Что такое быстротвердеющий цемент

Быстрому строительству мешает время застывания конструкций, изготовленных на основе цемента. Быстротвердеющий цемент призван исправить такую ситуацию. Его применение способствует интенсификации процесса, так как БТЦ обладает высоким индексом затвердевания. Это обусловлено большой скоростью гидратации материала, которая активизируется уже во время приготовления раствора и позволяет изделию на его основе набрать расчетную прочность гораздо быстрее, чем конструкции, отлитой из обычного цемента.

Быстротвердеющий цемент является таковым благодаря большой скорости гидратации материала, которая начинает работать уже во время приготовления раствора.

Преимущества и недостатки БТЦ

Цемент быстротвердеющий нашел применение в строительстве, к примеру, высотных сооружений. Его использование в изготовлении железобетонных изделий дает производителям возможность пропустить такой этап производства, как пропаривание ЖБИ. Такой способ интенсификации застывания бетона также намного ускоряет время набора им расчетной прочности, которая в естественных условиях достигается только по прошествии 4-х с лишним недель. Тем не менее эксплуатация пропарочных камер обходится производителям бетона недешево.

Быстротвердеющий цемент очень часто используют при монолитном строительстве.

Преимущества цемента, обеспечивающего ускоренное затвердевание растворов на его основе, особенно очевидны при монолитном строительстве и при возведении кирпичных строений. При его использовании перестают действовать ограничения, которые раньше приводили к простоям после заливки перекрытий, столбов или кладки определенного количества рядов кирпичной стены. Без сколько-нибудь значительного перерыва строители могут приступать к следующим этапам работ.

Стоит сказать, что быстротвердеющий цемент пока не может вытеснить из строительства традиционные связующие вещества и методы выпуска продукции на их основе. Это связано с несколькими факторами.

1. Первый из них - производство БТЦ требует современного оборудования.
2. Этот цемент может изготавливаться только из высококачественного сырья (перечисленные выше факторы напрямую влияют на повышение себестоимости такого рода продукции, которая не лучшим образом в конечном счете влияет и на ее цену).
3. БТЦ и бетон на его основе более требовательны к технологии производства и заливки, однако опыта работы с этими материалами у специалистов пока накоплено мало.

Маркировка цемента

Инструменты для приготовления цементного раствора.

Быстротвердеющий цемент обозначается индексом «Б», который указывается на упаковке после марки компонента (500 или 400) и информации о процентном содержании добавок в нем (Д). К примеру, аббревиатура ПЦ 500 Д0 Б расшифровывается следующим образом.

1. ПЦ - портландцемент (ШПЦ - шлакопортландцемент).
2. 500 - марка 500 (прочность испытательного образца, выдержавшего нагрузку в 500 кг/см²).
3. Д0 - в цементе нет минеральных добавок (Д20 - 20% и т.п.).
4. Б - быстротвердеющий. Если на упаковке нанесен не индекс «Б», а «Н», то в ней содержится нормированное вещество (нормальнотвердеющее). Индекс «ВРЦ» указывает на водонепроницаемость компонента, «СС» - на сульфатостойкость и т.п.

Рисунок 1. Маркировка цемента по ГОСТу.

Быстротвердеющий цемент выпускается в 2-х марках - М400 и М500. Стоит отметить, что с введением в действие в 2004 году нового ГОСТа многие производители стали маркировать свою продукцию по-новому (рис. 1). Такое обозначение принято и у зарубежных изготовителей связующего компонента. Однако зачастую на упаковках указывается и старая маркировка. Поскольку чаще всего застройщиками приобретается цемент М400 и М500, то следует знать, что эквивалентны этим обозначениям маркировки:

• ЦЕМ (CEM) I (II) 32,5 (I - без добавок, II - с добавками, 32,5 - класс прочности);
• ЦЕМ (CEM) I (II) 42,5 Б (Н) ( Б - быстротвердеющий, Н - нормальнотвердеющий).

