Чем отличается цемент от бетона?

> В чем разница между цементом и бетоном?

Вы часто можете услышать глагол “цементировать” в разговорной речи, например, когда клиенты просят подрядчика “зацементировать” фасад дома, патио или вход в гараж. У людей без строительного опыта складывается впечатление, что эта работа выполняется с помощью цемента, а слова “штукатурка” и “бетон” часто воспринимаются как синонимы. В этой статье мы постараемся объяснить разницу между цементом и бетоном и подробно обсудим их состав.

Что такое цемент?

Под словом “цемент” часто понимают мелкий минеральный порошок, который служит основой для схватывания строительного раствора. В действительности это более широкий термин, который охватывает различные варианты этого материала на основе извести и глины. Современный цемент правильнее называть портландцементом. Он был изобретен только в середине 19 века. С химической точки зрения его основными компонентами являются оксид кальция (CaO), оксид алюминия (Al2O3) и оксид кремния (SiO2). Промежуточный продукт, портландцементный клинкер, составляет 95%, а еще 5% – гипс, добавка, которая стабилизирует связь и позволяет раствору служить дольше.

Сырье для цемента сильно измельчается, чтобы уменьшить удельную площадь поверхности. Это увеличивает скорость химической реакции и позволяет связующему веществу занять пустоты между заполнителями.

Цемент – относится к кристаллическим гидратам; когда вода попадает в сухой минеральный порошок, образуется жидкий раствор, который со временем затвердевает. Этот процесс называется гидратацией – частицы цемента присоединяют молекулы воды. На первом этапе происходит гидратация алюминатов, которая приводит к образованию кристаллических решеток; этот этап в рабочем процессе называется схватыванием. Затем происходит образование гидросиликатов кальция (Ca(OH)2).

Не вся вода успевает вступить в реакцию с цементом; часть ее просто испаряется. Образование и усадка цементного налета происходит во время фазы сушки. Остаточная вода будет испаряться из материала в течение длительного времени и может вызвать деформацию и растрескивание. Именно поэтому чистый цемент не используется в строительстве.

Чтобы уменьшить растрескивание и компенсировать усадку, цемент сочетается с инертными заполнителями. В кладочных и гипсовых смесях эту роль играет песок, в бетоне – песок и щебень. Заполнители образуют своего рода скелет, который цементный раствор объединяет в единый камень. Они не участвуют в химических реакциях, так как их гранулы слишком велики, но они повышают прочность конечного продукта.

Классификация цемента

Согласно старому ГОСТ 10178-85, цемент обозначался буквенным сочетанием ПЦ (портландцемент), за которым следовал класс (М300, М400, М500). Если в составе присутствовала добавка, за ее силой следовала буква D, а цифра указывала на процентное содержание ингредиента. Таким образом, обозначение имени было следующим: PC400D20 или PC500D0. Когда перед названием стояла буква “Ш” (ShPTs), в качестве основного ингредиента использовался шлакопортландцемент. Количество шлака было нормализовано между 20 и 80%.

Марка указывает на среднюю прочность, которая измеряется в кг/м². Для M300 это 300 кг/м². Марка обозначается буквой B – это гарантированная прочность, которая определяется на основе статистических данных производителя. 95% продуктов имеют стоимость выше класса. Класс измеряется в мПа. Согласно ГОСТ 31108-2003, введено новое обозначение, в котором цемент обозначается как ЦЕМ и имеет 5 категорий.

• CEM 1 – цемент без добавок, класс прочности B 22,5
• CEM 2 – портландцемент с активными минеральными добавками. Этот продукт подразделяется на подтипы в зависимости от доли компонента добавки: A – 6 – 20%, B – 21 – 35%. Кроме того, следующие добавки обозначаются буквой: Ш – шлак, И – известь, МК – микрокремнезем. Класс B32.5
• CEM3 – шлакопортландцемент имеет марку B 42,5 и один подтип A – содержание шлака 36 – 65%.

CEM4 (пуццолановый) и CEM5 (композитный) менее распространены и не используются в индивидуальном строительстве. В конце обозначения ставятся буквы H или B: B для быстрого отверждения или H для нормального отверждения. Запись будет выглядеть следующим образом: ЦЕМЕНТ2/В-Ш 22,5Н. Цемент второй категории с содержанием шлака 21 – 35%, класс прочности 22,5, нормально твердеющий.

Что такое бетон?

Бетон – это композитный материал, прочность которого обеспечивается плотным контактом зерен заполнителя. Цементно-песчаная смесь имеет двухфазную структуру, а бетон – трехфазную. Крупный щебень образует общий каркас, более мелкий песок заполняет пустоты между ними, а пространство между зернами занимает цемент. Такая внутренняя структура создает высокопрочную конструкцию. При смешивании ингредиентов образуется бетонный раствор. Марка цемента и соотношение других ингредиентов определяют конечную прочность изделия после схватывания. Формула обычно выбирается в соответствии со строительной задачей.

Марка цемента определяется в зависимости от проектного класса бетона. Рекомендуется брать на 100 – 200 кг/м² больше, но не следует допускать больших зазоров. Регламентируется минимальный расход цемента на кубический метр бетона (200 кг), поскольку первый выступает не только в качестве вяжущего, но и в качестве мелкого заполнителя. Если цемент М500 используется при производстве бетонного раствора М200, его количество в смеси будет менее 200 кг на кубический метр.

Удобство – по этому параметру составы делятся на подвижные, жесткие и литые. В частном строительстве в подавляющем большинстве случаев используется первый тип. Жесткие смеси чаще используются на заводах, в то время как литые смеси применяются в качестве самоуплотняющихся смесей. Необходимая подвижность раствора (P1, P2, P3 или P4) должна быть учтена при проектировании.

Соотношение вода/цемент (W/цемент), один из основных параметров бетона, используется для определения прочности и подвижности будущего раствора. Для полной гидратации требуется содержание воды в цементе 18% по весу. На практике эти значения часто превышаются для достижения необходимой подвижности смеси. Избыток воды означает, что влага не успевает вступить в реакцию с цементом и начинает испаряться. Это приводит к образованию пор в структуре бетона и снижению его прочности.

Пластификатор – почти всегда присутствует в современном строительстве, это ингредиент, который помогает сбалансировать количество воды. Он обладает водоредуцирующим эффектом: уменьшает количество воды в замесе без ухудшения обрабатываемости смеси. Доля пластификатора в бетонной смеси составляет от 0,1 до 1,5%. В зависимости от состава добавки, водоуменьшающий эффект составляет от 10 до 30%.

Щебень относится к инертным заполнителям и занимает от 70 до 95% бетонной смеси (1000 – 1300 кг/куб). В качестве заполнителя иногда используется гравий, но из-за неровных краев гранул для такой смеси потребуется больше воды.

Песок выбирается в последнюю очередь и должен занимать весь оставшийся объем смеси. Варьируя пропорции песка и щебня, можно сделать смесь дешевле, в зависимости от региональных особенностей рынка строительных материалов.

При изготовлении собственного бетонного раствора обратите внимание на начальную влажность заполнителя. В то время как цемент обычно сухой, песок и щебень лежат снаружи и поэтому несут в себе влагу.

Для крупных строительных конструкций, таких как фундаменты, плиты или колонны, бетон заказывается на заводе. Большие бетономешалки необходимо транспортировать на строительную площадку. Для небольших работ можно использовать готовые бетонные смеси Bronit.