Прочность портландцемента
Прочность портландцемента характеризуется прочностью на сжатие и прочностью на изгиб. По прочности портландцемент подразделяется на четыре марки: 300, 400, 500 и 600.
Марка портландцемента указывается по прочности на изгиб образцов определенных размеров и на сжатие их половинок, изготовленных из пластичного раствора с составом 1:3 по массе и испытанных в возрасте 28 суток твердением образцов в водных условиях при заданной температуре. Прочность на сжатие через 28 суток называется активностью цемента.
При отнесении портландцемента к той или иной марке прочность образцов на сжатие и изгиб должна быть не ниже числа, указывающего номинальное значение марки цемента. Отклонение прочности на сжатие от 28-суточных образцов допускается до 5 % ниже номинальной прочности.
До 1960-х годов определение марки цемента производилось по пробным кубам твердого цементного раствора, изготовленным трамбованием. Водоцементное отношение растворной смеси обычно находится в диапазоне от 0,24 до 0,28. Такое значение водоцементного отношения и способ приготовления образцов трамбованием по существу не соответствовали условиям применения цемента в рабочих бетонных смесях и наиболее распространенному способу их уплотнения – вибрированию. Водоцементное отношение товарных бетонных смесей всегда превышает нормальную плотность теста из цемента, ориентируясь на их удобоукладываемость при уплотнении с помощью вибрации.
Чтобы приблизить методы определения марки цемента к практическим условиям, отказались от их определения, испытывая образцы из твердого раствора с уплотнением растворной смеси трамбованием. Разработан новый метод, в котором определение содержания цемента проводят на образцах из пластичного раствора при сжатии растворной смеси вибрацией.
Марку старого стандарта цемента определяли по прочности на сжатие образцов кубической формы и прочности на растяжение образцов в виде восьмерки из растворной смеси. При изготовлении кубов и восьмерок всегда будет больше или меньше отличий, неизбежно сказывающихся на их физико-механических свойствах. Кроме того, в подавляющем большинстве конструкций бетон работает не на чистое растяжение, а на изгиб, и растягивающие напряжения возникают в нем только в результате изгиба. В целях устранения возможных несоответствий при изготовлении образцов для определения качества цемента и приближения характера напряжений в образцах при их разрушении к эксплуатации конструкций новым стандартом предусмотрено изготовление образцов в виде балки определенных размеров. Через 28 дней твердения балка разрушается точечной нагрузкой посередине и определяется поперечная прочность на разрыв. Затем путем испытания каждой половины на прессе определяют прочность образца на сжатие. Полученные данные по пределу прочности образцов при сжатии и изгибе позволяют определить марку цемента.
Разница в начальном значении водоцементного отношения раствора с жесткой и пластичной консистенцией отражается на пористости и, следовательно, прочности цементного раствора, которая оказывается ниже у образцов из пластичного и больше в образцах из жесткого раствора. Например, портландцемент М500, определяемый в твердых растворах, по новой методике испытаний будет иметь М400 в растворах пластичных. Однако для глиноземно-известковых пуццолановых и известково-шлаковых цементов сохранились испытания вяжущих в образцах твердых растворов.