Отличие цемента 400 от 500: Какой цемент лучше 400 или 500: отличия, в чем разница

Содержание

Какой цемент лучше 400 или 500: отличия, в чем разница

Широким спросом среди строителей пользуется строительный материал М400 и М500 с высокой маркой прочности. Какой цемент лучше, 400 или 500, стоит разобраться детальнее.

Технические характеристики

Цемент М400 и М500 представляет собой измельченный порошок клинкера с добавлением модифицирующих добавок и гипса не более 5%. По вещественному составу он подразделяется на такие типы:

  1. Портландцемент. Чистая масса без примеси.
  2. Портландцемент с активными наполнителями с долей не более 20%.
  3. Шлакопортландцемент. Содержит гранулированный шлак выше 20%.

Условное обозначение — ПЦ, ШПЦ. При введении разных компонентов в том или ином процентном соотношении во время изготовления состава регулируются свойства и характеристики готового вещества.

Такой стройматериал обладает высокими качествами:

  • антикоррозийностью;
  • влагостойкостью;
  • морозостойкостью;
  • эластичностью;
  • устойчивостью к пониженным температурам и агрессивным средам;
  • высокой скоростью кристаллизации;
  • надежностью;
  • долговечностью.

Массовая доля наполнителей составляет от 0 до 20% и указывается так:

  • Д0 — чистый цемент;
  • Д5 — 5%-ное количество минеральных добавок;
  • Д20 — смесь с большим содержанием наполнителей, до 20%.

Под буквой М подразумевается максимальная нагрузка, которую готов воспринимать стройматериал без разрушения.

В маркировке также могут присутствовать следующие обозначения:

  • Б — добавление компонентов, влияющих на быстрое затвердевание;
  • ПЛ — использование пластификаторов для раствора;
  • ГФ — гидрофобизация, введение водоотталкивающих наполнителей;
  • Н — получение раствора на основе нормированного состава клинкера.

М400

Марка М400 имеет такие технические характеристики:

  1. Временное сопротивление при изгибе — 5,4 МПа (55 кгс/см²).
  2. Предел прочности при сжатии — 39,2 МПа (400 кгс/см²).
  3. Время схватывания — 60 минут.
  4. Окончательное затвердевание — 28 суток.
  5. Плотность:
    • в разрыхленном состоянии — 900-1100 кг/м³;
    • в твердом состоянии — 1400-1700 кг/м³.
  6. Равномерность изменения объема — до 10 мм.
  7. Цикличность полного замораживания или оттаивания — 70 циклов.
  8. Эксплуатационный режим температур -60…+300°С.

Характеристики цемента М400.

М500

Технико-эксплуатационные параметры цемента марки М500:

  1. Прочность на сжатие — 59,9 МПа (500 кгс/см²).
  2. Предел прочности при изгибе — 5,9-6,4 МПа.
  3. Время схватывания — 45 минут.
  4. Полное высыхание — 8 часов.
  5. Насыпная плотность — 1100-1700 кг/м³.
  6. Действительная плотность — 3000-3200 кг/м³.
  7. Равномерность изменения объема — не более 10 мм.
  8. Потеря массы при прокалывании — до 5%.
  9. Объем нерастворимого остатка — до 5%.

Таблица прочности бетона.

Отличие цемента марки М400 от М500

Несмотря на высокие эксплуатационные показатели и одинаковый минералогический состав клинкера, существуют отличия между стройматериалами обоих марок. Чтобы узнать, чем отличается цемент М400 от М500, нужно сравнить их характеристики.

Сравнительные физико-механические свойства материалов приведены в таблице:

Свойства М400 М500
Влагоустойчивость 22-25% 25-28%
Кристаллизация 10-12 часов 8-9 часов
Прочность за последними показателями согласно ГОСТу 38 МПа 47,5 МПа
Максимально допустимое содержание примесей 15-20% 10-15%
Доля вредных химических соединений 4% 4,5%
Содержание оксида серы 2,67% 2,4%
Массовая доля оксид-иона 0,001% 0%

Основными составляющими М400 являются активные силикаты кальция. Цемент М500 обладает пониженной сульфатостойкостью — способностью цементного камня противостоять разрушающему воздействию водных сред, содержащих сульфат-ионы, что накладывает некоторые ограничения на использование материала. Его лучше не применять для строительных работ в зонах с высоким залеганием грунтовых вод с минерализацией и сильноагрессивных средах. Минерализованная жидкость снизит качество готовой конструкции. М500 меняют на более сульфатостойкий цемент М400.

Индексы затвердевания смеси различны. Раствор 400 схватывается за 60 минут, полное затвердевание наступает через 10 часов, пластичная масса 500 — за 45 минут и 5-8 часов соответственно, поэтому последняя марка из-за хорошей скорости кристаллизации чаще приобретается профессиональными строителями для ремонтно-восстановительных работ.

М500 имеет более высокую прочность, поэтому его рекомендуют использовать в качестве раствора для фундамента и для возведения несущих конструкций. Из строительного материала изготавливают сборный железобетон и балки, готовят разные бетонные растворы.

Цемент М400 относится к среднему классу прочности. Его не используют для строительства объектов повышенной ответственности. Он подходит для штукатурных работ, выполнения стяжки в помещении, мелкого ремонта, заполнения пространства между кирпичами при кладке.

Для строительства малоэтажных домов в частном секторе рекомендуют применять раствор М400 без добавок. Этот материал считается оптимальным в соотношении цена-качество и соответствует всем строительным нормам и требованиям.

Чем отличается цемент М-400 от М-500

Выделяют несколько марок цемента. В каждом случае материал обладает определенными характеристиками и имеет свое предназначение. Рассмотрим две таких марки, а точнее, выясним, чем отличается цемент М-400 от М-500.

  • Общие сведения
  • Сравнение

Общие сведения

Цемент является необходимым материалом в строительной сфере. Изначально он представляет собой неорганическое порошкообразное вещество – смесь специальных компонентов. После добавления жидкости (воды или нужного раствора) цемент становится вязким, а затем затвердевает. Из упомянутого материала производят бетон и особые строительные составы.

к содержанию ↑

Сравнение

Чтобы определить, в чем заключается отличие цемента М-400 от М-500, следует разобраться в маркировке. Под буквой «М», стоящей в начале, понимается максимальная нагрузка, которую способен воспринимать готовый цемент без разрушения. А цифры обозначают конкретные параметры прочности.

Чем выше число в правой части, тем больше способен выдержать материал. В нашем случае цемент М-400 является менее стойким. На его основе изготавливают железобетонные изделия. Продукт этой марки также применяется в штукатурных растворах и составах для заполнения пространства между кирпичами в процессе их кладки. Цемент М-400 отлично проявляет себя в рамках малоэтажного строительства.

А там, где к материалам предъявляются повышенные требования относительно их прочности, используют состав М-500. Цемент этой категории идет на возведение надежных сейсмостойких фундаментов, которые становятся основой многоэтажных зданий. Из него изготавливают бетон для сооружения жилых и промышленных объектов, а также таких подверженных нагрузке конструкций, как мосты, наземные плиты аэродромов, высотные строения.

Важной характеристикой цемента любой марки является скорость затвердевания. В чем разница между цементом М-400 и М-500 в этом отношении? В том, что материал первого образца застывает медленней. Это может расцениваться как преимущество, ведь риск образования дефектов при формировании изделий в таком случае минимален.

М-500 схватывается быстрей. Поэтому при работе с подобным материалом даже небольшое отклонение в соблюдении технологии способно привести к появлению внутренних пор или трещин на поверхности изделий. Вместе с тем благодаря сравнительно высокой скорости застывания цемент разряда М-500 становится незаменимым при проведении аварийно-ремонтных мероприятий.

Основные отличия цемента марок М400 и М500

 На сегодняшний день в сфере современного строительства наиболее активно используются такие марки цемента, как М400 и М500. В то же самое время по некоторым параметрам эти виды цементов будут отличаться друг от друга. Итак, несколько слов необходимо сказать относительно особенностей цемента М400.

 Цемент М400

 Что касается главных отличий цементных сортов, то оно, стоит отметить, будет заключаться в прочности уже готового бетона. Именно поэтому перед тем, как приступить к бетонированию или же созданию малых архитектурных форм и различных бетонных конструкций, необходимо заблаговременно определиться с маркой цемента. Что же касается цемента М400, то он на данный момент является наиболее востребованным, поскольку обладает высокой прочностью и конкурентной стоимостью. Однако такую марку для изготовления тротуарной плитки и брусчатки выбирать мы не рекомендуем. Бетон с использованием цемента М400 хоть и в состоянии отлично выдерживать различные нагрузки на свою поверхность, однако в целях изготовления брусчатки все же используется куда более реже, нежели бетон из цемента М500.

Какие же отличия существуют между центами марки М400 и М500?

Отметим, что в отличии от предыдущего варианта, М500 более выгодный. На сегодняшний день он активно используется не только для изготовления тротуарной плитки и брусчатки, но также и в процессе строительства многоэтажных монолитных жилых домов. При помощи данной марки цемента имеется отличная возможность возводить высокопрочные и максимально долговечные железобетонные конструкции. Да что там говорить. Всевозможные промышленные здания также изготавливаются при помощи такого цемента. Стоимость его хоть и несколько выше, нежели стоимость М400, однако в то же само время бетон из цемента М500 отличается высокой прочностью и способен выдерживать давление на уровне 500 килограммов на один квадратный сантиметр. Используя цемент М500 для изготовления брусчатки, можно не беспокоиться относительно прочного соединения всех компонентов бетонного раствора и морозостойкости самого раствора.

 Таким образом, именно цемент М500 является более предпочтительным вариантом для изготовления брусчатки. Хотя и М400 для этих целей также может использоваться. Но прочность в последнем случае будет на порядок ниже.

 Компания «Дизайн Ландшафт» специализируется на изготовлении качественной и долговечной тротуарной плитки и брусчатки. Мы предлагаем исключительно высококачественную продукцию по приемлемым ценам. Обращайтесь в нашу компанию и наши высококвалифицированные специалисты смогут ответить на все интересующие вас вопросы. Только у нас вы найдете широкий ассортимент форм и цветовых решений брусчатки. Мы предлагаем долгосрочное и взаимовыгодное сотрудничество. 

400 или 500, применение марки, какие бывают для стяжки пола, выбрать хороший

Цемент – это строительный материал, без которого сегодня не может обойтись ни одна стройка или ремонт. Но для обеспечения качества будущей постройки необходимо знать, какими качествами должен обладать цемент. Сегодня ассортимент представленной продукции очень богат, что с одной стороны немного осложняет процесс выбора. Стоит разбираться в марках цемента и знать, какие существуют между ними отличия и какие есть марки цемента вообще.

Отличительные особенности

Маркировка этого строительного материала предполагает две характеристики – способность выдерживать нагрузку и состав цемента.

Что касается первого обозначения М (ПЦ), то рядом с ним стоит число, которое показывает максимальные показатели прочности материала. Например, цемент М400 способен выдерживать нагрузку 400 кг/см.

Какова плотность цемента м500 можно узнать из данной статьи.

Второй параметр имеет обозначение в виде буквы Д, возле которой также стоит цифра. Она говорит о количестве добавок в процентах. Например, цемент Д20 указывает, что в составе материала имеются 20% добавок. Их количество оказывает влияние на такие параметры, как прочность и пластичность.

Сколько цемента в 1 кубе бетона м400 можно узнать прочитав статью.

Для многих число, указное в маркировке, означает ту часть песка, которая потребуется для получения готового раствора. Но это утверждение неверно. Такие обозначения, как 400, 500, 300 – это производственные показатели прочности материала. Их получают в ходе исследований цемента на заводе во время того, как формированный куб из цемента подвергают испытаниям тяжестью. В случае его разрушения под давлением 400 кг, то марка цемента будет содержать 400, 500.

Как используется цементно песчаная смесь для стяжки пола можно узнать прочитав статью.

На видео-марки цемента и их применение:

На лицевой части мешка потребитель может обнаружить наименование материала, ГОСТы и торговую марку. На обратной стороны имеется информация о весе, плотности и прочих характеристиках изделия.

Применение

В частом строительстве большим спросом пользуется цемент М400/Д20, М400/Д20. Для первого изделия характерны высокие показатели морозостойкости и водостойкости. Как правило, его применяют при получении сборного железобетона, стен, фундамента. Второй материал больше всего подходит для оштукатуривания, кладки и прочих строительно-ремонтных работ. Его еще часто добавляют при приготовлении разнообразных строительных растворов. Кроме отличных показателей морозо-и водостойкости, цемент М500 может обладать пониженной сопротивляемостью к коррозии.

Цементно песчаная смесь пропорции и другие характеристики строительного материала можно узнать из статьи.

Перед тем, как приобретать определенную марку материала, стоит внимательно изучить информацию, содержащуюся на упаковке. Необходимо понимать, что при оптовой покупке рассыпного цемента вы может получить некачественную продукцию или просроченный товар. Поэтому нужно проконсультироваться у работников на счет места хранения и условий транспортировки.

Каков расход песчано цементной смеси на 1 м2 можно узнать прочитав статью.

Для стяжки пола

Марка М150 – идеальное решение для заливки основания под оградительную конструкцию или же при строительстве автомобильных стоянок, даже если вы не знает что такое стяжка пола. Применять подобный материал можно для осуществления стяжки пола в жилых домах, гараже, но при условии, что отсутствуют большие нагрузки. Для подбора лучшей стяжки для пола следует знать все виды стяжек для пола в квартире.

Изделие со средними показателями прочности имеет маркировку М200. По стандарту его приравнивают к классу бетона В15. Такой материал считается самым подходящим для осуществления стяжки пола. Срок эксплуатации полученного пола может достигать десятилетия.

Какова плотность цемента М 400 можно прочитать из статьи.

Для выполнения стяжки пола можно также использовать марки М250 и М300. Для первого варианта характерна устойчивость к воздействию атмосферных осадков и грунтовых вод. Однако лидерство занимает М300. Этот материал рекомендовано использовать для заливки пола. Его большая популярность обусловлена высокими показателями влаго- и морозоустойчивости. Благодаря высоким показателям прочности цемент М300 можно задействовать не только для выполнения стяжки пола, но и при строительстве дорог.

Сколько цемента в 1 кубе бетона М 200  можно узнать из статьи.

Применять такие марки цемента, как М350 и М400 в частном домостроении не рекомендуется. Причина в том, что такие изделия не способны обеспечить высокое качество полученной конструкции.

Для фундамента

Как уже было указано выше, на упаковке цемента имеется маркировка, которая позволяет определить, какую нагрузку сможет выдержать будущая конструкция, а также процентное содержание добавок. При выборе цемента для заливки фундамента необходимо постучать по мешку, чтобы понять степень сыпучести материала.

Если присутствует ощущение окаменелости, то приобретать такую продукцию не рекомендуется. Подобный продукт низкого качества. Присутствие комков указывает на то, что срок хранения этого цемента слишком длительный. Если при нажатии комок рассыпается, то применять выбранный материал для заливки основания разрешено. При выборе цемента необходимо учитывать такой параметр, как стойкость к воздействию агрессивных факторов.

О том какие характеристики у цементно известкового раствора можно узнать из данной статьи.

При этом продукт обязан обладать следующими характеристиками:

  • морозостойкость – высокими показателями морозостойкостью может похвастаться гидрофобный цемент марки М 500;
  • стойкость к влаге – это требование предъявляется к железобетонным конструкциям, применяемым в фундаментах;
  • высокие показатели прочности;
  • стойкость к коррозии.

Чтобы улучшить качество готовой продукции и увеличить его прочность в ходе производства добавляют 5% гипса. Если этот компонент не добавить смесь, то полученный раствор начнет застывать непосредственно сразу после затворения. На прочностные показатели оказать влияние может и вода, которую добавляют при затворении. Полученный бетон будет иметь маленькую толщину, что не приемлемо при заливке основания.

В рамках темы полезно почитать о том, что такое гидрофобен и зачем его добавляют в цемент.

Как использовать цементно песчаный раствор по ГОСТу 28013 98 можно подчеркнуть для себя из данной статьи.

Для заливки основания задействуют цемент марки М400 Д0. После выполнения заливки он начинает быстро твердеть и обладать морозостойкостью. Чтобы получить железобетонные конструкции, то стоит применять М400 Д20. Главные преимущества такого изделия – это стойкость к влаге и морозу. Если требуется повышенная прочность, то стоит использовать М500 Д0. В частном строительстве большой востребованностью пользуется марка М500 Д20.

Прочность полученного фундамента будет напрямую зависеть от качества используемого для приготовления бетона цемента. А вот уже на качество цемента влияет помол, который влияет на время застывание при разведении водой.

Если вы хотите приобрести действительно качественный продукт, то стоит знать, какую нагрузку будет нести фундамент. Здесь важно учитывать вес дома, наличие подвального помещения, уровень подземных вод, характеристика почвы. Последние два показателям стоит определять в летнее время, ведь зимой уровень грунтовых вод низкий, а весной по причине таяния снега он становится больше.

Если основание возводится на песчаных почвах, то стоит приобретать М200 и М250. Возведение на глинистом грунте и суглинках предполагает использование цемента марки повыше.

О том как сохранить цемент можно узнать из данной статьи.

На видео – марки цемента для фундамента:

Для производства тротуарной плитки

На качество тротуарной плитки особое влияние оказывает качество материалов, которые будут задействованы в процессе изготовления. Что касается песка, то здесь все просто, он не должен содержать мусор, грязь и остальные примеси. А вот цемент, применяемый при производстве плитки должен обладать высоким качеством. В этом случае стоит задействовать материал М500. Покупать такой материал стоит только в проверенных магазинах и складах. Так как для изготовления тротуарной плитки закупается большое количество материала, в результате чего можно получить некачественный вяжущий продукт.

На видео рассказывается о марках цемента по прочности:

Может кому-то это покажется странным, но качество используемого цемента напрямую влияет на цвет будущего изделия. Бывает так, что в составе цемента имеются различные вещества, меняющие окрас материал, в результате чего это отражается на цвете продукции.

Получают тротуарную плитку также, используя цемент М400. Но чаще всего этот материал применяют люди, которые производят изделия для себя, ведь получить в таком случае плитку высокого качества не получится. Когда в ходе производства были соблюдены все пропорции и добавлен пластификатор, то после затвердения плитка с М500 будет обладать характерным звуком, что очень сложно получить при использовании М400.

