Beton-zavod-ivanteevka.ru

БЕТОННЫЙ ЗАВОД "РБУ ИВАНТЕЕВКА"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вес, объем и пропорции цемента для строительных растворов

Вес, объем и пропорции цемента для строительных растворов

При замешивании цементного раствора неудобно пользоваться рецептурой ГОСТ, где компоненты указаны в долевом соотношении друг к другу. Удобнее использовать привычные меры: мешки или килограммы. Тогда рецепт раствора становится простым и понятным и, смешав все компоненты можно получить материал с заданными техническими характеристиками.

Сколько кг цемента в одном мешке или кубическом метре? Какой объем занимает 1 мешок сухого цемента? Эти вопросы актуальны при расчете стройматериалов, при выборе, т. к. фасовка бывает разной, а ;также при подборе транспорта для доставки. Каждая марка сухого цемента имеет свой вес, а значит и соотношение компонентов при замешивании цементно-песчаного раствора будет разным.

ве цемента

От чего зависит вес цемента?

Удельный вес строительного материала по СНиП II-3-79 — это физическая величина, показывающая отношение веса материала к объему, которое он занимает. Сухой цемент занимает значительно меньше места, чем цементный раствор, поэтому из одного килограмма цементного вяжущего получится несколько кг цементно-песчаной смеси.

Удельный вес цемента зависит от многих факторов:

  • марки и состава;
  • степени помола компонентов;
  • способа производства;
  • длительности хранения.

Вес свежего цементного порошка (при условии соблюдения температурного и влажностного режима хранения) составляет 1200 кг/м3. Это минимальный показатель, обусловленный тем, что частицы свежепомолотого материала имеют положительный и отрицательные электрические заряды. За счет разности зарядов частицы отталкиваются друг от друга, плотность порошка уменьшается, а значит, снижаются весовые показатели.

В дальнейшем цементный порошок фасуется, транспортируется, хранится. Электрические заряды исчезают, уходит вовлеченный при производстве воздух и плотность материала повышается. Строители говорят: цемент слёживается. В среднем вес одного кубометра вяжущего через полгода после выпуска при правильном хранении составляет 1550 кг.

При нарушении условий хранения материал может впитывать влагу, что приводит к повышению плотности и соответственно веса. Чем мельче помол порошка, тем больше воды он впитывает и тем больше его масса. Учитывая, что мелкий помол имеют высокие марки цемента, то чем выше марка, тем требовательнее материал к условиям хранения. В зависимости от марки один кубический метр (м3) цемента может давать разницу при взвешивании до 400 кг/м3. Именно поэтому при приготовлении раствора учитывается не только вес, но и марка. Например, для марки М200 соотношение цемент/песок будет 1 к 3, а при использовании марки М400 — 1 к 2,2.

При грубых расчетах строители используют средний показатель — 1300 кг/м3. Исходя из этого, можно рассчитать, что стандартный мешок на 50 кг содержит примерно 0.04 м3 сухого вяжущего. Параметр имеет решающее значение при заказе транспорта для доставки стройматериалов, т. к. вместимость машины или объем багажника всегда считается в м3 или литрах.

Пропорции цементных растворов

Вес мешка с цементом указан на таре, а вот о плотности производители умалчивают. При этом плотность порошка может изменяться даже в пределах одной марки до 50% в зависимости от условий и продолжительности хранения. Для приготовления цементно-песчаного раствора или бетонной смеси нужно научиться одну величину переводить в другую.

proporcii-cementnyh-rastvorov

Для замешивания бетона на основе портландцемента М500 пропорция компонентов по ГОСТ 27006-2019 будет такой:

  • 1 часть вяжущего;
  • 2 части мелкого наполнителя;
  • 4 части крупного заполнителя.

Из рецептурного соотношения легко определить объем каждого компонента. Для этого нужно общий объем раствора разделить на количество частей. Например, если нужен 1 м3 смеси, то одна часть — это 1/7 = 0,142 м3. То есть 1 часть любого из компонентов равна этому показателю. Учитывая, что плотность цемента 1300 кг/м3 рецептура в привычных килограммах будет выглядеть следующим образом:

  • 184 кг вяжущего или 3,68 мешка по 50 кг;
  • 213 кг мелкого наполнителя;
  • 197 кг крупного заполнителя (гравия).

Если используется другой крупный заполнитель, то ;вес последнего компонента будет отличаться: гранит — 192 кг, известняк — 183 кг, бут — 213 кг, базальт — 241 кг.

Для расчета количества мешков цемента нужно полученный вес разделить на количество килограммов в мешке. Например, для замешивания 1 кубометра бетона потребуется 4 мешка по 50 кг или 8 мешков по 25 кг.

Где взять рецепты бетонных смесей и ЦПС для составления пропорции компонентов и расчета? Рецептура для каждого типа раствора рассчитывается индивидуально, но обязательно с учетом ГОСТ 27006-2019. Рецепт должен быть таким, чтобы обеспечить приготовление раствора с заданными техническими характеристиками.

