Читаем статью про расширяющий бетон. Узнаете все про свойства, где применять и можно ли сделать самому

К расширяющимся видам цемента относят группу вяжущих материалов, не образующих усадки или увеличивающих свой объем в процессе затвердевания. Потребность в их использовании возникает при необходимости получения трещиноустойчивых покрытий, проведения гидроизоляционных и ремонтно-восстановительных работ. Способность расширяться достигается за счет введения ряда добавок, как правило, такие составы стоят дороже и отличаются особыми условиями затвердевания. При всех своих преимуществах эти марки относятся к узкоспециализированным, их применение должно быть экономически обосновано.

Описание материала

Эти смеси изготавливаются на основе глиноземистого шлака, природного гипсового камня (двуводного или полуводного), негашеной извести, алюминиевой пудры или аналогичных добавок. Увеличение объема происходит за счет образования микроскопических пузырьков или наращивания кристаллов на начальных минутах затвердевания, исключительно в условиях повышенной влажности (при нормальном или сухом воздухе способность расширяться проявляться не будет, в крайнем случае раствор останется безусадочным). Время схватывания и окончательного набора прочности зависит от марки: от 4-14 минут и 14 ч и выше, в целом этой группе вяжущего присущи ускоренные сроки достижения твердого состояния.

Виды расширяющегося цемента

• Гипсоглиноземистый (ГГРЦ).
• Водонепроницаемый (ВРЦ).
• Водонепроницаемый безусадочный (ВБЦ).
• Напрягающий (НЦ).
• Пластифицированный.
• Расширяющийся портландцемент (РПЦ).

1. Гипсоглиноземистый.

Предназначен для изготовления безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых растворов и гидроизолирующих штукатурок. На 70 % состоит из тонкоизмельченного глиноземистого доменного шлака и на 30 % — из гипса. Характеристики:

• начало схватывания — 10 минут;
• завершение схватывания — не позднее 4 часов с момента добавления воды;
• предел прочности на третьи сутки — 280 кг/см;
• линейное расширения через трое суток — от 0,1 до 0,7 %;
• водонепроницаемость через трое суток — образцы выдерживают давление до 1,1 МПа;
• бетоны на основе ГГРЦ можно подвергать пропарке, но нельзя использовать при температуре выше 100°С;
• морозоустойчивость;
• огнестойкость выше, чем у ПЦ, но ниже, чем у простого глиноземистого.

Для замедления застывания добавляют буру, уксусную кислоту, сульфатно-дрожжевую бражку (СДБ).

Применение гипсоглиноземистого расширяющегося цемента:

• приготовление безусадочных и водонепроницаемых растворов;
• заделка стыков бетонных и железобетонных конструкций;
• изготовление гидроизоляционных штукатурок;
• усиление и подливка фундаментов;
• заделка фундаментных болтов;
• зачеканка швов и раструбов водопроводных коммуникаций;
• обеспечение водонепроницаемости тоннелей метро;
• сооружение емкостей для хранения жидкого топлива;
• в качестве гидроизоляционного покрытия очистных сооружений;
• в строительстве бассейнов, ремонте душевых.

2. Водонепроницаемый.

Быстротвердеющее вяжущее вещество, его состав:

• глиноземистый цемент — 70 %;
• полуводный гипс — 20 %;
• молотый высокоосновной гидроалюминат кальция — 10 %.

Отличительные характеристики ВРЦ:

• схватывание: начало — 4 минуты, завершение — 10 мин;
• водонепроницаемость — через 1 сутки полная при давлении до 0,6 МПа;
• марка прочности 28 суток — 500 (50 МПа);
• линейное расширение — до 1 %.

Недостатки ВРЦ:

• цена;
• очень быстрое схватывание;
• низкая морозостойкость — пригоден лишь при положительной температуре воздуха.

Применение: гидроизоляция шлюзов, доков, бассейнов, трубопроводов и тоннелей, фундаментов, заделка трещин в железобетонных конструкциях. Использовать ВРЦ можно вне зависимости от уровня влажности.

3. Водонепроницаемый безусадочный.

Гидравлическое быстротвердеющее вяжущее, на 85 % состоящее из глиноземистого цемента, остальное — гипс и гашеная известь.

Отличительные характеристики ВБЦ:

• схватывание — от 5 минут;
• марочная прочность на третьи сутки — от 60 до 80 %;
• водонепроницаемость — выдерживает давление воды до 0,7 МПа.

Выбирается для гидроизоляции подземных сооружений с уровнем влажности от 75% при температуре воздуха +20°С. Непригоден в помещениях, где периодически возможен сухой режим, так как дает усадку.

4. Напрягающий.

Вяжущее для строительных растворов, имеющее большую энергию расширения, способное обжимать и натягивать арматуру в бетоне. По величине энергии самонапряжения различают три его вида:

• НЦ-10 — до 1 МПа;
• НЦ-20 — до 2;
• НЦ-40 — от 4 и выше.

Состав:

• портландцемент — от 65 до 75 %;
• глиноземистый цемент — от 13 до 20 %;
• гипс — от 6 до 10 %.

Отличительные характеристики НЦ-20:

• прочность на 28 сутки — 40 МПа;
• линейное расширение на 28 сутки — 1,5 %;
• скорость схватывания: начало — через 30 мин, конец — не позднее 240 минут;
• водонепроницаемость — избыточное давление воды до 20 атм;
• морозостойкость — до 1500 циклов замораживания-оттаивания;
• газопроницаемость — в 40 ниже, чем у портландцемента;
• истираемость — 0,08 г/см2.

