В. Крейс - Фундамент. Прочно и надежно

Гидравлические вяжущие после затворения водой твердеют на воздухе, а затем могут наращивать прочность как на воздухе, так и в воде. Благодаря данному свойству гидравлические вяжущие широко применяют в подземных и подводных конструкциях. К этому типу относят портландцементы, шлаковый цемент, известково-шлаковые вяжущие, глиноземистый, расширяющийся и, пуццолановый цементы, романцемент, цемент с микронаполнителем и гидравлическую известь. Гидравлические свойства вяжущих веществ можно усилить, если смешать их с природными и искусственными материалами, которые называются добавками. Они снижают расход вяжущих веществ при изготовлении строительных конструкций и деталей, улучшают удобоукладываемость растворной и бетонной смесей, повышают морозостойкость.

Вяжущие автоклавного твердения после затворения водой интенсивно застывают при воздействии насыщенным водяным паром при определенном давлении в течение нескольких часов. При других условиях эти вяжущие не застывают или твердеют незначительно. К этому типу вяжущих относят известково-кремнеземистые, известково-нефелиновые, известково-шлаковые, известково-зольные вещества и песчанистый портландцемент.

Органические вяжущие вещества для твердения необходимо нагреть, расплавить или растворить в органической жидкости, а затем смешивать с другими компонентами изготавливаемого материала. К органическим вяжущим относят битумы, дегти, полимеры и клей животного происхождения.

Прочность – основной показатель качества вяжущих веществ. Так как прочность вяжущих веществ изменяется со временем, то качество оценивают по прочности, которая набирается за определенное время твердения в условиях, установленных стандартом (маркой вяжущего). Скорость твердения есть время, в течение которого вяжущее вещество набирает заданную прочность. Гипсовые вяжущие вещества обладают наибольшей скоростью твердения; воздушная известь – наименьшей.

Схватывание представляет собой процесс потери тестом такого свойства, как пластичность. Оно определяется началом схватывания, т. е. временем от затворения вяжущего материала водой до начала потери этим же материалом пластичности, и концом схватывания, т. е. временем от затворения до полной потери пластичности. Например, гипсовые вяжущие вещества обладают более короткими сроками схватывания – от 2 до 30 мин; портландцемент – более длительными, 10 ч. Процесс твердения сопровождается выделением теплоты, усадкой, набуханием.

В процессе возведения фундамента из всех вяжущих чаще применяют цемент. Использование других типов вяжущих ограничивается сооружением специальных конструкций или ведением надземных строительных работ. Название «цемент» объединяет в себе минеральные гидравлические вяжущие искусственного происхождения. Цемент может быть безусадочным, быстросхватывающимся, водонепроницаемым и т. д.

В зависимости от требуемой марки бетона следует использовать определенную марку цемента. Марка цемента обозначает его прочность при сжатии. По новым строительным стандартам вместо марок цемента введено понятие «класс цемента». В соответствии с ГОСТ 31108–2003 существуют 4 класса цемента по прочности: 22,5, 32,5, 42,5 и 52,5. Эти числа показывают, какую минимальную прочность набирает данный класс цемента на 28 сутки после затворения (единица измерения – МПа). Классы цемента 32,5, 42,5 и 52,5 подразделяют, кроме того, на подклассы: нормальнотвердеющий и быстротвердеющий (обозначают их соответственно буквами Н и Б). Подклассы показывают, насколько прочен цемент на 7 сутки.

На сухом и прочном грунтовом основании можно применять цементный раствор самого низкого класса. Если грунт влажный, марку следует повысить. На основании, насыщенном влагой, для приготовления бетонов и строительных растворов стоит использовать цемент наиболее высокого класса.

Существуют несколько разновидностей цемента:

• портландцемент;

• портландцемент с минеральными добавками;

• быстротвердеющий портландцемент;

• шлакопортландцемент;

• быстротвердеющий шлакопортландцемент;

• глиноземистый цемент;

• гипсоглиноземистый расширяющийся цемент;

• белый портландцемент;

• сульфатостойкий цемент;

• пуццолановый цемент;

• цветной портландцемент.

Как и другие материалы, цементы разделяются по составу, прочности при твердении, скорости твердения, срокам схватывания, специальным свойствам. Мы рассмотрим почти все существующие цементы для того, чтобы в дальнейшем сделать правильный выбор и приобрести тот цемент, который в данном случае необходим.

В настоящее время в строительстве из всех цементов наиболее широко используют портландцемент (обозначение – ЦЕМ I) или портландцемент с минеральными добавками (обозначение – ЦЕМ II). Портландцемент – это гидравлическое вяжущее из тонкомолотого клинкера и гипса, причем гипс составляет не более 3,5 % общей массы. При помоле в клинкер вводят минеральные добавки (для второго типа портландцемента). Портландцемент с минеральными добавками делится на 2 подтипа по количеству добавок в нем. В качестве добавок применяют гранулированный шлак (обозначается буквой Ш), пуццолану (обозначается буквой П), а также их смеси (трепел, опоку), которые обозначаются буквой К (композиция шлака и пуццоланы).

Клинкер представляет собой гранулированное вещество, получаемое в процессе производства цемента в промежуточной стадии. Это вещество образуется после частичного плавления извести с глиной или других подобных материалов при очень высокой температуре. Затем гранулированный клинкер смешивают с небольшим количеством гипса (или другой формы сульфата кальция) и тщательно измельчают.

Основные вяжущие вещества, которые применяют для строительных работ, – портландцемент и его разновидности. Главными техническими свойствами портландцемента являются средняя и насыпная плотность, сроки схватывания, тонкость помола, равномерность изменения объема при твердении, а также прочность затвердевшего цементного камня.

Средняя плотность портландцемента – 2,9–3,2 г/см3; насыпная плотность в рыхлом состоянии – 900–1100 кг/м3; в уплотненном состоянии – до 1700 кг/м3.

Тонкость помола портландцемента определяется степенью измельчения цемента, а также его удельной поверхностью. Сроки схватывания при температуре 20 °C от момента затворения портландцемента должны быть: начало – не ранее 45 мин, окончание – не позднее 10 ч. При затворении цемента горячей водой может произойти быстрое схватывание.