Саморасширяющийся цемент: виды, характеристики, марки

Что такое расширяющийся цемент и его применение на стройке

Инновационные строительные материалы предназначены для улучшения качества, увеличения срока службы конструкций и облегчения труда строителей. Примером можно назвать расширяющийся цемент — современное связующее для приготовления бетона, содержащее специальные добавки и обладающее массой преимуществ по сравнению с обычными видами сырья.

Что такое расширяющийся цемент

Саморасширяющийся цемент — это особый вид цементов, который за счет присутствия специальных добавок после застывания увеличивает свой объем. Это свойство позволяет материалу не иметь пор и микроканалов, поэтому его прочность и влагостойкость остаются на высоком уровне, а срок службы возрастает. Бетон на основе расширяющегося цемента (РЦ) незаменим при возведении монолитных конструкций, постройке подземных шахт, туннелей и множества других сооружений, эксплуатирующихся в сложных условиях или под высокой нагрузкой. В быту такое сырье применяются нечасто из-за высокой стоимости, хотя оно довольно популярно при восстановлении стен и фундаментов в старых домах.

Своды тоннеля из расширяющегося бетона

Расширяющиеся смеси производят на основе цемента из глиноземистого шлака, а для ускорения отверждения вводят гипс. Также в составе материала присутствует не менее 5-20% расширяющихся компонентов, в роли которых могут выступать:

гидрат окиси магния;
порошок алюминия;
сульфат хлористого кальция;
сульфат алюминия;
гидросульфолюмипат кальция и т. д.

Чаще всего в качестве добавок применяются соединения алюминия и кальция, реже — составы на основе магния, которые намного дороже. При соединении с водой они вступают в реакцию распада, и вновь образованные элементы начинают увеличиваться в объеме и связывать собой молекулы цемента. В результате материал расширяется, но без потери прочности, как это может случаться в обычных ячеистых бетонах.

Технические характеристики и виды

Строительный рынок предлагает следующие разновидности расширяющегося цемента:

Гипсоглиноземистый. Является отличным безусадочным гидроизолятором, дает очень прочное покрытие. Состоит из высокоглиноземистого клинкера и двуводного сульфата кальция, которые перемалываются в пыль и смешиваются между собой. Скорость застывания такого состава высокая — начальное схватывание заметно уже спустя 20 минут после заливки. Полное отверждение происходит за 70-85 часов.
Водонепроницаемый. В состав входят глиноземистый цемент, гипс, алюминат кальция. Первая фаза застывания стартует уже через 4 минуты, при этом полностью материал отверждается за 18-26 часов. Готовый бетон считается влагостойким, ведь его компоненты активно расширяются при контакте с влагой, благодаря чему даже самые мелкие поры оказываются заполненными.
Расширяющийся РПЦ 20. Состав материала включает портландцемент, доменный и глиноземистый шлаки, а также сульфат кальция. Раствор схватывается за 12 часов, полностью твердеет за 80 часов, но этот период может сократить в 2 раза пропаривание. За счет введения доменного шлака материал получается сверхпрочным, поэтому идеально подходит для постройки монолитных железобетонных конструкций.
Напрягающийся. В составе присутствуют гипс, глиноземистый цемент, портландцемент. Раствор подходит для создания конструкций, находящихся под напряжением. К примеру, с его помощью можно бетонировать трубы под давлением или обустраивать хранилища воды. В быту применение напрягающегося бетона не оправдано.
Пластифицированный. Кроме обычного портландцемента, в состав добавляют концентраты сульфитно-спиртовой бражки или иные современные пластификаторы. Готовый материал обладает повышенной прочностью и пластичностью.

Преимущества РЦ

Материал обладает массой положительных свойств. Вот его основные достоинства:

высокая адгезия с любыми основаниями;
равномерное расширение, обеспечивающее плотное прилегание к поверхностям;
заполнение пустот и трещин;
укрепление старых конструкций;
стойкость к действию минусовых температур и перепадов (до 1500 циклов заморозки и размораживания);
возможность заливки в холодное время года;
отсутствие порчи от влияния осадков, ветра, солнца, химических веществ;
долгий срок службы;
возможность использования в качестве основного или финишного состава.