Основные виды растворов готовят по такой рецептуре с соотношением цемент/песок/щебень:

  1. Бетон М100 — 1/4,5/7 на портландцементе М400 или 1/5.8/8 на портландцементе М500.
  2. Бетон М250 — 1/2/4 на портландцементе М400 или 1/2,5/4,5 на портландцементе М500. — 1/2,3/7 на портландцементе М400 или 1/1,5/3,2 на портландцементе М500.

Эту рецептуру можно использовать для производства товарного бетона, применяемого при строительстве домов, заливки фундаментов и чаш бассейнов, тротуарных дорожек, изготовления бордюрного камня, буронабивных свай.

Сколько весит 1 куб готового раствора?

Вес одного кубометра готового строительного раствора имеет значение при его транспортировке или подачи на высоту, когда подбирается грузоподъемность автомобиля или производительность бетононасоса. Вес жидкого бетона и цементно-песчаного раствора зависит от плотности компонентов, входящих в его состав и пропорции, в которой они использовались. При использовании тяжелых крупных заполнителей, таких как гранит, базальт, магнетит вес 1 м3 бетонной смеси может в 2-3 раз отличаться от массы раствора, замешанного на гравии.

Средний вес 1 кубического метра бетонной смеси по ГОСТ 7473-2010, замешанного на гранитном заполнителе, в зависимости от марки и класса прочности будет следующим:

  • М100 (В7.5) — 2494 кг;
  • М200 (В15) — 2432 кг;
  • М250 (В20) — 2348 кг;
  • М300 (В22,5) — 2389 кг;
  • М350 (В25) — 2502 кг;
  • М400 (В30) — 2376 кг; — 2980 кг.

Вес 1 м3 бетонного раствора, замешанного на других заполнителях по СНиП II-3-79:

  • железобетон — 2500 кг;
  • туфобетон — 1200. 1400 кг;
  • пемзобетон — 800. 1600 кг;
  • на вулканическом шлаке — 800. 1600 кг;
  • керамзитопенобетон — 500. 1800 кг;
  • шунгизитобетон — 100. 1400 кг;
  • перлитобетон — 600. 1200 кг;
  • термозитобетон — 1000. 1800 кг;
  • на доменных гранулированных шлаках — 1200 кг;
  • вермикулитобетон — 800. 1000 кг;
  • газо-, пенобетон, пеносиликат — 300. 1100 кг.

Вес 1 куба строительных растворов по СНиП II-3-79 составляет:

  • цементно-песчаный (ЦПС) — 1800 кг;
  • цементно-песчано-известковый — 1700 кг;
  • известково-песчаный — 1600 кг;
  • цементно-шлаковый — 1400 кг;
  • гипсовый — 1000 кг.
Читайте так же:
Приготовить раствор цементный для бассейна

Расчет цемента для транспортировки

raschet cementa dlya transportirovki

При транспортировке мешков цемента или насыпного порошка важно знать, сколько материала поместиться в той или иной машине. Например, для перевозки 10 м3 цемента потребуется два КАМАЗа грузоподъемностью 7 тонн или один 15-тонник.

Не менее важное значение имеет транспортировка материалов непосредственно на стройплощадке. При отсутствии бетононасоса материалы для замешивания раствора подаются, как правило, ведрами. Один кубический метр сухого цемента — это 84 10-литровых ведра или 50 20-литровые бадьи.

Для расчета того, сколько мешков можно привести в багажнике легкового автомобиля, нужно знать объем 1 мешка и вместимость багажника. Удельная плотность сухого цементного порошка — это вес 1 м3 материала. Средний показатель плотности составляет 1300 кг/м3. Для определения объема цемента в 50-киллограмовом мешке нужно решить пропорцию:

50 кг — Х%, отсюда Х = 3,85%. Именно такой процент от 1 кубометра содержится в мешке. Берем полученный процент от кубометра и получаем величину в привычных кубометрах — 0,0385 м3 или 38,5 литров. Зная объем багажника машины, можно рассчитать, сколько мешков туда теоретически можно загрузить. Именно теоретически, т. к. в реальных условиях нужно учитывать грузоподъемность автомобиля и способ укладки мешков с цементом.

Фасовка цемента

Производители фасуют цемент в мешки по 5, 10, 25 и 50 кг, давая покупателю возможность выбрать наиболее удобный и экономичный вариант. Если при расчете пропорции получилось, что для строительно-монтажных работ нужно 5,2 мешка цемента по 50 кг, то целесообразно купить 5 мешков по 50 и один 10 кг. При расчетах не нужно забывать о технологических потерях и к любому полученному результату прибавлять 5-7%.

Насыпная плотность цемента: таблица истинной массы цементного раствора

Цемент – основа для строительства, а такая характеристика как плотность этого материала очень важна для строящегося объекта. Плотность отражается на долговечности и надежности будущего строения. Цемент состоит из множества мелких частиц, между ними имеются молекулы воздуха. Из-за особенностей цемента, воздуха может быть больше или меньше. Чтобы купить цемент, важно точно знать, какой по плотности продукт вам подойдет лучше. Сегодня можно выделить два вида плотности цемента: истинная и насыпная.

плотность цемента

Определение понятий

Цемент – это сыпучий мелкофракционный материал. Он не является однородной массой. Данное вещество представляет собой насыпь из микроскопических элементов, между которыми находится воздух. Поэтому его плотность не имеет единственного значения. Чтобы определить данную характеристику, используются два термина:

  • истинная плотность;
  • насыпная плотность.

