Плотность цемента – чем отличается истинная от насыпной

Плотность цемента – чем отличается истинная от насыпной

Физические значения параметров строительных материалов, одним из которых является удельный вес, необходимы для правильного выбора пропорций при смешивании. Нередко приходится учитывать плотность цемента в процессе расчетов. Для этого обращаются к специализированным справочникам или спецлитературе.

Содержание

Показатели, определяющие плотность цемента

Истинная плотность всегда одна и та же для той или иной марки цемента. А вот насыпная плотность может сильно менять, в пределах 1100-1600 кг/м3. Есть несколько показателей, которые влияют на насыпную плотность:

• Марка, чем выше марка, тем выше плотность
• Химический состав, если сравнить плотность М400 с другими видами, например с гидрофобными или пластифицированными составами, плотность будет разной
• Технология производства, фракции всегда имеют разные размеры и формы, что может увеличивать воздушное пространство между ними
• Условия хранения, но в силосе цемент всегда сохраняет свои свойства
• «свежесть» цемента, также влияет на плотность, только что произведенный продукт имеет больший статический заряд, что увеличивает воздушное пространство между частичками. Со временем цемент «слеживается» и плотность увеличивается

Таблица содержит среднюю насыпную плотность, она равна 1300 кг/м3. Но для некоторых строительных работ такие неточности недопустимы, в этом случае требуется истинная плотность. Этот параметр является постоянным для той или иной марки цемента, например, если взять М500 и М400 у них совершенно разные показатели истинной плотности. Однако, на то, насколько прочным будет бетон в будущем, влияет именно насыпная плотность. Ведь чем выше плотность при использовании, тем лучше будут заполнены пустоты. Правда стоит заметить, чем выше плотность, тем выше цена на цемент.

Наилучшие показатели удельного веса у портландцемента, из-за отсутствия добавок. Наиболее низкие показатели у шлакопортландцемента, она может достигать до 2900 кг/м3. Поэтому, он считается более экономичным, ведь с ним можно создавать элементы больших размеров. Однако, когда нужна прочная железобетонная конструкция, лучше отдавать предпочтение маркам М400 и М500.

Можете ознакомиться с таблицей характеристик различных цементов:

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.

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.

От чего зависит истинная плотность цемента?

Подводя итоги, стоит отметить, что множество факторов влияет на технические характеристики строительного материала. Воздействие большинства из них провоцирует то или иное поведение продукта при его активной эксплуатации. Чтобы материал оказался надежным и безопасным в применении, необходимо предварительно проанализировать его особенности и факторы, которые влияют на них.

Плотность раствора цемента напрямую зависит от времени его производства и более свежий продукт обладает меньшими показателями этой категории, так как в ходе изготовления некоторые частицы обладают статическим зарядом, что провоцирует их отторжение и появление воздушных пустот. С течением времени средняя плотность цемента стабилизируется и достигает приблизительной отметки в 1 100 кг/м3. В ходе перевозки и последующего хранения показатель может увеличиться до 1 600 кг/м3.

Технология производства играет не последнюю роль в том, какое значение имеет плотность цемента M300 и любой другой марки, так как от степени измельчения крупиц зависит и объем появляющихся пустот.

Класс и вид товара также диктует свои правила. Выбирая из широчайшего спектра необходимый материал, ориентируясь на наличие добавок, стоит помнить о том, что плотность цемента M100 и других марок свидетельствует о склонности к затвердению, хотя ее необходимо учитывать в соотношении с другими факторами.

Кроме того, на любых технических показателях сказываются и условия хранения. В случае с цементом это обстоятельство не менее важно, чем при работе с другими сыпучими смесями. Считается, что плотность сухого цемента кг/м3 равна цифре 1 300, но при хранении продукта в пространстве, где наблюдается высокая влажность, влага будет вытеснять воздушные молекулы и увеличивать вес состава.

Все описанные выше нюансы необходимо учитывать при работе с цементом, используя его в качестве строительного материала для возведения объектов, их ремонта и отделки.

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.

Что влияет на плотность цемента?

Насыпная плотность цемента является переменной величиной, в отличие от истиной (удельной). Данный показатель обычно варьируется в диапазоне 1100-1600 кг/м 3 .