Читайте также:

Перемычки в доме из кирпича

Недостатки материала

Основным минусом, который есть у РЦ, является его высокая цена. По сравнению с обычным цементом расширяющийся стоит на порядок дороже, поэтому применять его в быту не всегда возможно. Прочие недостатки материала таковы:

малый срок хранения — всего 1-3 месяца в герметичной упаковке;
небольшой объем производства — найти сырье в продаже получается не у каждого;
риск покупки подделки — на рынке встречаются низкосортные цементы, которые являются «аналогами» известных марок;
сложности заливки — материал застывает быстро, для работы с ним нужна достаточная сноровка и опыт;
потребность в укрытии конструкций пленкой — бетон обретает должные свойства только при определенной влажности, и его придется регулярно сбрызгивать и следить за укрытием.

Классификация по составу

В зависимости от входящих в состав компонентов все РЦ можно поделить на 2 большие группы.

Глиноземный цемент

Такие цементы еще называют алюминатными. Они являются наиболее популярными и могут быть простыми глиноземными или с введенными добавками. Первые содержат только высокоглиноземистый шлак и двуводный гипс, вторые дополнительно включают гидроалюминат кальция. У обоих видов глиноземных цементов есть общие черты и различия в свойствах:

расширение у обоих типов сырья равно 0,05% в первые сутки, зато через 28 дней обычный цемент расширяется на 0,1% алюминатный — на 0,02%;
простой цемент твердеет за 4 часа, а алюминатный — примерно за час;
морозостойкость материалов приравнивается к стандарту F200, с ними можно работать при температуре до -25 градусов, то есть они подходят для зимней заливки;
при температуре свыше +80 градусов оба материала становятся уязвимыми и могут разрушаться.

Портландцементы

РПЦ, или расширяющиеся портландцементы соединяют с доменным шлаком, а также с рядом иных добавок и полимерных присадок, которые придают им высочайшую прочность. Увеличение раствора в объеме происходит лишь в водной среде, поэтому бетоны на основе портландцемента нужно пропаривать. Такие материалы широко применяются для заделки швов и пустот с целью их герметизации. Они застывают и обретают нужную прочность за 30-80 часов.

Дополнительные требования

Характеристики и свойства расширяющегося цемента регулирует ГОСТ 30515-97. Каждая партия материала должна проходить множество тестов на соответствие качеству. Клинкер для создания цементной смеси обязан быть сделан в соответствии с ГОСТ 310.3. Добавки к цементу обуславливают конечные качества продукта. Все расширяющиеся цементы упаковывают в полимерные и бумажные мешки, а также в герметичные контейнеры.

Применение материала

Расширяющийся цемент позволяет решить широкий спектр задач. Он обладает высокими прочностными и влагоотталкивающими свойствами, поэтому может использоваться для гидроизоляции сооружений — саун, бассейнов, уличных конструкций. С помощью подобных составов можно ремонтировать фундаменты, фасады, заделывать стыки и трещины, соединять железобетонные конструкции.

Ремонт бетона расширяющимся цементом

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

Читайте также:

Нормативы по отоплению квартиры

Инъектирование трещин в бетоне

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

Расширяющийся цемент для заделки трещин

Данный материал отлично подходит для заделывания трещин, швов, стыков, щелей. Готовят состав из 1 части цемента и 1 части песка, разводят его водой и заливают в мелкие трещинки (до 0,3 мм). Если дефекты более широкие, то на 1 часть цемента добавляют 2 части песка и действуют аналогичным образом.

Компании-производители РЦ

Популярной маркой расширяющихся цементов является MasterEmaco от завода BASF The Chemical Company (США). Все материалы этой компании содержат пластификаторы и считаются высокопрочными и качественными, но имеют значительную стоимость.