Удельный вес цемента определяется как отношение массы в кг к объёму в куб. м. Деление этих значений даёт нужный результат. Для получения первого параметра учитывается масса, которая состоит исключительно из крупинок строительного материала без частиц воздуха. Истинная плотность – это показатель, встречающийся в учебной и методической литературе. При определении данного параметра представляют, что вещество монолитно.

Насыпная плотность более важна для строителей. Она указывает на удельный вес с учётом воздуха, который находится между частицами. Порошкообразное веществ в пространстве всегда занимает больше места. Поэтому его истинная плотность будет существенно меньше.

Структура цемента под микроскопом

Структура цемента под микроскопом Источник docplayer.ru

Характеристики растворов разной плотности Показатель удельного веса цементного состава

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.

плотность цемента кг м3

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:

МаркаМ100М200М300М400М500
Плотность700900110012001300

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.

Как изменяются свойства материала во внешней среде

Плотность портландцемента не является статичной величиной. Она изменяется в зависимости от условий, в которых пребывает материал.

На положение частичек оказывает большое влияние статическое электричество. При соприкосновении микроскопические элементы накапливают одноименный заряд. Согласно законам физики такие частицы отталкиваются друг от друга. В результате объем материала незначительно увеличится.

Поэтому наименьшую плотность имеет свежеприготовленный цементный порошок. Такие же показатели у материала, который недавно отгружен. При транспортировке сыпучее вещество уплотняется. Под влиянием вибрации микроскопические частицы занимают положение, которое подразумевает максимальное заполнение пустот. Насыпная плотность увеличивается и при длительном хранении. Со временем статическое электричество «уходит», что приводит к уплотнению массы.

Транспортировка цементного порошка насыпью

Транспортировка цементного порошка насыпью Источник perevozka24.ru

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на фасадных и отделочных материалах.

разные виды насыпной плотности цемента

Сколько весит цемент

Удельный вес цемента зависит от многих факторов. В среднем данный показатель составляет 1100-1600 кг/куб. м. На значение плотности влияют следующие факторы:

  1. Марка. Чем она выше, тем удельный вес больше.
  2. Технология производства. Способ изготовления цемента влияет на размер и форму его составляющих частей. Поэтому закономерно, что он будет иметь разные физические свойства.
  3. Состав строительной смеси. Она может содержать гидрофобные присадки и различные добавки, что влияет на физические характеристики.
  4. Соблюдение условий хранения. Герметичная тара и оптимальные параметры микроклимата в помещении, где находится материал, способствует тому, что он длительное время имеет заявленные производителем характеристики.
  5. Давность изготовления. У «свежего» цемента плотность выше, чем у материала, который за долгое время успел значительно уплотниться.

Правильное складирование

Правильное складирование Источник 1nerudnyi.ru

Соотношение компонентов раствора Плотность цементных смесей

Области применения портландцемента


Где применяется портлендцемент
Портландцементы марок М400 и М500 применяются в промышленном, дорожном, жилищном строительстве для различных целей:

  • изготовления железобетонной продукции;
  • возведение фундаментов зданий;
  • постройки стен;
  • производства отделочных мероприятий;
  • выполнения стяжки;
  • обустройства дорожных покрытий;
  • изготовления тротуарной плитки.

Характеристики стройматериала обеспечивает прочность и долговечность конструкций.

Значение плотности для разных типов цементного порошка

В нормативной строительной документации указаны следующие показатели плотности разных типов цемента (истинная/насыпная, кг/куб.м):

  • пуццолановый – 2800/900;
  • шлаковый – 2900/1200;
  • глиноземистый – 3100/1100;
  • портландцемент – 3200/1200.
Читайте так же:
Сырой песок для цементного раствора

Насыпная плотность цемента М500 составляет 1300 кг/куб. м. Это стандартный показатель для эталонного материала, не содержащего добавок и хранящегося в идеальных условиях. Насыпная плотность цемента М400 – 1200 кг/куб. м. У материала такой же марки, который характеризуется продолжительным временем схватывания, данный показатель составляет 1500 кг/куб. м.

Влияние компонентов на плотность раствора Характеристики цемента

Показатели цемента разных видов

Для удобства возможные значения показателя для различных марок сведены в таблицу:

№ п/пНаименованиеПлотность (кг/м3)
НасыпнаяИстинная
1Глиноземистый900–11503050–3100
2Сульфатно-шлаковый1050–12002850–2950
3Портландцемент
(без примесей)
1150–16003150–3500
4Шлакопортландцемент1150–12502950–3050
5Пуццолановый портландцемент850–11502750–2950
6Сульфатостойкий пуццолановый портландцемент850–11002700–2850

При проведении вычислений на практике часто используются усредненные данные. На предприятиях по производству железобетонных изделий в нормативные вычисления закладывается отношение массы к объему, равное 1300 кг/м3. Этот расчет используют и частные застройщики. Эта цифра реальна для стройматериала свежего помола средней рыхлости, расфасованного в бумажные мешки.