Для штукатурки стен

В этом случае роль вяжущего компонента выполняет материал портландцемент. Марка цемента для проведения оштукатуривания стен должна выбираться с учетом назначения материала. Если работы проводятся внутри дома, то подходят М200 – М400, для отделки фасада лучше использовать М500. Если обработка ведется влажных комнат, то необходимо применять более прочные марки, одной из которых считается М400.

Для определенного вида работ имеется своя марка цемента, которая позволяет получить качественную и прочную конструкцию. Как правило, при выборе марки цемента необходимо учитывать не только характеристики материала, но и условия эксплуатации готовой конструкции.

Чем цемент М400 отличается от М500: описание и отличия. Портландцемент: разновидности, свойства и применение

У человека, впервые столкнувшегося с таким строительным материалом, закономерно может возникнуть вопрос: а есть ли различие между цементом и портландцементом? Прежде всего, нужно сказать, что вопрос поставлен некорректно. Портландцемент — один из видов цемента, правда, встречается он чаще всех остальных вместе взятых. Чтобы выявить особенности каждого из видов цемента, опишем их состав, свойства и область применения.

Итак, начнем с обычного портландцемента. Получают его при смешении перемолотых клинкера и гипса. Технология приготовления клинкера — известь и глину нагревают в печи до 1450°С. Затем, полученные гранулы перемалывают, а в смесь добавляют измельченный гипс. Это состав самого обычного портландцемента, который повсеместно применяется в строительстве (монолитном). Отечественные цементные заводы предлагают марок: М300, М400, М500, М600 (цифра в маркировке означает прочность цемента при сжатии). Но если изготовитель хочет получить портландцемент с особыми свойствами, то в клинкер вводят всевозможные силикаты, алюминаты (СaO; SiO2; Al2O3; Fe2O3; MgO; SO3), а в цемент добавляют минеральные добавки (пемза, вулканические туфы, кремнеземистые отходы) и пластификаторы. Несколько, из наиболее часто встречающихся модификаций портландцемента, приведены ниже.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)
— бетоны на его основе набирают прочность уже на 3 сутки (при использовании обычного портландцемента на 28 сутки). Это свойство достигается путем изменения состава клинкера и вводом 10 % минеральных вулканических добавок (пепел, пемза) и около 15 % шлака в гранулах. БТЦ используют при сжатых сроках строительства.

Cульфатостойкий портландцемент
— высокая стойкость бетона в сульфатных водах, медленное отвердевание. Логично, что применяют его при постройке различного типа гидросооружений и подземных сооружений (подвалы, парковки). Для изготовления клинкера такого цемента в качестве глинистого компонента добавляют трепел, диатомит. В качестве пластификатора кладут глину с низким содержанием глинозема. Клинкер не должен содержать активных добавок, так как активные добавки усиливают выделение тепла (экзотермию) при затвердевании.

Цемент с поверхностно-активными добавками — в клинкер добавляют пластификаторы (сульфитно-дрожжевую бражку, мылонафт) и гидрофобные добавки, которые придают порам и капиллярам бетона водоотталкивающие свойства. В результате из такого цемента, становится более пластичным и укладывается намного легче обычного.

Выпускают еще белый и цветной портландцементы
. От обыкновенного портландцемента они отличаются количеством красящих оксидов и пигментов.

Тампонажный портландцемент
нужен для приготовления бетона, которым тампонируют нефтяные и газовые скважины. У этого цемента очень строгие требования по текучести, прочности, времени схватывания и другим техническим характеристикам.

В шлаковых цементах идет деление на:

  • Шлакопортландцемент (ШПЦ).
    Чтобы приготовить клинкер перемалывают портландцемент, гипс и гранулы доменного шлака. Этот цемент устойчив к агрессивной среде и выделяет мало тепла при отвердевании (грубый помол). Используется в гидросооружениях.
  • Известково-шлаковый цемент (ИШЦ).
    Перемалывается доменный шлак, известь. Добавляют 10% гипса и готового портландцемента 20%. Бетоны, на основе ИШЦ, имеют низкие прочностные характеристики, хорошо показали себя только в воде, на воздухе быстро разрушаются. Низкая, относительно других видов цемента, себестоимость.
  • Глиноземистый цемент
    . Клинкер получают перемалыванием обожженной смеси бокситов (алюминиевая руда) и известняка. По содержанию Al2O3 (глинозема) различают глиноземистый и высокоглиноземистый цемент. Главное отличие глиноземистого цемента от обычного портландцемента то, что первый в своем составе не содержит ни гипса, ни минеральных добавок. Глиноземистый цемент очень быстро твердеет, но достаточно медленно схватывается. При добавлении в цемент портландцемента или извести, срок схватывания резко сокращается. Хорошо ведет себя в агрессивных средах. Глиноземистый цемент можно использовать при сжатых сроках строительства, зимних заливках. На основе высокоглиноземистого цемента, можно получать жаростойкие бетоны (футеровка печей и промышленных котлов).

Под термином «цемент» принято понимать вяжущий строительный материал неорганического происхождения, при взаимодействии с водой образующий раствор, превращающийся в плотное монолитное образование повышенной прочности. Используется для производства бетонов и других составов, применяющихся на различных стадиях строительного производства.

Основой для является известняк с примесью глины и добавок, который после дробления становится рассыпчатым веществом, состоящим из мелких однородных фракций, в зависимости от сочетания и процентного соотношения компонентов, обладающих различным набором физико-технических характеристик, обуславливающих дальнейший характер его использования.

Одним из важнейших показателей, характеризующих качество цемента, является его прочность на сжатие. Данный параметр определяется в ходе лабораторных испытаний, по результатам которых материал разделяется на марки, имеющие числовые обозначения от 100 до 800 и обозначающие степень сжатия в БАР или МПа.

Помимо стандартных, в строительном производстве используются особые разновидности цемента, имеющие особый набор качеств и индивидуальных свойств, отличающих их от аналогов.

Для обозначения марки цемента по прочности используется аббревиатура ПЦ или М. К примеру, маркировка в виде М400, нанесенная на упаковку, обозначает, что он способен выдержать давление до 400 кг/см3. Кроме того, на ней может содержаться информация о наличии добавок в общей массе вещества, обозначаемая буквой Д и их количеством в процентах.

Фото различных марок цемента в бумажных мешках

Для их маркировки используются специальные буквенные обозначения:

  • Б, указывающая на скорость застывания материала;
  • ПЛ, свидетельствующая о наличии пластифицирующих добавок;
  • СС, подтверждающая наличие сульфатостойких характеристик;
  • Н, используемая для обозначения нормированного цемента, производимого на основе клинкера.

До недавнего времени в строительстве активно использовались цементы различных марок, включая самый «слабый» вариант с показателем прочности М100, однако в настоящее время эта разновидность снята с производства.

Аналогичная «участь» постигла и цементы марок 150 и 200, которые из-за своей недостаточно высокой прочности перестали использоваться в строительном производстве, «уступив место» качественным, прогрессивным материалам более высоких марок.

На данный момент самыми хоршими, востребованными и популярными являются цементы марок 400 и 500, максимально соответствующие запросам и требованиям современного строительного производства. От марки цемента, используемого для приготовления бетонной смеси, напрямую зависит и марка получаемого в итоге строительного раствора.

При этом данная зависимость будет выглядеть следующим образом:

Марка бетона
Марка цемента
М150 М300
М200 М300 и М400
М250 М400
М300 М400 и М500
М350 М400 и М500
М400 М500 и М600
М450 М550 и М600
М500 М600
М600 и выше М700 и выше

Сферой применения марки М400-Д0 является изготовление сборных конструкций из бетона и железобетона, в создании которых используется метод термовлажностной обработки. Цемент марки М400 Д20 также находит широкое применение в различных отраслях промышленности, включая производство фундаментов, плит перекрытия и изготовление бетонных и железобетонных изделий различной сложности. Имеет хорошую морозостойкость и водостойкость.

Вышеуказанным параметрам и технико-физическим нормам максимально соответствует марка М500 Д20, используемая в строительстве жилья, а также создании промышленных и сельскохозяйственных объектов. Цемент этой марки также используется в работах кладочного, штукатурного и отделочного характера.

Отличительной характеристикой цемента марки М500 Д0 является высокая прочность, сочетающаяся с повышенной морозо- и водостойкостью, что делает этот материал незаменимым при проведении работ повышенной сложности, с высокими требованиями к качеству строительства.

Более высоких марок, таких, как М600, М700 и выше в свободной продаже встречаются достаточно редко. Основной областью их применения является военная промышленность, где эти составы, обладающие максимально высокой степенью крепости, используются для создания укрепительных и специализированных сооружений.

Состав и фракции

Помимо используемых добавок, на качество и характеристики цементов прямое влияние оказывают такие факторы, как тонкость их помола, гранулометрический состав продукта, а также форма частиц, входящих в порошковую смесь.

Основную массу цементных составов, как правило, составляют зерна, имеющие размеры от 5-10 до 30-40 мкм. Качество помола материала определяется наличием остатков на ситах с размерами ячеек 0,2, 0,08 или 0,06 мм, а также проверкой на специализированных приборах, определяющих удельную поверхность порошка.

Данные приспособления служат и для определения воздухопроницаемости материала.

Современная промышленность выпускает цементы максимально тонкого помола, обладающие повышенной прочностью и высокой скоростью застывания. К примеру, портландцементы обычного вида измельчаются до 5-8 % остатка частиц на сите 0,08. Измельчение быстротвердеющих цементов происходит до остатка 2- 4 % и меньше.

Показатели удельной поверхности при этом составляют 2500-3000 см2/г продукта в первом случае и 3500-4500 см2/г материала – во втором.

После достижения удельной поверхности в 7000-8000 см2/г, прочностные характеристики цемента начинают снижаться. По этой причине считается, что чрезмерное измельчение цемента в пыль является нерациональным.

Согласно проведенным исследованиям и практическим опытам в области испытания цементов различных марок, было доказано, что основное влияние на активность материала в краткосрочном периоде оказывают фракции, размер которых составляет до 20 мкм. Зерна более крупных размеров (в пределах 30-50 мкм), влияют на активность цементов в более поздние сроки их застывания.

Таким образом, измельчая исходный материал до более мелкого состояния, можно получать цементы различной степени прочности и марок. К примеру, материалы с маркировкой М600, М700 и М800 получаются из клинкера, измельченного до содержания в общем составе порошка 45, 50, 65 и 80 % фракций с размерами от 0 до 20 мм.

На видео рассказывается о маркировке цемента по старому и новому ГОСТу и их различиях:

Классификация по видам

Помимо марок, классов, типов и степени помола, цементы принято различать на несколько основных видов, отличающихся между собой сочетанием отдельных компонентов и составом.

В их число входят:

  • портландцемент;
    Получается из размола портландцементного клинкера – продукта обжига до состояния спекания сырьевой смеси, включающей известняк, глину и другие материалы типа доменного шлака, мергеля и т.п., с добавлением гипса и специальных добавок. Бывает чистый, с примесью минеральных добавок, шлакопортландцемент и т.д.
  • пуццолановый;
    К этой категории относят группу цементов, имеющих в своем составе порядка 20% минеральных добавок. Получают способом совместного помола портландцементного клинкера, составляющего в общей массе готового состава около 60-80 %, минерального компонента активного типа, доля которого равняется 20-40 %, и гипса. Имеет повышенную коррозионную стойкость, меньшую скорость затвердения и небольшую морозостойкость.
  • шлаковый;
    Производится путем совместного помола доменных шлаков и добавок-активаторов в виде гипса, извести, ангидрита и т.д. Бывает известково-шлаковым (с 10-30 % содержанием извести и 5 % содержанием гипса) и сульфатно-шлаковым (где гипс или ангидрит составляют 15-20 % от общей массы). Цементы данного вида находят подземных и подводных сооружений.
  • глиноземистый;
    Отличается высокой скоростью затвердения и хорошей огнеупорностью, что делает его незаменимым при изготовлении высокоплотных растворов и бетонов, обладающих повышенной водонепроницаемостью.
  • цемент с наполнителями, романцемент;
    Материал, изготавливаемый способом измельчения обожженного сырья без подвергания его процессу спекания. Применяется для кладочных и штукатурных работ, а также производства бетонов низких марок.
  • фосфат цемент;
    Разделяется на два основных подвида: твердеющие при нормальных температурах и при нагревании до температуры 373 – 573 К. Обладает большой механической прочностью.
  • напрягающий;
    Имеет короткий период схватывания и хорошую прочность. Обладает высоким давлением в процессе твердения. Применяется для изготовления напорных труб, используемых для создания емкостных сооружений.
  • гидроизоляционный;
    Разделяется на подвиды с проникающей и обмазывающей способностью. После застывания приобретает водонепроницаемые качества и крепость.
  • магнезиальный;
    Представляет собой мелко дисперсионный состав порошкового типа, основу которого составляет оксид магния. Применяется для устройства бесшовных полов монолитного типа.
  • тампонажный;
    Используется в ходе работ по цементированию газовых и нефтяных скважин.
  • цинкфосфатный;
    Производится путем обжига шихты, в состав которой входят оксиды цинка, магния и кремнезем. Обладает высокой прочностью на сжатие, составляющей 80-120 МПа.
  • силикофосфатный;
    Процесс производства заключается в обжиге шихты до ее полного расплавления, после чего состав подвергается резкому охлаждению в водяной бане. Имеет высокую прочность и стойкость.
  • высокопрочный;
    Отличается очень высокой скоростью схватывания, обладает хорошей пластичностью и прочностью.
  • облегченный
    и т.д.

Перспективные виды цементов и их преимущества

Помимо масштабного строительного производства бетон широко применяется в частной сфере, для возведения и реконструкции жилья и построек сельскохозяйственного назначения. По этой причине при покупке этого материала перед потребителями возникает вопрос: какой из существующих цементов лучший по качеству и набору индивидуальных характеристик?

Выполнение большинства строительных работ предполагает применение цемента. Главное при его выборе учитывать характеристики и сферу применения – на рынке представлены составы, различающиеся между собой по техническим данным (плотность, долговечность, скорость застывания, морозостойкость и так далее).

В данной статье мы поговорим о том, чем отличается цемент М400 от М500, и поможем вам сделать правильный выбор.

Чем отличается цемент М400 от М500?

Цемент – это особое синтетическое вяжущее вещество. Если вносить в него добавки, масса становится пластичной и очень прочной. Марки материала – от М100 и до М600. Наиболее распространенными являются цементы М400 и М500, о которых мы как раз и хотим поговорить далее.

Основная информация о свойствах состава содержится уже в его названии. Так М400 – это максимально допустимая нагрузка 400 кг на кубический метр и предельная степень нагрузки после затвердевания «М». Вместо «М» для обозначения свойств может использоваться аббревиатура «ПЦ».

В состав цемента М400 входят:

  • гипс (до 5%)
  • клинкер
  • активные минералы (до 20%)

Данная марка используется для возведения влагостойких ЖБК (подводные сооружения, гидростанции, пр.), в подземном, наземном, транспортном строительстве. Она имеет высокие показатели прочности, водо-, морозо- и коррозионной стойкости. М500 имеет аналогичный М400 состав, используется преимущественно в наземном, транспортном, подземном строительстве, для выполнения ремонтно-восстановительных работ. Он не только прочный, но и эластичный, не боится экстремально низких температур, воздействия сульфатов, при усадке дает минимальные деформационные изменения.

Чтобы сделать правильный выбор между М400 и М500, нужно сначала определить цели применения состава. Для возведения стен, железобетонных конструкций, создания плит лучше остановиться на первом варианте (400), а для создания фундаментов и конструкций, которые должны выдерживать значительные нагрузки, на втором (500). Учтите, что сам по себе цемент М500 плохо выдерживает воздействие агрессивных сред – если готовые изделия будут эксплуатироваться в сложных условиях, лучше сделать ставку на сульфатостойкий материал.

Абсолютно любая область строительства не ограничивается без цемента. Он является важным фактором на всех этапах строительного процесса. Материал по своей сути уникальный, так как до сих пор не было обнаружено его аналогов.

Определение и состав цемента

Данный строительный материал представляет из себя измельченный порошок клинкера
, в который в свою очередь введены модифицирующие добавки и наполнители. Говоря простыми слова, цемент является самым популярным строительным материалом, который используется для воздвижения конструкций различного рода и для производства высокопрочных изделий. При этом внешне цемент выглядит как серый порошок, состоящий из мелких крупинок. Крупинки же в соединении с водой превращаются в однородную смесь.

Виды цемента

Цемент подразделяется на несколько видов:

  1. Портландцемент.
  2. Шлаковый цемент.
  3. Пуццолановый.
  4. Белый вид цемента.
  5. Гидрофобный.
  6. Магнезиальный.
  7. Специальный (кислотоупорный, цветной).

Основной технической характеристикой любого вида цемента является марка
. Марка цемента условно обозначается буквой «М» и цифровым показателем. Цифры в свою очередь указывают на цифровой максимальный показатель нагрузки в килограммах на определенный объем застывшего цемента, то есть его прочность на сжатие. Иными словами, на практике это означает вес, который способен удержать цемент без разрушения. Так, к примеру известный цемент марки М400 способен вынести массу весом 400 кг, а М500, соответственно массу весом в 500 кг.

Так в чем же отличие, помимо весовой категории, между двумя марками цемента М400 и М500?!

Цемент марки М400

Цемент данной марки имеет достаточно высокую прочность и антикоррозийное свойство
. Данная марка считается одной из самых распространенных, как при промышленном так и при бытовом строительстве. Цемент М400 используется в качестве основания в строительном бетоне или бетонном растворе. Также прочность данного цемента позволяет применять его при строительстве ЖБИ.

Данная марка цемента получила свое применение в следующих отраслях строительных работ:

  • При строительстве ЖБИ, железобетонных подземных, надземных и подводных строений.
  • При промышленном, сельскохозяйственном строительстве.
  • При изготовлении фундамента, балок.

Главным и первым преимущественным фактором данного цемента является низкая требовательность к твердению и регламенту строительства
. Также отсутствие трещин при некоторых отклонений от технологии, что является еще одним преимуществом цемента данной марки. И естественно, тот неоспоримый факт, как цена. Цемент данной марки стоит намного дешевле нежели высоких марок, что позволит значительно сэкономить бюджет. Также стоит сказать и о таких преимуществах, как морозоустойчивость.

Единственным недостатком цемента марки М400 является прочность
, а именно, данная марка цемента не подходит для строительства высотных зданий.

