Класс цемента: Марки цемента по прочности – что добавить и с чем смешать, чтобы повысить показатели

15.05.202326.04.2023 alexxlab 0 Комментариев

Содержание

расшифровка, применение, свойства в таблицах

Цемент – вяжущий порошок, применяемый в строительстве для изготовления строительных смесей и растворов. Изготавливается из карбонатных и глинистых пород, добываемых открытых способом. В зависимости от сырьевого состава имеет различные эксплуатационные характеристики. Для удобного выбора цемент разделен на марки, каждой из которых соответствует вяжущее с определенным составом и свойствами. Маркировка наносится на упаковку, в которую расфасовывается строительный материала, или отображается в сопроводительной документации к партиям вяжущего, поставляемого потребителю навалом.

Расшифровка марок цемента по новому ГОСТу 31108-2003

Актуальным нормативным документом, определяющим правила обозначения цементного вяжущего, является ГОСТ 31108-2003. В соответствии с ним тип материала указывается комбинацией русских букв, римских и арабских чисел.

В начале маркировки указывают полное название продукта, а затем – буквы ЦЕМ, римские цифры и буквы, обозначающие подтипы.

Таблица расшифровки марок цемента и области их применения

Обозначение типа вяжущего	Видя вяжущего	Примечание	Области применения	Где не рекомендуется применять
ЦЕМ I	Портландцемент	Не содержит минеральных добавок	Монолитные бетонные и железобетонные конструкции	В конструкциях с особыми свойствами
ЦЕМ II	Портландцемент с минеральными добавками	Буквы А и В обозначают подтип, характеризующий процентное содержание минеральных добавок, которые указываются после подтипа	Монолитные бетонные и железобетонные конструкции	—
ЦЕМ III	Шлакопортландцемент		Монолитные массивные армированные бетонные конструкции наземного, подземного и подводного размещения	Для производства морозоустойчивых бетонов, при строительстве объектов, испытывающих попеременное увлажнение и высыхание
ЦЕМ IV	Пуццолановый		Монолитные бетонные и ЖБ конструкции подземного и подводного размещения	Для производства морозостойких бетонов и бетонных смесей, которые будут твердеть в сухих условиях, при строительстве объектов, испытывающих попеременное увлажнение и высыхание
ЦЕМ V	Композитный		Имеют различные области применения, в зависимости от состава	—

Краткие характеристики цемента разных марок:

ЦЕМ I – портландцемент. Отличается высокой скоростью набора прочности на начальных стадиях. Через сутки после укладки в опалубку продукт приобретает примерно 50% от марочной прочности. Количество минеральных добавок в таком вяжущем не превышает 5%.
ЦЕМ II – портландцемент с минеральными добавками, количество которых превышает 5% (до 35%). Скорость твердения такой смеси снижается с повышением процентного соотношения присадок.
ЦЕМ III – шлакопортландцемент с нормальной скоростью твердения. В состав входит гранулированный шлак, образующийся при производстве чугуна, в количестве 36-65%.
ЦЕМ IV – пуццолановый с нормальной скоростью набора марочной прочности . В его составе имеются кремнезем (обозначается буквами «МК» или «М»), зола-унос («З»), пуццоланы («П»). Процентное соотношение добавок – 21-35%.
ЦЕМ V – композитное вяжущее с нормальной скоростью набора прочностных характеристик. В его состав входят 11-30% золы-уноса, 11-30% гранулированного шлака, который является отходом производства чугуна.

После указания подтипа (А или В) указывается тип присадки:

Ш – шлак, который является отходом металлургической индустрии;
И – известняк;
З – зола-унос, которая является отходом энергетических предприятий;
П – пуццоланы;
М, МК – микрокремнезем.

Далее указывается прочность вяжущего, которая в ГОСТе 31108-2003 обозначается классом, а ранее она характеризовалась маркой.

Как определить марку (класс) прочности цемента в лабораторных условиях:

изготавливают образцы из цементного раствора размерами, определяемыми ГОСТом;
образцы помещают на вибростол и вибрируют в течение трех минут;
образцы выдерживают в формах в течение двух суток, затем извлекают их и погружают в воду на 28 суток;
насухо вытертые образцы испытывают на сжатие, средняя арифметическая величина сопротивления на сжатие трех образцов и является маркой (классом) прочности.

Какие бывают классы прочности цемента и каким маркам они соответствуют, а также их области применения, указаны в таблице.