Также цемент расширяющегося типа выпускает «Пашийский металлургическо-цементный завод», который специализируется на гипсоглиноземистых цементах. Данное предприятие начало выпуск подобной продукции одним из первых в РФ.

РЦ дает новые возможности в строительстве и серьезно улучшает технические и эксплуатационные характеристики изготавливаемых бетонов. Несмотря на высокую цену, материал является очень популярным среди профессионалов и заменяет множество видов иного строительного сырья.

Расширяющийся цемент (РЦ): особенности материала, уникальные свойства и разновидности Расширяющийся цемент (РЦ): особенности материала, уникальные свойства и разновидности

Саморасширяющийся бетон: разновидности, характеристики

Востребованные строительные материалы: бетон и раствор на основе портландцемента, обладают существенным недостатком. При схватывании и наборе прочности на открытом воздухе залитая конструкция дает усадку 1-1,5 мм/м. При строительстве протяженных и объемных сооружений (резервуары, ЖБИ, стволы шахт и др.), усадка бетона, является причиной появления трещин и даже разрушения конструкции.

Поэтому для этих целей используется специальный строительный материал – саморасширяющийся цемент. Понятие «расширяющийся цемент» объединяет группу «вяжущих», обладающих одной особенностью – способностью расширяться объеме в пределах: 0,15-0,7%.

Особенности твердения бетона на саморасширяющемся цементе

Эффект саморасширения достигается с помощью создания минералов Эттрингит. Образование кристаллов Эттрингита происходит при взаимодействии присадок – алюминатов и сульфатов кальция на водной основе. При этом в состав кристаллов минерала входит большое количество молекул H2O.

Именно это обстоятельство обеспечивает эффект саморасширения. Твердые компоненты саморасширяющегося цемента, взаимодействуя друг с дружкой в процессе гидратации, присоединяют к себе воду и таким образом увеличивают свой объем в несколько порядков.

Одной из основных особенностей, которыми характеризуется данный вид связующего, в растворах на его основе параллельно идет два процесса: процесс образования эттрингита обеспечивающего увеличение объема и процесс схватывания и твердения. Если процесс образования минералов произойдет раньше, чем произойдет процесс схватывания и набора небольшой прочности, эффекта саморасширения не получится. Кристаллы эттрингита «сожмут» податливую массу в обратную сторону.

Поэтому при возведении сооружений из саморасширяющегося цемента необходимо обеспечить постоянное увлажнение поверхности в течение от 12 часов до 7 дней в зависимости от типа вяжущего.

Объемные деформации конструкций

При производстве железобетона, во время гидратации цемента образуются коллоидные и кристаллические образования, которые по-разному могут влиять на процессы деформации, происходящие в цементном камне.

Процесс образования трещин

Коллоидные образования в период твердения смесей уплотняются и способствуют появлению усадочных раковин. А образуемые кристаллы, при определенных температурных условиях в момент гидратации цементного камня, могут увеличиваться в объеме, провоцируя тем самым тепловое расширение бетона, приводящее к появлению трещин на поверхности конструкций.

Усадочные деформации

Усадка по механизму возникновения делится на два вида.

усадочное напряжение (расширение)
усадочная деформация.

Интенсивность протекания таких деформаций зависит от показателей влажности и температуры окружающей среды.

Усадочные деформации

Изменения, происходящие в результате усадочной деформации, в сочетании с таким явлением, как линейное расширение бетона, значительно снижают трещиностойкость и долговечность сооружений. Первооснова усадки — это протекающий в течение некоторого времени процесс снижения линейных размеров смеси, вызванный физико-химическими реакциями, происходящими на тот момент в структуре изделия.

График изменения величины усадки во времени

Усадочные процессы можно распределить на несколько этапов:

пластическая деформация, происходящая в момент схватывания смеси;
усадка, вызванная последующим твердением смесей (до 28 дней);
деформации, происходящие в зрелом возрасте (более 28 дней).