Характеристики цемента

Характеристики цемента

Как рассчитать вес цемента для приготовления строительных смесей

При расчёте необходимых ингредиентов для приготовления бетона или раствора у начинающих строителей появляются трудности. Количество смеси для проведения работ определяется в кубических метрах, а цемент измеряется килограммами. Он продаётся мешками в стандартной фасовке 25 и 50 кг.

Шпаргалка для приготовления бетона разных марок

Шпаргалка для приготовления бетона разных марок Источник cemmix.ru

Чтобы рассчитать, сколько весит мешок цемента (точнее его объем), используют среднюю плотность – 1300 кг/куб. м. Поэтому 1 куб. м материала весит 1300 кг. Мешок 25 кг примерно имеет объем 19 л, 50 кг – 38 л.

Ведро цемента (стандартно 12 л) будет весить 15,6 кг. Массу материала можно определить и опытным путём. Достаточно взвесить смесь прямо в ведре, предварительно отняв вес тары. Если измеренное значение будет сильно отличаться от расчётного (15,6 кг), можно заподозрить низкое качество материала. Чтобы определить его приблизительную плотность, полученный вес нужно разделить на объем тары.

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.

показатели цемента

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.

Правила выполнения расчёта

Рассчитать насыпную плотность материала довольно просто. Для этого не нужно использовать сложное оборудование и специализированную лабораторию. Чтобы определить необходимые параметры, понадобятся следующие устройства:

  • воронка, отверстие в которой достаточное для свободного прохождения частиц смеси;
  • мерный цилиндр – для измерения объёма материала;
  • весы – для определения массы сыпучего вещества.

Коротко о главном

Специалисты выделяют истинную и насыпную плотность цемента, которые существенно отличаются друг от друга. Также на данный показатель влияет много факторов – состав смеси, длительность и качество хранения, технология производства, марка по прочности.

Определить удельный вес цементного порошка довольно просто в домашних условиях. Для этого понадобятся весы и мерный цилиндр. Также приблизительную плотность материала можно определить прямо на стройплощадке, взвесив заполненное цементом ведро.

Марка раствора

От выбранной марки субстанции всецело зависит, прежде всего, качество работ. Когда происходит замешивание нужного раствора, надо обращать внимание на то, чтобы были правильно соблюдены все пропорции. Марка же цемента определяется за счет уровня добавленного в нее песка.

Подробнее о различных марках цемента смотрите на видео:

Когда цементный раствор уже приготовлен, в него желательно добавить немного моющего (любого) средства 30 – 300 грамм. Благодаря этому он обретет большую эластичность.

ПЛОТНОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА

воды (иногда называемой плотностью чистого цементного раствора) можно установить следующим образом:

Если 100 кг цемента смешивают с 50 л воды, то плотность цементного раствора определяется из соотношения

где объем 100 кг цемента— (100/3140) м 3 ; масса 50 л воды— 1000 • 50 • 10 -3 кг; плотность цемента и воды—3140 и 100 кг/м 3 соответственно.

Большая плотность может быть получена путем уменьшения объема воды затворения или добавлением материалов с высокой плотностью. Низкая плотность раствора иногда требуется для уменьшения опасности поглощения, которое может быть вызвано избыточным гидростатическим давлением столба цементного раствора. Раствор низкой плотности готовят путем добавления добавок с малой плотностью. Цементный раствор без добавок называется чистым цементным раствором.

Для уменьшения и увеличения плотности цементного раствора существуют различные добавки.

Все облегчающие добавки приводят к снижению прочности схватившегося цемента по сравнению с чистым цементным раствором. Необходимо понимать, что основной реагент — понизи — тель плотности—

вода, а также другие материалы (бентонит и т. д.) помогают связать добавочное количество воды и тем самым облегчить раствор.

Применяют следующие облегчающие добавки.

Бентонитовая глина. Эту глину, имеющую плотность 2650 кг/м 3 , широко используют как добавку

для снижения плотности цементного раствора главным образом вследствие ее свойства связывать большое количество воды. Для цемента класса G плотность может быть снижена от 1890 до 1510 кг/м 3

путем добавления 12 % бентонитовой глины.

Диатомовая глина. Добавление этого материала также приводит к снижению плотности цементного раствора за счет увеличения количества связываемой воды. Диатомовые материалы характеризуются высокой площадью поверхности.

Гильсонит. Это легкий, инертный материал асфальтового типа, имеющий низкую плотность — 1070 кг/м 3 , который при смешивании с цементом снижает плотность смеси. Благодаря своим

Читайте так же:
Руководство по производству цемента

закупоривающим свойствам этот материал также используется для борьбы с поглощением. Характерная особенность гильсонита—увеличивать объем, а не массу цементного раствора.

Пуццолан. Это кремнистый материал вулканического происхождения с плотностью 2500 кг/м 3 . При

смешивании этого материала с портландцементом в отношении 50:50 и добавлении 2 % бентонитовой глины получают цементный раствор с плотностью 1600 кг/м 3 . Пуццолан связывает больше воды, чем

цемент, таким образом снижая конечную плотность раствора. Это приводит к экономии затрат, так как пуццолан дешевле цемента. Пуццолан имеет преимущества — он может peal продать с гидроксидом кальция, создавая цементный камень, стойкий к выщелачиванию. Следует учитывать, что гид — роксид

кальция — основной продукт реакции между водой и компонентами цемента.