Использование:

• изготовление смесей для гидроизоляции фундаментов, погребов, подвалов, тоннелей, крыш;
• устройство сборных и монолитных емкостных и подземных сооружений, полов в промышленных помещениях, дорожных и аэродромных покрытий;
• производство ЖБИ и конструкций с предварительно напряженной арматурой;
• изготовление напорных и безнапорных труб;
• строительство хранилищ радиоактивных отходов.

Если НЦ применяют для гидроизоляции, то дополнительные средства не требуются.

5. Расширяющийся ПЦ.

Состоит из портландцементного клинкера и сульфоалюминатной добавки, придающей особые свойства. Приобрести можно один из его видов: РПЦ-10 и РПЦ-20. Оба предназначены для приготовления безусадочных растворов, которые используют прежде всего для гидроизоляции.

Сравнительная характеристика:

Параметр	РПЦ-10	РПЦ-20
Линейное расширение, %	0,1 — 1	0,2 — 1,5
Самонапряжение, Мпа	1	1,9
Водонепроницаемость, класс	W10	W12 — W20
Прочность на сжатие на 28 сутки, МПа	40	49
Применение	Подземные емкостные сооружения, бассейны, подвалы, подземные гаражи, безрулонные кровли, тоннели, полы нежилых зданий, трещиностойкие водонепроницаемые стыки, ремонт и усиление конструкций	То же, что и РПЦ-10 плюс: частное строительство (все типы помещений), спортивные сооружения (бассейны, трибуны стадионов, катки, хоккейные площадки, беговые дорожки), гидроизоляция помещений с повышенной влажностью или склонностью к появлению плесени, надземные и подводные емкости, фундаменты для оборудования, дорожные и аэродромные покрытия, хранилища радиоактивных отходов, очистные сооружения

РПЦ-20 обеспечивает полное исключение усадки и вызываемых ей деформаций, отличается повышенной стойкостью в агрессивных средах. Сроки схватывания: начало — 30 минут, завершение — около 8 часов. В процессе твердения обязательно поддерживать влажность. Морозостойкость — 300 циклов замораживания-оттаивания.

6. Пластифицированный.

Разновидность расширяющегося безусадочного цемента — пластифицированный марки MACFLOW от крупнейшего в мире химического концерна BASF. Он состоит из ПЦ и комплексной добавки, которая придает расширяющие и пластифицирующие свойства. Достоинства:

• получение бетонов высокой ранней и конечной прочности;
• достижение уровня удобоукладываемости без дополнительных добавок-пластификаторов;
• получение инъекционных безусадочных растворов с высокой текучестью.

Характеристики цемента MACFLOW:

• прочность в возрасте 28 суток — три класса: 42,5; 52,5; 62,5 МПа;
• линейное расширение 1 сутки — 0,5 %;
• водонепроницаемость — 8 атм;
• морозостойкость — 300 циклов замораживания-оттаивания.

Использование:

• ремонт и строительство дорожных и аэродромных покрытий, мостовых конструкций и гражданских сооружений;
• установка анкеров в бетоне, грунтах и скальных породах;
• как цемент для заделки трещин (инъекционным методом) в бетонных и каменных постройках;
• заполнение каналов, в которых находится напрягаемая арматура или анкера под механическим напряжением;
• инъекции грунтов;
• установка оборудования и металлоконструкций;
• заделка стыков.

Саморасширяющиеся цементы – специальные строительные смеси

Основными вяжущими материалами в строительстве являются цементы. Наибольшее распространение получили композиции на основе портландцемента. Несмотря на широкую популярность, иногда их использование нежелательно – дефекты в виде микро- и макротрещин вызывают деформацию и усадку конструкции. Саморасширяющиеся цементы относятся к специальной разновидности вяжущих смесей, не имеющих таких негативных качеств.

Классификация и свойства

Нормальная усадка портландцемента (уменьшение линейных размеров) достигает до 2 мм/м изделия. Пока смесь влажная, её габариты увеличиваются за счет поглощённой воды. Непосредственная усадка происходит при высыхании цементного раствора на воздухе на третьей неделе затвердевания.

В зависимости от состава и требуемых характеристик, материал подразделяется на следующие виды:

1. безусадочные цементы – расширение равно последующей усадке, что приводит к постоянству размеров;
2. расширяющиеся цементы – усадка в сухом виде меньше, чем начальное расширение, на 5-6 мм/м готового изделия;
3. напрягающий цемент – представляет собой расширяющуюся разновидность, которую используют в производстве железобетонных конструкций.

Принцип действия напрягающего цемента основан на механическом взаимодействии бетонного раствора и металлической арматуры. Железобетонный каркас при заливке расширяющейся смеси подвергается растягиванию. Прочность арматуры препятствует дальнейшему натяжению и останавливает расширение цементной смеси.

Такое взаимодействие приводит к одновременному растяжению металлического каркаса и остановке расширения. Арматура стремится сжаться, а бетон – расшириться. Это держит всю конструкцию в напряжении и увеличивает прочность в 1,5-2 раза. Сравнение динамики усадки обычного, безусадочного и расширяющегося цемента показано на рисунке 1.

Рис. 1. Динамика усадки цементов. Обозначения: «1» — обычный портландцемент; «2» — безусадочный цемент; «3» — расширяющийся цемент:

Состав и производство

Различные сферы применения определяют строительные и эксплуатационные параметры материалов. Для их достижения используются различные композиционные схемы производства, включающие широкий ряд компонентов. Рассмотрим принципиальные составы саморасширяющихся цементов.

Составы на основе портландцемента

Существуют композиции для производства обычных саморасширяющихся и напрягающих цементов.