Цемент марки М500

Цемент данной марки является быстро затвердевающим строительным материалом. Данный цемент способен выдержать нагрузку до 500 кг на см. Благодаря своему быстро затвердевающему свойству данная марка цемента используется при проведении аварийных восстановительных и ремонтных работ. Существует два вида цемента данной марки, это:

  1. М500 Д0, представляет из себя смесь без примесей и добавок. Применена в строительстве промышленного рода.
  2. М500 Д20, в данном случае содержание добавок составляет 20%. Данный тип цемента используется для ремонтно-строительных работах.

Данная марка получила свое применение для производства различных бетонных и железобетонных конструкций. Также с помощью данного цемента производят сборный железобетон, фундаменты, балки и готовят растворы следующих типов:

  • Кладочные растворы.
  • Штукатурные растворы.
  • Строительные цементные растворы.

Конечно, говоря о цементе такой марки следует сказать и о существенно имеющихся преимуществах, а именно:

  1. Высокая водостойкость.
  2. Высокая морозостойкость.
  3. Показатели прочности высокого уровня.
  4. При осуществлении усадки показатели деформационного изменения имеют невысокий уровень.
  5. Высокую устойчивость к длительному воздействию на него пониженных температур.

Помимо вышеизложенного, в связи с наличием в цементной смеси активных минеральных добавок, следует сказать и о повышенном антикоррозийном качестве.

Отличия М400 от М500

Рассматривая два варианта видно, что М500 выигрывает в выгоде, так как помимо изготовления тротуарной плитки и брусчатки, также применяется в строительстве многоэтажных монолитных жилых домов. Прочность также относится к отличительной черте между цемента этих двух видов.

  • Водоустойчивость цемента это показатель того, насколько та или иная марка подвергается влиянию воды, любой цемент впитывает в себя влагу, для каждой марки есть определенная норма
  • Затвердевание. Время твердения у каждой марки также разное, оно зависит от чистоты и качества глинистых пород, чем выше марка тем быстрее процесс.
  • Прочность цемента определяют с помощью уже готовых бетонных блоков, обязательно одинаковых по объему, путем сжатия до полного их крушения. Таким образом определяют какую нагрузку может выдержать бетон.
  • В каждом цементном порошке есть допустимое количество примесей по ГОСТу, это делают для того, чтоб удешевить готовую продукцию.
  • В состав цемента также входят опасные химические соединения, такие как хром, никель, бензол, этилбензол, формальдегиды.

Довольно часто люди, впервые столкнувшиеся со строительством, задаются вопросом портландцемент что это такое, и чем он отличается от обычного цемента. Давайте разберемся, что же это за материал, каким он бывает, а также для каких целей применяется.


Общее описание

Цемент портланд часто называют материалом общестроительного назначения, но на самом деле это не совсем так. Имеется несколько его разновидностей, которые отличаются по составу и характеристикам.

Это гидравлическое вяжущее вещество, в основе лежит силикат кальция, а также производные от него. Основной особенностью, является способность раствора к быстрому застыванию. Сейчас такая разновидность цемента наиболее популярна.

Особенности состава

Основой материала является клинкер, его измельчают. Перед приготовлением его обжигают. Также добавляют гипс, его в составе не слишком много, достаточно количества, которое обеспечивает количество оксида серы в пределах 1,5-3,5%. В некоторых случаях используются минеральные добавки. Это позволяет добиться определенных показателей.

В составе можно найти большое количество различных оксидов. Это позволяет сделать данный материал довольно пластичным в использовании. Он одновременно обладает высоким уровнем прочности после застывания, при этом быстро застывает, а также удобен в приготовлении раствора.

Тут стоит выделить сульфатостойкий портландцемент, который несколько отличается по составу, что позволяет ему быть более устойчивым к целому ряду воздействий. Помимо этого, в составе порядка 95-97% минералов. Больше всего тут следующих веществ:

  • белит;
  • алит;
  • алюминат;
  • алюмоферит.

Большое количество в составе белита и алита не только определяют внешний вид материала, но и являются основными источниками клинкера. Так как сочетание разных минералов в составе может быть разным, то портландцемент белый может различаться по плотности и удельному весу.

ГОСТ

Портландцемент может регламентироваться сразу несколькими нормативными документами. Частично они пересекаются, поэтому на упаковках можно увидеть упоминания одного или сразу двух ГОСТов.

  • ГОСТ 10178-85.
  • ГОСТ Р 31108-2003.

Тут же указано подразделение материала на несколько различных марок. Но, имеется небольшое отличие, в более свежем документе имеется цемент 900 марки, которого нет в ГОСТе 1985 года. Хотя этот нюанс больше интересен проектировщикам, а также инженерам, которые занимаются обоснованием строительства военных объектов.

Производство

Для производства обычно применяются карбонатные горные породы. Чаще всего, используют:

  • Глинозем;
  • Кремнезем;
  • Известняк;

В некоторых случаях могут использовать мергели, но в этом случае контролируют содержание оксида серы и при необходимости добавляют в состав серу. К такому материалу относят мальцовский портландцемент. Именно он произведен по такой технологии. В состав портландцемента могут входить различные минерализованные добавки, такой материал часто производят на площадках ЮУГПК.

При производстве производят измельчение компонентов, с последующим их смешиванием. Далее полученное сырье обжигают в печах, при этом выдерживают температуру 1300-1400°C, этого вполне достаточно для достижения оптимального обжига.

После обжига получают клинкер, его измельчают, добавляют гипс. В итоге получается готовый продукт, если планируется получить цемент со шлаком, то добавляют шлак в нужной пропорции.

Разновидности

Часто в обиходе строители используют обозначение материала по производителю, например, мальцовский портландцемент. Причиной такого деления являются разные характеристики портландцементного сырья, из-за чего конечные показатели отличаются. Но, такое деление считается ошибочным.

Правильным будет подразделение по маркам. Они характеризуются максимальной прочностью, а также возможностями для использования.

  • М400
    – наименее прочный. Широко используется в строительстве. Портландцемент 400 применяют для изготовления железобетона, а также в различных конструкциях. Зачастую портландцемент с минеральными добавками имеет маркировку 400 д20. Это наиболее доступный по стоимости материал.
  • М500,
    а также М550 применяют в дорожном строительстве. Может использоваться для изготовления асбестоцемента. Из пц М500 делают сборные конструкции.
  • М600
    – сборные конструкции, которые требуют использование железобетона с высоким уровнем прочности.
  • М700
    – для изготовления высокопрочного бетона.
  • М900
    – применяется только в военном строительстве для создания бункеров и других подобных конструкций.

Отличается повышенной устойчивостью к любым воздействиям.

Сульфатостойкий портландцемент

Обычно его выделяют в отдельную группу, давайте посмотрим, что такое он из себя представляет и чем отличается от других разновидностей. Сульфатостойкий портландцемент имеет в своем составе целый ряд веществ, которые делают его устойчивым к сульфатам, а также другим схожим веществам, эта его особенность ценится высоко.

Поэтому, именно сульфатостойкий портландцемент применяют для создания свай и фундаментов на болотистых и кислых почвах. Если смотреть по другим показателям, тут наиболее распространен портландцемент марки М500. Технические характеристики этой марки подходят для большей части требований современного строительства.

Применение

Для начала стоит уточнить, что бездобавочный портландцемент м400 может применяться повсеместно. При этом, в отличие от цемента, он позволяет ускорять строительство. Об этом говорят отзывы строителей. В зависимости от марки особенности использования отличаются.

Если для фундамента используется простой портландцемент с пуццоланой, то должна применяться жидкая резина для гидроизоляции. Это позволит избежать проблем в дальнейшем. Вообще пуццолановый портландцемент наиболее восприимчив к воздействиям.

Давайте рассмотрим, пример практического использования материала. Как стандарт мальцовский портландцемент возьмем белого цвета. Тут стоит заметить, что количество песка и наполнителя (щебня, шлака) зависит от конкретного рецепта бетона. Тут мы только упомянем, сколько воды требуется для портландцемента.

В отличие от других типов цементов, тут не требуется большого объема воды, в зависимости от необходимой густоты раствора на 10 кг портландцемента добавляют 1,4-2,5 литра воды. Этого вполне достаточно. При использовании портландцемента стоит помнить, что он затвердевает достаточно быстро, поэтому следует использовать его как можно быстрее. Так вы избежите неоправданных потерь раствора.

Чем цемент М400 отличается от М500: описание и отличия

Абсолютно любая область строительства не ограничивается без цемента. Он является важным фактором на всех этапах строительного процесса. Материал по своей сути уникальный, так как до сих пор не было обнаружено его аналогов.

Определение и состав цемента

Данный строительный материал представляет из себя измельченный порошок клинкера, в который в свою очередь введены модифицирующие добавки и наполнители. Говоря простыми слова, цемент является самым популярным строительным материалом, который используется для воздвижения конструкций различного рода и для производства высокопрочных изделий. При этом внешне цемент выглядит как серый порошок, состоящий из мелких крупинок. Крупинки же в соединении с водой превращаются в однородную смесь.

Виды цемента

Цемент подразделяется на несколько видов:

  1. Портландцемент.
  2. Шлаковый цемент.
  3. Пуццолановый.
  4. Белый вид цемента.
  5. Гидрофобный.
  6. Магнезиальный.
  7. Специальный (кислотоупорный, цветной).

Основной технической характеристикой любого вида цемента является марка. Марка цемента условно обозначается буквой «М» и цифровым показателем. Цифры в свою очередь указывают на цифровой максимальный показатель нагрузки в килограммах на определенный объем застывшего цемента, то есть его прочность на сжатие. Иными словами, на практике это означает вес, который способен удержать цемент без разрушения. Так, к примеру известный цемент марки М400 способен вынести массу весом 400 кг, а М500, соответственно массу весом в 500 кг.

Так в чем же отличие, помимо весовой категории, между двумя марками цемента М400 и М500?!

Цемент марки М400

Цемент данной марки имеет достаточно высокую прочность и антикоррозийное свойство. Данная марка считается одной из самых распространенных, как при промышленном так и при бытовом строительстве. Цемент М400 используется в качестве основания в строительном бетоне или бетонном растворе. Также прочность данного цемента позволяет применять его при строительстве ЖБИ.

Данная марка цемента получила свое применение в следующих отраслях строительных работ:

  • При строительстве ЖБИ, железобетонных подземных, надземных и подводных строений.
  • При промышленном, сельскохозяйственном строительстве.
  • При изготовлении фундамента, балок.

Главным и первым преимущественным фактором данного цемента является низкая требовательность к твердению и регламенту строительства. Также отсутствие трещин при некоторых отклонений от технологии, что является еще одним преимуществом цемента данной марки. И естественно, тот неоспоримый факт, как цена. Цемент данной марки стоит намного дешевле нежели высоких марок, что позволит значительно сэкономить бюджет. Также стоит сказать и о таких преимуществах, как морозоустойчивость.

Единственным недостатком цемента марки М400 является прочность, а именно, данная марка цемента не подходит для строительства высотных зданий.

Цемент марки М500


Цемент данной марки является быстро затвердевающим строительным материалом. Данный цемент способен выдержать нагрузку до 500 кг на см. Благодаря своему быстро затвердевающему свойству данная марка цемента используется при проведении аварийных восстановительных и ремонтных работ. Существует два вида цемента данной марки, это:

  1. М500 Д0, представляет из себя смесь без примесей и добавок. Применена в строительстве промышленного рода.
  2. М500 Д20, в данном случае содержание добавок составляет 20%. Данный тип цемента используется для ремонтно-строительных работах.

Данная марка получила свое применение для производства различных бетонных и железобетонных конструкций. Также с помощью данного цемента производят сборный железобетон, фундаменты, балки и готовят растворы следующих типов:

  • Кладочные растворы.
  • Штукатурные растворы.
  • Строительные цементные растворы.

Конечно, говоря о цементе такой марки следует сказать и о существенно имеющихся преимуществах, а именно:

  1. Высокая водостойкость.
  2. Высокая морозостойкость.
  3. Показатели прочности высокого уровня.
  4. При осуществлении усадки показатели деформационного изменения имеют невысокий уровень.
  5. Высокую устойчивость к длительному воздействию на него пониженных температур.

Помимо вышеизложенного, в связи с наличием в цементной смеси активных минеральных добавок, следует сказать и о повышенном антикоррозийном качестве.

Отличия М400 от М500

Рассматривая два варианта видно, что М500 выигрывает в выгоде, так как помимо изготовления тротуарной плитки и брусчатки , также применяется в строительстве многоэтажных монолитных жилых домов. Прочность также относится к отличительной черте между цемента этих двух видов.

Марка М 400 М 500
Водоустойчивость 22-25% 25-28%
Затвердевание 10-12 часов 8-9 часов
Прочность (давление, за последними показателями по ГОСТу) 38,0 47,5
Максимально допустимый % примесей 15-20% 10-15%
Содержание вредных химических соединений 4,0 4,5
  • Водоустойчивость цемента это показатель того, насколько та или иная марка подвергается влиянию воды, любой цемент впитывает в себя влагу, для каждой марки есть определенная норма
  • Затвердевание. Время твердения у каждой марки также разное, оно зависит от чистоты и качества глинистых пород, чем выше марка тем быстрее процесс.
  • Прочность цемента определяют с помощью уже готовых бетонных блоков, обязательно одинаковых по объему, путем сжатия до полного их крушения. Таким образом определяют какую нагрузку может выдержать бетон.
  • В каждом цементном порошке есть допустимое количество примесей по ГОСТу, это делают для того, чтоб удешевить готовую продукцию.
  • В состав цемента также входят опасные химические соединения, такие как хром, никель, бензол, этилбензол, формальдегиды.




























Основные виды цемента и их отличия друг от друга

Цемент представляет собой порошок серого цвета, состоящий из дробленных и обожженных с добавлением глины определенных сортов горных пород и извести. Если порошок смешать с водой, то получается цементная смесь, которую можно сразу использовать. Цемент можно получить из клинкера, гипса, известняка и прочих материалов. Технические характеристики, свойства и область применения сырья зависят от состава, используемого производителем.

Виды цемента по маркам

На упаковках с цементом производители указывают буквами и цифрами информацию о составе и базовых характеристиках. Устанавливается маркировка цемента по ГОСТ: первые буквы свидетельствуют о типе смеси: ПЦ, ШПЦ, БЦ, ВРЦ и другие (ниже дано детальное описание каждого типа). Эти данные помогают потребителю определить:

  • допустимую нагрузку на бетон;
  • какие добавки использовал производитель, и в каком соотношении.

После первых двух букв указываются сокращения: Б — быстротвердеющий материал, СС — сульфатоустойчивый, ВРЦ — водонепроницаемый и другие.

Сокращение Расшифровка
ПЦ Портландцементная смесь
СС Сульфатостойкая смесь
ШПЦ Шлакопортландцементная смесь
ВРЦ Водонепроницаемая смесь
БЦ Белая цементная смесь
ПЛ Пластифицированная смесь

При добавлении различных добавок, цемент приобретает дополнительные характеристики: быстро затвердевает, не восприимчив к воздействию морской воды, морозостойкость, гидрофобность. В зависимости от процентного соотношения основных составляющих и добавок, степени помола, выполняется классификация материала по маркам, видам и прочим характеристикам. Каждый вид цемента имеет свое назначение и используется в соответствии с определенными условиями. Например, марка цемента обозначается М и цифрой. М400 означает, что готовая смесь выдерживает нагрузку 400кг/см2.

Маркировка бетона Применение Расход цемента в кг на куб бетона
М100 Минимальная марка прочности. Используется для бетонирования дорожных бордюров, ограждений. 165
М200 Используется для стяжки пола, также подходит для заливки фундаментов. 240
М300 Бетон широкого спектра применения — для строительства объектов общего назначения, заливка фундаментов. 320
М400 Элементы, подвергающиеся высоким нагрузкам: мостовые конструкции, несущие опоры на эстакадах. 417

Виды цемента по техническим характеристикам и их применение

Цемент, а также производимые из него бетон и железобетон, представляют собой распространенные строительные материалы. Сегодня большим спросом пользуется производный из цемента портландцемент. Виды цемента не ограничиваются вышеперечисленными наименованиями. Производителями разработаны специальные виды цементов, использующие всевозможные примеси:

  1. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) характеризуется крепостью уже на начальном этапе затвердевания. Производители делают раствор путем регулирования минерального состава портландцементного клинкера деликатного раздробления. Цементная смесь, обладающая большим содержанием 3-х кальциевого силиката и 3-х кальциевого алюмината (как минимум 60%), имеет быстротвердеющие свойства. При этом в составе C3S должно быть не менее 50-52%, а С3А — 8-10%.
    С целью сокращения времени отвердевания, производители вносят в соединение активные минеральные примеси, но их процентное значение должно быть не более 10. Если говорить о гранулированных шлаках, которые характеризуются высокими вяжущими свойствами, то допускается 15%. Согласно государственным стандартам ГОСТ 10178-85, быстротвердеющий портландцемент после 3 суток высыхания обладает пределом прочности не менее 40 кг/см2, высоким уровнем морозостойкости и скоростью набора прочности, но при этом невысокой сульфатостойкостью.
    Производители рекомендуют использовать сырье в создании железобетонных сооружений, монолитных или сборных конструкциях.
  2. Особый быстротвердеющий цемент производится из клинкера и гипса (около 3-5%). Допускается использование зернового доменного шлака и природных минеральных добавок (не более 5%). Гипсовый цемент характеризуется высокой прочностью, поэтому применяется в сооружении монолитных и сборных железобетонных конструкций.
  3. Высокопрочный портландцемент (ВПЦ) после 28 суток приобретает прочность при сжатии 600 кгс/см2 и более. Также стоит учесть, что при применении сырья, его расход уменьшается, как и масса конструкции. Материал незаменим в создании монолитных и сборных бетонных изделий. Возможно использование цемента в специфических эксплуатационных условиях (в случае агрессивного воздействия на строение).
  4. Шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент уступает в долговечности стандартному портландцементу, поэтому материал квалифицируется как М200, 300, 400, 500. По государственным стандартам, содержание активных минпримесей регулируется массой цемента (гипса не более 3-5%, а доменного шлака — 20/80%). Добавок вулканического происхождения должно быть не более 40%, осадочного происхождения, таких как трепел, опок, диатомитов — не более 30%. Данный вид цемента позволяет заменить наиболее дорогую часть раствора на природную добавку или промышленные отходы, поэтому стоимость цемента значительно снижается. Но это не означает, что качество материала ухудшается. Данный вид цемента имеет высокую степень водонепроницаемости, низкую степень теплопроводности, что очень важно при возведении массивных сооружений из бетона. Рекомендовано применение материала в условиях чередующегося увлажнения и пересыхания.
  5. Сульфатостойкий портландцемент имеет высокую стойкость в сульфатной жидкости (не более 50%), поэтому используется в строительстве конструкций, находящихся в воде. В раствор не добавляются минеральные компоненты, чтобы не допустить морозоустойчивости.
  6. Портландцемент с умеренной экзотермией используется в строительстве массивных конструкций. Состав материала регулирует соотношение нагрева и охлаждения воздушных масс, что способствует избеганию трещин.
  7. Пластифицированный портландцемент содержит поверхностно-активные добавки (суперконцентраты сульфитно-спиртового состава — СДБ). Их соотношение не превышает параметры 0,15-0,25% от общей массы сухого цемента. Материал характеризуется эластичностью, что упрощает его выкладку. Не рекомендуется применять материал в производстве пенобетона или других жестких составов.
  8. Белый портландцемент содержит добавки марганца и оксидов железа, поэтому изначально обладает серовато-зеленым цветом. Добиться белого цвета помогает применение белой глины, каолины, известняка. Материал используется в отделке поверхностей.
  9. Гидрофобный портландцемент (ГОСТ 10178-85) содержит асидол-мылонафт, олеиновую кислоту и прочие добавки. Материал имеет низкую степень гигроскопичности, поэтому его можно перемещать на большие дистанции с сохранением технических характеристик. Цементный раствор широко применяется в производстве дорожного покрытия для автомобилей, самолетов. Не рекомендуется использовать в пенобетоне.
  10. Дорожный портландцемент используется в строительстве покрытий автомобильных дорог. Подбор состава бетона базируется на претензиях, представляемых к обстановке произведения рабочего процесса и к дорожному покрытию из бетона, в целом. Цемент характеризуется морозостойкостью, выдерживает большие нагрузки, обладает ударной вязкостью. Марка используемого бетона не должна быть менее М400. Согласно государственным стандартам, в раствор не вносятся добавки, так как они оказывают разрушающее воздействие в процессе эксплуатации. Схватывание раствора происходит спустя 2 часа после укладки.
  11. Песчанистый портландцемент производители получают путем соединения цементного раствора, гипса и кварцевого песка (около 40%). Материал обладает пониженным тепловыделением при гидратации.