Класс	Ближайшая марка	Прочность на сжатие в возрасте 28 суток, не менее кгс/см²	Области применения
22,5	М300	22,5	Востребован в индивидуальном строительстве для сооружения конструкций, не испытывающих серьезных нагрузок
32,5	М400	32,5	Материал, наиболее популярный в малоэтажном строительстве, востребован для монолитного бетонирования и изготовления ЖБИ
42,5	М500	42,5	Вяжущее, предназначенное для монолитного строительства многоэтажных объектов, изготовления ЖБИ, эксплуатируемых при высоких нагрузках
52,5	М600	52,5	Применяется при строительстве опор мостов, военно-инженерных объектов

После класса прочности в маркировке вяжущего указывают скорость его твердения:

Н – нормально твердеющий;

Б – быстро твердеющий.

В конце обозначения указывают нормативный документ, которому соответствуют характеристики материала.

Пример маркировки. Нормально твердеющий портландцемент с минеральными добавками до 5% классом прочности 32,5 (марка М400) обозначается следующим образом: «Портландцемент ЦЕМ I 32,5Н ГОСТ 31108-2003».

Маркировка цемента по ГОСТу 10178-85

Наряду с обозначениями, установленными ГОСТом 31108-2003, производители часто указывают маркировку по ГОСТу 10178-85, поскольку она является для рядового потребителя более привычной и понятной. В обозначении старого образца указывают:

Сокращенное название продукции. ПЦ – портландцемент, ШПЦ – шлакопортландцемент, ССПЦ – сульфатостойкий портландцемент, ППЦ – пуццолановый портландцемент.
Марку прочности – М300, М400, М500, М600, которая определяет прочность на сжатие цементного продукта в возрасте 28 суток.

Процентное соотношение присадок – буква «Д» и проценты. Например, Д0 – миндобавки отсутствуют или их количество не превышает 5%, Д20 – 20% минеральных добавок.
Буквенное обозначение особого свойства вяжущего. «Б» – быстро твердеющий, «Г» – гидрофобный.
ГОСТ, в соответствии с которым изготовлен продукт.

Пример обозначения быстро твердеющего портландцемента без минеральных добавок марки прочности М400 в соответствии с устаревшим нормативом: ПЦ 400-Д0-Б ГОСТ 10178-85.

Марки цемента по морозостойкости не определяются. Этот показатель устанавливается для продукта, изготовленного на базе цемента, – цементно-песчаного раствора или бетона. Морозостойкость затвердевших цементно-песчаных растворов и бетонов во многом зависит от характеристик мелкого заполнителя (песка) и крупного заполнителя (щебня), а также применяемых присадок.

старый и новый ГОСТ, расшифровка

Уже более пятнадцати лет действует стандарт, который более полно описывает состав и характеристики цемента. Согласно новому стандарту марки цемента обозначаются римскими цифрами, а также указывается количество и тип добавок, класс по прочности на сжатие и скорость твердения. В общем, в новой маркировке содержится полная информация для осознанного выбора вяжущего.

Содержание статьи

1 Марки цемента по ГОСТу 31108
- 1.1 Название и вещественный состав
- 1.2 Добавки в составе
- 1.3 Класс по прочности на сжатие
2 Что означает марка цемента по старому ГОСТу
3 Соответствие старой и новой маркировки цемента

Марки цемента по ГОСТу 31108

Новый стандарт был разработан в 2003 году для согласования действующей маркировки с той, которая принята в странах ЕС. На данный момент работоспособна последняя версия от 2016 года. Как обычно, действие предыдущего стандарта не отменено — оба работают параллельно.

Маркировка тоже может быть смешанной

Название и вещественный состав

По-новому марки цемента определяются их вещественным составом. В маркировке присутствуют три буквы кириллицы — ЦЕМ и латинские цифры за ними. Латинскими цифрами и зашифрован состав:

Цемент от ЦЕМ II до ЦЕМ V могут иметь подтипы в зависимости от добавок. Они обозначаются латинскими буквами A, B и C. После обозначения группы ставят косую черту, а за ней букву, обозначающую тип добавки, затем через тире букву, которой кодируют саму добавку. Например, ЦЕМ Н/А-И. Если добавок несколько, их обозначение указывается через тире, а вся группа берется в скобки: например: ЦЕМ IV/A (П-З-Мк).

Добавки в составе

Добавки и обозначение марок бетона с ними есть в таблице. Как видим, ЦЕМ I делают только из измельченного клинкера с небольшим количеством (не более 5%) технологических веществ. Больше всего модификаций и разновидностей у второй группы портландцемента.