Коэффициент усадки представляет собой условное процентное отношение изменения начального объема материала в сравнении с его конечным значением, и обычно не превышает 1,5%.

Линейная температурная деформация

Линейные расширения

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

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

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

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

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

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

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

Деформационный шов

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

Виды и назначение

На данный момент времени строительная промышленность, и частные лица могут приобрести следующие виды расширяющихся продуктов для приготовления бетонов и растворов:

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ). Связующее этого вида создают совместным помолом компонентов или смешиванием готового глиноземистого цемента, природного гипса и присадки – алюмината кальция. Начала схватывания материалов на основе ВРЦ происходит в течение четырех минут. Конец схватывания в течение 10 минут. Для увеличения периода схватывания в растворы и бетоны добавляют присадки: буру, уксусную кислоту или СДБ. Область применения: ремонт конструкций, гидроизоляция подземных сооружений, создание водонепроницаемых швов.
Гипсоглиноземистый цемент (ГЦ). Популярный быстротвердеющий цемент, продукт совместного измельчения или смешивания глиноземистого клинкера и специального природного гипса. Область применения: гидроизоляция подземных сооружений, чеканка швов, приготовление расширяющихся бетонов и растворов.
Саморасширяющийся быстросхватывающийся цемент РПЦ 500 или РПЦ 400. В состав вяжущего данного типа входит портландцементный клинкер, глиноземистый клинкер и присадки. Область применения: ремонтные и восстановительные работы, гидроизоляция конструкций, замоноличивание стыков гидротехнических сооружений.
Саморасширяющийся цемент НЦ. При затворении сначала набирает прочность, далее саморасширяется. Это дает возможность напрягать возводимую конструкцию. Состав НЦ можно характеризовать как особый: обычный общестроительный портландцемент, глиноземистый цемент и гипс. Область применения: производство труб работающих под делением, возведение резервуаров, строительство объектов спортивного назначения.

Как сделать цемент своими руками?

Любое строительство не может обойтись без цемента. Это неорганическое вяжущее входит в состав штукатурных и шпаклевочных смесей, без него невозможно приготовление бетона, растворной смеси. Цемент не является природным ископаемым, для его приготовления сырье необходимо обжечь, затем измельчить полученный клинкер до состояния порошка и смешать в определенных пропорциях с соответствующими добавками.

В принципе, технологический процесс приготовления цемента не очень сложен, сделать цемент можно и своими руками.

Как делают цемент

Для приготовления цемента используются карбонатные и глинистые породы. Также для производства цемента могут использоваться отходы промышленности (шлаки и т. д.). Техпроцесс включает в себя 3 этапа:

Подготовка сырья. В конце этого этапа необходимо получить шлам – смесь известняка и глины в пропорции примерно 3:1. Хотя это соотношение сильно зависит от свойств горных пород и постоянно корректируется для получения цемента требуемого качества.
Далее шлам обжигается в печи (1450°С), под действием высокой температуры смесь известняка и глины спекается. После обжига клинкер перемалывается до порошкообразного состояния.
Для получения цемента в полученный порошок достаточно ввести 5% гипса и ряд добавок (в зависимости от требуемых свойств цемента).

В зависимости от использованных добавок различают такие виды цементов как:

гидрофобный – устойчив к воздействию влаги, содержащейся в атмосфере. Его использование придает бетону повышенную водонепроницаемость и морозостойкость вплоть до F1000;

белый – чаще всего используется для приготовления сухих смесей, готовых к употреблению;

Читайте также: Что выбрать для строительства дома, СИП или более прочный газобетон. Особенности и сравнение материалов.