Утяжеляющие добавки

Утяжеляющие добавки бывают следующих видов: барит— имеет плотность 4250 кг/м 3 ; ильменит— оксид железа и титания плотностью 4600 кг/м 3 ;

гематит— имеет плотность 5020 кг/м 3 и обычно предпочтительнее ильменита из — за своей низкой

поглощающей способности и менее вредного влияния на другие свойства цементного раствора. Добавление гематита обеспечивает цементному камню высокую прочность на сжатие.

ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТА

Прочность цемента определяется как прочность схватившегося цементного раствора на растяжение и сжатие. Прочность на сжатие—это наиболее широко используемый параметр для количественного определения прочности цемента. Цемент, имеющий прочность на сжатие 3,5 МПа, обычно считается применимым для большинства операций. Прочность на сжатие зависит от содержания воды в растворе и времени выдержки.

До спуска обсадной колонны образец предложенной цементной смеси смешивают с водой при лабораторных условиях, соответствующих ожидаемым скважинным температуре и давлению. Цементный раствор наливают в емкость соответствующего объема и оставляют для твердения на определенный период времени. Затем кубики схватившегося раствора разрушают в испытательной машине для определения прочности на сжатие образцов. За величину прочности на сжатие схватив —

шегося цемента принимают среднее значение прочности четырех или пяти образцов.

Прочность цемента можно также устанавливать способом разрыва кольца [4]. Цементное кольцо в измерительном приборе (рис. 11.2) нагружают аксиально через внутреннюю оболочку, имитирующую обсадную колонну, пока цементный камень не даст трещины. Отношение разрушающей нагрузки к площади поверхности между цементом и трубой дает значение прочности цементного кольца на разрыв

(касательные напряжения) [4]. Значение этого параметра повышается с увеличением прочности на сжатие или растяжение, но значительно уменьшается, если поверхность трубы смочена буровым рас —

Рис. 11.2. Прибор для определения прочности цемента способом разрыва кольца.

1 — обсадные трубы; 3 — цемент; 3 — контейнер

Несущая способность (Н) цементной оболочки (или разрушающая нагрузка) может быть определена из следующего уравнения:

где 5с—прочность на сжатие цементного камня, МПа; d — наружный диаметр

обсадной колонны, м; Н— высота цементного столба (кольца), м.

Пример 11.1. Определить высоту цементного столба, который необходимо поместить вокруг обсадной колонны длиной 2743 м и диаметром 244,5 мм, чтобы выдержать нагрузку 9,07 — Ю 6 Н.

Считаем, что прочность на сжатие цементного камня 3,515 МПа. Решение. По формуле (11.1) находим

Н — 9,07.10 в /(80250•3,515 — 0,2445) = 131 м.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН

При цементировании обсадных колонн используют следующее оборудование: колонные (направляющие) башмаки, обратные клапаны, муфты ступенчатого цементирования (дифференциальные клапаны), центраторы и скребки, цементировочные пробки.

Колонные башмаки предназначены для направления обсадной колонны по стволу скважины. Башмаки изготовлены в виде простой муфты—переводника. Башмаки могут содержать обратный клапан шарового или тарельчатого типа (с заслонкой).

Когда башмак содержит клапанный элемент, то его называют башмаком с обратным клапаном. Такой башмак предотвращает обратный переток цементного раствора в обсадную колонну после вытеснения его в кольцевое пространство.

Обратные клапаны обеспечивают движение потока в одном направлении и устанавливаются через одну — две обсадные трубы от башмака. Они выполняют следующие функции:

а) предотвращают самозаполнение обсадной колонны буровым раствором при спуске ее в скважину, тем самым обеспечивая «всплывание» колонны при ее движении вниз, что в конечном счете уменьшает нагрузку на вышку;

б) препятствуют обратному перетоку цементного раствора, вытесненного в кольцевое пространство, в обсадную колонну;

в) служат при необходимости посадочным местом для цементировочных пробок.

МУФТЫ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ (ИЛИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ КОЛОННЫ)

Муфты ступенчатого цементирования (МСЦ) используют при цементировании обсадных колонн большой длины, чтобы предотвратить воздействие избыточного гидростатического давления на слабые пласты. Муфты МСЦ изготовляют из стали той же марки, что и обсадную колонну. Муфта МСЦ снабжена двумя втулками: верхней и нижней, которые удерживаются внутри нее срезными шпильками. В корпусе муфты выполнены боковые сквозные отверстия. Первоначально отверстия закрыты и открываются за счет продавливания нижней втулки вниз с помощью пробки. Отверстия закрываются вновь пуском пробки, которая продавливает верхнюю втулку в соответствующее положение.

СКРЕБКИ И ЦЕНТРАТОРЫ

Одна из основных функций бурового раствора—предотвратить проникновение пластовых флюидов в скважину путем формирования глинистой корки на стенках. Однако глинистая корка препятствует контакту цементного раствора со стенкой скважины, что ухудшает качество цементирования. Скребки используют для удаления корки бурового раствора путем ее механического разрушения вращением или возвратно — поступательным движением скребка на обсадной колонне. Скребки устанавливают на

наружной поверхности обсадной колонны, их число зависит от скважинных условий.

