Такой распространенный и универсальный строительный материал, как бетон, кроме очевидных достоинств, обладает и некоторыми недостатками. Одним из них является склонность к объемной деформации, проявляющаяся на всех стадиях жизни бетонных конструкций. Последствиями этого явления являются образование трещин, снижение влаго- и морозостойкости, прочностных характеристик и срока службы.
На этапе заливки и набора прочности объемная деформация проявляется в виде усадки, обусловленной свойствами бетона и компонентов для его приготовления, сложностью изготавливаемой конструкции, технологией заливки и уплотнения смеси, температурными и климатическими условиями на месте работ.
Одним из наиболее эффективных методов борьбы с усадкой является использование в качестве вяжущего материала расширяющихся цементов, к которым относится и напрягающий цемент НЦ, обладающий свойствами расширения в процессе застывания и отвердевания.
Напрягающий цемент.
Краткая характеристика материала
Технические условия на изготовление и требования к качеству напрягающих цементов регламентированы ГОСТ Р 56727-2015 «Цементы напрягающие». В соответствии с ним они относятся к специальным видам цемента, которые обеспечивают расширение структуры бетона в процессе твердения, повышение его трещино- и морозостойкости, влагоустойчивости.
Скорость схватывания для смесей с применением напрягающего цемента составляет около 30 мин. Первоначальная скорость набора прочности у него также выше, чем у портландцемента, прочность 300 кгс/см² набирается в течение 1-3 суток после заливки. Эти качества материала используются при укладке в сложных условиях.
Минеральные добавки в составе цемента обеспечивают не только его способность к расширению, но и высокую адгезию к различным материалам, в том числе старому бетонному покрытию. По показателю морозостойкости, который составляет 1500 циклов заморозки и оттаивания, этот тип связующего существенно превосходит другие виды.
Важной характеристикой расширяющегося бетона является и самонапряжение, возникающее в конструкции при твердении и расширении цементного камня при ограничении этого расширения армокаркасом или опалубкой и обеспечивающее изделию дополнительную жесткость и прочность.
Свойства напрягающего цемента.
Разновидности и состав материала
Напрягающий цемент получается при совместном тонком измельчении портландцементного клинкера (65-75% состава), расширяющих добавок (13-20%) и гипсового камня (6-10%). В качестве расширяющих добавок используется сульфоалюминатный (сульфоферритный) клинкер, получаемый из глиноземистых и сталерафинировочных шлаков, отходов производства феррохрома и ферротитана.
По вещественному составу цемент НЦ должен соответствовать сульфатированному портландцементу типа II-С по ГОСТ 30515 «Цемент. Общие технические условия».
При гидратации содержащиеся в клинкере материалы образуют гидросульфоалюминат кальция, гидроксиды кальция и магния, увеличивающиеся в объеме в процессе структурообразования и твердения цементного камня.
Отсутствие усадки устраняет возникновение растягивающих напряжений, приводящих к появлению поверхностных и внутренних трещин и, как следствие, повышает влагонепроницаемость и термостойкость конструкций. Это качество обеспечивает широкое использование цемента НЦ для гидроизоляции различных объектов и сооружений.
Марки НЦ и их свойства
В ГОСТ Р 56727-2015 определяющим показателем классификации напрягающего цемента является энергия самонапряжения, по которому выделяются 4 типа:
- НЦ-5 с низкой энергией самонапряжения, когда оно составляет менее 0,7 МПа;
- НЦ-10 с малой энергией, показатель самонапряжения от 0,70 до 2,0 МПа;
- НЦ-20 со средней энергией, показатель – от 2,0 до 3,0 МПа;
- НЦ-30 с высокой энергией, показатель – более 3,0 МПа.
По прочностным характеристикам каждый из указанных типов может подразделяться на классы прочности 32,5 и 42,5, индекс которого указывает на предел прочности материала в МПа.
По скорости твердения установлены подклассы прочности – нормальнотвердеющие Н и быстротвердеющие Б.
Указанные характеристики включаются в маркировку материала, которая наносится на его упаковку. Например, упаковка напрягающего цемента НЦ 20, класса прочности 32,5, быстротвердеющего должна содержать маркировку в виде: Цемент напрягающий НЦ-20-32,5Б – ГОСТ Р 56727-2015.
Некоторые производители под маркой расширяющихся или напрягающих цементов выпускают строительные смеси типа НЦ-40 или НЦ-60 со ссылкой на различные стандарты, в том числе ГОСТ Р 56727-2015, ГОСТ 31108-2003 на общестроительный цемент или ГОСТ 31357-2007 на сухие строительные смеси, хотя ни один из них не указывает таких марок в числе разрешенных.
Упаковка таких материалов выглядит стандартно, цена может оказаться привлекательной для покупателя, в большинстве незнакомого с нормативами, а результат может оказаться обратным ожидаемому или заявленному изготовителем.
Цемент НЦ: достоинства и применение
В качестве рекомендуемого приложения ГОСТ Р 56727-2015 указывает некоторые области применения для цемента марки НЦ, к которым относятся:
- изготовление конструкций и сооружений – сборных, монолитных, емкостных, подземных;
- изготовление напорных и безнапорных труб;
- сооружение тоннелей, в том числе метрополитена, плавательных бассейнов, конструкций с динамическими нагрузками, фундаментов под турбоагрегаты, конструкций с предварительно напрягаемой арматурой;
- ремонт дорожных и аэродромных покрытий, автодорожных мостов, эксплуатируемых кровель, полов промышленных зданий и спортивных сооружений;
- сооружение хранилищ промышленных отходов, в том числе РАО;
- усиление железобетона при реконструкции и ремонте.
Цемент нц подходит для ремонта дорог.
К достоинствам материала можно отнести техническую и экономическую эффективность его применения, которая выражается в обеспечении высокой трещиностойкости, влагоустойчивости и коррозионной стойкости конструкций, исключении гидроизоляции, сокращении сроков строительства, повышении надежности и срока службы сооружений.
Технология использования
Технология приготовления растворов и бетонов и использованием цемента НЦ предусматривает, что необходимые пропорции компонентов должны быть указаны на упаковке материала. Часто его используют в виде цементно-песчаного раствора для устройства гидроизоляции или проведения ремонтных работ – для заделки швов, трещин и стыков в бетонных конструкциях.
В этом случае сухая смесь состоит из одной части цемента НЦ и двух частей чистого песка. Количество воды составляет около 40% от веса цемента. Состав перемешивают в сухом виде, затем замешивают с постепенным добавлением воды до однородной консистенции. При этом не стоит ради экономии смешивать НЦ с другими видами цемента, так как его специальные свойства будут потеряны.
При ремонте старого бетона следует тщательно подготовить поверхность – очистить от грязи, пыли, остатков краски и нефтепродуктов и увлажнить перед укладкой раствора. При укладке раствор следует максимально уплотнить для полного заполнения объема. В последующие 5-7 суток отремонтированную поверхность следует периодически увлажнять или укрывать пленкой для уменьшения испарения.