Различия заключаются в составе, который обуславливает параметры схватывания:

• 65-75 % портландцемента, 6-10 % гипса, 15-25 % высокоглиноземистого шлака. Высокое содержание расширяющегося связующего способствует увеличению скорости схватывания (начало – через 30 минут, окончание – через 4-6 часов после приготовления раствора). Быстрый рост механических напряжений позволяет применять такие составы для производства напрягающих цементов. С увеличением содержания гипса скорость схватывания уменьшается. Это делает возможным применение смесей в бытовых целях (обмазка стыков, штукатурка и др.);
• 94-95 % портландцемента, 0,1-0,2 % полимерной добавки, 5-6 % негашеной извести. Принцип действия заключается в образовании мельчайших пузырьков газа, сопутствующих гашению извести при добавлении воды. Изначальное расширение такого цемента будет высоким, однако последующая усадка возвращает объём к исходному состоянию. Подобный состав применяется для безусадочных растворов, используемых для заделывания стыков между плитами железобетонных конструкций. Ещё одним направлением является метод «тихого взрыва» (см. ниже), применяющийся при добыче камней;
• варианты смесей из портландцемента, гипса и других минеральных добавок. В качестве замены высокоглиноземистому шлаку может использоваться алунит – смешанный основной сульфат кальция и алюминия. Дополнительным компонентом, увеличивающим расширение, является негашеная известь.

Составы на основе глиноземистого цемента

К ним относятся би-, три- и более компонентные смеси, обязательно содержащие глиноземистый цемент (продукт обжига и помола боксита и известняка) и обводненный сульфат кальция (гипс).

Отличительной особенностью такого цемента является очень высокая скорость схватывания (начало – от 10 минут, завершение – 1 час после приготовления смеси). Для регулирования скорости затвердевания применяют добавку буры или уксусной кислоты.

Гипсоглиноземные цементы применяются для обработки швов и пористых поверхностей, обеспечивая высокую гидроустойчивость. Подобранные безусадочные композиции могут использоваться для обмазки стыков труб, выдерживая давление воды до 10 атм. Преимуществом таких смесей перед портландцементом является более высокая (в 10-20 раз) схватываемость со старым раствором конструкции.

Производство расширяющихся цементов заключается в смешивании подробленных до пылеобразного состояния компонентов или совместном дроблении их смеси. При бытовом производстве саморасширяющихся составов используется смесь портландцемента, гипса и негашеной извести. Полученная композиция применяется для гидроизоляции швов между строительными блоками.

Требования к цементам и методы контроля качества устанавливаются стандартом ГОСТ 30515-97. Ряд специфических параметров может регулироваться отраслевыми нормативными документами и техническими условиями.

Основная масса саморасширяющихся цементов относится к маркам 400, 500 и 600, выдерживая давление не менее 40, 50 и 60 МПа/см2 соответственно. Напрягающие цементы являются наиболее прочными (марка 600).

Восстановление стены при помощи саморасширяющегося цемента

Технические характеристики и виды

Все виды расширяющегося стройматериала выполняются на основе цемента глиноземного типа или цементных смесей, в состав которых входит глиноземный компонент. А вот в зависимости от ведущей добавки расширяющийся цемент бывает 5 видов.

1. Расширяющийся портландцемент (РПЦ). Производится с добавлением доменного шлака, который наделяет состав повышенной прочностью. Чаще всего используется для возведения монолитных строений. Для штукатурных и облицовочных работ не годится из-за неравномерного линейного расширения и неровной геометрической поверхности. При погружении в воду или простом поливе уложенного раствора расширения достигнуто не будет. Изменения объема происходят только при разовом коротком пропаривании. Отвердевает состав в течение 30-80 часов.
2. Гипсоглиноземистый цемент (ГГРЦ). Смесь на 30% состоит из гипса, который обеспечивает быстрое схватывание и застывание раствора. Хотя гипсовый цемент способен сохранять объем даже после застывания, абсолютно безусадочным его назвать нельзя. При застывании на воздухе уложенная смесь немного проседает, а расти способна только в водной среде. Для работы зимой и в межсезонье гипсоглиноземистый цемент подойдет лучше других. Он устойчив к морозам (до минус 25 °С), сохраняет полезные свойства при частых колебаниях температур.

На жаре и при повышенной влажности гипсоглиноземистый вид цемента «работает» плохо, утрачивая часть своих характеристик.

1. Пластифицирующий (ПРЦ). Основой этого состава выступает портландцемент с добавлением пластификатора и сульфитного щелока в качестве расширяющего компонента. Его прочностные качества выше других видов цемента, а линейное расширение прогнозируемо. Это означает, что раствор создает ровную поверхность и может применяться там, где нужна строгая геометрия форм и плоскостей. Этот цемент считается выгодным — застройщику не нужно использовать чистый пластификатор. Его с успехом может заменить РЦ пластифицирующего вида.
2. Водонепроницаемый (ВРЦ). Получается путем смешивания глиноземистого цемента, полуводного гипса и высокоосновного алюмината кальция. Смесь отличается быстрыми отвердевающими свойствами — схватывание массы наблюдается уже через 3 минуты после подготовки раствора. Масса полностью застывает спустя 25-28 часов, причем ее расширение происходит только при влажности не менее 70%. Снизить скорость отвердевания раствора удается при добавлении в состав буры или уксусной кислоты.
3. Напрягающий (НЦ). Состоит из портландцемента, гипса и доменного шлака, отличается повышенной газо — и влагонепроницаемостью. При использовании масса вначале затвердевает, а затем расширяется, напрягая строительную конструкцию. Материал хорошо справляется с трещинами и дефектами, подходит для ремонта бетонных и железобетонных конструкций. Схватывается смесь в первые 4 часа, а окончательно застывает спустя 70-75 часов.