Практический опыт показал, что вытеснение бурового раствора можно значительно улучшить, если центрировать обсадную колонну. Если последняя не отцентрирована в скважине, то цементный раствор не вытесняет буровой раствор по всей площади кольца, а оставляет застойные зоны бурового рас —

Рис. 11.3. Типичная схема расстановки центраторов и скребков на обсадной колонне:

/ — стоп — кольцо; 2 — центратор; 3 — скребок

Рис. 11.4. Цементировочная пробка [1]:

а — нижняя с резиновой диафрагмой; б — верхняя с алюминиевым сердечником

твора. Центратор представляет собой устройство, центрирующее обсадную колонну в скважине, способствуя таким образом образованию более равномерной цементной оболочки вокруг колонны. Центраторы наиболее эффективны в интервалах ствола скважины, диаметр которых близок к номинальному, и обычно устанавливаются против продуктивных горизонтов. Центраторы производят различных размеров, соответствующих разным размерам скважины и обеспечивающих достаточный зазор для прокачивания флюидов.

Необходимое число центраторов определятся в зависимости от искривления скважины, длин и количества интервалов установки [5]. Там, где качественная

изоляция особенно важна, применяют специальные схемы расстановки на обсадной колонне скребков, центраторов, стоп — колец (рис. 11.3).

При этом типичное расстояние между двумя соседними сторными кольцами составляет 762 мм.

Читайте так же:
Раствор цемента при минусовой температуре

СТОПОРНЫЕ КОЛЬЦА (ИЛИ МУФТЫ)

Стопорные кольца устанавливают на обсадной трубе для ограничения движения скребка или центратора при вращении или расхаживании обсадной колонны.

Цементировочные пробки применяют для ограничения загрязнения цементного раствора буровым и разделяют цементный раствор снизу и сверху при движении по обсадной колонне. Пробки изготовляются литыми из алюминия или из резины и легко разбуриваются [I]. Корпус пробки имеет ребристую форму, чтобы удалять с внутренней поверхности обсадной колонны пленку бурового или цементного раствора. Пробки делятся на нижние и верхние.

Нижние пробки (рис. 11.4, а) перемещаются по обсадной колонне перед цементным раствором и удаляют буровой раствор из внутреннего пространства колонны. Нижняя пробка имеет полый центральный сердечник, закрытый диафрагмой, и пускается с устья до закачивания цементного раствора. Первой порцией цементного раствора нижняя пробка продавливается до посадки на обратный клапан или стоп — кольцо, которые установлены в соединении обсадных труб. Посадка пробки отмечается на

поверхности ростом давления нагнетания. Последующий рост давления приведет к разрыву диафрагмы в нижней пробке, позволяя прокачивать цементный раствор через пробку и далее в кольцевое пространство.

Когда полный объем цементного раствора закачан в обсадную колонну, пускается верхняя пробка (рис. 11.4, б) путем ее установки в колонну или освобождением из цементировочной головки за счет отвинчивания соединительных фланцев. Верхняя пробка разделяет цементный и буровой растворы и

удаляет цементный раствор из внутреннего пространства обсадной колонны.

Когда полный объем цементного раствора вытеснен в кольцевое пространство, верхняя пробка доходит до обратного клапана и садится на нижнюю пробку. В этот момент отмечается рост давления нагнетания. Затем давление над пробкой снижается до среднего и до нуля в случае, если нет перетока цементного раствора из кольцевого пространства. Если переток имеет место, то давление поддерживается внутри колонны до того, как цемент будет иметь прочность приблизительно 3,5 МПа.

Положение нижней и верхней пробок в момент посадки показано на рис. 11.5.

Рис. 11 5 Положение пробок в момент посадки [1] / — разрыв диафрагмы, 2,3 — верхняя и нижняя пробки, 4 — обратный клапан

Рис 11.6. Стадии перемешивания бурового и цементного растворов

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА

Загрязнение или смешение цементного раствора с буровым оказывает негативное влияние на время схватывания цемента, что в свою очередь ведет к ухудшению свойств схватившегося цемента Обычно загрязнение ведет к уменьшению прочности, а в крайнем случае к образованию непрокачиваемой смеси.

Загрязнение обычно происходит, когда цементный раствор контактирует с буровым при вытеснении последнего в кольцевом пространстве за обсадной колонной. Вследствие разных физических свойств бурового и цементного растворов поверхность раздела между двумя жидкостями нестабильна и изменяется во времени. Как показано на рис. 11. 6, малые объемы цементного раствора 2 отделяются от края основного потока и смешиваются с буровым раствором 2

Степень смешения цементного раствора с буровым в значительной мере зависит от центрирования обсадной колонны в стволе скважины, типа потока и разности плотностей. При эксцентричном расположении обсадной колонны в скважине цементный раствор при вытеснении бурового движется по более широкому участку кольца, в котором сопротивление потоку минимально. В этом случае в кольцевом пространстве могут остаться застойные зоны бурового раствора и впоследствии может возникнуть сообщение между пластами

При большой эксцентричности расположения колонны вращение более эффективно для уменьшения загрязнения цементного раствора, тогда как расхаживание более подходит для хорошо отцентрированной колонны. Расхаживание особенно эффективно, когда перед цементным раствором закачивается водная буферная жидкость.