расширяющийся цемент. Тогда как остальные виды цементов уменьшаются в объеме при твердении бетонной смеси, расширяющийся цемент позволяет достичь обратный эффект;
пуццолановый цемент – отличается пониженным тепловыделением. Чаще всего используется для бетонирования объемных объектов, благодаря сниженному тепловыделению значительно уменьшается опасность неравномерной осадки (а следовательно и растрескивания);
цветной цемент – используется для изготовления изделий, не требующих дальнейшей обработки. Используется либо белый клинкер, либо вводятся красители в бетонную смесь;

глиноземистый цемент – его отличительная особенность состоит в том, что до 50% прочности он набирает уже в течение суток после укладки бетонной смеси. Благодаря выделению большого количества тепла часто используется при строительстве в зимнее время.

Производство цемента своими руками

Главной проблемой в приготовлении цемента своими руками является необходимость обжига при высокой температуре. Поэтому понадобится как минимум обжиговая печь и мельница для того, чтобы измельчить приготовленный клинкер. Но даже в этом случае в домашних условиях вряд ли удастся получить цемент для приготовления бетона марки свыше М200. Хотя и этот результат возможен лишь при условии строжайшего соблюдения пропорций и этапов техпроцесса.

Перед приготовлением цемента своими руками нужно оценить 2 фактора:

фронт работ. Создание самодельной производственной линии оправдано только при условии сравнительно большого объема работ;
условия работы. Учитывая небольшую прочность конструкций из бетона с использованием самодельного цемента, целесообразно применять его только для конструкций, не испытывающих серьезных нагрузок.

С учетом этих факторов нужно оценить экономическую эффективность «кустарного» производства.

Собственно приготовление цемента в домашних условиях проходит в том же порядке, что и на цементном заводе: подготавливается сырье, обжигается в печи, перемалывается и смешивается с добавками. При «кустарном» производстве есть и свои преимущества – цементу можно придать любые свойства, экспериментируя с исходным сырьем.

Для получения обычного портландцемента рекомендуется использовать измельченный мел и измельченный каолин (75% мела и 25% каолина). Это сырье необходимо тщательно смешать. Затем происходит его обжиг в печи и помол на мельнице. В полученный порошок необходимо добавить 5% гипсового порошка.

Существуют и экзотические рецепты для приготовления, например, глицеринового цемента, китайского цемента, алмазной замазки. Подобные варианты не рассматриваются, так как они применяются только для решения узкоспециализированных задач.

Применение

Глиноземистый РЦ применяется при проведении таких строительных работ:

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

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

Что такое саморасширяющийся цемент

Расширяющийся цемент относится к группе вяжущих строительных смесей, увеличивающихся в объеме в момент застывания или не имеющих усадки при твердении. Это свойство достигается за счет ввода в состав специализированных добавок и особо тонкого помола клинкера. Как следствие — раствор на его основе обладает линейным расширением и хорошей адгезией, вступает во взаимодействие с рабочей поверхностью и укрепляет конструкции. Этот стройматериал считается относительной новинкой в частном строительстве, из-за более высокой стоимости его рекомендуют использовать строго по определенному назначению, выбрав правильную разновидность.

Читайте также:

Полировка и шлифовка мрамора

Чем обусловлен эффект

Обычная усадка портландцемента составляет 2 мм/м конструкции, максимум достигается на 3 неделю затвердевания, именно в этот момент возрастает риск образования трещин. У саморасширяющихся смесей наоборот — наблюдается увеличение объема, пусть и не всегда значительное. То есть у них начальное линейное расширение влажного раствора преобладает или сравнивается с сухой усадкой, для некоторых вариантов даже требуется ограничение в виде железобетонного каркаса. Такой эффект объясняется подбором состава и вводом специализированных примесей: гидросульфоалюмината кальция, природного двуводного гипса, высокоглиноземистых шлаков, негашеной извести. Чем выше доля саморасширяющейся добавки, тем больше будет начальное линейное расширение и скорость схватывания. Но нужно быть внимательным, в некоторых случаях раствор застывает за 4–10 мин.