Каждый из указанных видов цемента отличается техническими характеристиками по ряду показателей:

• начало схватывания — 4 минуты для ВРЦ, 20 минут для ГГРЦ, 30 минут для РПЦ, 2,5 часа для НЦ;
• окончательный набор прочности — больше всего у ГГРЦ И РПЦ (до 80 часов), меньше всего у ВРЦ (около 25 часов);
• предел прочности на сжатие — до 500 кгс/см2 у ВРЦ и ГГРЦ, 400-600 кгс/см2 у РПЦ и НЦ;
• относительное линейное расширение — 0,02-1% (ВРЦ), 0,3-1% (РПЦ), до 3% (НЦ), 0,3-1% (ГГРЦ).

Все виды расширяющегося цементного раствора укладываются в опалубку с высоким уплотнением. Для набора объема и прочностных характеристик массе необходимо обеспечить рекомендованную температуру и влажность.

Улучшить технические характеристики расширяющихся цементных растворов помогают крупные и мелкие заполнители. С этой целью используется мелкофракционный кварцевый песок, гравий и щебень фракций от 5 до 70 мм. Заполнители увеличивают прочность раствора, сдерживают его деформации, снижают значения ползучести и частично компенсируют усадку.

Особенности материала

Расширяющийся цемент представляет собой цементную массу, которая увеличивается в размерах при отвердении раствора. Этот эффект наблюдается только в условиях повышенной влаги. При обычных условиях и сухой погоде такой материал не дает усадки при затвердевании.

Основное свойство состава — расширяемый объем цемента глиноземистого типа при введении специальной добавки при достаточно быстром затвердении массы.

График роста прочности при водном хранении расширяющегося цемента.

Механизм расширения состава используется для заполнения всех (даже микроскопических) пустот в материале, что обеспечивает прочность, монолитность и высокие гидроизоляционные свойства структуре. Расширяющийся цемент нашел применение при строительстве монолитных железобетонных систем, так как при расширении обеспечивает заполнение всех пустот в каркасе. В целом его назначение достаточно специфическое: заполнение растрескавшегося бетона; изготовление конструкций, работающих в воде или при высокой влажности; склеивание железобетонных конструкций; штукатурка сложных поверхностей (например, ракушечника).

Благодаря способности заполнять все воздушные образования в бетоне расширяющийся цемент приобретает уникальную водонепроницаемость. За счет расширения состав имеет повышенную адгезию практически к любым материалам, что дает возможность облицовки стен необычной конструкции. К важным достоинствам можно отнести достаточно высокую долговечность и стойкость к агрессивным воздействиям.

Главный недостаток такого цемента заключается в высокой цене, что несколько ограничивает его применение в частном строительстве. Его следует использовать по прямому назначению: в элементах сооружения, которые располагаются в воде или подвержены длительному воздействию повышенной влажности (подвалы, некоторые фундаменты и цоколи, стяжки полов; стенки бассейнов, колодцев, резервуаров и т.д.).

Что представляет из себя этот строительный материал

Расширяющимся цементом называют минеральное порошкообразное вяжущее вещество, способное увеличиваться в объеме в процессе высыхания раствора. Расширяясь, цементная смесь заполняет собой все пустоты, швы и щели строительной конструкции, формирует ее предварительное напряжение.

Подобные свойства достигаются за счет включения в состав расширяющих компонентов, содержание которых колеблется от 5% до 20%. При контакте с водой разрушаются химические связи, что вызывает увеличение объема исходного состава, образование кристаллических решеток.

В качестве расширяющих добавок используются:

• алюминия сульфат;
• сульфат хлористого кальция;
• гидроксид магния;
• гидросульфоалюминат кальция;
• сульфитный щелок;
• алюминиевая пудра;
• квасцовый камень.

Свойства расширения в ряде случаев достигаются еще по одной технологии — гашения. Во время этого процесса внутри смеси образуется большое количество мелких пузырьков, повышающих ее объем.

В отличие от ячеистых бетонов, способных терять прочность в процессе пенообразования, растворы с расширяющимся цементом сохраняют прочностные характеристики.

Эффект расширения наблюдается только в условиях повышенной влажности, в то время как при сухой погоде усадка не наблюдается. Самонапряжение железобетонной конструкции происходит независимо от расположения и направления стержней арматуры. В результате получается двухосное объемное самонапряжение, что способствует повышению прочности и стабильности сооружения.

Преимущества состава:

• высокая адгезия — обеспечивает плотное прилегание смеси к поверхностям конструкции;
• гидроизоляционные свойства — подходит для заделки трещин, микропор и швов, через которые может просачиваться вода;
• устойчивость к смене температур — сохраняет технические характеристики и эластичность даже при низких показателях температуры;
• ускоренный набор прочности — в зависимости от марки, раствор достигает прочности 80% за первые 24 часа.

Водонепроницаемый состав

Водонепроницаемый расширяющийся цемент предназначен для гидроизоляции сооружения. Бетон на его основе может использоваться даже при строительстве дамб и плотин. В то же время по сравнению с другими типами таких составов он имеет наименьшее объемное расширение. Это свойство следует использовать при подготовке штукатурных растворов для покрытия стен, находящихся в сложных влажных условиях.

Схема производства цемента сухим и мокрым способом.

Водонепроницаемый цемент представляет собой сухую смесь глиноземистого цемента, полуводного гипса и высокоосновного алюмината кальция. Добавка в виде алюмината получается при термическом воздействии (до 150°) в течение 6 часов на смесь глиноземистого цемента с известью (в равной пропорции) воды. Вяжущий состав и добавка тщательно перемешиваются и измельчаются в сухом виде.

