Плотность цемента: насыпная и истинная

Плотность цемента – это отношение его массы к объёму. Знакомая со школы формула поможет вам точно рассчитать стройматериалы, приготовить качественную бетонную смесь и не быть обманутыми недобросовестными производителями. Узнайте, как эта величина связана с прочностью бетона, и что на неё влияет.

Как изменяется плотность цемента во внешней среде

Прежде всего, нужно понимать, о плотности чего мы говорим: сухого цемента в мешках или затвердевшего раствора. Последнее называется истинной плотностью цемента. Если она получится низкая, кирпичная стена на растворе из него будет непрочной, штукатурка тоже может обвалиться, а бетон с таким связующим окажется ниже заявленной марки.

На практике строителей чаще интересует насыпная плотность. Она, в первую очередь, зависит от того, как мелко помолот цементный порошок на заводе (а из чего делают цемент). Чем мельче, тем он плотнее, потому что большую часть массы составляют частички цемента, а не воздух между ними. Естественно, тот же объём смеси будет весить больше. На насыпной плотности строятся расчёты: сколько цемента брать, в каких пропорциях смешивать его с другими компонентами. А от этих цифр во многом и зависит истинная плотность.

Впрочем, можно взять хорошее, плотное сырье, сделать качественный раствор, но нарушить технологию заливки или создать плохие условия для твердения – и тогда в готовом бетоне будет много пор и трещин. Истинная плотность в этом случае окажется меньше, чем вы рассчитывали. Но, раз набрав прочность, цемент как твердое тело будет иметь более или менее одинаковую плотность. У сыпучего вещества эта величина непостоянна. Она меняется со временем даже у цемента одного и того же состава, той же марки и сделанного по одной и той же технологии.

1. У только что смолотого цемента насыпная плотность меньше, потому что одинаковый заряд заставляет частицы отталкиваться друг от друга. Этот заряд на них возникает от трения об оборудование и о другие частицы. Но при долгом хранении они «разряжаются», расстояние между ними уменьшается, и плотность смеси растет. Гидрофобные добавки, кстати, тоже могут влиять на статическое электрическое поле внутри.
2. Она увеличивается при перевозках. От вибрации частицы укладываются максимально компактно, заполняя собой свободное пространство.
3. Плотность сухого цемента меньше. При высокой влажности он, как и любой пористый материал, впитывает воду и становится тяжелее. Только его нельзя просушить – как, например, мокрый песок. Вода необратимо меняет структуру цемента: в нём образуется цементный камень. Так что в этом случае высокая плотность не показатель качества, она говорит о том, что условия хранения были нарушены. Цемент с комками непригоден для замешивания растворов.

Упаковки с цементной смесью всегда хранят в сухом месте, на поддонах. На заводах, чтобы она не слёживалась, в силосах делают аэрацию – продувание воздухом. Поэтому лучше смотреть на дату расфасовки и не покупать цемент, долго пролежавший на складе. Также не покупайте его задолго до того, как будете использовать.

Рекомендуемый срок хранения (даже в нераспечатанной упаковке и в правильных условиях) 2-3 месяца.

Сколько весит цемент

Удельный вес – это отношение веса цемента к его объему. Это значит, как в том анекдоте, что столько весит один килограмм. Строго говоря, это не то же самое, что плотность, просто в условиях земного притяжения эти величины численно совпадают. Так что на практике их обычно используют, говоря об одном и том же.

По удельному весу (плотности бетона) смеси делят на:

• особо тяжёлые (больше 2500 кг/м³);
• тяжёлые (2200—2500 кг/м³);
• облегченные (1800—2200 кг/м³);
• легкие (плотность 500—1800 кг/м³);
• особо лёгкий (плотность менее 500 кг/м³).

Тяжёлые бетоны сохнут дольше, но зато они долговечнее за счёт более высокой прочности, влаго- и морозостойкости. Для этого в них добавляют крупные наполнители с большей плотностью твердого вещества (гранитный щебень) и цемент с большим удельным весом. Возможно вам понадобится узнать сколько весит 1 куб бетона.

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 рассчитать вес цемента для приготовления строительных смесей

Предположим, вам нужно приготовить бетонный раствор определенного класса. Смотрим марку цемента и выбираем пропорции по таблице:

Неважно, будете вы отмерять компоненты в единицах массы или объёма, главное, чтобы единицы были одни и те же. Из определения у нас есть формула: плотность = масса/объём. Соответственно,

• если нам нужно узнать объём, делим массу на плотность;
• если необходима масса, перемножаем плотность и объём.

Допустим, вам нужен 1 куб бетона B15 (1 м3 = 1 000 л). В наличии цемент 32,5.

Класс прочности 32,5 соответствует марке М400, а 42,5 – M500.

Вы будете отмерять составляющие 10-литровыми вёдрами, чтобы было удобнее. По пропорции получается: 10X +25X+42X=1000 (л)
X – пропорциональная нужному объёму бетона единица объёма. Умножим это на 10 и получим общий объём цемента (потом рассчитаем аналогично объем песка как 25Х и щебня как 42X).

Всего объёмных частей в смеси: 10+25+42=77
X=1000/77=13
Отмеряем 10 раз по 13 литров. (Здесь получается удобно, можно сделать наоборот, ровно 13 вёдер, но главное не запутаться с щебнем и песком.) Итак, мы потратим 10х13=130л цемента.

Но цемент продаётся мешками с указанием массы (25, 50 кг). Как узнать, сколько мешков нам понадобится для строительных работ?

Среднюю плотность для марки М400 (1200 кг/м3) мы умножаем на получившийся объём. Только не забывайте переводить в одинаковые единицы: 130 л = 0,13 м3

0,13 х 1200 =156 кг
156 / 50 = 3,12
Получилось чуть больше трёх мешков по 50 кг.

Можно поступить наоборот, узнав, сколько литров в одном мешке: 50 кг / 1200 кг/м3 = 0,042 м3 = 42 л
130/42=3,09 – снова получается, что нужно где-то три мешка.

Кроме того, можете взять для расчётов не среднюю плотность цемента, а измерить её точно.

1. Взвесить пустое ведро.
2. Взвесить ведро с цементом.
3. Отнять из второго числа первое.
4. Результат разделить на объём. (Здесь: 10 л = 0,01 м3. Но это необязательно, подойдет тара любого объёма)

Для такого способа не нужно иметь под рукой таблицы, где указано, какому классу или марке какой удельный вес соответствует. Скажем, если вы на участке без интернета. Однако с таблицами можно проверить, хорошего ли качества цемент. Если плотность сильно ниже той, что должна быть у этого класса – это повод задуматься.

Главное, не встряхивать его в ведре и не досыпать сверху ещё, это завышает плотность.

Надеемся, вы немного разобрались с такими характеристиками, как истинная и насыпная плотность и удельный вес. А если возникли сложности, не стесняйтесь задавать вопросы в комментариях, и мы обязательно ответим.