На плотность материала влияет:

1. Марка цемента. Чем она ниже, тем ниже показатель плотности. К примеру, у цемента марки ЦЕМ 22,5 (М300) плотность ниже, чему материала с маркировкой ЦЕМ 52,5 (М600). Это учитывается при выборе связующего вещества для приготовления бетонов и растворов.
2. Химический состав. Цемент – многокомпонентное вещество, при этом тип и соотношение составляющих бывает разным, что влияет на показатель плотности. Повысить плотность материала могут и специальные добавки для улучшения характеристик цемента.
3. Технология изготовления. Цемент изготавливается сухим, мокрым и комбинированным способом, но во всех случаях производится отжиг подготовленного сырья и дробление получившегося клинкера. Чем мельче фракция, тем меньше пустот между частицами материала, и наоборот. Цемент мелкого помола имеет более высокую плотность.
4. Условия хранения и транспортировки. Упаковка материала должна надежно защищать его от контакта с воздухом, но на практике часто встречаются нарушение герметичности упаковки. В этом случае важно, в каких условиях хранился цемент – на открытом воздухе, в помещении с нормальной или повышенной влажностью. Цемент вбирает влагу, его частицы расширяются и плотнее прилегают друг к другу – плотность материала увеличивается. Также уплотнение происходит при перевозке упаковок с цементом по неровным дорогам, неаккуратной перегрузке, так как сыпучий материал утрясается и утрамбовывается.
5. Срок хранения. В течение некоторого времени после изготовления в сыпучем материале сохраняется статический заряд, из-за которого частички размолотого клинкера отталкиваются друг от друга – чем больше воздушные прослойки между частицами материала, тем ниже его плотность. Соответственно, при длительном хранении цемента этот эффект пропадает и материал уплотняется.

Первые три пункта списка учитываются производителем, который указывает истинную плотность цемента. Но прежде чем пускать материал в дело, стоит учесть, как давно изготовлен цемент и как повлияли на него условия хранения и транспортировки. Расчет насыпного цемента можно выполнить самостоятельно.

Значение плотности для разных типов цемента

Приведём стандарты, по которым вы сами сможете перевести единицы массы в единицы объёма и наоборот, а также проверить качество цемента. Во-первых, удельный вес неодинаков для разных марок. Насыпная плотность цемента М500 – 1300 кг/м3, М400 – 1200 кг/м3. А самый большой удельный вес у тех, что с длительным сроком схватывания – 1500 кг/м3.

У цементов разного состава он тоже отличается. Приведём таблицу (в кг/м3):

Иногда удельный вес цемента даётся в г/см3. Чтобы перевести в кг/м3, нужно умножить его на 1000.

Большие объёмы измеряются в тоннах (т/м3). Разделите число на 1000, и, опять же, получите кг/м3.

Как определить насыпную плотность цемента

Определяется плотность цемента насыпная следующим образом. Заполнитель сушат до необходимого состояния и появления постоянной массы, затем насыпают в мерный сосуд, и взвешивают. После этого насыпают цемент, делают это так, чтобы над верхом появился конус. Сосуд не перемещают, чтобы не способствовать появлению уплотнения, появившийся конус снимают линейкой, сосуд с уплотнителем помещается на весы.

Важно! В рыхлом состоянии насыпная плотность у цемента может быть — 1100/1200 кг/м3, а если состояние уплотненное она может быть 1500/1600 кг/м3.

При расчете насыпной плотности на больших объектах обычно берут среднюю цифру, и принимают плотность как 1300 кг/м3. Правильность полученного результата зависит от формы мерного сосуда и его вместимости от соотношения размеров сосуда и зерен заполнителя. Чем меньше размер мерного сосуда, тем ниже степень заполнения его цементом.

Расчет и определение

Определение насыпной плотности цемента – это достаточно простой процесс, который не требует больших расчет или сложных механизмов измерения данного показателя. Для этого понадобится все три вещи:

• воронка, через которое может проходить материал;
• мерный цилиндр, позволяющий измерить объем цемента;
• весы, предназначенные для выяснения массы исследуемого вещества.

Мерный цилиндр не нужно подбирать больших объемов. Достаточно обычной литровой емкости с мерной линейкой на ее стенках. Использую воронку, в цилиндр следует насыпать определенное количество цемента. После этого необходимо разровнять поверхность материала в емкости и убрать излишки, если таковы имеются.

Массу исследуемого цемента следует взвесить, предварительно перед этим также узнав массу самого мерного цилиндра. При это запрещается утрамбовывать материала или же встряхивать его.

Плотность цемента после получения всех данных исследования можно определить, использую простую формулу:

В данной формуле M2 подразумевает общий вес мерного цилиндра и цемента, который был в нем насыпан. Вместо М1 следует вставить массу самой емкости. V – это объем насыпанного в цилиндр материала, который соответствует показателю, взятому из мерной линейки. Масса измеряется только в килограммах, объем – в метрах кубических.

Плотность цемента по ГОСТ определяют следующим образом: PH=M/V, где М – это навеска цемента в граммах, а V – объем жидкости, вытесненной цементов в сантиметрах кубических. По своей сути этот метод практически не отличается от вышеописанного, являясь его аналогом.

Таким образом можно определить плотность с точностью до 0,01 грамма на кубический сантиметр. Для более корректного измерения исследование проводят два раза, в результат записывая их среднестатистическое значение.

Знать насыпную плотность цемента необходимо из-за различных причин. К ним относится необходимость осуществления расчетов для компонентов бетона.

Благодаря знаниям характеристик материала, можно определить, какое его количество необходимо добавить в бетономешалку.