При добавлении воды в цемент происходит реакция с появлением расширяющегося объема. Смесь имеет тенденцию к быстрому отвердению, поэтому уже через 3 минуты начинается процесс схватывания массы, который завершается через 10 минут. Если возникает необходимость замедлить затвердение раствора, то добавляются бура или уксусная кислота.

Полный процесс отвердения раствора внутри оканчивается через 25-28 часов в зависимости от температуры. Объемное расширение массы происходит только при высокой влажности (не менее 70%). Степень расширения стандартного раствора нормируется: линейное расширение цемента через 24 часа должно находиться в пределах 0,2-1% (не больше и не меньше). Расширенная цементная масса увеличивается с повышением влажности.

Внутреннее расширение, продолжающееся довольно долго, приводит к постепенному наращиванию прочности состава. Через 3 дня после наложения цемент должен удовлетворять параметрам марки М300, а через 28 суток — М500.

ГАРАНТИЯ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

5.1. Предприятие-изготовитель гарантирует соответствие цемента требованиям настоящего стандарта при соблюдении потребителем условий транспортирования и хранения, установленных стандартом.

5.2. Гарантийный срок устанавливается 2 месяца с момента отгрузки.

Для удаления цементной пленки и следов уплотняющего состава торцевые поверхности образцов перед испытанием должны быть тщательно очищены стальной щеткой.

После окончания подготовки образцов к испытанию и до начала испытания формы с образцами должны быть покрыты влажной тканью.

Образцы испытывают на приборе любой конструкции, которая обеспечивает возможность подачи к нижней торцевой поверхности образцов воды при возрастающем давлении до 1 МПа (10 ати), а также измерение давления воды и возможность наблюдения за состоянием верхней торцевой поверхности образцов.

Температура помещения, в котором проводят испытание, должна быть 20 ± 2 °С, относительная влажность воздуха — не менее 60 %.

Испытания начинают при давлении воды 1 ати (0,1 МПа), затем через 2 ч давление повышают до 2 ати (0,2 МПа) и далее через каждые 4 ч повышают давление ступенями по 2 ати (0,2 МПа).

Образцы считают выдержавшими испытания, если после 2 ч выдержки при давлении 10 ати (1,0 МПа) ни на одном из них не наблюдается признаков просачивания воды.

Гипсоглиноземистый состав

Гипсоглиноземистый цемент расширяющегося типа по свойствам очень похож на рассмотренный водонепроницаемый цемент, его основное назначение — гидроизоляция бетонных конструкций. Его вяжущий состав представляет собой смесь глиноземистого клинкера или шлака с натуральным гипсом двуводного класса. Такой цемент особенно хорош при заделке швов в сооружениях, эксплуатирующихся в воде.

Покрытие, выполненное из гипсоглиноземистого раствора, после отвердения имеет большую прочность на сжатие. Сам процесс полного отвердения протекает 70-80 часов. По цене такой материал несколько дороже водонепроницаемого цемента.

Области использования

1. Дорожное строительство. Такой материал подходит для создания покрытия на стадионах, дорогах, автомобильных мостах, взлетно-посадочных полосах, аэродромах.
2. Расширяющиеся цементы для использования в бытовых постройках. Рассматриваемые стройматериалы часто применяются для настила в подсобных помещениях, сараях, подвалах, для создания дорожек.
3. Применение в промышленности. Расширяющиеся нередко применяются для обустройства промышленных помещений (заводов, тампонирования скважин нефтяных и газовых, ограждающих конструкций, метрополитенов).
4. Обустройство гидротехнических построек.
5. Выравнивание кирпичных и бетонных коробок и устранение трещин и полостей с помощью расширяемых цементов.

Степень расширения зависит от разных факторов, среди которых тип исходного цемента, его минеральный и химический состав, тип расширяющейся добавки, а также соотношение этих элементов в составе, степень помола и условия внешней среды (влажность, температурный режим) при которых твердеет расширяющийся цемент.

голоса

Рейтинг статьи

Цемент глиноземистого типа

Основное определение для глиноземистого цемента, это быстротвердеющий материал в водной среде и очень высокопрочное вяжущее вещество на воздухе. Получают глиноземистый цемент путем обжига, доводимого почти до спекания или же полного плавления материала (глинозем, окись кальция). В отличие от стандартного типа портландцемента, где клинкер состоит из силикатов кальция, тип глиноземистого портландцемента состоит исключительно из низкоосновного алюмината кальция. Стоимость глиноземистого портландцемента стоит на порядок дороже. Использование материала целесообразно только в тех случаях, когда необходимо ускорить рабочий процесс, и не дожидаться окончания периода затвердевания конструкции. Экономически материал оправдывает себя только в том случае, когда использование глиноземистого цемента является острой необходимостью для строительных и производственных работ.