Все виды добавок в цемент вносят в раствор дополнительные характеристики. Их количество и процентное соотношение строго регламентируются.

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗЫ ЦЕМЕНТА, ОТХОДОВ И СООТНОШЕНИЙ ПЕМИЗЫ НА ПРОЧНОСТЬ И ПЛОТНОСТЬ БЕТОНА НА СЖАТИЕ

В этой статье измеряется прочность на сжатие бетона, состоящего из смесей пемзы (PA) и обычного заполнителя. Чтобы определить влияние соотношения ПА, различных дозировок и осадки на прочность бетона на сжатие, (1) использовались соотношения пемзы 25%, 50%, 75% и 100% вместо нормального заполнителя по объему, (2) 200 , 250, 350, 400 и 500 кг / м3 использовались дозировки цемента и (3) осадки 3 + \ — 1, 5 + \ — 1 и 7 + \ — 1 см также использовались в этом исследовании.По результатам аналитических испытаний можно сделать вывод, что ПА снизила плотность бетона до 41,5%, причем уменьшение произошло из-за увеличения доли ПА в смесях. С увеличением дозировки цемента в смесях плотность и прочность бетона на сжатие увеличились до 3,2% и 265% соответственно по сравнению с контрольным образцом, содержащим цемент с дозировкой 200 кг / м (3). Влияние осадки на плотность и прочность на сжатие было различным. Модули упругости уменьшались с увеличением соотношения ПА и увеличивались с увеличением дозировки цемента.Водопоглощение улучшается с увеличением содержания цемента.

  • Наличие:
  • Корпоративных авторов:

    Эльзевир

    The Boulevard, Langford Lane
    Kidlington, Оксфорд
    Объединенное Королевство
    OX5 1 ГБ
  • Авторов:

    • Сахин, R
    • Демирбога, р
    • Уйсал, H
    • Gul, R
  • Дата публикации: 2003-8

Язык

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

  • Регистрационный номер: 00981564
  • Тип записи:
    Публикация
  • Файлы: TRIS
  • Дата создания:
    5 ноября 2004 г. 00:00

«Оптимизация бетонных смесей с минимальным содержанием цемента для перфоратора» Эзги Юрдакул

Отдел

Гражданская, строительная и экологическая инженерия

Абстрактные

Основная цель этого исследования — изучить минимальное содержание цемента, необходимое при соответствующем соотношении воды и цемента (в / ц) для удовлетворения заданных требований к удобоукладываемости, прочности и долговечности бетонного покрытия; а также сократить выбросы углекислого газа, потребление энергии и затраты.

Экспериментальная программа была проведена для испытания 16 бетонных смесей с влажностью от 0,35, 0,40, 0,45 до 0,50; и содержание цемента в диапазоне от 400, 500, 600 и 700 фунтов / ярд3 (pcy). Отношение мелких заполнителей к общему количеству заполнителей было фиксированным, равным 0,42, а содержание пустот в объединенных заполнителях поддерживалось одинаковым для всех смесей. Спад; назначить время; Прочность на сжатие через 1, 3 и 28 дней; 28-дневное проникновение хлоридов; и была определена воздухопроницаемость на 1, 3 и 28 дней.

Результаты испытаний показали, что прочность является функцией в / ц и не зависит от содержания цемента после достижения требуемого содержания цемента для данного в / ц.Удобоукладываемость зависит от содержания в / ц и цемента: увеличение содержания в / ц или цемента улучшает удобоукладываемость. Время схватывания сокращается, когда содержание цемента увеличивается для данного водооборота. Проникновение хлоридов увеличивается по мере увеличения содержания в / ц или цемента, когда фиксируется один параметр. Воздухопроницаемость увеличивается по мере увеличения содержания цемента для данного водо-водяного столба.

Основываясь на этих выводах, можно уменьшить содержание пасты без ущерба для желаемой обрабатываемости, прочности и долговечности для данного в / ц.Когда оценивается общее влияние содержания цемента на свойства бетона, содержание цемента 400 pcy не рекомендуется из-за его высокой пористости, вызванной низким содержанием пасты. Кроме того, 700 pcy также не подходят, поскольку увеличение содержания цемента не улучшает прочность после достижения требуемого содержания; и может снизить долговечность, так как высокое содержание цемента увеличивает воздухопроницаемость и проникновение хлоридов. Более того, при в / с более 0,35 содержание цемента более 500 pcy отрицательно влияет на характеристики бетона за счет снижения прочности (увеличение содержания цемента с 500 pcy до 700 pcy приблизительно снижает 28-дневную прочность на сжатие на 15%) и может вызвать проблемы растрескивания, связанные с усадкой.

Таким образом, для данной в / с и для системы заполнителя, используемой в этом исследовании, диапазон от 500 до 600 пс считается наиболее подходящим диапазоном содержания цемента, который обеспечивает желаемую удобоукладываемость, прочность, проникновение хлоридов и воздухопроницаемость. . Смеси с содержанием цемента 500 pcy не обладали высокой удобоукладываемостью (от 0 до 3 дюймов в зависимости от в / ц), но ее можно улучшить путем добавления дополнительных вяжущих материалов, водовосстанавливающих агентов или используя другую систему градации агрегатов.

Данный диапазон содержания цемента сравнивался со значениями, полученными в соответствии с отчетом ACI 211 (2002): учитывая диапазон высокого содержания цемента от 650 до 930 pcy, представленный в отчете ACI 211 (2002) для тех же данных условий, Рекомендуемый диапазон содержания цемента от 500 до 600 pcy будет иметь более значительное влияние и преимущества для отрасли бетонного строительства в отношении снижения содержания цемента.

Кроме того, чтобы сделать выводы независимыми от выбранной системы заполнителей, устанавливается взаимосвязь между объемом пасты и свойствами бетона.Для удовлетворения требований к обрабатываемости, прочности и долговечности; объем пасты должен быть в пределах от 160% до 170% от объема пустот. Превышение этого диапазона отрицательно скажется на характеристиках бетона за счет снижения прочности и увеличения проникновения хлоридов и воздухопроницаемости.

Свойства бетона при повышенных температурах

Огнестойкость бетонных конструктивных элементов зависит от тепловых, механических и деформационных свойств бетона.Эти свойства значительно зависят от температуры, а также от состава и характеристик бетонной смеси, а также от скорости нагрева и других условий окружающей среды. В этой главе описаны основные характеристики бетона. Обсуждаются различные свойства, которые влияют на характеристики огнестойкости, а также роль этих свойств в огнестойкости. Представлено изменение термических, механических, деформационных и откольных свойств в зависимости от температуры для различных типов бетона.

1. Введение

Бетон широко используется в качестве основного конструкционного материала в строительстве благодаря многочисленным преимуществам, таким как прочность, долговечность, простота изготовления и негорючие свойства, которыми он обладает по сравнению с другими строительными материалами. Бетонные конструктивные элементы при использовании в зданиях должны удовлетворять соответствующим требованиям пожарной безопасности, указанным в строительных нормах [1–4]. Это связано с тем, что пожар представляет собой одно из самых тяжелых условий окружающей среды, которым могут подвергаться конструкции; поэтому обеспечение соответствующих мер противопожарной безопасности для элементов конструкции является важным аспектом проектирования здания.

Меры пожарной безопасности конструктивных элементов измеряются с точки зрения огнестойкости, которая представляет собой продолжительность, в течение которой конструктивный элемент проявляет сопротивление в отношении структурной целостности, стабильности и передачи температуры [5, 6]. Бетон обычно обеспечивает лучшую огнестойкость из всех строительных материалов [7]. Эта превосходная огнестойкость обусловлена ​​материалами, составляющими бетон (например, цемент и заполнители), которые при химическом соединении образуют материал, который по существу инертен и имеет низкую теплопроводность, высокую теплоемкость и более медленное ухудшение прочности с температурой.Именно эта низкая скорость теплопередачи и потери прочности позволяют бетону действовать как эффективный противопожарный щит не только между соседними помещениями, но и защищать себя от повреждений от огня.

Поведение бетонного конструктивного элемента, подверженного воздействию огня, частично зависит от термических, механических и деформационных свойств бетона, из которого он состоит. Подобно другим материалам, теплофизические, механические и деформационные свойства бетона существенно изменяются в диапазоне температур, связанных с пожарами в зданиях.Эти свойства меняются в зависимости от температуры и зависят от состава и характеристик бетона. Прочность бетона существенно влияет на его свойства как при комнатной, так и при высоких температурах. Свойства высокопрочного бетона (HSC) изменяются в зависимости от температуры иначе, чем свойства бетона нормальной прочности (NSC). Это изменение более выражено для механических свойств, на которые влияют прочность, влажность, плотность, скорость нагрева, количество микрокремнезема и пористость.

На практике огнестойкость элементов конструкции оценивалась в основном с помощью стандартных огнестойких испытаний [8]. Однако в последние годы использование численных методов для расчета огнестойкости конструктивных элементов получает все большее распространение, поскольку эти методы расчета гораздо менее затратны и требуют много времени [9]. Когда элемент конструкции подвергается определенному температурно-временному воздействию во время пожара, это воздействие вызовет предсказуемое распределение температуры в элементе.Повышенные температуры вызывают деформации и изменение свойств материалов, из которых изготовлен элемент конструкции. Зная о деформациях и изменениях свойств, обычные методы строительной механики могут применяться для прогнозирования характеристик огнестойкости конструктивного элемента. Наличие свойств материала при повышенной температуре позволяет использовать математический подход для прогнозирования огнестойкости элементов конструкции [10, 11].

Очевидно, общая информация о свойствах бетона при комнатной температуре редко применима для расчета огнестойкости [12].Поэтому крайне важно, чтобы специалист по пожарной безопасности знал, как расширить, исходя из априорных соображений, полезность скудных данных о свойствах, которые могут быть собраны из технической литературы. Кроме того, знание уникальных характеристик, таких как растрескивание бетона в результате пожара, имеет решающее значение для определения огнестойкости бетонных элементов конструкции.

2. Свойства, влияющие на огнестойкость
2.1. Общие положения

На огнестойкость железобетонных (ЖБИ) элементов влияют характеристики составляющих материалов, а именно, бетона и арматурной стали.К ним относятся (а) термические свойства, (б) механические свойства, (в) деформационные свойства и (г) специфические характеристики материала, такие как растрескивание бетона. Тепловые свойства определяют степень теплопередачи к элементу конструкции, тогда как механические свойства составляющих материалов определяют степень потери прочности и ухудшения жесткости элемента. Деформационные свойства в сочетании с механическими свойствами определяют степень деформаций и деформаций в элементе конструкции.Кроме того, растрескивание бетона в результате пожара может сыграть значительную роль в пожарных характеристиках элементов RC [13]. Все эти свойства меняются в зависимости от температуры и зависят от состава и характеристик бетона, а также арматурной стали [12]. Изменение свойств бетона, вызванное температурой, намного сложнее, чем изменение свойств арматурной стали из-за миграции влаги, а также значительного изменения ингредиентов в различных типах бетона.Таким образом, основное внимание в этой главе уделяется влиянию температуры на свойства бетона. Влияние температуры на свойства стальной арматуры можно найти в [4, 12].

Бетон доступен в различных формах, и его часто группируют по разным категориям в зависимости от веса (как обычный и легкий бетон), прочности (как бетон нормальной прочности, высокопрочного и сверхвысокопрочного бетона), наличия волокон (как простой бетон). и бетон, армированный фиброй), и эксплуатационные характеристики (как обычный бетон, так и бетон с высокими эксплуатационными характеристиками).Специалисты по пожарной безопасности также подразделяют бетон с нормальным весом на силикатный (кремнистый) и карбонатный (известняковый) бетон, в зависимости от состава основного заполнителя. Кроме того, когда небольшое количество прерывистых волокон (стальных или полипропиленовых) добавляется к бетонной смеси для улучшения характеристик, этот бетон называют фибробетоном (FRC). В этом разделе в основном обсуждаются различные свойства обычного бетона. Подчеркивается влияние прочности, веса и волокон на свойства бетона при повышенных температурах.

Традиционно прочность на сжатие бетона составляла от 20 до 50 МПа, который классифицируется как бетон нормальной прочности (НБК). В последние годы стал широко доступен бетон с прочностью на сжатие в диапазоне от 50 до 120 МПа, который называют высокопрочным бетоном (HSC). Когда прочность на сжатие превышает 120 МПа, его часто называют бетоном со сверхвысокими характеристиками (UHP). Прочность бетона ухудшается с температурой, и на скорость ухудшения прочности сильно влияет прочность бетона на сжатие.

2.2. Тепловые свойства

Термическими свойствами, которые влияют на повышение и распределение температуры в бетонном конструкционном элементе, являются теплопроводность, удельная теплоемкость, температуропроводность и потеря массы.

Теплопроводность — это свойство материала проводить тепло. Бетон содержит влагу в различных формах, и тип и количество влаги оказывают значительное влияние на теплопроводность. Теплопроводность обычно измеряется с помощью методов испытаний в «установившемся режиме» или «в переходных режимах» [14].Переходные методы предпочтительнее для измерения теплопроводности влажного бетона, чем стационарные методы [15–17], поскольку физико-химические изменения бетона при более высоких температурах вызывают прерывистое направление теплового потока. В среднем теплопроводность обычного бетона нормальной прочности при комнатной температуре составляет от 1,4 до 3,6 Вт / м- ° C [18].

Удельная теплоемкость — это количество тепла на единицу массы, необходимое для изменения температуры материала на один градус, и часто выражается в терминах тепловой (теплоемкости), которая является произведением удельной теплоемкости и плотности.На удельную теплоемкость сильно влияют влажность, тип заполнителя и плотность бетона [19–21]. До 1980-х годов изменение удельной теплоемкости в зависимости от температуры определялось с помощью адиабатической калориметрии. С 1980-х годов дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) была наиболее часто используемой техникой для построения карты кривой за одну развертку температуры при желаемой скорости нагрева [22, 23]. К сожалению, точность метода DSC в определении вклада явной теплоты в кажущуюся удельную теплоемкость может быть не очень хорошей (иногда она может составлять всего ± 20 процентов).Скорость повышения температуры в тестах DSC обычно составляет 5 ° C · мин -1 . При более высоких скоростях нагрева пики на кривых ДСК имеют тенденцию смещаться в сторону более высоких температур и становиться более резкими. Для температур выше 600 ° C также используется высокотемпературный дифференциальный термический анализатор (DTA) для оценки удельной теплоемкости.

Температуропроводность материала определяется как отношение теплопроводности к объемной удельной теплоемкости материала [24]. Он измеряет скорость передачи тепла от открытой поверхности материала к внутренним слоям.Чем больше коэффициент диффузии, тем быстрее поднимается температура на определенной глубине в материале [12]. Подобно теплопроводности и удельной теплоемкости, коэффициент температуропроводности изменяется с повышением температуры в материале. Температуропроводность,, может быть рассчитана с использованием соотношения

где — теплопроводность, — плотность, — удельная теплоемкость материала.

Плотность в высушенном в печи состоянии — это масса единицы объема материала, включающей само твердое вещество и поры, заполненные воздухом.При повышении температуры такие материалы, как бетон, которые имеют большое количество влаги, будут испытывать потерю массы в результате испарения влаги из-за химических реакций. Предполагая, что материал изотропен в отношении своего дилатометрического поведения, его плотность (или массу) при любой температуре можно рассчитать по термогравиметрическим и дилатометрическим кривым [24].

2.3. Механические свойства

К механическим свойствам, определяющим огнестойкость элементов RC, относятся прочность на сжатие и растяжение, модуль упругости и реакция на напряжение и деформацию составляющих материалов при повышенных температурах.

Прочность бетона на сжатие при повышенной температуре имеет первостепенное значение для расчета огнестойкости. Прочность бетона на сжатие при температуре окружающей среды зависит от водоцементного отношения, переходной зоны раздела заполнитель-паста, условий твердения, типа и размера заполнителя, типов добавок и типа напряжения [25]. При высокой температуре на прочность на сжатие сильно влияют прочность при комнатной температуре, скорость нагрева и связующие вещества в замесе (например, микрокремнезем, летучая зола и шлак).В отличие от термических свойств при высокой температуре, механические свойства бетона хорошо изучены. Снижение прочности в HSC не является постоянным, и, как сообщают различные авторы, наблюдаются значительные различия в потере прочности.