В зависимости от состава, свойств и типа расширения выделяют следующие группы саморасширяющегося цемента:

НЦ — напрягающий.
ВРЦ — водонепроницаемый расширяющийся.
РПЦ — расширяющийся портландцемент.
ГГРЦ или ГЦ — гипсоглиноземистый.

Первая группа используется для работы с ЖБИ, в состав входит не менее 70 % портландцемента, 15–20 глиноземистых шлаков и 10 гипса, для затвора берут обычную воду. Этот цемент начинает расширяться через 4 часа и окончательно достигает твердости через 70. Раствор на его основе используют для усиления прочности конструкций как минимум в 2 раза, в частном строительстве такие нагрузки встречаются редко.

Саморасширяющийся водонепроницаемый цемент получают путем смешивания 70 % глиноземов, 10 гидроалюминатов и 20 высокопрочного или обычного гипса. Эти марки используются для гидроизоляционных работ, включая подземное и подводное строительство. В процессе расширения этого цемента образуется плотный искусственный камень, практически непроницаемый для влаги. Линейное расширение достигает 0,3–1 %, причем материал получает свои полезные свойства уже через сутки после заливки.

ГГРЦ также обладает гидроизоляционными свойствами. Его основу составляют высокоглиноземистые шлаки (до 70 %) и природный двуводный гипс. Эти компоненты способствуют не только линейному расширению раствора, но и увеличению морозостойкости, сульфатостойкости, антикоррозийности. Такие смеси, равно как и составы из портландцемента и гипса, требуют особого подхода при замесе и уходе. В частности — некоторым маркам цемента необходимо обеспечить при затвердевании высокую влажность или пропарку, существует ограничение для использования их в качестве финишной отделки. Конкретные условия работы зависят от состава: чем больше компонентов, тем эффективнее и прихотливее строительная смесь.

Свойства и характеристики

Рабочие параметры регламентируются ГОСТ 31108-2003, дополнительные обозначения уточняют содержание согласно европейским стандартам. Цифра в приведенной марке соответствует величине энергии самонапряжения. Так, НЦ-10 относится к безусадочному цементу, а НЦ-60 — к напрягающему с высоким линейным расширением. К основным техническим характеристикам причисляют:

Сроки начального и окончательного затвердевания, ч.
Степень расширения, %.
Предел прочности при сжатии, МПа.
Рабочая температура и другие условия эксплуатации.

Полезными свойствами саморасширяющегося безусадочного цемента считаются: высокая адгезия, прочность, стойкость к влаге, низким температурам, коррозии и сульфатам. Расширение материала проходит по всему объему, что гарантирует равномерное распределение по заливаемой полости и минимум пустот, после затвердевания раствор взаимодействует с соседними поверхностями.

У некоторых разновидностей нет недостатков, помимо цены, но другие могут частично потерять свои полезные свойства при нарушении условий эксплуатации (например, НЦ при частых температурных нагрузках более 35 °C или при повышенной влажности). Еще одним минусом является распространение поддельных стройматериалов, нужный эффект наблюдается только у сертифицированной продукции.

В индивидуальном строительстве рекомендуется купить цемент с данными свойствами для решения исключительных задач: склейки железобетонных конструкций, качественного заполнения пустот и трещин, наружной отделки стен из ракушечника или другого пористого материала. Он незаменим при укладке плит-перекрытий между этажами частного дома, когда технология требует создания монолита, что недостижимо в домашних условиях.

Читайте также:

Надо ли перекапывать землю осенью

Также саморасширяющийся раствор хорошо соединяет отошедшие или растрескавшиеся стены, заменяя необходимость в капитальном ремонте или полной ее перекладке. Отдельной темой является наружная отделка фасадов. Этот стройматериал отлично сохраняет теплоизоляционные свойства пористого ракушечника, пено- и газобетона, и защищает их от воздействия влаги. Его также рекомендуют купить для обустройства бань, душевых и бассейнов, в данном случае он наносится тонким слоем и уберегает обычный бетон от сырости и растрескивания.