Загрязнение цементного раствора буровым может быть значительно снижено, если между ними закачивать буферную жидкость. В качестве буферной жидкости наиболее широко применяют воду вследствие малой вязкости, что позволяет создавать турбулентный поток при значительно меньших давлениях нагнетания по сравнению с более вязкими жидкостями Вода также имеет низкую плотность, что помогает ей образовывать каналы в буровом растворе при закачивании, а также разрушать структуру бурового раствора за счет турбулентности потока С водой смешивают реагенты разжижители для снижения вязкости и диспергирования бурового раствора, что способствует более эффективному вытеснению последнего из скважины

Пример 11.2. В скважину диаметром 215,9 мм спущена обсадная колонна диаметром 177,8 мм на глубину 3048 м Плотность бурового раствора pm=1600 K R ‘ U 3 , воды рв==1000 кг/м 3 . Рассчитать объем

буферной жидкости для закачивания перед цементным раствором, чтобы снизить гидростатическое давление в кольцевом пространстве на 2,1 МПа

Решение Уменьшение гидростатического давления равно

Максимальное уменьшение гидростатического давления в кольцевом пространстве возникает, когда весь объем воды заполняет кольцевое пространство площадью

Объем 1 м кольцевого пространства составляет 1,178 -10 -2 м 3 , поэтому требуемый объем воды

Цемент и его плотность

Цемент и его плотность

Такая характеристика, как плотность цемента имеет прикладное значение и является информативным показателем качества вяжущего компонента, а также прочности и надежности возводимой конструкции. Данный строительный материал состоит из частиц вещества, пространство между которыми заполнено воздухом. При этом количество последнего может быть неодинаковым. Существуют два параметра плотности: насыпная и истинная.

Особенности цемента

Факторы, влияющие на плотность

Насыпная плотность, в отличие от истинной – величина переменная и находится в пределах от 1100 до 1600 кг/м3. Вариативность этого показателя зависит от:

  • марки. Например, плотность М500 будет выше, чем у цемента М400;
  • используемой технологии производства – частицы вещества могут иметь разную фракцию, что влияет на размер воздушного пространства между ними;
  • химического состава – плотность М400 будет иной, в сравнении с глиноземными, гидрофобными, пластифицированными;
  • условий хранения – цемент в силосе полностью сохраняет свои параметры;
  • степени «свежести» – только что произведенный продукт, за счет накопленного статического заряда, имеет больше пустот между гранулами. Следовательно, плотность свежего цемента всегда будет меньше по сравнению со слежавшимся.

Предлагаем ознакомиться с особенностями цементных смесей М500 в этой статье.

Соотношение компонентов раствора

Для вычислений используется усредненная насыпная плотность, которая составляет 1300 кг/м3. Но иногда при выполнении строительных работ важно определить точное количество наполнителя в бетонной смеси. Для этого применяется истинная плотность цемента кг/м3. Данный параметр – постоянный для конкретной марки, соответственно, удельный вес у ПЦ-400 и ПЦ-500 будет разным.

Именно насыпная, а не истинная плотность цемента влияет на прочностные характеристики бетона, то есть чем она выше, тем лучше заполняться все пустоты, пористость изделия будет меньше.

Максимальные показатели удельного веса – у портландцементов, так как они не содержат никаких добавок. Пониженные – у шлакопортландцемента и составляет порядка 2900 кг на м3. Этот материал экономичнее, так как позволяет при равном с другими типами цементов расходе изготовить бетонные изделия большего размера. Но в тех случаях, когда на первое место выходят требования по прочности, необходимо используется продукт классом не ниже ПЦ-500 или ПЦ-400.

Читайте так же:
Применение цемента м500 д20

Определение насыпной плотности

В таблице представлены сравнительные характеристики портландцемента и других видов с меньшим удельным весом:

НаименованиеНасыпная, кг/м3Истинная, кг/м3
Глиноземистые
Глиноземистый950 — 1 1503 000 — 3 100
Портландцементы
Портландцемент пц-400, пц-5001 100 — 1 3003 100 — 3 200
Шлаковые
Шлакопортландцемент м400, м5001 100 — 1 2502 900 — 3 000
Сульфатно-шлаковый1 000 — 1 2002 800 — 2 900
Пуццолановые
Пуццолановый портландцемент850 — 1 1502 700 — 2 900
Сульфатостойкий пуццолановый портландцемент м400, м500800 — 1 1002 650 — 2 800

Как рассчитать плотность

Насыпная определяется как усредненная величина. Хотя, если сравнивать свежий и рыхлый материал с уже слежавшимся аналогом, то показатели будут разные: для первого варианта это – 1100-1200 кг/м3, для второго – 1500-1600. В промышленности для определения истинной плотности цемента применяется так называемый прибор Ле-Шателье.

Но в тех случаях, когда необходимо использовать точное значение величины, можно самостоятельно правильно рассчитать насыпную плотность. Для этого потребуется мерный цилиндр объемом 1 л, небольшая воронка и весы: цемент засыпается в емкость, а потом взвешивается. При этом содержимое нельзя встряхивать и разравнивать, а тем более утрамбовывать.