Марки портландцемента в зависимости от добавок в составе

Шлакопортландцемент и более низкие марки цемента тоже имеют добавки, но вариаций значительно меньше. Все добавки и присадки в маркировке отображаются заглавными буквами:

Ш — гранулированные шлаки;
Мк — микрокремнезем;
П — пуццолана;
Г — глиеж;
З — зола;
С — обожженный сланец;
И — известняк.

Марки цемента в зависимости от состава добавок

Чистый портландцемент — ЦЕМ I, всегда идет без дополнительных компонентов, так как он, по определению, иметь их не может. Рассмотрим несколько примеров маркировки других марок цемента. Если видим ЦЕМ II/В-Ш. Это значит, что перед нами портландцемент второго типа, то есть, с добавками. Об этом говорят буквы, которые стоят после косой черты. Буква «B» говорит, что количество добавок более 21%, а буква «Ш» — использован шлак. Надпись ЦЕМ III/C обозначает шлакопортландцемент с добавкой обожженного сланца. В общем, наверное, понятен способ расшифровки маркировки.

Класс по прочности на сжатие

В новом стандарте за составом должна указываться прочность на сжатие, которую в состоянии дать эта марка цемента. По ГОСТу существуют только три значения:

22,5 Н;
32,5 Н;
42,5 Н;
52,5 Н.

Обозначение и скорость набора прочности по стандарту для цемента разных марок

Прочность проверяется на 2, 7 и 28 сутки.

Практически все цементы проверяют через 7 дней после затворения, а ЦЕМ III (шлакопортландцемент) проверяют через 2 суток. По скорости твердения марка цемента может быть:

нормальнотвердеющей — обозначается буквой Н после класса прочности на сжатие;
медленнотвердеющей — М;
быстротвердеющей — Б.

График набора прочности цемента по новому стандарту в мПа

Вся эта информация отображается в маркировке. Например: ЦЕМ III/В-Ш 32,5М. Обозначает шлакопортландцемент с добавками типа В — гранулированным шлаком, прочностью на сжатие 32,5 М, медленнотвердеющий.

Что означает марка цемента по старому ГОСТу

В старом стандарте больше видов цемента. Все они приведены в таблице. Самые ходовые две марки — ШПЦ и ПЦ. Соответственно шлаковый портландцемент и обычный. Маркировка проста — после аббревиатуры стоит трехзначное число. Это марка, которая обозначает прочность на сжатие в килограммах на сантиметр квадратный (кг/см²). Например, ПЦ 400, ШПЦ 300, ПЦ 500. Намного реже встречаются и используются ПЦ 550, 600 и 700. Их применяют для особых условий строительства.

Пример маркировки цемента по старому стандарту

В маркировке портландцемента за маркой стоит буква «Д», которая расшифровывается как «добавки» и дальше цифра от 0 до 20. Цифра указывает процент добавок, соответственно Д0 — это нет добавок, Д20 — 20%. В качестве добавки обычно применяют гранулированный доменный шлак. Например, ПЦ 400 Д15. Говорит о том, что в цементе 15% шлаковых добавок.

Обозначение состава цемента по старому ГОСТу

В ШПЦ шлака по определению больше. По ГОСТу в нем содержится от 21% до 85% этого вещества и поэтому ШПЦ больше 300 кг/см² выдержать не может. Это самая дешевая марка цемента из существующих, которую применяют для изготовления низкомарочного бетона — М100, 150 или 200. И то, если посмотреть на рекомендации, для приготовления раствора марки М200 рекомендован цемент М400, а допустимые марки — М300 и М500. Тем не менее, шлакопортландцемент используют в быту — для стяжки, если не требуется высокая ее прочность, для заливки бетонной подготовки при устройстве пола по грунту.

В частном хозяйстве наиболее ходовая марка цемента — ПЦ 400. Она оптимальна по прочности. Из этого цемента можно сделать раствор от М200 до М350. Именно эти марки находят наиболее широкое применение. Более высокие применяют для многоэтажного и специального строительства.

Соответствие старой и новой маркировки цемента

Точного соответствия быть не может, так как новый стандарт дает более полную расшифровку состава. Сопоставить можно только по прочности и общему числу добавок.

Если сравнивать по количеству добавок, то видим следующую картину.

Те марки ПЦ, которые имеют нулевое количество добавок (Д0) или их не более 5%, соответствуют новой марке цемента — ЦЕМ I. То есть, ПЦ400 Д0 до Д5 и ПЦ500 Д0-Д5 обе будут маркироваться ЦЕМ I. Вот только дальше будет стоять различная цифра, которая обозначает класс прочности на сжатие.

