начинает растрескиваться.
2. Процесс полного уплотнения занимает около 28 суток.

Портландцементы

РЦ-смесь на основе портландцемента содержит в своем составе массу присадок и основополагающих компонентов:

1. Портландцемент, глиноземистый шлак, двуводный гипс и минеральные добавки. Процесс схватывания и уплотнения занимает столько времени, сколько указано в характеристиках к маркам М400, М500, М600.
2. ПЦ, негашеная известь и полимерные присадки. Увеличение в объеме обусловлено появлением газовых пузырьков из-за гидратации воды и извести. К минусам вяжущего компонента относят быстрое расширение с небольшой усадкой. Расширяющиеся тампонажные цементы из этой группы предназначаются для заделки пустот и швов, где важно достичь высокой герметизации.
3. Соединения портландцемента и гипса с минеральными компонентами. Нередко глиноземистый шлак заменяется составом на основе сульфата кальция и алюминия.

Дополнительные требования

Требования к расширяющим составам на базе ПЦ и глинозема регламентируются нормами ГОСТ 30515-97. Согласно установленным требованиям, материал должен соответствовать качеству и проходить ряд тестов.

Еще ГОСТом предусмотрены следующие рекомендации:

1. Для изготовления смеси используется клинкер с правильным составом и ссылкой на ГОСТ 310.3.
2. В составе должны присутствовать специальные добавки, определяющие свойства конечной продукции.
3. При фасовке цемента допускается использование бумажных и полимерных пакетов, герметичных контейнеров.
4. Состав можно хранить в течение заданного срока.

Применение

Существует широкий спектр задач, для которых может применяться РЦ. К ним относится:

1. Обустройство чаш ванных, саун и бассейнов, включая уличные конструкции. Для такой работы задействуются водонепроницаемые составы, которые лишены проблемы усадки, поскольку даже передовые гидроизоляционные слои не могут гарантировать защиту от растрескивания днища.
2. Производство штукатурок для уличной отделки, где важно достичь максимальной прочности герметизации.
3. Проведение ремонта фасадов и внутренней части постройки, заделывание трещин и стыков.
4. Ремонтная склейка железобетонных конструкций.
5. Добыча больших глыб скальных пород при «тихом взрыве». Метод предусматривает проделывание щели, куда помещается цементный раствор. По истечении заданного времени он расширяется в объеме и выталкивает наружу глыбы породы. За счет доступности и экологичности способ пользуется большой популярностью.

Ремонт бетона

Использование РЦ для ремонта бетонных конструкций выполняется по тем же принципам, что и в случае с простым цементным раствором. Однако есть некоторые особенности и правила, которых нужно придерживаться:

1. Обрабатываемая поверхность предварительно очищается от любых загрязнений и аморфного налета.
2. Перед использованием раствора основа и армированные элементы поливаются водой.
3. Чтобы создать качественный раствор, расширяющую смесь нужно соединить с песком в пропорции 1:2, залить водой и тщательно перемешать.
4. Для нанесения раствора допускается использовать пневмонабрызгиватель и специальные строительные шприцы.
5. Изделие покрывается полиэтиленом и поддерживается во влажном состоянии еще неделю.
6. Нельзя соединять цемент с расширяющими свойствами с классическими разновидностями смеси.

Для заделки трещин

С помощью расширяющего состава можно заделать трещины или места щелей. Чтобы провести такую работу, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Состав для заделывания тонких трещин шириной 0,2-0,3 мм создается по следующим пропорциям: 1 часть РЦ соединяется с 1 частью песка, заполнителя и воды.
2. Для заделки повреждений шириной 0,5-3 мм используется такой рецепт: 1 часть цементной смеси размешивается с 2 частями песка крупностью 1,0 и водой.

Компании-производители

На рынке цементных составов продается продукция от некоторых отечественных брендов, выпускаемых Пашийским металлургическим цементным заводом и MasterEmaco.

Составы первой компании продаются в 2 типах: глиноземистый цемент и напрягающий. Вторая торговая марка разрабатывает пластифицированные материалы. Мешок весом 25 кг такой продукции обойдется в 1,6 тыс. руб.

Расширяющиеся цементы

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:

• Клин­кер из сме­си бок­си­та и из­вест­ня­ка (гли­но­зем) – око­ло 70%.
• Гипс (суль­фат каль­ция об­вод­нен­ный) – 20%;
• Вы­со­ко­ос­нов­ной ги­дро­а­лю­ми­нат каль­ция – 10%.

• Вы­со­ко­гли­но­зе­мис­тый шлак – 70%;
• Дву­вод­ный гипс – 30%.

• 1) Схва­ты­ва­ние – не позд­нее 10 ми­нут;
• 2) ко­нец твер­де­ния от мо­мен­та за­ме­са рас­тво­ра – 1 час.

• 1) Схва­ты­ва­ние – не поз­же 10 ми­нут;
• 2) Ко­нец твер­де­ния – 4 ча­са.

• 1) на­бор проч­нос­ти че­рез 6 ча­сов – 7,5 МПа;
• 2) проч­ность че­рез 3 су­ток – не ме­нее 30 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.

• 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.

• 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:

1. Использовать для производства клинкер с определенным составом со ссылкой на ГОСТ 310.3.
2. Применять специальные добавки в определенном количестве.
3. Фасовать цемент в бумажные и полимерные пакеты, а также герметичные контейнеры.
4. 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.