Прочность бетона на растяжение намного ниже прочности на сжатие из-за легкости, с которой трещины могут распространяться под действием растягивающих нагрузок [26]. Бетон является слабым при растяжении, и для NSC предел прочности на разрыв составляет только 10% от его прочности на сжатие, а для HSC коэффициент прочности на растяжение еще больше снижается.Таким образом, предел прочности бетона при растяжении часто не учитывается при расчетах прочности при комнатной и повышенных температурах. Однако это важное свойство, потому что трещины в бетоне обычно возникают из-за растягивающих напряжений, а структурное повреждение элемента при растяжении часто возникает из-за прогрессирования микротрещин [26]. В условиях пожара прочность бетона на растяжение может быть еще более важной в случаях, когда в бетонном элементе конструкции происходит выкрашивание из-за пожара [27]. Прочность бетона на растяжение зависит почти от тех же факторов, что и прочность бетона на сжатие [28, 29].

Еще одно свойство, влияющее на огнестойкость, — это модуль упругости бетона, который уменьшается с температурой. При высокой температуре разрушение гидратированных цементных продуктов и разрушение связей в микроструктуре цементного теста снижает модуль упругости, и степень снижения зависит от потери влаги, ползучести при высокой температуре и типа заполнителя.

2.4. Деформационные свойства

Деформационные свойства, определяющие огнестойкость железобетонных элементов, включают тепловое расширение и ползучесть бетона и арматуры при повышенных температурах.Кроме того, переходная деформация, возникающая при повышенных температурах в бетоне, может усилить деформации в подверженных огню бетонных конструктивных элементах.

Термическое расширение характеризует расширение (или усадку) материала, вызванное нагревом, и определяется как расширение (усадка) единицы длины материала при повышении температуры бетона на один градус. Коэффициент теплового расширения определяется как процентное изменение длины образца на градус повышения температуры.Расширение считается положительным, когда материал удлиняется, и отрицательным (усадкой), когда он укорачивается. Как правило, тепловое расширение материала зависит от температуры и оценивается с помощью дилатометрической кривой, которая является записью частичного изменения линейного размера твердого тела при постоянно увеличивающейся или понижающейся температуре [24]. Тепловое расширение является важным свойством для прогнозирования тепловых напряжений, возникающих в элементе конструкции в условиях пожара.На тепловое расширение бетона обычно влияют тип цемента, содержание воды, тип заполнителя, температура и возраст [15, 30].

Ползучесть, часто называемая деформацией ползучести, определяется как пластическая деформация материала, зависящая от времени. При нормальных напряжениях и температурах окружающей среды деформации из-за ползучести незначительны. Однако при более высоких уровнях напряжения и повышенных температурах скорость деформации, вызванной ползучестью, может быть значительной. Следовательно, основными факторами, влияющими на ползучесть, являются температура, уровень напряжений и их продолжительность [31].Ползучесть бетона обусловлена ​​наличием воды в его микроструктуре [32]. Удовлетворительного объяснения ползучести бетона при повышенных температурах нет.

Переходная деформация возникает при первом нагреве бетона и не зависит от времени. В основном это вызвано термической несовместимостью заполнителя и цементного теста [6]. Переходная деформация бетона, аналогичная деформации при высокотемпературной ползучести, представляет собой сложное явление, на которое влияют такие факторы, как температура, прочность, влажность, нагрузка и пропорции смеси.

2,5. Выкрашивание

Помимо термических, механических и деформационных свойств, еще одним свойством, которое оказывает значительное влияние на огнестойкость бетонного конструктивного элемента, является выкрашивание [33]. Это свойство уникально для бетона и может быть определяющим фактором при определении огнестойкости структурного элемента RC [34]. Отслаивание определяется как разрыв слоев (кусков) бетона с поверхности бетонного элемента, когда он подвергается воздействию высоких и быстро растущих температур, например, при пожарах.Отслаивание может произойти вскоре после воздействия быстрого нагрева и может сопровождаться сильными взрывами или может произойти на более поздних стадиях пожара, когда бетон стал настолько слабым после нагрева, что при образовании трещин куски бетона отваливаются от поверхности. конкретный член. Последствия ограничены до тех пор, пока степень повреждения невелика, но обширное выкрашивание может привести к ранней потере стабильности и целостности. Кроме того, при растрескивании более глубокие слои бетона подвергаются воздействию высоких температур, что увеличивает скорость передачи тепла внутренним слоям элемента, включая арматуру.Когда арматура подвергается прямому воздействию огня, температура в арматуре повышается с очень высокой скоростью, что приводит к более быстрому снижению прочности (емкости) элемента конструкции. Потеря прочности арматуры в сочетании с потерей бетона из-за растрескивания значительно снижает огнестойкость конструктивного элемента [35, 36].

В то время как растрескивание может происходить во всех типах бетона, HSC более подвержен растрескиванию, вызванному огнем, чем NSC, из-за его низкой проницаемости и более низкого водоцементного отношения по сравнению с NSC.Вызванное огнем растрескивание также зависит от ряда факторов, включая проницаемость бетона, тип воздействия огня и прочность бетона на растяжение [34, 37–40]. Таким образом, информация о проницаемости и прочности бетона на разрыв, которые меняются в зависимости от температуры, имеет решающее значение для прогнозирования выкрашивания бетонных элементов в результате пожара.

3. Термические свойства бетона при повышенных температурах

Термическими свойствами, которые определяют температурно-зависимые свойства бетонных конструкций, являются теплопроводность, удельная теплоемкость (или теплоемкость) и потеря массы.На эти свойства существенно влияют тип заполнителя, влажность и состав бетонной смеси. Существует множество программ испытаний для определения тепловых свойств бетона при повышенных температурах [16, 41–44]. Подробный обзор влияния температуры на термические свойства различных типов бетона дан Khaliq [45], Kodur et al. [46] и Флинн [47].

3.1. Теплопроводность

Теплопроводность бетона при комнатной температуре находится в пределах 1.4 и 3,6 Вт / м ° К и зависит от температуры [18]. На рисунке 1 показано изменение теплопроводности НБК в зависимости от температуры на основе опубликованных данных испытаний и эмпирических зависимостей. Данные испытаний собраны Халиком [45] из разных источников на основе экспериментальных данных [16, 20, 21, 24, 44, 48] и эмпирических соотношений в различных стандартах [4, 15]. Вариации измеренных данных испытаний показаны заштрихованной областью на Рисунке 1, и это изменение в отчетных данных по теплопроводности в основном связано с содержанием влаги, типом заполнителя, условиями испытаний и методами измерения, используемыми в экспериментах [15, 18–20 , 41].Следует отметить, что существует очень мало стандартизированных методов измерения тепловых свойств. На рисунке 1 также показаны верхняя и нижняя границы значений теплопроводности в соответствии с положениями EC2, и этот диапазон относится ко всем типам заполнителей. Тем не менее, теплопроводность, показанная на Рисунке 1, согласно соотношениям ASCE, применима для бетона с карбонатными заполнителями.

Общая теплопроводность постепенно уменьшается с температурой, и это уменьшение зависит от свойств бетонной смеси, в частности, от влажности и проницаемости.Эта тенденция к снижению теплопроводности может быть объяснена изменением содержания влаги с повышением температуры [18].

Теплопроводность HSC выше, чем у NSC из-за низкого соотношения w / c и использования различных связующих в HSC [49]. Обычно теплопроводность HSC находится в диапазоне от 2,4 до 3,6 Вт / м · К при комнатной температуре. Теплопроводность бетона, армированного фиброй (как стальным, так и полипропиленовым), почти соответствует той же тенденции, что и у обычного бетона, и ближе к теплопроводности HSC.Таким образом, делается вывод об отсутствии значительного влияния волокон на теплопроводность бетона в диапазоне температур 20–800 ° C [27].

3.2. Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость бетона при комнатной температуре варьируется в диапазоне от 840 Дж / кг · К до 1800 Дж / кг · К для различных типов заполнителей. Часто удельная теплоемкость выражается в терминах теплоемкости, которая является произведением удельной теплоемкости и плотности бетона. Удельная теплоемкость чувствительна к различным физическим и химическим превращениям, происходящим в бетоне при повышенных температурах.Это включает испарение свободной воды при температуре около 100 ° C, диссоциацию Ca (OH) 2 на CaO и H 2 O между 400–500 ° C и кварцевое преобразование некоторых агрегатов при температуре выше 600 ° C [ 24]. Поэтому удельная теплоемкость сильно зависит от содержания влаги и значительно увеличивается с увеличением отношения воды к цементу.

Халик и Кодур [27] собрали результаты измерений удельной теплоемкости различных бетонов из различных исследований [16, 20, 24, 41, 44, 48]. На рис. 2 показано изменение удельной теплоемкости NSC в зависимости от температуры, о чем сообщалось в различных исследованиях, основанных на данных испытаний и различных стандартах.Удельная теплоемкость бетона остается почти постоянной до 400 ° C, затем увеличивается примерно до 700 ° C, а затем остается постоянной в диапазоне от 700 до 800 ° C. Из различных факторов тип заполнителя оказывает значительное влияние на удельную теплоемкость (теплоемкость) бетона. Этот эффект отражен в соотношениях ASCE для удельной теплоемкости бетона [15]. Бетон из карбонатного заполнителя имеет более высокую удельную теплоемкость (теплоемкость) в диапазоне температур 600–800 ° C, и это вызвано эндотермической реакцией, которая возникает в результате разложения доломита и поглощает большое количество энергии [12].Эта высокая теплоемкость в бетоне с карбонатным заполнителем помогает свести к минимуму растрескивание и повысить огнестойкость элементов конструкции.

По сравнению с NSC, HSC демонстрирует несколько меньшую удельную теплоемкость в диапазоне температур 20–800 ° C [41]. Наличие волокон также оказывает незначительное влияние на удельную теплоемкость бетона. Для бетона с полипропиленовыми волокнами при сжигании полипропиленовых волокон образуются микроканалы для выпуска пара; и, следовательно, количество поглощенного тепла меньше при обезвоживании химически связанной воды; таким образом, его удельная теплоемкость снижается в диапазоне температур 600–800 ° C.Однако бетон со стальной фиброй показывает более высокую удельную теплоемкость в диапазоне температур 400–800 ° C, что может быть связано с дополнительным теплом, поглощаемым при обезвоживании химически связанной воды.

3.3. Потеря массы

В зависимости от плотности бетон обычно подразделяют на две основные группы: (1) бетон с нормальным весом с плотностью от 2150 до 2450 кг · м −3 ; и (2) легкие бетоны плотностью от 1350 до 1850 кг · м −3 . Плотность или масса бетона уменьшается с повышением температуры из-за потери влаги.На удержание массы бетона при повышенных температурах сильно влияет тип заполнителя [21, 44].

На рис. 3 показано изменение массы бетона в зависимости от температуры для бетонов, изготовленных из карбонатных и кремнистых заполнителей. Потеря массы минимальна как для карбонатных, так и для кремнистых заполнителей до температуры около 600 ° C. Однако тип заполнителя оказывает значительное влияние на потерю массы бетона при температуре выше 600 ° C. В случае бетона из кремнистого заполнителя потеря массы незначительна даже при температуре выше 600 ° C.Однако при температуре выше 600 ° C бетон с карбонатным заполнителем испытывает больший процент потери массы по сравнению с бетоном с кремнистым заполнителем. Этот более высокий процент потери массы в бетоне с карбонатным заполнителем объясняется диссоциацией доломита в карбонатном заполнителе при температуре около 600 ° C [12].

Прочность бетона не оказывает значительного влияния на потерю массы, и, следовательно, HSC демонстрирует ту же тенденцию потери массы, что и NSC. Потеря массы для бетона, армированного фиброй, такая же, как и для обычного бетона при температуре примерно до 800 ° C.При температуре выше 800 ° C потеря массы HSC, армированного стальным волокном, немного ниже, чем у простого HSC.

4. Механические свойства бетона при повышенных температурах

Механические свойства, которые имеют первостепенное значение при расчете огнестойкости, включают прочность на сжатие, прочность на растяжение, модуль упругости и реакцию на напряжение-деформацию при сжатии. Механические свойства бетона при повышенных температурах широко изучены в литературе по сравнению с термическими свойствами [12, 39, 50–52].Испытания механических свойств при высоких температурах обычно проводятся на образцах бетона, которые обычно представляют собой цилиндры или кубы разных размеров. В отличие от измерений свойств при комнатной температуре, где размеры образцов указаны в соответствии со стандартами, высокотемпературные механические свойства обычно проводятся на широком диапазоне размеров образцов из-за отсутствия стандартизированных спецификаций испытаний для проведения испытаний механических свойств при высоких температурах [53, 54].

4.1. Прочность на сжатие

На рисунках 4 и 5 показано изменение отношения прочности на сжатие для NSC и HSC при повышенных температурах, соответственно, с верхней и нижней границами (заштрихованной области), показывающими изменение диапазона представленных данных испытаний.На этих рисунках также показано изменение прочности на сжатие, полученное с использованием Еврокода [4], ASCE [15] и Kodur et al. [46] отношения; На рис. 4 показано большое, но равномерное изменение скомпилированных данных испытаний для НБК в диапазоне температур 20–800 ° C. Однако на рис. 5 показано большее изменение прочности на сжатие HSC при температуре в диапазоне от 200 ° C до 500 ° C и меньшее отклонение выше 500 ° C. Это в основном связано с тем, что для HSC при температурах выше 500 ° C было зарегистрировано меньшее количество точек данных испытаний, либо из-за возникновения растрескивания в бетоне, либо из-за ограничений в испытательной аппаратуре.Однако более широкий разброс наблюдается для NSC в этом диапазоне температур (выше 500 ° C) по сравнению с HSC, как показано на рисунках 4 и 5. Это в основном из-за большего количества точек данных испытаний, указанных для NSC в литературе и также из-за меньшей склонности НБК к растрескиванию под огнем. В целом разброс механических свойств бетона при сжатии при высоких температурах довольно велик. Эти отклонения от различных испытаний можно объяснить использованием различных скоростей нагрева или нагрузки, размера образца и отверждения, условий при испытании (содержание влаги и возраст образца) и использования добавок.


В случае НБК прочность бетона на сжатие незначительно зависит от температуры до 400 ° C. NSC обычно очень проницаемы и позволяют легко рассеивать поровое давление за счет водяного пара. С другой стороны, использование различных связующих в HSC дает превосходную и плотную микроструктуру с меньшим количеством гидроксида кальция, что обеспечивает положительный эффект на прочность на сжатие при комнатной температуре [55]. Такие связующие, как использование шлака и микрокремнезема, дают наилучшие результаты по повышению прочности на сжатие при комнатной температуре, что объясняется плотной микроструктурой.Однако, как упоминалось ранее, компактная микроструктура очень непроницаема и при высокой температуре становится вредной, поскольку не позволяет влаге уйти, что приводит к нарастанию порового давления и быстрому развитию микротрещин в HSC, что приводит к более быстрому ухудшению прочности и возникновению. выкрашивания [27, 56, 57]. Наличие в бетоне стальной фибры помогает замедлить потерю прочности при повышенных температурах [44, 58].

Среди факторов, которые непосредственно влияют на прочность на сжатие при повышенных температурах, — первоначальное отверждение, содержание влаги во время испытаний, а также добавление примесей и микрокремнезема в бетонную смесь [59–63].Эти факторы не рассматриваются в литературе, и нет данных испытаний, которые показывают влияние этих факторов на высокотемпературные механические свойства бетона.

Другой основной причиной значительного изменения свойств прочности бетона при высоких температурах является использование различных условий испытаний (таких как скорость нагрева и скорость деформации) и процедур испытаний (испытание на прочность в горячем состоянии и испытание на остаточную прочность) из-за отсутствия стандартизированных методов испытаний для проведения испытаний свойств [46].

4.2. Прочность на растяжение

Прочность бетона на растяжение намного ниже, чем прочность на сжатие, и поэтому предел прочности бетона на растяжение часто не учитывается при расчетах прочности при комнатной и повышенных температурах. Однако с точки зрения огнестойкости это важное свойство, потому что растрескивание бетона обычно происходит из-за растягивающих напряжений, а структурное повреждение элемента при растяжении часто возникает из-за развития микротрещин [26]. В условиях пожара прочность бетона на растяжение может быть еще более важной в случаях, когда в бетонном элементе происходит выкрашивание из-за пожара [27].Таким образом, информация о прочности на разрыв HSC, которая изменяется в зависимости от температуры, имеет решающее значение для прогнозирования вызванного огнем растрескивания в элементах HSC.

На рис. 6 показано изменение отношения прочности на разрыв для NSC и HSC в зависимости от температуры, как сообщалось в предыдущих исследованиях и положениях Еврокода [4, 64–66]. Отношение прочности на разрыв при данной температуре к прочности на разрыв при комнатной температуре показано на рисунке 6. Заштрихованный участок на этом графике показывает диапазон изменения прочности на разрыв при расщеплении, полученный различными исследователями для NSC с обычными заполнителями.Уменьшение прочности НБК при растяжении с температурой можно объяснить слабой микроструктурой НБК, позволяющей образовывать микротрещины. При температуре 300 ° C бетон теряет около 20% своей начальной прочности на разрыв. Выше 300 ° C прочность на разрыв НБК снижается быстрыми темпами из-за более выраженного термического повреждения в виде микротрещин и достигает примерно 20% от его начальной прочности при 600 ° C.

HSC испытывает быструю потерю прочности на разрыв при более высоких температурах из-за развития порового давления в плотных микроструктурированных HSC [55].Добавление стальной фибры в бетон увеличивает его прочность на разрыв, и это увеличение может быть на 50% выше при комнатной температуре [67, 68]. Кроме того, прочность на разрыв бетона, армированного стальной фиброй, снижается медленнее, чем у простого бетона, в диапазоне температур 20–800 ° C [69]. Эта повышенная прочность на растяжение может замедлить распространение трещин в конструкционных элементах из бетона, армированного стальной фиброй, и очень полезна, когда элемент подвергается изгибающим напряжениям.