Весь портландцемент, произведенный по старому нормативу с количеством добавок больше 5% будет относиться ко второму типу по новой маркировке. То есть, ПЦ 400 Д10 или ПЦ 500 Д20 равнозначно ЦЕМ II. Так как по старому ГОСТу количество добавок не более 20%, то все марки будут относиться к подтипу А.
Шлакопортланд цемент ШПЦ по-новому обозначается как ЦЕМ III.

Новая маркировка цемента: расшифровка и возможные значения

С соответствием типов бетона по старой и новой маркировке разобрались. Во всяком случае, с наиболее популярными марками. А соответствия старых марок и новых по прочности такие:

М300 соответствует 22,5 Н;
М400 — 32,5 Н;
М500 — 42,5 Н;
М600 — 52,5 Н.

Теперь все понятно даже с новыми обозначениями

Теперь можно привести точное соответствие старых и новых марок цемента на примерах:

ПЦ400 Д5 — ЦЕМ I 32,5
ПЦ400 Д15 — ЦЕМ II/А-Ш 32.5
ПЦ500 Д0 — ЦЕМ I 42,5
ПЦ500 Д20 — ЦЕМ I/А-Ш 42.5
ШПЦ 300 — ЦЕМ III 22,5

Не так и сложно. В новых марках указан более точный состав и количество добавок, которые влияют на характеристики. Может быть также указана скорость твердения. В общем, если знать расшифровку, удобнее подбирать нужную марку.

Состав и классификация цемента — PetroWiki

Почти все буровые цементы изготавливаются из портландцемента — прокаленной (обожженной) смеси известняка и глины. Раствор портландцемента в воде используется в скважинах, потому что его легко перекачивать и он быстро затвердевает даже под водой. Он называется портландцементом, потому что его изобретатель Джозеф Аспдин считал, что затвердевший цемент напоминает камень, добытый на острове Портленд у берегов Англии.

Содержание

1 Дозирование материалов
2 Классификация цемента
3 классификации API
- 3. 1 Класс А
- 3.2 Класс В
- 3.3 Класс С
- 3.4 Класс G
- 3.5 Класс Н
4 Свойства цемента, указанные в спецификациях API
5 Каталожные номера
6 См. также
7 примечательных статей в OnePetro
8 Внешние ссылки
9 Категория

Дозирование материалов

Портландцементы легко модифицируются в зависимости от используемого сырья и процесса их объединения.

Дозирование сырья основано на серии одновременных расчетов, учитывающих химический состав сырья и тип производимого цемента: Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM), тип I, II, III , или белый цемент V, или класс Американского института нефти (API) A, C, G или H. ^[1] ^[2]

Классификация цемента

Основным сырьем, используемым для производства портландцемента, являются известняк (карбонат кальция) и глина или сланец. Часто добавляют железо и глинозем, если они еще не присутствуют в достаточном количестве в глине или сланце. Эти материалы смешивают друг с другом, влажным или сухим, и подают во вращающуюся печь, которая плавит известняковую суспензию при температуре от 2600 до 3000°F в материал, называемый цементным клинкером. После охлаждения клинкер измельчают и смешивают с небольшим количеством гипса, чтобы контролировать время схватывания готового цемента.

Когда эти клинкеры гидратируются водой в процессе схватывания, они образуют четыре основные кристаллические фазы, как показано в Таблица 1 и Таблица 2 . ^[3]

Портландцементы обычно производятся в соответствии с определенными химическими и физическими стандартами, которые зависят от их применения. В некоторых случаях для получения оптимальных композиций необходимо добавлять дополнительные или корректирующие компоненты. Примеры таких добавок:

Песок
Кремнистые суглинки
Пуццоланы
Диатомовая земля (DE)
Железный колчедан
Глинозем

В расчетах также учитываются глинистые или кремнистые материалы, которые могут присутствовать в больших количествах в некоторых известняках, а также зола, образующаяся при сжигании угля в печи. Незначительные примеси в сырье также должны быть приняты во внимание, так как они могут оказывать значительное влияние на характеристики цемента.

В США есть несколько агентств, которые изучают и пишут спецификации для производства портландцемента. Из этих групп наиболее известными в нефтяной промышленности являются ASTM, которая имеет дело с цементами для строительства и использования в строительстве, и API, которая пишет спецификации для цементов, используемых только в скважинах.