• Основные сферы, когда рекомендуется применять глиноземистый портландцемент:
• Для сферы строительства, когда необходимо применять быстрые решения для возведения конструкций
• Для ликвидации последствий технологических аварий, когда необходимо использовать быстрые решения для ликвидации последствий
• Для оборонной промышленности, для создания военно-транспортных узлов
• Для конструкций, которые используются исключительно в низкотемпературных режимах работы
• Для конструкций, которые постоянно находятся в минерализированной среде и подвергаются воздействию сернистых газов
• Для изготовления высокопрочных бетонных огнеупорных узлов и конструкций (бетон и раствор)

Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся гост 11052 74 – разновидности

В специализированных магазинах предлагают различные модификации этого цемента:

• водонепроницаемый. Применяется как гидроизоляционный состав при выполнении восстановительных мероприятий, ремонте различных конструкций, подверженных воздействию влажной среды – резервуаров, подземных систем, тоннелей;

Расширяющийся цемент – одна из разновидностей материала, который быстро завоевывает свое место в строительной индустрии

• гипсоглиноземистый. Сохраняет объем при расширении, может использоваться при отрицательной температуре. Востребован для подготовки безусадочных растворов. Предназначен для герметизации швов с целью обеспечения их водонепроницаемости и приготовления влагостойких штукатурок;
• портландцемент. Быстро приобретает эксплуатационную прочность только при пропаривании. Используется при возведении гидротехнических объектов, а также резервуаров, предназначенных для хранения различных жидкостей;
• напрягающий. Производится для восстановления конструкций, изготовленных из железобетона. Материал твердеет, затем увеличивается в объеме. Благодаря этой особенности создается требуемое для армированного бетона напряжение;
• пластифицированный. Изготавливается путем перемешивания портландцемента с модифицирующими присадками. Материал характеризуется повышенными прочностными характеристиками, пластичен. Используется в дорожном и промышленном строительстве.

Выбор конкретного вида материала зависит от поставленных задач.

Применение

Глиноземистый РЦ применяется при проведении таких строительных работ:

• Ремонт конструкций из бетона и железобетона, гидротехнических сооружений, реконструкция строений. Материал позволяет заполнять микроскопические пустоты, трещины, щели, тем самым препятствуя дальнейшему разрушению конструктива.
• Срочное строительство в условиях низких температур или высокой влажности. В этих случаях лучше использовать гипсоглиноземистый цемент.
• Обустройство сооружений, где нужно добиться ровной поверхности — дорожное строительство, прокладка беговых дорожек, ледовых катков, хоккейных полей, стадионов, мостов, аэродромов. Здесь отлично подойдет расширяющийся цемент с пластификаторами.
• Изготовление сборных и монолитных резервуаров — бассейнов, водонапорных, очистных сооружений, канализационных насосных станций. Благодаря гидроизоляционным свойствам цемента обеспечивается герметичность и водонепроницаемость емкостей.
• Создание влагостойких декоративных штукатурных смесей. Нанесенный поверх ракушечника и пенобетона, раствор сохраняет теплоизоляционные и прочностные свойства пористых стройматериалов.
• Ремонт, строительство подземных каналов и коммуникаций — метрострой, переходы, шахтные проходки.
• Склейка железобетонных материалов при строительстве высотных зданий. Цемент с эффектом расширения обеспечивает прочное соединение перекрытий со стенами, предупреждает разрушение, продлевает срок службы строения.

Расширяющиеся цементные смеси используются для приготовления всех разновидностей безусадочных бетонов. Материал имеет один недостаток — высокую стоимость, что ограничивает сферу его применения в частных домовладениях. Он подойдет для формирования настилов в погребах, сараях, для возведения бань, гаражей, обустройства дорожек на приусадебном участке, для восстановления стен жилых или подсобных строений.

Пластифицированный цемент

Пластифицированный расширяющийся состав относится к недавним разработкам в этой области. В России пока он не выпускается. Зарубежными фирмами предлагается материал на основе портландцемента с пластификаторами и расширяющим ингредиентом в виде сульфитно-спиртовой барды. Такой раствор из-за повышенной пластичности используется для покрытия больших площадей (полы, дороги и т.д.).

При подготовке расширяющихся цементных растворов нужно использовать следующий инструмент:

• миксер строительный;
• фен строительный;
• весы;
• ведро мерное;
• лопата;
• шпатель;
• мастерок;
• нож;
• напильник;
• шкурка наждачная.

Расширяющиеся цементы составляют ряд современных качественных стройматериалов. Их использование несколько ограничивается ценой, но гидроизоляционные и прочностные свойства вызывают доверие к ним.

Безусадочный

Безусадочный водонепроницаемый цемент создают с использованием алюмината в небольшом объеме. Создается кристаллический цементный камень, упрочняющий и уплотняющий структуру. Состав смеси: глиноземистые портландцементы (около 85% объема), асбест (до 5%), полуводный гипс и алюминат кальция (до 10%).

Уже через час после твердения железобетонных конструкций бетон набирает 75% прочности, полный цикл проходит за обычные 28 суток. Масса должна застывать во влажной среде (минимум 70% влажности), в противном случае процесса усадки не избежать.

Материал используется для возведения сооружений, которые постоянно находятся под воздействием воды. Поэтому в раствор часто добавляют смесь азотнокислого кальция, алюминиевой пудры и ферросилиция для антикоррозийного эффекта и защиты армирования от влаги.

Заполнители

Доля крупных и мелких заполнителей в бетоне, может достигать 80% от общего объема смеси, и оказывать значительное влияние на физико-химические свойства изделия. Оптимальный подбор состава данных компонентов может существенно сократить использование цемента, цена которого в значительной мере влияет на себестоимость продукта.

Крупный и мелкий заполнитель
Кроме того, заполнители наравне с вяжущими могут улучшать технические характеристики конструкций:

• увеличивать прочность и сдерживать деформации;
• снижать значение ползучести;
• принимать на себя воздействие линейных напряжений и частично компенсировать усадку.

Для приготовления расширяющихся растворов, в роли крупных заполнителей выступают гравий и щебень фракций 5–70 мм. Требования к данному материалу такие же, как и для традиционных тяжелых бетонов (ГОСТ 10268-80).