4.3. Модуль упругости

Модуль упругости () различных бетонов при комнатной температуре варьируется в широком диапазоне, от 5,0 × 10 3 до 35,0 × 10 3 МПа, и зависит в основном от водоцементного отношения в смеси. , возраст бетона, метод кондиционирования, а также количество и характер заполнителей. Модуль упругости быстро уменьшается с повышением температуры, и частичное снижение существенно не зависит от типа заполнителя [70].Однако из других исследований [38, 71] выясняется, что модуль упругости бетонов с нормальным весом уменьшается с повышением температуры более быстрыми темпами, чем модуль упругости легких бетонов.

На рисунке 7 показано изменение отношения модуля упругости при заданной температуре к модулю упругости при комнатной температуре для NSC и HSC [4, 19, 72]. Из рисунка видно, что тенденция потери модуля упругости обоих бетонов с температурой аналогична, но есть значительные различия в представленных данных испытаний.Модуль разрушения как в NSC, так и в HSC можно отнести к чрезмерным термическим напряжениям и физическим и химическим изменениям в микроструктуре бетона.

4.4. Реакция на напряжение-деформацию

Механический отклик бетона обычно выражается в виде соотношений напряжение-деформация, которые часто используются в качестве исходных данных в математических моделях для оценки огнестойкости бетонных конструктивных элементов. Как правило, из-за снижения прочности на сжатие и увеличения пластичности бетона наклон кривой напряжения-деформации уменьшается с повышением температуры.Прочность бетона оказывает значительное влияние на деформационную реакцию как при комнатной, так и при повышенных температурах.

Рисунки 8 и 9 иллюстрируют стресс-деформационную реакцию НСК и ГСК, соответственно, при различных температурах [72, 73]. При всех температурах и NSC, и HSC демонстрируют линейный отклик, за которым следует параболический отклик до пикового напряжения, а затем быстрый нисходящий участок до отказа. В целом установлено, что HSC имеет более крутые и линейные кривые деформации по сравнению с NSC при 20–800 ° C.Температура оказывает значительное влияние на реакцию напряжение-деформацию как NSC, так и HSC, как и скорость повышения температуры. Напряжение, соответствующее пиковому напряжению, начинает увеличиваться, особенно при температуре выше 500 ° C. Это увеличение является значительным, и деформация при пиковом напряжении может в четыре раза превышать деформацию при комнатной температуре. Образцы HSC демонстрируют хрупкую реакцию, о чем свидетельствует постпиковое поведение кривых напряжения-деформации, показанных на рисунке 9 [74]. В случае бетона, армированного фиброй, особенно со стальной фиброй, реакция на напряжение-деформацию более пластичная.


5. Деформационные свойства бетона при повышенных температурах

Деформационные свойства, которые включают тепловое расширение, деформацию ползучести и переходную деформацию, в значительной степени зависят от химического состава, типа заполнителя, а также химических и физических реакций, которые возникают в бетоне при нагревании [75].

5.1. Термическое расширение

Бетон обычно расширяется при воздействии повышенных температур. На рисунке 10 показано изменение теплового расширения НБК в зависимости от температуры [4, 15], где заштрихованная часть указывает диапазон данных испытаний, представленных различными исследователями [46, 76].Тепловое расширение бетона увеличивается от нуля при комнатной температуре до примерно 1,3% при 700 ° C, а затем обычно остается постоянным до 1000 ° C. Это увеличение является значительным в диапазоне температур 20–700 ° C и в основном связано с высоким тепловым расширением, возникающим из-за составляющих заполнителей и цементного теста в бетоне. Тепловое расширение бетона осложняется другими факторами, такими как дополнительные изменения объема, вызванные изменением содержания влаги, химическими реакциями (дегидратация, изменение состава), а также ползучестью и микротрещинами в результате неоднородных термических напряжений [18].В некоторых случаях термическая усадка также может быть результатом потери воды из-за нагрева наряду с тепловым расширением, и это может привести к отрицательному изменению общего объема, то есть к усадке, а не к расширению.

Еврокоды [4] учитывают влияние типа заполнителя на изменение теплового расширения, чем у бетона, в зависимости от температуры. Бетон из кремнистого заполнителя имеет более высокое тепловое расширение, чем бетон из карбонатного заполнителя. Тем не менее, положения ASCE [15] предоставляют только один вариант как для кремнистого, так и для карбонатного заполнителя бетона.

Прочность бетона и наличие фибры умеренно влияют на тепловое расширение. Скорость расширения HSC и фибробетона снижается между 600–800 ° C; однако скорость теплового расширения снова увеличивается выше 800 ° C. Замедление теплового расширения в диапазоне 600-800 ° C объясняется потерей химически связанной воды в гидратах, а увеличение расширения выше 800 ° C объясняется размягчением бетона и чрезмерным развитием микро- и макротрещин [77 ].

5.2. Ползучесть и переходные деформации

Зависящие от времени деформации в бетоне, такие как ползучесть и переходные деформации, значительно усиливаются при повышенных температурах под действием сжимающих напряжений [18]. Ползучесть бетона при высоких температурах увеличивается из-за выхода влаги из матрицы бетона. Это явление еще больше усиливается из-за рассеивания влаги и потери сцепления в цементном геле (C – S – H). Следовательно, процесс ползучести вызывается и ускоряется в основном двумя процессами: (1) движением влаги и обезвоживанием бетона из-за высоких температур и (2) ускорением в процессе разрыва сцепления.

Переходная деформация возникает при первом нагреве бетона, но не возникает при повторном нагреве [78]. Воздействие высоких температур на бетон вызывает комплексные изменения влажности и химического состава цементного теста. Более того, существует несоответствие в тепловом расширении между цементным тестом и заполнителем. Таким образом, такие факторы, как изменения химического состава бетона и несоответствия в тепловом расширении, приводят к внутренним напряжениям и микротрещинам в компонентах бетона (заполнителя и цементного теста) и приводят к переходным деформациям в бетоне [75].

Обзор литературы показывает, что имеется ограниченная информация о ползучести и неустановившейся деформации бетона при повышенных температурах [46]. Некоторые данные о ползучести бетона при повышенных температурах можно найти в работах Круза [70], Маречаля [79], Гросса [80] и Шнайдера и др. [81]. Андерберг и Теландерссон [82] провели испытания для оценки переходных деформаций и деформаций ползучести при повышенных температурах. Они обнаружили, что предварительно высушенные образцы при уровне напряжения нагрузки 45 и 67,5% были менее подвержены деформации в «положительном направлении» (расширению) под нагрузкой.При предварительном натяжении 22,5% образцы не показали значительной разницы в деформациях. Они также обнаружили, что влияние водонасыщенности не было очень значительным, за исключением свободного теплового расширения (предварительная нагрузка 0%), которое оказалось меньше для водонасыщенных образцов.

Khoury et al. [78] изучали деформацию ползучести изначально влажного бетона при четырех уровнях нагрузки, измеренную во время первого нагрева при скорости 1 ° C / мин. Важной особенностью этих результатов было то, что наблюдалось значительное сжатие под нагрузкой по сравнению со свободными (ненагруженными) тепловыми деформациями.Это сжатие называется «термической деформацией, вызванной нагрузкой», и считается, что фактическая термическая деформация состоит из общей термической деформации за вычетом термической деформации, вызванной нагрузкой.

Шнайдер [75] также исследовал влияние переходных процессов и ограничения ползучести на деформацию бетона. Он пришел к выводу, что испытание на переходные процессы для измерения общей деформации или прочности бетона в наибольшей степени связано с пожарами в зданиях и, как предполагается, дает наиболее реалистичные данные, имеющие прямое отношение к пожару.Важные выводы из исследования заключаются в том, что (1) соотношение воды и цемента и исходная прочность не имеют большого значения для деформаций ползучести в переходных условиях, (2) соотношение заполнителя и цемента имеет большое влияние на деформации и критические температуры: чем тверже агрегат тем ниже тепловое расширение; поэтому общая деформация в переходном состоянии будет ниже; и (3) условия отверждения имеют большое значение в диапазоне 20–300 ° C: отвержденные на воздухе и высушенные в печи образцы имеют более низкие переходные процессы и деформации ползучести, чем образцы, отвержденные водой.

Андерберг и Теландерссон [82] разработали основные модели ползучести и переходных деформаций в бетоне при повышенных температурах. Эти уравнения ползучести и переходной деформации при повышенных температурах, предложенные Андербергом и Теландерссоном [82], имеют вид

где = деформация ползучести, = переходная деформация, = 6,28 × 10 −6 с −0,5 , = 2,658 × 10 −3 K −1 , = температура бетона (° K) за время (с), = прочность бетона при температуре, = напряжение в бетоне при текущей температуре, = константа находится в диапазоне от 1.8 и 2.35, = термическая деформация и = прочность бетона при комнатной температуре.

Обсуждаемая выше информация о высокотемпературной ползучести и переходной деформации в основном разработана для НБК. По-прежнему отсутствуют данные испытаний и модели влияния температуры на ползучесть и переходную деформацию в HSC и фибробетоне.

6. Выкрашивание в результате пожара

Обзор литературы представляет противоречивую картину возникновения выкрашивания в результате пожара, а также точного механизма выкрашивания в бетоне.В то время как некоторые исследователи сообщали о взрывных растрескиваниях в бетонных конструктивных элементах, подвергшихся воздействию огня, в ряде других исследований сообщалось о незначительном или полном отсутствии значительного отслаивания. Одним из возможных объяснений этой запутанной тенденции наблюдений является большое количество факторов, влияющих на скалывание, и их взаимозависимость. Однако большинство исследователей сходятся во мнении, что основными причинами возникновения растрескивания бетона в результате пожара являются низкая проницаемость бетона и миграция влаги в бетоне при повышенных температурах.

Есть две общие теории, с помощью которых можно объяснить явление откола [83].

(i) Повышение давления. Считается, что выкрашивание вызвано увеличением порового давления во время нагрева [83–85]. Чрезвычайно высокое давление водяного пара, образующееся при воздействии огня, невозможно избежать из-за высокой плотности и компактности (и низкой проницаемости) более прочного бетона. Когда эффективное поровое давление (пористость, умноженная на поровое давление) превышает предел прочности бетона на разрыв, куски бетона отваливаются от элемента конструкции. Считается, что это поровое давление приводит к прогрессирующему разрушению; то есть, чем ниже проницаемость бетона, тем больше выкрашивание из-за пожара.Это падение бетонных кусков часто может быть взрывоопасным в зависимости от пожара и характеристик бетона [38, 86].

(ii) Ограниченное тепловое расширение. Эта гипотеза предполагает, что отслаивание является результатом ограниченного теплового расширения вблизи нагретой поверхности, что приводит к развитию сжимающих напряжений, параллельных нагретой поверхности. Эти сжимающие напряжения снимаются хрупким разрушением бетона (отслаиванием). Поровое давление может сыграть значительную роль в возникновении нестабильности в виде взрывного термического выкрашивания [87].

Хотя растрескивание может происходить во всех бетонах, считается, что высокопрочный бетон более подвержен растрескиванию, чем бетон нормальной прочности, из-за его низкой проницаемости и низкого водоцементного отношения [88, 89]. Высокое давление водяного пара, возникающее из-за быстрого повышения температуры, не может исчезнуть из-за высокой плотности (и низкой проницаемости) HSC, и это повышение давления часто достигает давления насыщенного пара. При 300 ° С поровое давление может достигать 8 МПа; такое внутреннее давление часто бывает слишком высоким, чтобы ему могла противостоять смесь HSC, имеющая предел прочности на разрыв примерно 5 МПа [84].Осушенные условия на нагретой поверхности и низкая проницаемость бетона приводят к сильным градиентам давления у поверхности в виде так называемого «засора влаги» [38, 86]. Когда давление пара превышает предел прочности бетона на разрыв, куски бетона отваливаются от элемента конструкции. В ряде тестовых наблюдений на колоннах HSC было обнаружено, что скалывание часто носит взрывной характер [19, 90]. Следовательно, отслаивание является одной из основных проблем при использовании HSC в строительстве и должно быть должным образом учтено при оценке противопожарных характеристик [91].Выкрашивание в колоннах NSC и HSC сравнивается на Рисунке 11 с использованием данных, полученных в результате натурных испытаний на огнестойкость нагруженных колонн [92]. Видно, что в колонне HSC, подвергшейся воздействию огня, растрескивание является весьма значительным.

Степень отслаивания зависит от ряда факторов, включая прочность, пористость, плотность, уровень нагрузки, интенсивность пожара, тип заполнителя, относительную влажность, количество микрокремнезема и других примесей [34, 93, 94]. Многие из этих факторов взаимозависимы, что делает прогноз выкрашивания довольно сложным.Изменение пористости в зависимости от температуры является наиболее важным свойством, необходимым для прогнозирования откольных характеристик HSC [33]. Noumowé et al. провели измерения пористости образцов НСК и ГСК с помощью ртутного порозиметра при различных температурах [88, 95].

Основываясь на ограниченных испытаниях на огнестойкость, исследователи предположили, что растрескивание в HSC может быть минимизировано путем добавления полипропиленовых волокон в смесь HSC [85, 96–101]. Полипропиленовые волокна плавятся, когда температура в бетоне достигает примерно 160–170 ° C, и это создает в бетоне поры, достаточные для снижения давления пара, возникающего в бетоне.Другой альтернативой для ограничения образования сколов, вызванных возгоранием, в колоннах HSC является использование изогнутых стяжек, при которых стяжки загнуты под углом 135 ° в бетонную сердцевину [102].

7. Соотношения высокотемпературных свойств бетона

Существуют ограниченные определяющие соотношения для высокотемпературных свойств бетона в нормах и стандартах, которые могут использоваться для пожарного проектирования. Эти отношения можно найти в руководстве ASCE [15] и в Еврокоде 2 [4]. Kodur et al. [46] собрали различные соотношения, которые доступны для термического, механического и деформирования бетона при повышенных температурах.

Существуют некоторые различия в определяющих соотношениях для высокотемпературных свойств бетона, используемых в европейских и американских стандартах. Основополагающие отношения в Еврокоде применимы к NSC и HSC, в то время как отношения в практическом руководстве ASCE применимы только к NSC. Основные соотношения для высокотемпературных свойств бетона, указанные в Еврокоде и руководстве ASCE, приведены в Таблице 1. В дополнение к этим основным моделям, Kodur et al.[93] предложили определяющие отношения для HSC, которые являются расширением отношений ASCE для NSC. Эти отношения для HSC также включены в Таблицу 1.


NSC — ASCE Manual 1992 HSC — Kodur et al. 2004 [10] NSC и HSC — EN1992-1-2: 2004 [4]

Соотношение напряжение-деформация

.

,
.

.
For, Еврокод допускает использование как линейной, так и нелинейной нисходящей ветви в численном анализе.
Параметры этого уравнения см. В Таблице 2.

Теплоемкость Бетон из кремнистого заполнителя

Бетон из карбонатного заполнителя

Бетон из кремнистого заполнителя

Бетон из карбонатного заполнителя

Удельная теплоемкость Дж / кг C)
, для 20 ° C ≤ ° C,
, для 100 ° C <≤ 200 ° C,
, для 200 ° C <° C,
, для 400 ° C <≤ 1200 ° C.
Изменение плотности (кг / м 3 )
= Контрольная плотность
для 20 ° C ≤ ≤ 115 ° C,

для 115 ° C <≤ 200 ° C, для 200 ° C <≤ 400 ° C, для 400 ° C <≤ 1200 ° C,
Тепловая мощность =.


Теплопроводность Бетон из кремнистого заполнителя

Бетон из карбонатного заполнителя

Бетон из кремнистого заполнителя
.
Бетон на карбонатном заполнителе
Все типы:
Верхний предел:,
для 20 ° C ≤ ≤ 1200 ° C.
Нижний предел:
,
для 20 ° C ≤ ≤ 1200 ° C.

Термическая деформация Все типы:
.
Все типы:
.
Кремнистые заполнители:
, для 20 ° C ≤ ≤ 700 ° C.
, для 700 ° C <≤ 1200 ° C,
Известковые заполнители:
, для 20 ° C ≤ ≤ 805 ° C.
, для 805 ° C <≤ 1200 ° C.

903

9017

9017 9017 0,03 9017 9017 9017 9017 0,03 903

45

3 9017 0,025 9017 0,025 903

9017 9017 9017 0,01

9017 0,018


Темп.° F Темп. ° C NSC HSC
Кремнистый агломерат. Известняковая агг.
Класс 1 Класс 2 Класс 3

18


18

1 0,0025 0,02 1 1 1
212 100 1 0.004 0,0225 1 0,004 0,023 0,9 0,75 0,75
392 200 0,95 200 0,903 0,9 0,75 0,70
572 300 0,85 0,007 0,0275 0,91 0,007 0.028 0,85 0,75 0,65
752 400 0,75 0,01 0,03 0,85 0,01 500 0,6 0,015 0,0325 0,74 0,015 0,033 0,60 0,60 0,30
1112 0,025 0,035 0,6 0,025 0,035 0,45 0,45 0,25
1292 700 0,32 903 0,038 0,30 0,30 0,20
1472 800 0,15 0,025 0,04 0,27 0.025 0,04 0,15 0,15 0,15
1652 900 0,08 0,025 0,0425 0,15 0,0425 0,15
1832 1000 0,04 0,025 0,045 0,06 0,025 0,045 0,04 0,075 0.04
2012 1100 0,01 0,025 0,0475 0,02 0,025 0,048 0,01 0,038 0,038 0 0 0 0

В зависимости от прочности на сжатие Еврокод классифицирует HSC на три класса *
(i) класс 1 для бетона с прочностью на сжатие между C55 / 67 и C60 / 75,
(ii) класс 2 для бетона с прочностью на сжатие между C70 / 85 и C80 / 95,
(iii) класс 3 для бетона с сжатием прочность выше, чем C90 / 105.
Обозначение прочности C55 / 67 относится к марке бетона с характеристической прочностью цилиндра и куба 55 Н / мм 2 и 67 Н / мм 2 соответственно.
* Примечание: где фактическая характеристическая прочность бетона, вероятно, будет более высокого класса, чем указанный в проекте; относительное снижение прочности для более высокого класса следует использовать для пожарного расчета.

