Время чтения: 5 минут
Чем отличается цемент от бетона?
Часто в разговорной речи можно услышать глагол «зацементировать», например, заказчики просят у подрядчика «залить цементом» площадку перед домом, отмостку или въезд в гараж. У людей без строительного опыта формируется представление, что эти работы выполняются при помощи цемента, а слова «штукатурка» и «бетон» часто воспринимаются как синонимы. В этой статье мы постараемся объяснить разницу между цементом и бетоном и подробно разберем их состав.
Что такое цемент?
Под словом «цемент» часто понимают мелкодисперсный минеральный порошок, который служит основой для вяжущих растворов. На самом деле это понятие шире, в него входят разнообразные варианты этого материала на основе извести и глины. Современный цемент правильнее называть портландцемент. Он был изобретен только в середине XIX века, с химической точки зрения основными его компонентами являются оксид кальция (CaO), оксид алюминия (Al2O3) и оксид кремния (SiO2). Промежуточный продукт, портландцементный клинкер, составляет 95%, еще 5% приходится на гипс, эта добавка стабилизирует схватывание и позволяет работать с раствором дольше.
Сырье для цемента сильно измельчают, чтобы снизить удельную площадь. Это увеличивает скорость химической реакции и дает возможность вяжущему занимать пустоты между заполнителем.
Цемент – относится к кристаллогидратам, при попадании воды в сухой минеральный порошок получается жидкий раствор, который со временем твердеет. Этот процесс называется гидратация – молекулы цемента присоединяют молекулы воды. На первом этапе происходит гидратация алюминатов, что приводит к формированию кристаллических решеток, в рабочем процессе этот этап называют схватыванием. Затем начинается набор прочности, который идет из-за образования гидросиликатов кальция (Ca(OH)2).
Не вся вода успевает прореагировать с цементом, часть просто испаряется. На этапесамовысушивания происходит формирование цементного камня и усадка. Остаточная жидкость еще долго испаряется из материала, что может приводить к деформациям и трещинам. Именно поэтому в строительстве цемент в чистом виде не применяется.
Чтобы снизить трещинообразование и компенсировать усадку, цемент соединяют с инертными заполнителями. В смесях для кладки и штукатурки в этой роли выступает песок, в бетонах – песок и щебень. Заполнители формируют своеобразный каркас, который объединяется цементным раствором в единый камень. Они не участвуют в химических реакциях, так как их гранулы слишком велики, но увеличивают прочность конечного изделия.
Классификация цементов
По старому ГОСТу 10178 – 85 цемент маркировался буквенным сочетанием ПЦ (портландцемент), после этого указывалась марка (М300, М400, М500). Если в составе присутствовала добавка, то после прочности указывалась буква Д, цифра обозначала процентное соотношение компонента. Таким образом запись наименования выглядела следующим образом: ПЦ400Д20 или ПЦ500Д0. Если перед наименованием стояла буква «Ш» (ШПЦ), то в качестве основного компонента использовался шлакопортландцемент. Количество шлака нормировалось в пределах от 20 до 80%.
Марка обозначает среднюю прочность, которая измеряется в кг на м.кв. Для М300 – 300 кг/м.куб. Класс обозначается буквой B – это обеспеченная прочность, она основана на статистике производителя. 95% продукции обладает большим показателем, чем класс. Класс измеряется в мПа. По ГОСТу 31108-2003 введена новая маркировка, в которой цемент обозначается как ЦЕМ и имеет 5 категорий.
- ЦЕМ 1 – цемент без добавок, соответствует классу прочности B 22,5
- ЦЕМ 2 – портландцемент с активными минеральными добавками. Этот продукт подразделяется на подтипы в зависимости от доли дополнительного компонента: А – 6 – 20%, В – 21 – 35%. Дополнительно буквой обозначается добавка: Ш – шлак, И – известь, МК – микрокремнезем. Класс – B32,5
- ЦЕМ3 – шлакопортландцемент имеет класс В 42,5 и один подтип А – доля шлака 36 – 65%.
ЦЕМ4 (пуццолановый) и ЦЕМ5 (композитный) встречаются реже и не используются в частном строительстве. В конце маркировки ставят буквы Н или Б: Б – быстротвердеющий или Н – нормальнотвердеющий. Запись будет выглядеть следующим образом: ЦЕМ2/В-Ш 22,5Н. Цемент второй категории с содержанием шлака 21 – 35%, классом прочности 22,5, нормальнотвердеющий.
Что такое бетон?
Бетон – это композитный материал, прочность которого обеспечивается плотным контактом зерен заполнителя. Цементно-песчаная смесь имеет двухфазную структуру, бетон – трехфазную. Крупный щебень формирует общий каркас, более мелкий песок заполняет пустоты между ним, а пространство между песчинками занимает цемент. Такая внутренняя структура позволяет получать высокопрочные конструкции. После смешивания компонентов получается бетонный раствор. От марки цемента и соотношения других ингредиентов зависит конечная прочность изделия после застывания. Рецептуру обычно подбирают в зависимости от строительных задач.
Марка цемента определяется в зависимости от проектируемой марки бетона. Рекомендуется брать на 100 – 200 кг/м.кв больше, но не следует допускать большого разрыва. Регламентируется минимальный расход цемента на кубометр бетона (200 кг), так как первый выступает не только в роли вяжущего, но и в качестве мелкодисперсного заполнителя. Если для получения бетонного раствора М200 используется цемент М500, то его количество в смеси будет меньше 200 кг на м.куб.
Удобоукладываемость - по этому параметру составы подразделяют на подвижные, жесткие и литые. В частном строительстве в подавляющем большинстве случаев используют первую разновидность. Жесткие чаще применяют на заводах, а литые – в качестве самоуплотняющихся смесей. При проектировании сразу закладывают нужную подвижность раствора (П1, П2, П3 или П4).
Водоцементное соотношение (В/Ц) – один из главных параметров бетона, служит для определения прочности и подвижности будущего раствора. Для полной гидратации нужно 18% воды от массы цемента. На практике эти значения часто превышают, чтобы добиться нужной подвижности смеси. Избыток воды приводит к тому, что влага не успевает прореагировать с цементом и начинает испаряться. Следствием этого является появление пор в теле бетонной конструкции и снижение ее прочности.
Пластификатор – в современном строительстве присутствует почти всегда, компонент помогает сбалансировать количество воды. Обладает водоредуцирующим эффектом - это уменьшение количества затворяемой воды без потери удобоукладываемости смеси. Доля пластификатора в бетонной смеси составляет 0,1 – 1,5%. В зависимости от состава добавки водоредуцирующий эффект составляет от 10 до 30%.
Щебень относится к инертным заполнителям, занимает от 70 до 95% в бетонном растворе (1000 – 1300 кг/м.куб). В качестве заполнителя иногда используют гравий, но из-за рваных краев гранул для такой смеси потребуется больше воды.
Песок подбирается в последнюю очередь, он должен занимать весь оставшийся объем смеси. Изменением соотношения песка и щебня можно добиться удешевления смеси в зависимости от региональных особенностей рынка строительных материалов.
При самостоятельном приготовлении бетонного раствора важно учитывать изначальную влажность заполнителей. Если цемент обычно сухой, то песок и щебень лежат под открытым небом, поэтому несут в себе влагу.
Для заливки массивных строительных конструкций, таких как фундамент, перекрытия или несущие колонны бетон заказывают с завода. При этом необходимо обеспечить подъезд крупногабаритной бетоносмесительной техники на объект. При малых объемах работ можно обойтись готовым составом от компании Bronit.