Саморасширяющийся цемент и его свойства

Особенности твердения бетона на саморасширяющемся цементе

Виды и назначение

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ). Связующее этого вида создают совместным помолом компонентов или смешиванием готового глиноземистого цемента, природного гипса и присадки – алюмината кальция. Начала схватывания материалов на основе ВРЦ происходит в течение четырех минут. Конец схватывания в течение 10 минут. Для увеличения периода схватывания в растворы и бетоны добавляют присадки: буру, уксусную кислоту или СДБ. Область применения: ремонт конструкций, гидроизоляция подземных сооружений, создание водонепроницаемых швов. (ГЦ). Популярный быстротвердеющий цемент, продукт совместного измельчения или смешивания глиноземистого клинкера и специального природного гипса. Область применения: гидроизоляция подземных сооружений, чеканка швов, приготовление расширяющихся бетонов и растворов.
Саморасширяющийся быстросхватывающийся цемент РПЦ 500 или РПЦ 400. В состав вяжущего данного типа входит портландцементный клинкер, глиноземистый клинкер и присадки. Область применения: ремонтные и восстановительные работы, гидроизоляция конструкций, замоноличивание стыков гидротехнических сооружений.
Саморасширяющийся цемент НЦ. При затворении сначала набирает прочность, далее саморасширяется. Это дает возможность напрягать возводимую конструкцию. Состав НЦ можно характеризовать как особый: обычный общестроительный портландцемент, глиноземистый цемент и гипс. Область применения: производство труб работающих под делением, возведение резервуаров, строительство объектов спортивного назначения.

Требования к качеству саморасширяющегося цемента

Вяжущее этого типа характеризуется специальными свойствами и весьма ограниченным сроком использования. Гарантированный срок использования составляет период времени от 1 до 3 месяцев после изготовления продукта. Поэтому расширяющийся цемент, как правило, производится ограниченным списком компаний и только в формате «под конкретный заказ».

Производители Российской Федерации установили следующие цены на расширяющийся цемент. В среднем цена одного килограмма расширяющего связующего начинается от 79 рублей/кг и более. Конечная цена зависит от конкретного поставщика.

Заключение

При принятии решения о покупке и использовании расширяющихся цементов следует руководствами рекомендациями специалистов в области строительства. В противном случае, существует объективный риск неоправданного увеличения стоимости строительных работ.

Саморасширяющиеся цементы – специальные строительные смеси

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

Классификация и свойства

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

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

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

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

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

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

Состав и производство

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

Составы на основе портландцемента

Существуют композиции для производства обычных саморасширяющихся и напрягающих цементов.

Различия заключаются в составе, который обуславливает параметры схватывания:

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

Составы на основе глиноземистого цемента

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

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

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

Ограничением гипсоглиноземных цементов является максимальная рабочая температура среды – не более 80 °С. Большая морозоустойчивость (до 200 циклов) позволяет использовать такие материалы в холодном климате.

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

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

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

Цемент с саморасширяющимися свойствами

Одним из немногих недостатков растворов на основе обычного портландцемента является усадка по мере затвердевания (до 2 мм/м), что в ряде случаев недопустимо. При строительстве конструкций с повышенными требованиями к трещиноусточивости, морозо- и влагостойкости и долговечности рекомендуется купить цемент с саморасширяющимися свойствами, увеличивающими свой объем за счет введения соответствующих добавок и использования многокомпонентного вяжущего. Большинство из этих марок относятся к узкоспециализированным и требуют обоснованного применения, как из-за повышенной стоимости (в 3-4 раза выше в сравнении с обычными портландцементами), так и из-за необходимости создания особых условий затвердевания.

Цемент начинает саморасширяться при вводе в состав таких компонентов, как: природный двуводный или полуводный гипс, глиноземистые шлаки, высокоосновной гидросульфоалюминат кальция, негашеная известь и другие минеральные добавки (доля последних – не выше 20 %). В зависимости от вида смесь начинает либо образовывать множество мелких пузырьков, либо кристаллизироваться. В любом случае эти процессы протекают на начальном этапе затвердевания, в итоге обеспечивая увеличение объема от 0,2 до 2 % (для сравнения у безусадочных оно не выше 0,01-0,1 %).