Спецификация ASTM. C150 ^[1] предусматривает восемь типов портландцемента: Типы I, IA, II, IIA, III, IIIA, IV и V, где «A» обозначает воздухововлекающий цемент. Эти цементы предназначены для удовлетворения различных потребностей строительной отрасли. Цементы, используемые в скважинах, подвергаются воздействию условий, не встречающихся в строительстве, таких как широкий диапазон температур и давлений. По этим причинам были разработаны различные спецификации, которые охватываются спецификациями API. В настоящее время API предоставляет спецификации, охватывающие восемь классов тампонажных цементов, обозначенных как классы от A до H. Наиболее широко используются классы API G и H.

Цементы для нефтяных скважин также доступны в классах умеренной сульфатостойкости (MSR) или высокой сульфатостойкости (HSR). Сульфатостойкие марки используются для предотвращения разрушения затвердевшего цемента в скважине, вызванного воздействием сульфатов пластовыми водами.

Классификация API

Нефтяная промышленность закупает цемент, произведенный преимущественно в соответствии с классификацией API, опубликованной в API Spec. 10А. ^[4] Далее определяются различные классы цементов API для использования при забойных температурах и давлениях.

Класс A

Этот продукт предназначен для использования, когда не требуются особые свойства.
Доступен только в обычном сорте O (аналогично ASTM Spec. C150, Type I). ^[1]

Класс B

Этот продукт предназначен для использования в условиях, требующих умеренной или высокой устойчивости к сульфатам.
Доступны марки MSR и HSR (аналогично ASTM Spec. C150, Type II). ^[1]

Класс С

Этот продукт предназначен для использования в условиях, когда требуется высокая начальная прочность.
Доступен в обычном, O, MSR и HSR классах (аналогично ASTM Spec. C150, Type III). ^[1]

Класс G

Никакие добавки, кроме сульфата кальция или воды, или и того, и другого, не должны перемалываться или смешиваться с клинкером во время производства скважинного цемента класса G.
Этот продукт предназначен для использования в качестве основного скважинного цемента. Доступны марки MSR и HSR.

Класс H

Никакие добавки, кроме сульфата кальция или воды, или того и другого, не должны перемалываться или смешиваться с клинкером во время производства скважинного цемента класса H.
Этот продукт предназначен для использования в качестве основного скважинного цемента. Доступны марки MSR и HSR.

Свойства цемента, указанные в спецификациях API

Химические свойства и физические требования приведены в Таблицах 3 и Таблице 4 соответственно. ^[3] Типичные физические требования к различным классам цемента API показаны в таблице 5 . ^[3]

Хотя эти свойства описывают цементы для целей спецификации, цементы для нефтяных скважин должны иметь другие свойства и характеристики, чтобы обеспечить их необходимые функции в скважине. (API RP10B содержит стандарты для процедур испытаний и специального оборудования, используемого для испытаний тампонажных цементов, и включает:

Приготовление суспензии
Плотность навоза
Испытания на прочность при сжатии и неразрушающие акустические испытания
Испытания на время загустевания
Статические испытания на водоотдачу
Эксплуатационные испытания свободной жидкости
Испытания на проницаемость
Реологические свойства и прочность геля
Расчеты перепада давления и режима течения для шламов в трубах и кольцевых пространствах
Процедуры испытаний в Арктике (вечной мерзлоте)
Испытание на стабильность шлама
Совместимость скважинных флюидов. ^[5]

Каталожные номера

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 9 0045 1,4 ASTM C150-97a, Стандартные технические условия на портландцемент. 2000. Западный Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International. http://dx.doi.org/10.1520/C0150_C0150M-12
↑ ASTM C114-97a, Стандартные методы химического анализа гидравлического цемента. 2000. Западный Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International. http://dx.doi.org/10.1520/C0114-11B.
↑ ^3,0 ^3,1 ^3,2 Смит, Д.К. 2003. Цементирование. Серия монографий, SPE, Ричардсон, Техас, 4, гл. 2 и 3.
↑ Спецификация API. 10A, Технические условия на цементы и материалы для цементирования скважин, 23-е издание. 2002. Вашингтон, округ Колумбия: API.
↑ API RP 10B, Рекомендуемая практика испытания скважинных цементов, 22-е издание. 1997. Вашингтон, округ Колумбия: API.

См. также

Работы по цементированию

PEH: Цементирование

Примечательные статьи в OnePetro

Внешние ссылки

Монография SPE по цементированию

Категория