В результате данного опыта будут получены следующие значения:

  • отдельно масса сосуда – это М1;
  • общая масса цилиндра и материала – М2;
  • объем сосуда – V.

А далее, чтобы вычислить насыпную плотность (РН) используется формула

Если проверке подвергается свежий продукт марки М500, то его удельный вес не превысит 1200 кг м3, но после уплотнения показатели будут более высокими.

Когда для выполнения строительных работ приобретается свежий цемент в мешках, то производить такие расчеты нет особой необходимости, так как актуальным будет значение равное 1300 кг/м3. Но если существуют сомнения, то использование данного способа для расчета плотности поможет избежать ошибок при строительстве и быть уверенным в прочности конструкции.

Плотность цемента и другие его характеристики

Цемент является измельченным порошком промежуточного продукта (Klinker), в который добавлены специальные наполнители. В сухом состоянии — это серый однородный порошок. При разведении водой получается пастоподобная смесь, легко наносимая на любые неровные поверхности.

После застывания образуется прочный слой, не уступающий по своей плотности каменному материалу.

Техническая характеристика

Главной технической характеристикой служит марка («М» и цифровой показатель). Число означает нагрузку (в кг) на объем уже схваченного раствора, то есть прочность на сжатие.

В практических условиях это значит вес, выдерживаемый цементом при отсутствии разрушения. К примеру, если он способен вынести вес 400 кг, то цементу приписывается марка М400.

При маркировании упаковочного материала отмечается марка, состав добавок (в %), который обозначается литерой «Д» и сообщает о составляющих данного вида цемента. К примеру, Д10 обозначает, что в сухой состав вложено 10 % добавочного материала. Добавки вмешиваются с целью усиления таких свойств, как водонепроницаемость, устойчивость к коррозийному процессу, морозостойкость и другие характеристики цемента. Далее в статье предлагается рассмотрение других свойств, на которые необходимо обратить внимание при строительстве:

плотность цемента

  • Прочность. М400 соответствует 400 кг/см 2 . Это наиболее применяемая марка, которая используется для разных видов строительства и отделочных работ: возведение сооружений, монолитные конструкции, производство плит и блоков из бетона и многих других. М500 соответствует 500 кг/см 2 . Этот цемент с быстрым схватыванием и высокой прочностью, он применяется для строительства многоэтажных монолитных сооружений, производства несущих элементов, плит для перекрытий, а также когда требуется повышенная прочность зданий. Производство цемента должно соответствовать требованиям, изложенным в ГОСТ 31108-2003. Он определяет соотношение компонентов в сухой смеси и технологический процесс производства.
  • Активность — прочность единичного образца раствора цемента на сжатие. Этот показатель специалисты сопоставляют с нормативным и, соответственно, присваивают цементу определенную марку. Он зависит от следующих факторов: активности клинкерных гранул, тонкости помола, присутствия добавочных веществ. Здесь прямая зависимость: добавки значительно улучшают цементную активность.
  • Плотность цемента. Самая малая плотность считается у только что приготовленного цементного раствора. На составляющие частички влияют электростатические силы, которые заставляют их между собой отталкиваться. При транспортировке и хранении смесь улеживается и, соответственно, подвергается процессу уплотнения. Этот показатель зависит от величины гранул. При расчете средняя плотность цемента соответствует 1300 кг/м 3 . Однако она имеет зависимость от условий хранения.
  • Удельный и объемный вес цемента. Первый высчитывается по отношению его веса к объему, который он принимает. Это нужно для правильного определения объема составных частей цемента. В зависимости от состояния порошка удельный вес может отличаться. Таким образом, он у свежего порошка в пределах 1000 кг/м 3 , а уже достаточно полежавший — около 1500 кг/м 3 . Расчет объемного веса проводится по средней плотности и соответствует около 1300 кг/м 3 . Значит, упаковка весом 50 кг имеет объем примерно 0,04 м 3 . Объемный вес становится больше при долгом лежании или перевозке цемента.

плотность цемента м400

Сертификат соответствия

Цемент в Российской Федерации подвергается сертифицированию в соответствии с ГОСТами 10178-85, 30515 97, 31108-2003. Последний считается новым и существует с 2004 г.

 цемент плотность кг м3

Плотность цемента М400 и схватывание раствора

Цементный раствор с большим водопоглощением схватывается значительно дольше. Кроме того, прочность этого цемента сильно ухудшается. К быстротвердеющим маркам относятся М400 и М500. Он пластифицированный, стойкий к сульфатам. Имеет вид белого порошка. Следует отметить, что на качество и прочность оказывает влияние как плотность цемента, так и способ и продолжительность его хранения. Когда состав долгое время хранится в помещениях с влажным воздухом, то его прочность заметно снижается.

Отличие цемента от бетона

Цемент – это сухая смесь, используемая непосредственно для приготовления бетона. Он же представляет собой уже застывший искусственно сделанный камень, который состоит из цемента, наполнителей и растворителя (воды). В роли наполнителей в основном применяется гравийный песок, отсев, керамзит и иные гранулированные вещества. До того как он застыл, бетон выступает подвижным бетонным раствором.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector