Плотность цемента класса М400 — расчеты и сравнение с М500 и М300

Плотность цемента – один из важных параметров этого материала, который влияет на определение подходящего связующего для создания бетонных смесей нужной прочности и составов для разнообразных строительных задач.

Непосредственно перед приготовлением смеси рекомендуется произвести расчет насыпной плотности цемента, поскольку она может отличаться от стандартных усредненных показателей. Это поможет правильно определить пропорции компонентов бетона или раствора.

Характеристика цемента, его химическая формула

Цемент — вещество с многокомпонентной формулой, которое изготавливается искусственным путем из минерального сырья. Относится к материалам неорганического происхождения и обладает вяжущими свойствами.

Используется в строительстве для приготовления цементных растворов разного состава. При смешивании сухого цемента с жидкостью образуется пластичная масса темно-серого цвета, способная равномерно заполнить форму нужной конфигурации. Раствор постепенно затвердевает и приобретает камнеподобный вид.

Формула этого материала зависит от его типа. Так, в портландцементах преобладает оксид кальция (до 67%), присутствуют также диоксид кремния (до 22%), оксид алюминия (до 5%), оксид магния (не более 5%), оксид серы (от 1,5 до З,5%), а сульфатостойкость материала достигается путем снижения содержания алюминатов кальция.

В состав пуццолановых веществ, кроме CaO и минеральных добавок, входит гипс (двуводный сульфат кальция). Основой глиноземистых цементных смесей являются низко-основные алюминаты кальция, а оксид кальция и диоксид алюминия присутствуют в сопоставимых количествах (50-55% и 45-50%). Шлаковые цементы изготавливаются из мелкогранулированного доменного шлака с добавлением известняка или без него.

Благодаря отличиям в химическом составе каждый тип смеси обладает собственными физическими и эксплуатационными свойствами, что обуславливает их применение в разных областях строительства.

Прежде всего специалисты обращают внимание на следующие характеристики цемента:

• насыпная плотность;
• удельная (истинная) плотность;
• время схватывания и затвердевания;
• показатели прочности;
• влаго- и морозоустойчивость;
• тонкость помола;
• стойкость к коррозии.

Все показатели могут в некоторой степени изменяться в зависимости от внешних условий. 2 первых из них являются определяющими при расчете количества материала, необходимого для возведения какого-либо объекта.

Рекомендации по выбору смеси

Отдавая предпочтение материалу, обратите внимание на следующее:

• Изучите сведения о производителе.
• Отдавайте предпочтение составам отечественного производства.
• Изучите упаковочную тару, на которой указана насыпная плотность цемента.
• Ориентируйтесь на маркировку, с возрастанием которой увеличивается прочность.
• Проанализируйте затраты, на приобретении которых нецелесообразно экономить. Можно приобрести некачественный продукт, а в результате получить конструкцию с недостаточной прочностью.

Насыпная и удельная

Любое сыпучее вещество, к которым относится и цемент, состоит из твердых частиц, разделенных между собой воздушными пустотами. Объем воздуха, окружающего каждую частицу, изменяется под влиянием внешних условий, поэтому и масса у одного и того же количества цемента может быть разной.

Для каждого сыпучего материала существуют 2 физических параметра, которые определяются как соотношение его веса к занимаемому им объему. Они называются насыпной и удельной (истинной) плотностью вещества. При определении первого параметра учитывается объем воздуха, скопившегося между частицами материала.

Его используют для строительных расчетов требуемого количества цемента, находящегося в разрыхленном состоянии. Значения насыпной плотности цемента в кг/м3 (килограммах на метр кубический) для наиболее распространенных марок приведены в таблице:

Удельная плотность является величиной постоянной. При ее вычислении предполагается, что частицы вещества прилегают друг к другу настолько плотно, что между ними не остается воздушной прослойки. Величина истинной плотности цемента всегда выше насыпной и может достигать 3200 кг/м³.

Особенности цемента

Наиболее распространенный цементный состав – материал, имеющий марку М400. Он отличается антикоррозионными характеристиками, повышенной прочностью, что позволяет его применять при производстве железобетонных изделий, гражданском строительстве, возведении промышленных объектов.

Технология изготовления, состав, плотность цемента М400 обеспечивают способность выдерживать усилия порядка 400 килограмм на 1 квадратный сантиметр. Состав с маркой М500 выигрывает по характеристикам и применяется, когда необходимо обеспечить увеличенную прочность.

Преимуществами цемента М400 являются:

• надежное твердение состава;
• возможность применения для строительства фундаментов, штукатурных работ, кладки;
• отсутствие растрескивания при соблюдении технологии;
• дешевизна, позволяющая достичь экономии финансовых ресурсов.

Факторы плотности

Насыпная плотность — переменная величина, зависящая от многих факторов. Наименее плотной является только что изготовленная цементная смесь. Между ее частицами еще сохраняется статическое электричество, что приводит к отталкиванию фракций друг от друга и образованию многочисленных пустот. Освободившееся в материале пространство заполняется воздухом. Со временем внутренний объем воздуха уменьшается, и строительная смесь становится более плотной.

Этот параметр зависит от марки материала. Чем выше его качество, тем более мелкие фракции составляют материал и тем меньше воздуха в нем присутствует. Например, плотность у цемента М400 существенно выше, чем у М100. На показатель также оказывают влияние условия хранения и транспортировки материала. Свежая продукция в мешках обладает рыхлой структурой, но имеет свойство постепенно слеживаться.

Хранение во влажном помещении способствует впитыванию цементным порошком влаги. Вода вытесняет воздух, что делает материал более плотным, приводит к ухудшению качества цемента или его полной негодности.

