Плотность цемента

1. Цемент: понятие и состав

У сыпучего мелкофракционного цемента неоднородный состав. Кажется, что серый порошок, раствор которого, застывая, становится, практически, неуязвимым – это тщательно перемолотый камень. Действительно, «искусственный камень» — второе название бетона, но необходимые качества ему придают не один, а разные компоненты. Увидеть их можно под микроскопом. Порошок состоит из дискретных твёрдых кусочков, отличающихся в разных группах цементов:

— в цинкофосфатных – оксид цинка, фосфорная кислота;

— в силикатных – фосфорная кислота, алюмосиликатное стекло;

— в стеклоиономерных — алюмосиликатное стекло, полиакриловая кислота;

— в поликарбоксилатных — оксид цинка, полиакриловая кислота.

Основой цемента являются порошок, получаемый в результате тщательного измельчения обожжённых при высоких температурах известняка, специальной глины, обогащённых силикатами кальция. Силикатов в цементе бывает до 80 %. Составы различаются в зависимости от предназначения. Дополнительные качества придают добавки: облегчающие, утяжеляющие (доменные или электротермофосфорные шлаки), повышающие пластичность, расширение (гипс), повышающие прочность, водонепроницаемость, морозостойкость (пластификаторы). Все составляющие в результате измельчения образуют цементный порошок. При этом каждая добавка имеет свой вес. Некоторые примеси легче, другие – тяжелее. Соответственно одинаковые объёмы разных видов цемента будут иметь различный вес, плотность.

2. Плотность цемента. Различия между истинной и насыпной

Для многих строительных материалов важным показателем является плотность. Им руководствуются при выборе перед осуществлением определённых работ. Применительно к сухому цементу не существует единого показателя плотности. Используя ценное строительное вещество, говорят о двух качественных значениях: истинной плотности цемента и насыпной. Что это значит и в чём разница таких видов?

Истинная плотность – теоретически определяемый удельный вес монолитного вещества. Её получают, используя показатели масс (чистых, без примесей, которые в природе, в большинстве случаев, не существуют, а получены путём точных расчётов. Такие массы указывают в учебниках) и объёмов. В результате деления массы (кг) на объём (в м3, без учёта воздуха) находят показатель плотности. Чистые показатели истинной плотности имеют теоретическое значение.

На практике строители оперируют понятием «насыпная плотность». Между частичками вещества обязательно находится воздух. Каждая имеет свою форму, неплотно прилегая к другим, в веществе образуются пустоты, уплотнения, поэтому насыпная плотность вещества нередко значительно отличается от истинной. Многим известно, что при пересыпании объём разных веществ, не только строительных, увеличивается. К порошкообразным смесям это относится в большей степени.

3. Что влияет на плотность, вызывая её изменения?

Значение истинной плотности – постоянное. Насыпная плотность материала не является стабильной. Различные условия могут вызывать значительные изменения с разницей до 500 кг/м3.

— При пересыпании пылинки порошка взаимодействуют с дополнительным объёмом воздуха, своеобразно захватывая его, в результате чего увеличивается объём. Вещество становится менее плотным. При перевозке, подвергаясь встряске, количество пустот, излишнего воздуха у сыпучих материалов исчезает, плотность увеличивается.

— Объём вещества, а, следовательно, насыпная плотность меняются под воздействием статического электричества, возникающего из-за трения. Частички взаимоотталкиваются, объём увеличивается.

— Плотность зависит от марки цемента. К примеру, М500 обладает более высокой плотностью в сравнении с М400 и другими.

— Влияет на плотность технология изготовления. Разные по величине и форме микрочастицы занимают неодинаковый объём.

— Плотность меняется в зависимости от химической формулы вещества. Различается у чистого цемента и его разновидностей, к примеру, с глинозёмами, гидрофобными присадками.

— Имеют значение условия хранения, перевозки. Материал сохраняет свои качества длительное время при тщательном соблюдении требований. В противном случае плотность снижается от перепадов температур, впитывания влаги.

— Особенности просушки в силосе (резервуары, предназначенные для хранения перемолотого цементного порошка).

— Наиболее качественный – свежий, недавно изготовленный цемент любого вида. Давно изготовленный, слежавшийся цемент утрачивает важные качества, в том числе и плотность. К примеру, истинное значение плотности для цемента М500 – 3100 кг/м3. Может достигать 3200 кг/м3 (даже при соблюдении всех условий). Такое значение используют в теоретических исследованиях, лабораторных опытах. Оно значительно больше насыпного показателя. У свежего насыпного – 1100 – 1300 кг/м3. Некоторое время пролежавший материал имеет плотность 1500 – 1600 кг/м3.

4. Показатели плотности. Взаимосвязь между составляющими

Виды цемента отличаются составляющими, что вызывает различную массу их одинаковых объёмов: с железными, алюминиевыми, кальциевыми, кремниевыми оксидными соединениями в разном процентном соотношении. Поэтому свойства, физические особенности у каждого вида свои. Наиболее часто применяются такие виды как портландцемент, глинозёмные, пуццолановые, шлаковые. Информация об их плотности наиболее актуальна для строителей.

Глинозёмные виды относятся к быстрозастывающим (различаются скоростью затвердевания). Истинная плотность – не более 3100 кг/м3, насыпная – 950 – 1150 кг/м3.

Для наиболее популярного портландцемента насыпной удельный вес – 1300 кг/м3.

К лёгким цементам относят шлаковые, быстро твердеющие самостоятельно. В них присутствуют активные миндобавки из гранулированных доменных шлаков. Насыпное значение веса – 1000 – 1250 кг/м3.

Ещё более лёгкий цемент с добавлением пуццоланы. У свежего насыпная плотность – 800 – 1000 кг/м3, у слежавшегося некоторое время – 1200 – 1600.

Производят и другие виды (белые, цветные). Константное значение истинной плотности, примерное – насыпной указаны в специальных таблицах, используемых строителями. Практическое значение имеет насыпная плотность материала.

5. Значение плотности при определении количества составляющих в растворе

Значительные различия истинной и насыпной плотности объясняются большим количеством воздуха, который есть также в кусковых, гранулированных строительных материалах. Для приготовления цементных растворов имеет значение показатель насыпной. По нему ориентируются, определяя соотношение щебня, керамзита, песка, жидкости, других добавок, регулирующих уровень плотности. Правильно сочетая разнофракционные добавки, получают необходимую плотность: твёрдые элементы заполняют пространство, мелкие – остальной объём.

Внимательное изучение и применение теоретических, практических сведений о плотности цемента позволит понимать особенности материала, причины изменений состояния, создавать для хранения и работы необходимые условия, правильно использовать ценное и дорогостоящее строительное вещество в сочетании с другими компонентами.