Прочность заполнителей определяется значениями прочности горных пород, из которых они изготовлены. Согласно требованиям ГОСТ, средняя плотность крупнозернистых заполнителей, должна быть равна 2000–3000 кг/м3.Рекомендуемая марка крупных заполнителей

Технические характеристики некоторых заполнителей пример

В качестве мелкого заполнителя, чаще всего используют кварцевый песок мелких фракций (ГОСТ 8736-93) плотностью 2000–2800 кг/м3 , причем, чем меньше фракция, тем выше плотность бетона.

Линейная температурная деформация

Линейные расширения

Линейное расширение — это объемные трансформации, происходящие в структуре материала под воздействием внутренних или внешних температурных факторов.

• Коэффициент линейного расширения железобетона (α). Это относительное увеличение линейных размеров конструкций при повышении температуры на 1 K в стандартных условиях.
• Коэффициент теплового расширения бетона. Его величина, зависит от температуры и сравнительной влажности окружающей среды. Данный параметр неразрывно связан с показателем теплопроводности материала.

На заметку: Последнее значение представляет собой способность изделия аккумулировать, или проводить тепло через свою структуру. Чем выше плотность — тем выше этот параметр.

• Коэффициент линейного расширения бетона. Равен 0,00001 (°С)-1 — то есть, при повышении температуры до +50°С, линейное расширение будет иметь значение 0,5 мм/м.
• Коэффициент расширения бетона. Также зависит от марки цемента и состава заполнителей.

Заполнитель и цементный камень владеют разными коэффициентами теплового расширения. Поэтому, при изменении температурных условий эти компоненты ведут себя неодинаково, в результате чего возникают объемные напряжения в структуре изделия, способствующие образованию трещин как на поверхности, так и внутри материала.

Для предотвращения трещинообразования, температурного расширения и усадочных деформаций в современном строительстве предусмотрен целый комплекс мероприятий:

• расширительные швы в бетоне (деформационные или температурные);
• повышение частоты армирования конструкций;
• разделение монолитных поверхностей на отдельные автономные блоки и др.

Деформационный шов

Однако все эти методы значительно повышают себестоимость строительства и не всегда действуют результативно в отношении повышения эксплуатационных характеристик. Наиболее эффективным способом устранения вышеописанных недостатков является использование расширяющихся и напрягающих вяжущих.

Вяжущие

Расширяющиеся цементы представляют собой смеси, состоящие из портландцемента или глиноземистого цемента со специальными добавками, обеспечивающими увеличение объема структуры цементного камня на начальном этапе твердения.

В качестве добавок обычно выступают:

• гипс;
• глиноземистые шлаки;
• гидроалюминаты кальция.

В процессе гидратациии цементного камня образуются гидросульфоалюминатные соединения кальция, в момент формирования которых возникает эффект расширения структуры, компенсирующий усадочные явления.

Наибольшее распространение получили следующие виды цементов:

1. Водонепроницаемые расширяющиеся цементы (ВРЦ), получаемые путем смешивания глиноземистых цементов (70%), гидроалюмината кальция (10%) и тонкомолотого гипса (20%).

Цемент ВРЦ

1. Водонепроницаемые безусадочные цементы (ВБЦ), состоящие из тех же компонентов что и (ВРЦ), но взятыми в других пропорциях и в других объемных соотношениях. Эти цементы способны формировать цементный камень высокой водонепроницаемости, выдерживающий давление воды до 0,70 Мпа.

Водонепроницаемые безусадочные вяжущие ВБЦ

1. Расширяющийся цемент (РПЦ), получаемый в результате тонкого помола и смешивания портландцемента (60%), высокоглиноземистых доменных шлаков (5–7%), гипса (7–10%) и минеральной добавки (20–25%).

Расширяющийся цемент РПЦ

1. Гипсоглиноземистые расширяющиеся цементы (ГГРЦ), состоящие из смеси тонкоизмельченного глиноземистого доменного шлака (70%) и молотого гипса (30%).

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент

1. Напрягающие цементы (НЦ) производят на базе портландцемента (60–70%), глиноземистого цемента (18–20%) и двуводного гипса, совместно измельченных до показателя удельной поверхности минимум 3500 см2/г (см. фото).

Напрягающий цемент

Расширяющийся раствор

Современный рынок стройматериалов непрерывно развивается, предлагая потребителям все новые и новые продукты широкой функциональности. Наиболее интересным по свойствам и эксплуатационным характеристикам является уникальный раствор, называемый в среде строителей и ремонтников расширяющимся цементом. Используемый в ремонтно-восстановительных работах для заполнения пустот, поврежденных участков, в бетонных конструкциях, кирпичной кладке и цементных слоях.

Расширяющийся раствор – особенный вид цемента, который при добавлении определенных компонентов увеличивается в объеме. Возведение монолитных железобетонных конструкций, строительство подземных сооружений – это далеко неполный перечень задач, с которыми легко справляется данный состав. Несмотря на высокую цену, он оптимален в качестве восстановительного материала, применение которого значительно снижает затраты на другие средства.

Универсальность этого средства делает его идеальным материалом для любого капитального или косметического ремонта, гидро и термоизоляции.

Что входит в состав и как работает?

В основу материала входят глиноземистые материалы с расширяющими компонентами: сульфаты алюминия и хлористого кальция, гидросульфолюмипат кальция, гидрат окиси магния и другие элементы, обеспечивающие прочностные характеристики раствора.

Механизм действия материала выглядит следующим образом: сложные химические соединения под воздействием влаги вступают в реакцию распада, за счет чего раствор увеличивается в объеме. Так, порошок превращается в строительный материал, способный:

• качественно заполнить трещины разной величины;
• использоваться в качестве финишной штукатурки, повышающей адгезию;
• выдерживать атмосферным изменения и химическое воздействие.