Сроки и условия застывания зависят от марки цемента, у некоторых разновидностей они рекордные – несколько минут в начале и через 8-14 – достижение твердого состояния. К преимуществам такого вяжущего относят высокую адгезию и равномерное распределение внутри заполняемых полостей, отсутствие усадки и устойчивость к температурным колебаниям.

Виды, свойства и характеристики

В зависимости от состава и функционального назначения выделяют следующие группы:

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) – тонкомолотая смесь с добавками доменных шлаков и гипса, характеризуется ускоренным набором прочности. Помимо стандартной сферы применения саморасширяющийся цемент используется при изготовлении сборных ЖБИ с последующей термообработкой, его ввод позволяет снизить время пропарки на 4-6 ч.
Гипсоглиноземистый (ГГРЦ) – смесь из тонкоизмельченного двуосного гипса и высокоглиноземистых шлаков. Степень их расширения зависит от соотношения В/Ц и условий твердения, после застывания бетоны на основе ГГРЦ ценятся за высокую морозоустойчивость и стойкость к агрессивным средам.
Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) – составы для возведения подземных и подводных объектов. На начальном этапе они обеспечивают равномерное увеличение линейного объема до 1 %, полученное покрытие имеет повышенную плотность. Также к особенностям относят высокую скорость окончательного застывания – в пределах 1-2 дня.
Напрягающий (НЦ), отличающийся высокой степенью помола клинкера (до удельной поверхности от 3500 см 2 /г), сверхбыстрым схватыванием и значительной энергией расширения. Последнее свойство позволяет использовать эту разновидность для создания самонапрягающихся ЖБИ (труб, тонкостенных конструкций). Чем выше марка, тем сильнее эта способность.

Отдельной группой идет пластифицирующий саморасширяющийся цемент, в отличие от предыдущих разновидностей в нем отсутствуют шлаки и глиноземы. Нужный эффект (безусадочность, прочность, трещиноустойчивость) в нем достигается за счет ввода в состав пластификаторов. Такая продукция практически не реализуется в биг-бегах из-за высокой цены, к оптимальной сфере ее применения относят выравнивающиеся стяжки. Дополнительную информацию о расширяющихся смесях вы найдете в этой статье.

Точные значения характеристик у разных марок отличаются, усредненные показатели сведены в таблице:

Доменный шлак – 5-7

Двуводный гипс – 7-10

Полуводный гипс – 20

Высокоосновной гидроалюминат кальция – до 10

Глиноземистый цемент – 16-20

Область и особенности применения

Саморасширяющийся, безусадочный цемент востребован при приготовлении бетонов с аналогичными свойствами и замесе гидроизоляционных штукатурок. Сфера использования включает:

Возведение объектов с повышенными требованиями к трещинойстоустойчивости и водонепроницаемости, включая подземные.
Ремонтные работы: плановые, реконструкционные и экстренная защита от водопритока.
Защиту стен из пористых кладочных материалов.
В частном строительстве – обустройство подвалов, бассейнов, бань, душевых, подземных гаражей.

К обязательным условиям работы с саморасширяющимися составами относят замес в бетоносмесителях с электрическим приводом (из-за сверхбыстрого времени схватывания), потребность в армировании или поддержке конструкции (для исключения риска деформации при увеличении раствором своего объема) и четкое соблюдение пропорций, указанных производителем. Последнее свойство касается в первую очередь воды – это вещество служит как катализатором, так и регулятором всех процессов: от усадочных до набора прочности. Важную роль играют не только условия застывания, но и эксплуатации, многие марки саморасширяющихся водонепроницаемых цементов теряют свои полезные свойства при превышении температуры свыше +80 °C.