Основное различие между европейскими соотношениями высокотемпературных составляющих для бетона и ASCE заключается во влиянии типа заполнителя на свойства бетона.Еврокод специально не учитывает влияние типа заполнителя на теплоемкость бетона при высоких температурах. В Еврокоде такие свойства, как удельная теплоемкость, изменение плотности и, следовательно, теплоемкость, считаются одинаковыми для всех типов заполнителей, используемых в бетоне. Для теплопроводности бетона Еврокод предлагает верхнюю и нижнюю границы без указания того, какой предел использовать для данного типа заполнителя в бетоне. Кроме того, Еврокод классифицирует HSC на три класса в зависимости от его прочности на сжатие, а именно: (i) класс 1 для бетона с прочностью на сжатие между C55 / 67 и C60 / 75, (ii) класс 2 для бетона с прочностью на сжатие между C70 / 85. и C80 / 95, (iii) класс 3 для бетона с прочностью на сжатие выше, чем C90 / 105.

8. Резюме

Бетон при повышенных температурах претерпевает значительные физико-химические изменения. Эти изменения вызывают ухудшение свойств при повышенных температурах и создают дополнительные сложности, такие как растрескивание HSC. Таким образом, термические, механические и деформационные свойства бетона существенно изменяются в диапазоне температур, связанных с пожарами в зданиях. Кроме того, многие из этих свойств зависят от температуры и чувствительны к параметрам (методам) испытаний, таким как скорость нагрева, скорость деформации, температурный градиент и т. Д.

На основании информации, представленной в этой главе, очевидно, что высокотемпературные свойства бетона имеют решающее значение для моделирования реакции железобетонных конструкций на пожар. Существует большое количество данных о термических, механических и деформационных свойствах НБК и ГСК при высоких температурах. Однако данные о свойствах новых типов бетона при высоких температурах, таких как самоуплотняющийся бетон и зольный бетон, при повышенных температурах очень ограничены.

Обзор свойств материалов, представленный в этой главе, представляет собой общий обзор имеющейся в настоящее время информации.Дополнительные подробности, относящиеся к конкретным условиям, на которых развиваются эти свойства, можно найти в цитированных ссылках. Кроме того, при использовании свойств материала, представленных в этой главе, должное внимание следует уделять свойствам замеса партии и другим характеристикам, таким как скорость нагрева и уровень загрузки, поскольку свойства при повышенных температурах зависят от ряда факторов.

Заявление об ограничении ответственности

Некоторые коммерческие продукты указаны в этом документе, чтобы надлежащим образом описать экспериментальную процедуру.Ни в коем случае такая идентификация не подразумевает рекомендаций или одобрения со стороны автора, а также не подразумевает, что идентифицированный продукт или материал является наилучшим из доступных для этой цели.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов относительно публикации данной статьи.

Отдел материалов QPL Отдел 500

  • Руководство по полевому отбору проб

  • Квалифицированный список продуктов (QPL)

    • FAQ
    • Дивизион 300 — Базы
    • Дивизион 400 — Асфальтовые покрытия
    • Дивизион 500 — Бетонное покрытие из портландцемента
    • Дивизион 600 — Случайные
    • Подразделение 700 — Средства управления движением
    • Дивизион 800 — Строения
  • новые продукты

  • Центральные лаборатории

    • Битум
    • Химия
    • Отдел оборудования
    • Подготовка проб
    • Почвы / геотехника
    • Конструкционные материалы
  • Геотехнический отдел

  • Стандартные технические характеристики

  • CTTP

— Главная › Подразделение материалов QPL Division 500 — Бетонное покрытие из портландцемента

Дивизион 500 — Бетонное покрытие из портландцемента

,

,

501 Воздухововлекающие агенты
, 501, опорный стержень, для уплотнения стыков,
501 Герметики для бетонных швов
501 Отвердители
501 Зола-унос
501 Цемент шлаковый
501 Портландцемент модифицированный
501 Портлендский цемент
501 Предварительно отформованные заполнители для деформационных швов
501 Бетонные заводы готовой смеси
501 Замедляющие добавки
505 Заполнитель компенсатора
507 Анкерные системы из смолы

Авторские права © 2020 ARDOT
Конфиденциальность
Уведомление о недискриминации ¦ Свобода информации

  • Дом ¦
  • Новости ¦
  • Разрешения ¦
  • Программы
  • Публикации ¦
  • Работа ¦
  • Путешественникам
  • ¦

Подразделения
Районы ¦ Карты ¦ Календарь ¦ О нас ¦ Фото ¦ Видео ¦ Связаться с нами ¦ Ссылки ¦ FAQ

Китай Производитель бетоносмесителей, Бетоносмесительный завод, Поставщик асфальтобетоносмесителей

Компания Quanzhou Nanqiao Road Construction Machinery Co., ООО находится в историческом культурном городе с красивыми пейзажами — Цюаньчжоу. Мы — одно из новых и высокотехнологичных предприятий провинции Фуцзянь, специализирующееся на производстве целых комплектов дорожно-строительной техники.

Внимательно следя за и поглощая новые и высокие технологии как дома, так и за рубежом, и в соответствии с …

Компания Quanzhou Nanqiao Road Construction Machinery Co., Ltd. расположена в историческом культурном городе с красивыми пейзажами — Цюаньчжоу.Мы — одно из новых и высокотехнологичных предприятий провинции Фуцзянь, специализирующееся на производстве целых комплектов дорожно-строительной техники.

Внимательно следя за новыми и высокими технологиями как дома, так и за рубежом, и в зависимости от ситуации на строительной площадке и отзывов пользователей, наша компания постоянно обновляет и вводит новшества, и разработала 3 основные серии и более 20 видов оборудование для смешивания дорожных покрытий: оборудование для смешивания и перемешивания битумного бетона, оборудование для смешивания цементобетона и оборудование для смешивания стабилизирующего грунта.Наши продукты распространились по всей стране и были хорошо приняты потребителями. Они играют большую роль в строительстве полноценной магистрали, водоснабжения и электроснабжения, городской и другой инфраструктуры нашей страны.

Наша компания создала безупречную систему обеспечения качества, проводя строгий контроль от сырья, поступающего на наш завод, производственного процесса, до полной машины, покидающей наш завод. И мы уже прошли аутентификацию международной системы качества ISO9001: 2000. Чтобы предложить пользователям более удобное предпродажное и послепродажное обслуживание, а также поставлять сопутствующие аксессуары, наша компания открыла более 20 центров послепродажного обслуживания по всей стране.Наши послепродажные обслуживающий персонал и технические специалисты, обладающие большим опытом и чувством ответственности, посещают строительную площадку каждого пользователя по всей стране и в любое время предлагают высокоэффективные и надежные технические услуги для клиентов.

Наряду с развитием эпохи и прогрессом науки и техники, с целью «преследования выдающегося», мы посвящаем себя применению новой концепции, нового мышления и новых технологий, осуществляя новый прорыв в дороге. -строительная техника со всей силы.Мы приложим большие усилия, чтобы предложить клиентам дорожное оборудование нового типа с высокими характеристиками, высокими эксплуатационными характеристиками и высокой эффективностью, чтобы способствовать быстрому развитию дорожного строительства.

Оценка механических свойств высокопрочного цементного теста при повышенных температурах с использованием метакаолина

Результаты при температуре окружающей среды

Морфология цемента и МК

На рисунке 4 показана микроструктура использованного цемента, МК была исследована с помощью SEM, а рисунок было сделано при большом увеличении 2000 ×.Размер и форма частиц МК отличается от цемента. МК — это очень тонкий материал, характеризующийся удлиненной формой, напоминающей волокна, который может обеспечить хорошие характеристики затвердевшей пасты при температуре окружающей среды и повышенных температурах. Знание морфологии и микроструктуры порошков помогает понять поведение цементного теста при высоких температурах.

Рис. 4

Морфология микроструктуры используемого цемента и МК по SEM

Прочность на сжатие

Различные свойства HSP, смешанного с МК, зависят в основном от многих факторов, таких как соотношение массы и массы, свойства МК, программы смешивания и процедуры, исходное содержание цемента, количество и тип пластификаторов и других добавок.Прочность на сжатие является наиболее изученным свойством и основным показателем прочности и рабочих характеристик материалов. Значения прочности на сжатие образцов HSP графически представлены как функция замен МК на рис. 5. Точное определение высокой прочности в числовых значениях неясно и без веских оснований [42]. Однако Американский институт бетона (ACI) ACI 363R-9200 в обновленном проекте описывает высокопрочный бетон с прочностью на сжатие более 55 МПа как высокую прочность [43].Таким образом, результаты этого исследования являются высокими.

Рис. 5

Прочность на сжатие различных замен МК в зависимости от отношения w / b

При использовании отношения 0,3 w / b смесь, содержащая 12% MK, с прочностью на сжатие 118,94 МПа, показала самая высокая прочность на сжатие по сравнению с другими заменами МК. Таким образом, 12% МК можно рассматривать как оптимальную замену с точки зрения прочности на сжатие. Это немного меньше, чем уровень замещения 15%, о котором сообщалось в предыдущем исследовании для того же соотношения w / b, равного 0.30 [29]. Однако в текущем исследовании смеси с 15% МК показывают меньшую прочность по сравнению с 12% МК. Это может быть связано с эффектом количества клинкера. Эффект количества является результатом замены части цемента эквивалентным количеством МК с точки зрения реакции цемента и наличия Ca (OH) 2 . Метакаолин развивает силу за счет пуццолановой реакции. Это также может быть связано с более высокой площадью поверхности МК, приводящей к большему количеству центров зародышеобразования, что увеличивает скорость реакции и улучшает эффект упаковки, а также увеличивает межфазную зону между частицами цемента.

Рисунок 5 также показывает, что эффективность количества МК смесей с более чем 6% МК начинает снижаться в силу эффекта разбавления для смесей, приготовленных с 0,35 и 0,4 мас. / Мас. С другой стороны, смеси с 0,3 масс. / Масс. Достигли 12%, а не 6%. Предлагаемая интерпретация состоит в том, что при низком w / b дополнительное количество МК работает как наполнитель, таким образом увеличивая прочность за счет активации дополнительного количества МК в качестве наполнителя, как показано на рис. 6. Эффективность влияния набивки на прочность очевидна. при очень низком w / b в отличие от высокого w / b, который требует дополнительной замены МК.Однако при высоком значении w / b вклад дополнительных МК становится менее эффективным из-за увеличения пористости, когда добавление большего количества замены МК для достижения цели ограничивается эффектом разбавления клинкера [28].

Рис. 6

Негидратированные частицы в затвердевшем цементном тесте с 0,3 масс. Образцы следует рассчитывать путем деления прочности на сжатие оптимальной дозировки на прочность на сжатие 0% МК для каждого w / b.Было определено пуццолановое действие, и рассчитанные значения суммированы на рис. 7. Очевидно, что при увеличении содержания воды пуццолановая активность для оптимальных дозировок увеличивается.

Рис. 7

Пуццолановая активность оптимальной смеси для каждого соотношения w / b

Результаты после температурной нагрузки

Образцы показали разные характеристики в отношении растрескивания поверхности и остаточной прочности после воздействия высоких температур. Это исследование в основном касается высоких температур, особенно между 500 и 800 ° C.

Поверхностное растрескивание

Образцы во время температурного нагружения претерпевают химические и физические изменения, приводящие к поверхностным трещинам. Развитие поверхностных трещин в результате повышенных температур показано на рис. 8. Макроскопических наблюдаемых изменений на поверхности кубиков до максимальной температуры 400 ° C не наблюдалось. Это наблюдение также справедливо для образцов с 0% МК. Однако количество и размер трещин сильно возрастали при нагревании до 900 ° С для смесей с 0% МК. Чем больше количество МК, тем меньше количество трещин.С другой стороны, образцы с низким значением w / b показывают меньше трещин, чем образцы с более высоким значением w / b при тех же уровнях МК. Это очевидно при высоких температурах, то есть 800 ° C. Напротив, образцы с низким значением w / b более склонны к внезапному растрескиванию. После остывания на поверхности образцов наблюдается больше трещин. Причина этого явления заключается в том, что регидратация CaO может значительно увеличить степень развития трещины с дальнейшими изменениями объема.

Рис. 8

Влияние дозировок МК и соотношения w / b на развитие поверхностных трещин в результате повышенной температуры (масштаб фото x = 30 мм, y = 30 мм)

Компрессионное прочность
Влияние МК

Результаты испытаний прочности на сжатие рассматриваются как среднее из трех измерений и приводятся в форме относительной остаточной прочности на сжатие (RRCS) (рис.9–11). RRCS — это отношение прочности на сжатие при различных уровнях повышенных температур к прочности на сжатие при 20 ° C. Значения результатов прочности на сжатие согласуются. Значения стандартного отклонения приведены в Таблице 4.

Рис. 9

Зависимость относительной остаточной прочности на сжатие от температуры HSP с МК 0,3 w / b

Рис. 10

Зависимость относительной остаточной прочности на сжатие температуры HSP объединенных с МК 0.35 w / b

Рис. 11

Относительная остаточная прочность на сжатие как функция температуры HSP, встроенного с MK 0,4 w / b

Таблица 4 Стандартное отклонение значений прочности на сжатие

RRCS немного уменьшается при температуре повысился; это снижение продолжается до 400 ° C. После 400 ° C RRCS некоторых образцов (рис. 9) значительно снижается.

RRCS образцов без МК для 0,3, 0,35 и 0,4 в / б после воздействия 500 ° C составляет 24, 55 и 43% соответственно.При дальнейшем повышении температуры до 800 ° C образцы все еще остаются когерентными, а RRCS составляет 21, 51 и 22% для 0,3, 0,35 и 0,4 масс. / Масс. Соответственно. На Рисунке 9 показано развитие RRCS для всех смесей с 0,3 w / b, и тенденция RRCS для всех температурных уровней почти одинакова. Большинство кривых начинают немного уменьшаться после 50 ° C. Тем не менее, некоторые смеси начинают демонстрировать резкую деградацию после 400 ° C (рис. 9).

Более того, содержание MK имеет значительное влияние на RRCS. Сравнивая различные типы исследуемых смесей, можно четко заметить, что смесь, содержащая 9% МК, показывает самый высокий RRCS (76%) среди других пяти смесей при 500 ° C с небольшим снижением соответствующего RRCS на 800 ° C. ° C до 60%.

В случае 0% МК образцы больше страдают после воздействия 400 ° C, тогда как RRCS других смесей увеличивается за счет увеличения содержания МК. Интенсивность Ca (OH) 2 уменьшается по мере увеличения количества MK, и это может быть одной из причин, почему RRCS MK 9% выше, чем другие, в которых Ca (OH) 2 действует как стрелка, разрушающая механические и физические свойства затвердевшего цемента при повышенных температурах.

Несмотря на это, образцы с более высоким содержанием МК демонстрируют значительную потерю прочности после воздействия повышенных температур.Это может быть связано с высокой плотностью микроструктуры, эффектом разбавления клинкера или скоростью нагрева [7, 8, 19, 20]. Пун и др. [8] исследовали пористость с помощью метода порозиметрии с проникновением ртути, предположив, что МК уплотняет микроструктуру при более высоких температурах, предполагая также, что высокоплотная микроструктура в качестве ссылки на большую площадь поверхности приводит к образованию большой доли площади пор при высоких температурах в присутствии пара. Кроме того, увеличение порового давления вызывает внутренние трещины.

Все смеси с соотношением 0,35 мас. / Мас. И содержащие 9%, 12% и 15% МК при 500 ° C показывают RRCS 73%, 88% и 74% соответственно. После нагрева до 800 ° С ОКУ для тех же смесей плавно снижается до 51, 64 и 53% соответственно. На рисунке 11 представлены результаты для всех смесей с 0,40 мас. / Мас., А МК с заменой 12% показывает меньшие потери в RRCS по сравнению с другими смесями. Среднее значение RRCS для тех же смесей составило 64% ​​при нагревании до 500 ° C и еще 54% при нагревании до 800 ° C.

С другой стороны, микротрещины образуются на смесях, содержащих большое количество МК, из-за высокой удельной поверхности МК (тонкость), которая уменьшает количество воды в дополнение к эффекту заполнения, ведущему к разрыву пор (поры- блокирующий эффект) и плотная микроструктура, которые могут отрицательно повлиять на микроструктуру при повышенной температуре из-за эффекта давления пара [8, 19, 44, 45]. И наоборот, увеличение w / b работы, противоположное МК, увеличивает пористость и позволяет увеличить количество МК, предполагая, почему МК 12% был оптимальным для смесей с 0.35 мас. / Мас., Тогда как для смесей с 0,3 мас. / Мас. Она была сдвинута до 9%.

Влияние w / b

Поведение МК на различных w / b после высоких температур является важной целью данного исследования. Результаты изменения соотношения w / b затвердевшей пасты на механические свойства достаточно хорошо известны, особенно при сжатии, но до сих пор отсутствуют исследования по включению МК при повышенных температурах. Соотношение W / b оказывает большое влияние на HSP, который определяет пористость и сильно влияет на поведение [46,47,48].Оптимизация была проведена путем сравнения каждого конкретного количества МК с использованием сжатия и распространения трещин, как показано на рис. 12 и 13. Изменения прочности вызваны изменением w / b между тремя смесями, которое явно велико до 400 ° C и более выражено при соотношении w / b 0,3. После 400 ° C смеси с 0,3 масс. / Масс. Показывают большую потерю прочности, а смеси с 0,4 масс. / Масс., Как показано на рис. 12. Тем не менее, смеси с 0,35 масс. / Масс. Показывают лучшие результаты.

Рис. 12

Предел прочности на сжатие смесей без МК для трех ж / б в зависимости от температуры

Рис.13

Предел прочности на сжатие смесей с 15% МК для трех масс w / b в зависимости от температуры

Результаты доказывают, что различия в прочности между смесями с одинаковым замещением МК (15% МК) зависят от соотношения масс / масс. . Это изменение начинает уменьшаться при более высоких температурах. Результаты по прочности на сжатие показывают, что от 20 до 400 ° C значения на 0,3 вес. / Вес. Выше, чем другие. При температуре выше 400 ° C значения 0,3 и 0,35 показывают довольно похожие результаты.

Подводя итог, результаты RRCS соответствуют развитию трещин.Наибольшее количество и наиболее заметные трещины присутствуют в образцах, приготовленных с использованием чистого OPC и высокого отношения w / b, где потери RRCS также были самыми высокими. После нагрева ОКУ цементного теста значительно увеличивается при определенном количестве МК. В соответствии с оптимизацией, использованной здесь, потери прочности этих оптимальных доз трех w / b отличаются друг от друга, как показано на рис. 14.