Главное преимущество расширяющегося раствора заключается том, что он засыхает, не давая усадки. Именно такое свойство обеспечивает возможность нанесения слоя толщиной до 10 см, который схватится и высохнет в течение суток. Особенность материала – постепенное внутреннее расширение, которое продолжается довольно долго, приводя к увеличению прочности состава. Высохший слой становится устойчив ко значительным температурным перепадам, обеспечивает отличное сцепление и способен выдерживать значительные весовые нагрузки.

При большом количестве плюсов саморасширяющийся раствор имеет минусы в виде высокой стоимости, засилья подделок на современном рынке стройматериалов и узком профиле использования материала.

Где применяется?

• склеивание железобетонных элементов;
• заполнение микро и макротрещин;
• изготовление наружной штукатурки для стен.

Обладая отличными свойствами сцепления поверхностей, расширяющийся цементный состав моментально впитывается в материал основы, заполняя поры конструкции изнутри.

При работе с материалом не требуются особенные навыки. В качестве катализатора используется обычная вода, а сама смесь, затвердевает в течение суток. Сфера применения такого материала в основном распространяется на промышленные объекты: водохранилища (дамбы, плотины, бассейны, колодцы) и водонапорные элементы, а также стяжки полов, фундаменты, цоколи и подвалы, где работа обычными материалами невозможна из-за повышенной влажности.

Обладая высоким гидроизоляционным коэффициентом, расширяющийся состав используется для возведения монолитных сооружений.

Приготовление смеси

Расширяющийся раствор Quellmörtel Extra разводится водой из расчета 25 кг порошка на 4 литра воды, перемешивается для однородной пластичной консистенции и наносится на подготовленное основание. Срок «жизни» смеси составляет 30 минут, поэтому работать следует оперативно, ведь на 45 минуту раствор начинает отвердевать, после чего любые манипуляции бесполезны. Рабочая температура в помещении должна быть не меньше +5 и не больше +30 градусов, а основание должно быть не мокрым, а слегка увлажненным.

Преимущества и недостатки

• изделия из этого материала не подвержены коррозии и отлично сопротивляются воздействию агрессивных сред;
• материал обладает повышенной морозоустойчивостью;
• скорость схватывания и полного набора прочности значительно превышает такие же показатели для обычного портландцемента;
• отличная адгезия с металлом, что позволяет эффективно защищать армирующие сетки в бетонных изделиях и закреплять закладные детали или анкера в бетонные элементы;
• отличное сопротивление воздействию высоких температур и открытому огню;
• разновидности глиноземистых цементов (высокоглиноземистый и расширяющийся) применяются для выполнения сложных работ, которые невозможно выполнить другими средствами.

• повышенные требования к оборудованию, которое используется для производства данного материала и самому процессу получения сырья, что отражается на высокой цене глиноземистых цементов;
• особенность данного материала при наборе прочности выделять тепловую энергию не позволяет использовать растворы для заливки крупных объемов — при попытке залить большую площадь, происходит неравномерное схватывание материала, что приводит к разрушению его целостности;
• с процессом выделения тепла связано еще одно ограничение использования глиноземных составов — нельзя применять раствор при температуре более +30°С;
• изделия из этого цемента не могут сопротивляться воздействию щелочной среды и разрушаются.

Бетон расширяющийся: состав материала

Бетон расширяющийся (ГОСТ 32803-2014) — это материал, содержащий в своем составе напрягающий цемент или специальные расширяющие добавки для формирования предварительного напряжения конструкций в период твердения смесей.

В результате таких условий схватывания раствора, удается получить расширяющийся бетон, обладающий повышенной плотностью, водонепроницаемостью и долговечностью (см. видео в этой статье).

Расширяющиеся и напрягающие бетоны

Сравнительные характеристика вяжущих

Бетоны напрягающие — это смеси на основе напрягающих цементов, способные в начальной фазе твердения увеличиваться в объеме и растягивать находящуюся в непосредственном контакте арматуру, которая в результате таких процессов получает эффект самонапряжения (обжатия).

• Причем, арматурные стержни растягиваются независимо от их направления и схемы расположения в структуре изделия, что способствует получению двухосного объемного самонапряжения конструкций.
• Механизм действия расширяющихся материалов основан на создании контролируемого направленного кристаллообразования в период твердения цементного камня, что способствует регулированию процесса объемных деформаций в пластической структуре изделия.
• Применение расширяющихся быстротвердеющих бетонов, благодаря регулируемому линейному расширению, позволяет значительно компенсировать последствия усадочных деформаций, повысить трещиностойкость и сроки эксплуатации зданий и сооружений.

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.

Ремонт бетона расширяющимся цементом

Обрабатываемые основания заранее очищают от грязи, пыли, пятен, налета. Поверхность и все армированные детали поливают водой. Цемент расширяющегося типа смешивают с песком в пропорции 1:2, добавляют воду до получения однородной смеси. Состав наносят строительными шприцами с помощью пневмоустановок. После поверхность закрывают целлофаном и поддерживают влажность в течение 7 дней, не менее.

Инъектирование трещин в бетоне

Все бетоны дают небольшую усадку, хотя для расширяющихся марок свойственен лишь самый минимальный ее показатель. Причиной усадки является выход воздуха и проседание материала под собственным весом. Для снижения риска усаживания используют вибрационное воздействие, если это возможно. У расширяющихся бетонов склонность к усадке минимальна, поэтому применение вибрации является необязательным.