Производство БТЦ

Разновидности цемента.

Быстротвердеющий цемент без добавок получается, когда подвергается на предприятии более тонкому измельчению. Чем мельче гранулы, тем большую площадь соприкосновения с реагентом они обеспечат, а поэтому увеличивается активность гидратации. Стоит сравнить удельную поверхность БТЦ и обычного цемента. У первого она колеблется в диапазоне 3,5-4 тысяч см²/г вещества, а у второго - 2,8-3 тысяч см²/г. Необходимо сказать, что существуют особобыстротвердеющие цементы, в которых активная площадь увеличена до 7-9 тысяч см²/г. Бетонные изделия из них, застывая в естественных условиях, готовы к снятию опалубки уже через 2-4 часа после заливки. В течение этого времени бетон достигает прочности 100 кг/см², а на следующий день конструкция набирает 2/3 своей расчетной прочности.

Как уже писалось, такой способ производства БТЦ не дешев, поэтому для придания связующему веществу необходимых характеристик многие производители используют добавление в него различных минеральных добавок. Тем не менее быстротвердеющий бетон из БТЦ с добавками будет застывать не так быстро, как раствор, сделанный на основе цемента тонкого помола.

В любом случае ГОСТ 10178-62 регламентирует характеристики быстротвердеющего цемента.

Прочность вещества на третьи сутки после его затворения водой не должна быть ниже 40 кг/см² (затвердевание раствора должно проходить в нормальных условиях).

Ускорение затвердевания бетона

Состав и пропорции для приготовления бетона на основе гранита и цемента.

Чтобы получить быстротвердеющий бетон с высокими характеристиками прочности, достигаемыми в естественных условиях уже в первые дни после его заливки, можно использовать и обычный цемент. К способам ускорения застывания бетона относятся:

• уменьшение в растворе цементной и водной составляющих (тощий бетон);
• применение модификаторов, активирующих гидратацию;
• домалывание связующего компонента с добавлением в него гипса.

К тощему бетону относится и бетонный раствор марки 200, из которого уже могут изготавливаться конструкции перекрытий. Менее марочные растворы применяются в подготовке оснований перед дорожным строительством и возведением зданий. Ускорение застывания бетона достигается, благодаря меньшему количеству реагентов, из-за которых процесс гидратации проходит гораздо быстрее. При изготовлении так называемого жесткого бетона нельзя увеличивать дозировку воды, так как ее избыток приведет к ухудшению качества раствора.

Затвердевание бетона проходит быстрее, если при приготовлении в раствор добавлять хлористый кальций. Его содержание в бетоне не должно превышать 3%. Если изготавливается железобетонная конструкция, то количество CaCl₂ снижается до 2%. Этот модификатор нельзя закладывать в растворы, которыми будут заливаться железобетонные конструкции с арматурой сечением тоньше 4 мм, так как он станет причиной коррозии металла. Не рекомендуется его применять и для сооружения долговременных ЖБИ. Следует добавить, что хлористый кальций добавляется в смесь вместе с водой. Перед тем как залить жидкость в бетон, модификатор необходимо растворить в ней. Специалисты советуют добавлять CaCl₂ в пуццолановые цементы, шлакопортландцементы и цементы с длительным сроком затвердевания.

Быстротвердеющий бетон, набирающий за первые сутки застывания до 50-55% расчетной прочности, получается при домалывании и добавлении в него гипса, содержание которого в связующем компоненте доводится до 3%. Однако лабораторные опыты показали, что лучшие показатели затвердевания показал бетон на основе цемента с 8-процентным содержанием гипса. Специалисты, проводившие исследования отметили, что более эффективным отвердителем является высокопрочный гипс. Бетон, приготовленный с этим модификатором, по показателям прочности почти в 1,5 раза превысил раствор, в который добавлялся обычный строительный гипс.