Играет роль и технология изготовления строительного сырья. На плотность влияет химический состав и качество помола (однородность и размер составляющих его фракций), способ сушки шлама на силосах. Наиболее плотным будет стройматериал мелкого помола. Самые низкие показатели плотности у пуццолановых смесей. Они составляют 900-1100 кг/м³.

Пониженной плотностью обладают цементы с пластификаторами и разными добавками, повышающими морозоустойчивость и улучшающими другие характеристики. Наиболее плотными являются материалы, не содержащие присадок, такие как портландцемент.

Средний удельный вес цемента разных видов. Таблица

Расчет и определение

Удельная плотность сухого цемента в промышленных условиях определяется прибором Ле-Шателье. Но для оценки прочности будущего бетона или другого раствора нужно знать значение насыпной плотности, т.к. от него зависит, насколько пористой получится конструкция. В строительных расчетах чаще всего применяются усредненные показатели. Для свежего материала используют значения 1200-1300 кг/м³, слежавшегося — 1500-1600 кг/м³.

Но иногда для замешивания прочного раствора необходимо знать точное значение этого параметра. Сделать правильный расчет насыпной плотности можно и самостоятельно.

Для этого потребуется:

• мерная емкость объемом 1 л;
• воронка;
• весы.

Сначала следует взвесить пустую емкость. Обозначают эту массу как M1. Затем в мерную посуду через воронку аккуратно засыпают цемент, убирают его излишки и взвешивают ее снова. При этом емкость с содержимым не встряхивают, материал нельзя перемешивать или утрамбовывать.

Массу заполненного сосуда обозначают как M2. Искомую величину определяют по формуле: P = (M1 — M2)/V. Значение массы при подсчетах должно быть выражено в килограммах, объема — кубических метрах.

Для получения наиболее корректных данных измерения и вычисления проводят дважды, а окончательный результат выводят как среднеарифметическую величину. Использование этого способа расчета насыпной плотности дает результат с погрешностью до 0,01 кг/м³, что позволяет достичь требуемой прочности возводимой конструкции и избежать существенных ошибок при строительстве.

Вычисление объема порошка, входящего в мешок

На самом деле, определить содержание вяжущего вещества в одном мешке сложнее, чем может показаться. Для начала стоит уточнить массу цемента. Зачастую стандартная заводская фасовка для мешка цемента — 50 кг. Также существует мешок на 25 килограммов и 40 килограммов. Однако мешок массой в 50 килограммов может отличаться от аналогичного по ряду смежных параметров:

• наличие добавок;
• уровень плотности цемента;
• как следствие предыдущего пункта, занимаемое пространство в 1 мешке.

Стоит учесть тот факт, что характеристики порошка могут меняться со временем. В частности, плотностное значение наименьшим является по завершению производства (так называемая насыпная плотность) из-за насыщения воздухом. Когда осуществляется транспортировка, происходит увеличение насыпного плотностного параметра. И даже если условия, при которых осуществляется хранение, оптимальны, то в течение года исходное число увеличится примерно на 35%.

Как осуществляется расчет

Удельный плотностной уровень — это масса 1 м3 цемента. Для типового портландцемента средняя цифра составляет 1300 кг/м3. Если использовать её, то содержание в мешке 50-килограммового формата можно вычислить по следующей математической пропорции:

1300 кг/м3 – 100% 50 кг – X% X = 50*100/1300 = 3.85%

Соответственно доля 50 кг мешка цемента от 1 куба — 3,85% или 0,0385 кубометра.

Набор табличных данных

В мешке весом 25 или 50 килограмм значения можно пересчитать, используя эту же простейшую формулу. Мы учли все числовые параметры в ряде таблиц.

Желая получить куб бетона, но имея при этом только фасованный порошок, используют замер вёдрами (стандартное на 10 литров).

Однако предпочтительно знать, сколько мешков цемента понадобится, чтобы создать кубометр бетонного раствора.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Как рассчитать сколько нужно цемента и песка?

Для расчета количества цемента и песка необходимо знать объем или массу бетона, который вы хотите изготовить, а также соотношение между цементом и песком, которое будет использоваться при смешивании.

Соотношение цемента и песка зависит от типа бетона, который вы хотите получить. Например, для обычного бетона соотношение может быть 1:2:3, где 1 часть цемента, 2 части песка и 3 части щебня. Для других типов бетона соотношение может быть иным.

Если у вас есть объем или масса бетона, а также соотношение между цементом и песком, можно использовать следующие формулы для расчета количества цемента и песка:

Для расчета количества цемента: Количество цемента = объем бетона * (доля цемента / суммарную долю ингредиентов) или Количество цемента = масса бетона * (доля цемента / суммарную долю ингредиентов)

Для расчета количества песка: Количество песка = объем бетона * (доля песка / суммарную долю ингредиентов) или Количество песка = масса бетона * (доля песка / суммарную долю ингредиентов)

Здесь доля цемента и доля песка определяются соотношением между ними, а суммарная доля ингредиентов — суммой долей всех ингредиентов, используемых в бетонной смеси (цемент, песок, щебень и т.д.).

Например, если вы хотите изготовить 1 кубический метр обычного бетона соотношением 1:2:3 и у вас есть цемент с плотностью 1400 кг/м³, песок с плотностью 1600 кг/м³ и щебень с плотностью 2400 кг/м³, то расчет будет следующим:

Суммарная доля ингредиентов = 1+2+3 = 6 Доля цемента = 1/6 = 0.1667 Доля песка = 2/6 = 0.3333 Доля щебня = 3/6 = 0.5

Количество цемента = 1 * (0.1667 / 0.5) * 1400 = 466.67 кг Количество песка = 1 * (0.3333 / 0.5) * 1600 = 1066.67 кг

Т

Видео. Пропорции бетона М300