рис. 14

Сравнение смесей, содержащих 0% МК, и оптимальные дозировки для трех соотношений w / b

Прочность на изгиб

Изменения результатов прочности на изгиб в зависимости от замены МК при температуре окружающей среды представлены в Таблице 5.Призмы под изгибающей нагрузкой чувствительны к мелким трещинам, образующимся при воздействии температуры; влияние МК на прочность на изгиб все еще остается узким и спорным. Значения стандартного отклонения приведены в таблице 6.

Таблица 5 Значения остаточной прочности на изгиб при 20 ° C (МПа) Таблица 6 Стандартное отклонение значений прочности на изгиб

Для всех соотношений w / b относительная остаточная прочность на изгиб (RRBS) уменьшается с повышением температуры. На рисунке 15 показаны RRBS смесей с 0.Соотношение 3 w / b

Рис. 15

Относительная остаточная прочность на изгиб как функция температуры смесей, содержащих MK 0,3 w / b

Значения RRBS для всех смесей, содержащих MK, выше, чем у чистого OPC, поскольку показано на рис. 15. По результатам, 9% и 12% замены цемента МК улучшают прочность на изгиб. Между тем, Hong et al. [49] сообщили, что прочность на изгиб увеличивается за счет увеличения количества МК между 10% и 15% замен.

На рисунках 16 и 17 представлены RRBS для смесей 0.35 и 0,4 в / б соответственно. Эффективность, по-видимому, увеличивается до 12% от замены МК, аналогично тенденции, наблюдаемой для результатов остаточного сжатия. Однако 12% МК можно считать оптимальной заменой с точки зрения термостойкости. Наконец, МК увеличивает способность к изгибу после воздействия высоких температур, увеличивая количество продуктов гидратации, а также действуя как волокно, которое помогает перекрывать микротрещины [50].

Рис. 16

Относительная остаточная прочность на изгиб как функция температуры смесей, содержащих МК 0.35 w / b

Рис. 17

Относительная остаточная прочность на изгиб как функция температуры смесей, содержащих MK 0,4 w / b

Разница между оптимальными дозировками при температуре окружающей среды и повышенных температурах объясняется важной причиной; термическое отверждение способствует реакции непрореагировавшего МК с цементом. Кроме того, важность снижения Ca (OH) 2 , которая достигается увеличением количества МК, очевидна при высоких температурах.

Как правило, призмы демонстрируют большее разрушение и растрескивание, а в некоторых случаях — частичное растрескивание, а затем кубы, подобные призме с 0% МК, при повышенной температуре.Это явление обычно называют «размерным эффектом», и это связано с тем, что размер образца имеет прямое влияние на скорость нагрева и потерю влаги и влагосодержание во время испытания. Например, образец меньшего размера обеспечивает более короткий путь для выхода влаги во время высокотемпературного испытания, тем самым снижая напряжения откола или растрескивания [51].

Термогравиметрические результаты

Кривые потери массы и производной потери массы в диапазоне 20–900 ° C для образцов МК с 0.35 мас. / Мас. Суммированы на фиг. 18, иллюстрирующей ТГА / ДТГ смесей МК с концентрацией 0,35 мас. / Мас. Как показано в результатах ТГА / ДТГ, есть три пика, представляющие потерю массы при изменении температуры. Видно, что первый пик находится между 20 и 200 ° C. Этот пик в основном обусловлен испарением влаги, которая выше у образцов МК, чем у образца без МК. Второй эндотермический пик между 430 и 540 ° C связан с потерей воды из Ca (OH) 2 . Потеря массы уменьшается с увеличением содержания МК, и это связано с израсходованным количеством Ca (OH) 2 МК.Наконец, третий эндотермический пик появляется в диапазоне от 600 до 900 ° C, что соответствует потере воды при разложении CSH и потере CO 2 из продукта карбонизации. В этом исследовании второй пик считается решающим из-за вредного воздействия Ca (OH) 2 при более высоких температурах. Результаты TG согласуются с результатами по прочности на сжатие и изгиб на рис. 10 и 16 соответственно.

Рис.18

ТГА / ДТГ образцов МК с 0.35 w / b

Наблюдение за микроструктурой

На рис. 19 показаны СЭМ-изображения затвердевшей пасты из чистого ОРС и МК при 20 ° C и после воздействия 500 ° C. В случае результатов при 20 ° C чистая паста OPC содержит много гексагонального Ca (OH) 2 . С другой стороны, паста содержит МК, показывающий высокие CSH и CSAH. Паста, содержащая пуццоланы, по физическим свойствам при температуре окружающей среды демонстрирует более плотную микроструктуру, чем чистая цементная паста.

Рис. 19

СЭМ-изображения микроструктур чистых и пуццолановых цементных паст при 20 и 500 ° C

Согласно СЭМ-изображениям при 500 ° C, результаты показывают большое количество пор и разрушения в микроструктуре чистого OPC. вставлять при повышенных температурах.Между тем паста, содержащая МК, все еще показывает более плотные микроструктуры при повышенных температурах. Это связано с уменьшением содержания Ca (OH) 2 и увеличением содержания CSAH, который заполняет и очищает поры и сохраняет структуру когерентной. Основной проблемой, вызывающей разрушение цементного теста при повышенных температурах, является разложение Ca (OH) 2 , где его присутствие в чистом цементном тесте составляет около 28% от его собственной массы [52]. Следовательно, цементные пасты, смешанные с пуццоланами, показали более высокую производительность, чем чистая цементная паста.

Сопротивление бетона и марок цемента

Исследование прочности бетона по сортам цемента

Д-р Рену Матур , научный сотрудник и руководитель, Д-р А. К. Мишра , ученый и Панкадж Гоэль , технический специалист, Отдел жестких покрытий, Центральный научно-исследовательский институт дорог, Нью-Дели.

Введение

Цементы разных марок, а именно. 43 OPC (IS – 8112) 1 , 53 OPC (IS-12269) 2 и портландцемент Пуццолана (на основе летучей золы), IS-1489 Часть I 3 и т. Д.с различными торговыми марками доступны на рынке. Однако при испытании в лаборатории эти цементы не дают прочности, соответствующей их маркам, в случае OPC и маркировки, такой как 43 МПа 53 МПа на мешках в случае цементов Portland Pozzolana.

Чтобы спроектировать бетонную смесь желаемой прочности из имеющихся материалов, прочность цемента требуется через 7 дней (IRC: 44-2008) 4 или через 28 дней (IS: 10262-1982) 5 . Основываясь на значениях прочности цемента, водное соотношение непосредственно считывается из доступных диаграмм, приведенных в IRC-44 и IS-10262.Выбирая руководящие принципы в соответствии с вышеупомянутыми стандартами, в прошлом было возможно очень хорошее приближение прочности бетона, но в последние пару лет возникли трудности с получением желаемой прочности бетона с использованием современных цементов.

Бывают случаи, когда цементы определенных марок дают более чем предписанную прочность через 7 дней, после чего наблюдается очень небольшой прирост их прочности до 28 дней, а в некоторых случаях прочность не достигает уровня, соответствующего марке.Бывают также случаи, когда цемент марки 43 дает 28-дневную прочность, совпадающую с прочностью 53. Ранее ИС-269 6 удовлетворял все потребности страны в цементе. Однако в то время железные дороги и министерство обороны предъявляли определенные особые требования к прочности и составу цемента, и их желательно было охватить стандартизацией, чтобы их можно было также сделать доступными как продукты с маркировкой ISI. Таким образом, высокопрочные цементы вошли в список марок IS-8112, OPC-43 и IS-12269, OPC-53, чтобы удовлетворить эти особые требования.Все три класса, а именно. IS 269 (сорт 33), IS — 8112 (сорт 43) и IS — 12269 (сорт 53) были обычными портландцементами.

Помимо этих трех марок OPC, в настоящее время в стране имеется ряд разновидностей цементов, подпадающих под действие IS — 1489 (часть I) — 1991, Спецификация для портландцемента — Pozzolana Cement (на основе летучей золы). Поскольку эти КПП не оценивались, не существует процедуры проверки их качества на основе их прочности через 3,7 или 28 дней. Поскольку эти цементы основаны на летучей золе, пропорции которой не указаны, они не имеют какой-либо модели прочности в разном возрасте, как в случае с OPC.Мешки с этими цементами имеют маркировку IS — 1489 — часть I, 43 МПа или 53 МПа. Поскольку IS: 1489 (часть I) сформулирован так, чтобы обеспечить прочность порядка 33 МПа, маркировка 43 МПа / 53 МПа на мешках с цементом вводит в заблуждение, поскольку потребитель не может отклонить партию в случае более низкой прочности. . Неустойчивое поведение цемента по отношению к их прочность и прочность бетонных смесей предполагают подробное изучение имеющихся цементов.

Цели и область применения

  • Основная цель проекта заключалась в изучении различных известных марок цемента, имеющихся на рынке.r.t. развитие прочности бетона, приготовленного с их использованием.
  • Для упрощения процедуры расчета бетонной смеси с имеющимися цементами.

Рабочий план и методология

Цементы разных марок и цементы одной торговой марки, но из разных партий закупались на местном рынке. Они были испытаны на прочность при сжатии через 7, 28 и 90 дней, чтобы изучить характер увеличения прочности.

Бетонные смеси с тремя разными марками цемента были разработаны в соответствии с существующими стандартами с использованием четырех различных количеств цемента на кубический метр бетона при различных водоцементных соотношениях.

Полученные результаты были проанализированы, обсуждены и даны предложения по проектированию бетонных смесей с имеющимся цементом в разумные сроки.

Результаты и обсуждение

Прочность на сжатие различных марок цементов и цементов одной марки, закупленных из разных партий, показана в таблице 1.

Таблица 1:
S.No. Детали цемента Прочность на сжатие кг / кв.размеры в см
7 дней 28 дней 90 дней
1. Бирла Цемент 53 МПа 248 425 468
2. Ambuja Cement 53 МПа 335 510 597
3. Sri Ultra 53 МПа 247 348 400
4. J.K. Цемент OPC 43 315 ​​ 400 425
5. Birla Nirman Cement 53 МПа 361 490 530
6. Бирла Самрат 53 МПа 251 530 550
7. Rajshree OPC 53 363 523 545
8. ACC 53 МПа 355 573 590
9. Амбуджа 53 МПа 387 527 540
10. Лафарж 53 МПа 227 423 525
11. Lafarge 53 МПа 229 375 470
12. Лафарж 53 МПа 230 350 400
13. Lafarge 53 МПа 250 435 500
14. Лафарж 53 МПа 360 450 475
15. Шри Рам OPC 53 359 519 519
16. Шри Рам OPC 53 377 517 535
17. Шри Рам OPC 53 468 492 500
18. Шри Рам OPC 53 360 400 430
19. Шри Рам OPC 53 448 570 603
20. Шри Рам OPC 53 472 580 590
21. Дж. К. Сарва Шактиман OPC 43 268 438 580
22 Дж.К. Сарва Шактиман OPC 43 247 430 480
23. Дж. К. Сарва Шактиман OPC 43 300 400 490
24. Дж. К. Сарва Шактиман OPC 43 370 450 475

Из результатов видно, что эти цементы не соответствуют требованиям прочности, установленным BIS для OPC или PPC (таблица 2).Из результатов также видно, что, хотя хорошее количество цементов имеет 7-дневную прочность на сжатие (C / S) ниже 300 кг / кв. см, у большинства из них К / С за 28 дней выше 400 кг / кв. см и 90 дневный К / С до 500 кг / кв. см и все еще выше.

Таблица 2:
S.No. Тип цемента Прочность на сжатие кг / кв. размеры в см
7 дней 28 дней
1 OPC — 43
(IS — 8112)
330 430
2 OPC — 53
(IS-12269)
370 530
3 PPC
(IS — 1489, Часть I)
220 330

Из этого исследования выяснилось, что эти доступные цементы могут использоваться для цементобетонных работ, включая бетон для дорожных покрытий.Хотя цементы Portland Pozzolana предназначены для 33-го класса, ни один из PPC, испытанных в рамках этого исследования, не имел силы этого порядка. Полученные результаты очень высокие. Тот факт, что невозможно спроектировать бетонную смесь высокой прочности с цементами низкой прочности, среди производителей цемента Portland Pozzolana существует тенденция производить высокопрочные PPC с такими этикетками, как IS: 1489 (Часть I) , 43 МПа и IS: 1489 (Часть I), 53 МПа для привлечения потребителя. Дилемма состоит в том, что в случае недобора прочности 43 МПа / 53 МПа потребитель не может отказаться от ППК и в любом случае будет использовать поставляемый цемент с прочностью на сжатие не менее 7 суток 220 кг / кв.см и прочность на сжатие 28 суток, 330 кг / кв. см. В настоящее время, когда производители PPC не сортируют свою продукцию, а также предложение OPC на открытом рынке сильно ограничено, у потребителя остается единственный вариант — найти способы использования имеющихся цементов для создания бетонных смесей для различных применений.

Таким образом, для любого проекта создание бетонной смеси стало сложной задачей. Чтобы сделать процесс проектирования бетонной смеси менее громоздким, согласно настоящему исследованию, минимальная прочность на сжатие за 7 дней составляет 250 кг / кв.см рекомендуется для цемента, используемого для изготовления бетона высокого качества (PQC).

Из списка испытанных цементов для исследования были выбраны три марки цемента. Для детальных исследований был разработан ряд цементно-бетонных смесей с использованием четырех различных количеств цемента (360 кг, 380 кг, 400 кг и 420 кг) и различных водоцементных соотношений, а именно. 0,45, 0,50, 0,55 и 0,60. Результаты представлены в таблицах 3, 4, 5.

Таблица 3:
J K CEMENT OPC — 43
Содержание цемента на куб. М
Соотношение Вт / ц 360 кг 380 кг 400 кг 420 кг
Содержание воды Прочность кг / кв.см Содержание воды Прочность кг / кв.см Содержание воды Прочность кг / кв. см Содержание воды Прочность кг / кв. см
К / С Ф / С К / С Ф / С К / С Ф / С К / С Ф / С
28
День
56
День
28
День
28
День
56
День
28
День
28 день 56
День
28 день 28
День
56
День
28 день
0.45 162 171 490 520 57,0 180 480 512 56,0 189 455 490 51,0
0,50 180 427 480 48.4 190 421 460 50,7 200 396 426 44,0 210 405 445 45,0
0,55 198 358 388 39,5 209 354 384 39.0 220 231
0,60 216 295 333 33,0 228 240 252

Таблица 4:
BIRLA NIRMAN 53 МПа
Содержание цемента на куб. М
Соотношение Вт / ц 360 кг 380 кг 400 кг 420 кг
Содержание воды Прочность кг / кв.см Содержание воды Прочность кг / кв.см Содержание воды Прочность кг / кв. см Содержание воды Прочность кг / кв. см
К / С Ф / С К / С Ф / С К / С Ф / С К / С Ф / С
28
День
56
День
28
День
28
День
56
День
28
День
28 день 56
День
28 день 28 день 56 День 28 день
0.45 162 171 470 495 52,0 180 475 500 54,0 189 470 490 52,0
0,50 180 439 480 48.0 190 430 475 46,6 200 398 427 42,0 210 390 420 41,0
0,55 198 393 469 43,6 209 328 393 38.5 220 231
0,60 216 350 398 36,5 228 240 252

Таблица 5:
BIRLA SAMRAT 53 МПа
Содержание цемента на куб. М
Соотношение Вт / ц 360 кг 380 кг 400 кг 420 кг
Содержание воды Прочность кг / кв.см Содержание воды Прочность кг / кв.см Содержание воды Прочность кг / кв. см Содержание воды Прочность кг / кв. см
К / С Ф / С К / С Ф / С К / С Ф / С К / С Ф / С
28
День
56
День
28
День
28
День
56
День
28
День
28 день 56
День
28 день 28 день 56 День 28 день
0.45 162 171 480 525 56,0 180 480 527 57,0 189 448 490 50,0
0,50 180 409 466 47.0 190 451 533 54,0 200 405 501 43,5 210 425 445 44,0
0,55 198 381 449 40,0 209 401 468 45.0 220 231
0,60 216 364 430 38,5 228 240 252

Из результатов видно, что при том же водоцементном соотношении прочность на сжатие и изгиб продолжает снижаться по мере увеличения содержания цемента с 360 кг до 420 кг для содержания воды выше 190 литров на кубический метр бетона.По мере увеличения содержания цемента при том же водоцементном соотношении содержание воды на кубический метр бетона продолжает увеличиваться. Чтобы ограничить максимальное содержание воды на кубический метр бетона до 190 литров с учетом рекомендаций, предложенных в IRC-44 и IS-10262 (для максимального размера крупного заполнителя 20 мм), и большей дисперсности имеющихся цементов, w / c соотношение может быть выбрано равным 0,50 для 360 и 380 кг цемента на кубический метр бетона и 0,45 для 400 и 420 кг цемента на кубический метр бетона.

На основании исследования можно с легкостью спроектировать бетонную смесь за минимально разумное время, следуя процедуре, описанной ниже:

  1. Испытать цемент на прочность на сжатие в течение 7 дней. Если прочность на сжатие больше 250 кг на кв. См, подбирайте ее для расчета бетонной смеси.
  2. Разработайте четыре бетонных смеси, используя
    1. Цемент — 360 кг; Вода – 180 литров
    2. Цемент — 380 кг; Вода-190 литров
    3. Цемент-400кг; Вода – 180 литров
    4. Цемент-420 кг; Вода – 190 литров
  3. Приготовьте все четыре смеси одновременно в лаборатории.Проверить удобоукладываемость и при необходимости использовать суперпластификатор. Подготовьте кубические и балочные образцы из смесей для испытания через 28 дней.
  4. Исходя из результатов, смесь может быть выбрана с учетом желаемой прочности на сжатие и изгиб. Следует избегать использования очень низкого в / ц и чрезмерного использования суперпластификаторов, поскольку помимо того, что их использование неэкономично, долгосрочные эффекты этих добавок обычно не известны обычным пользователям.

Заключение и рекомендации

  • Все доступные OPC и PPC, независимо от маркировки на их мешках, имеют прочность в течение 28 дней выше 400 кг / кв.см . Прочность этих цементов со временем увеличивается, и через 90 дней у многих цементов C / S выше 500 кг / кв. см.
  • Поскольку цементы обладают хорошей прочностью, их можно использовать для изготовления бетона высокого качества.
  • Цемент

  • Portland Pozzolana в соответствии с IS: 1489 (часть — I) был произведен для обеспечения долговечности конструкции, а не для большей прочности.

Leave a reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *