Усадка цементного камня при высыхании вызывает растягивающие напряжения, которые при недостаточной прочности камня на растяжение могут цызвать появление трещин. Плотная заливка стыков и примыкающих частей сооружений может быть осуществлена лишь на основе цементов, объем пластичной массы которых после затвердевания не меняется или несколько увеличивается. Цементы, на основе которых растворы дают приращение объема, называются расширяющимися цементами.
Все расширяющиеся цементы состоят из основного вяжущего вещества и расширяющейся добавки, в которую могут входить несколько компонентов. При твердении таких цементов вследствие взаимодействия компонентов расширяющейся добавки между собой или в результате взаимодействия их с основным вяжущим происходит расширение. Оно на определенной стадии заканчивается или приостанавливается, так как начинает превалировать процесс твердения основного вяжущего, что ведет к стабилизации полученной на первой стадии расширенной структуры.
Чаще используются составы расширяющихся цементов, увеличение объема которых обусловлено образованием гидросульфо-алюмината кальция. При этом регулируют процесс его возникновения таким образом, чтобы образование гидросульфоалюмината кальция и расширение происходило в еще достаточно пластичном тесте в начальный период твердения.
Наиболее широкое применение получили водонепроницаемый расширяющийся цемент и напрягающий цемент.
Водонепроницаемый расширяющийся цемент — быстросхватыва-ющееся и быстротвердеющее вяжущее вещество, получаемое путем тщательного смешения глиноземистого цемента (70%) и расширяющейся добавки, состоящей из полуводного гипса (20%) и высокоосновного гидроалюмината кальция (10%). Перемешивают вяжущее в шаровой мельнице в течение 20—30 мин. Водонепроницаемый расширяющийся цемент начинает схватываться не ранее 4 мин, а заканчивает — не позднее 10 мин после затворения. Схватывание можно замедлить введением добавок буры или СДБ. Через сутки образцы должны быть водонепроницаемыми при давлении воды 0,6 МПа. Образцы такого вяжущего через 12 ч твердения должны иметь предел прочности при сжатии не менее 7,5 МПа, через 3 сут. — не менее 30 МПа и через 28 сут. — не менее 50 МПа. Относительное линейное расширение этого цемента при погружении в воду образцов цементного теста в возрасте 1 суток должно быть в пределах 0,2—1%.

Вяжущие вещества — лишь полуфабрикаты, а конечными продуктами являются строительные растворы, бетоны и железобетоны, получаемые на их основе. Все они — типичные композиционные материалы, в которых собственно цементная (вяжущая) составляющая играет роль пластичной матрицы,а армирующими компонентами, формирующими каркас композита, являются заполнители.
Растворные и бетонные смеси — это удобоукладываемые пластичные массы, состоящие из цемента, заполнителя (либо только мелкого, либо крупного и мелкого) и воды. Мелким заполнителем является песок — природный зернистый материал с крупностью частиц от 0,05 до 5 мм. В качестве крупного заполнителя используют щебень или гравий. Щебень — материал, получаемый в результате дробления твердых горных пород на куски размером 5—70 мм. Гравий — рыхлый материал, образующийся в результате естественного разрушения (выветривания) горных пород в виде окатанных зерен размером 5—70 мм. Содержание глинистых и илистых примесей не должно превышать в гравии 1—2%, в щебне — 1—3%. Большое значение для бетонов имеет форма зерен крупного заполнителя. Для зерен щебня наиболее желательна форма, которая приближается к кубической, а зерен гравия — к яйцевидной или шарообразной.Строительный раствор — искусственный камневидный материал, получаемый в результате отвердевания рационально подобранной смеси вяжущего вещества, мелкого заполнителя и воды.Главная особенность применения строительных растворов — укладка их тонкими слоями чаще всего на пористые основания без интенсивного механического уплотнения. Это предъявляет особые требования к свойствам раствора, который должен обладать не только высокой подвижностью, но и не терять ее быстро из-за отсоса части воды пористым основанием.
Технология приготовления растворов сводится к дозированию компонентов и их тщательному перемешиванию. Готовят строительные растворы в смесителях принудительного действия непрерывного или периодического типа. Обычно в качестве вяжущего используют смеси цемента и извести, цемента и глины и т.д. Со-отношение между количеством вяжущего и количеством Мелкого заполнителя (песка) колеблется в пределах от 1:3 до 1:6.
Качество свежеприготовленной растворной смеси определяется в первую очередь ее удобоукладываемостью, т.е. способностью раствора укладываться на основании тонким однородным слоем. Удобоукладываемый (мягкий) раствор хорошо заполняет все неровности основания и равномерно сцепляется со всей его поверхностью. Раствор получается качественным, если все пустоты между зернами песка заполнены тестом, состоящим из вяжущего и воды, причем поверхность песчинок должна быть равномерно покрыта тонким слоем теста. В этом случае обеспечивается непрерывность матрицы в композите.
Важнейшими свойствами растворов в затвердевшем состоянии являются: способность приобретать требуемую прочность при сжатии (марку раствора) к заданному сроку твердения; морозостойкость; хорошее сцепление раствора с основанием; малая величина и равномерность распределения деформаций затвердевшего раствора под действием нагрузки или при изменении влажности среды.
Марку раствора определяют по прочности при сжатии (кгс/см2) в 28-суточном возрасте. Растворы делят на марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100,150, 200 и 300.

Заполнитель составляет основную часть (75—85%) массы бетонов. Он улучшает технические свойства бетона, воспринимает усадочные напряжения, уменьшая в несколько раз усадку бетона по сравнению с усадкой цементного камня. Жесткий скелет из заполнителя увеличивает прочность и модуль деформации бетона, уменьшает его ползучесть.
По назначению бетоны подразделяют на:
• конструкционные — для бетонных и железобетонных несущих конструкций (фундаменты, колонны, перекрытия и др.);
• гидротехнические — для возведения плотин, шлюзов и др.;
• бетон для ограждающих конструкций — для возведения стен зданий и сооружений;
• дорожный — для дорожных и аэродромных покрытий;
• специальные — жаростойкие, кислотостойкие, для радиационной защиты.
Изготовление бетонных изделий включает следующие технологические операции: приготовление бетонной смеси (дозироват ние компонентов и их перемешивание), формование изделий (укладка бетонной смеси и уплотнение), твердение и контроль качества изделий.
Приготовление бетонных смесей осуществляют в смесителях гравитационного или принудительного действия. Основной задачей этой операции является получение однородной смеси, в которой каждое зерно заполнителя покрыто пленкой цементного теста. Бетонная смесь должна быть удобоукладываемой, то есть легко и равномерно распределяться в форме, заполняя собой все ее пустоты. Удобоукладываемость определяется прежде всего количеством воды. В зависимости от количества воды различают бетонные смеси жесткие (сыпучие) и подвижные.
Формование преследует цель получения изделий заданной формы и размеров при требуемой плотности. Эта операция состоит из нескольких стадий: сборка и смазка форм, укладка арматуры (необязательная операция), укладка бетонной смеси, уплотнение бетонной смеси, отделка лицевой поверхности. После затвердевания изделия производят распалубку. Используют различные варианты уплотнения бетонной смеси: вибрация, прессование, прокат, трамбование, центрифугирование. Чем жестче бетонная смесь, тем более интенсивно должно быть ее уплотнение. Наиболее распространен при уплотнении способ вибрации.
Твердение бетона. В результате твердения изделия приобретают прочность, обеспечивающую возможность расформовывания и транспортировки на строительную площадку. Технологическая прочность составляет примерно 70—80% от конечной прочности. Отформованные бетонные изделия могут твердеть в естественных условиях, на что требуется достаточно много времени. Твердение при пропаривании отформованных изделий при атмосферном давлении и температуре ~90°С существенно сокращает сроки твердения, однако это более энергоемкая операция.
При пропаривании общий характер гидратации клинкерных минералов не меняется, но повышение температуры заметно ускоряет реакции. Кроме того, в этих условиях достигаются большие пересыщения в жидкой фазе твердеющего цементного камня, что приводит к образованию большего количества зародышей новых гидратных фаз в единице объема. Конечные размеры кристалликов новообразований меньше и соответственно меньше прочность контактов срастания, чем при твердении в условиях нормальных температур. В результате пропаренный цементный камень не добирает 10—15% своей прочности по сравнению с цементом такого же состава, но твердевшим при комнатной температуре.

Контроль качества. Осуществляют визуальный контроль (наличие или отсутствие трещин, вспучивания, коробления панелей, качество поверхностей), а также контроль с помощью неразруша-ющих методов испытания.
Свойства полученных бетонов определяется их составом и качеством вяжущего. Наиболее массовый вид бетонов — плотные бетоны, получаемые на основе портландцемента, кварцевого или полевошпатового песка и прочного гравия или щебня из природных горных пород (гранита, диабаза и др.).
Прочность бетона зависит от активности цемента, водоцемент-ного отношения, качества и гранулометрического состава заполнителей, возраста бетона, степени уплотнения бетонной смеси и условий ее твердения. Теоретическая прочность бетонов составляет до 200 МПа, а фактическая — достигает 40—50 МПа. Предел прочности при растяжении примерно в 8—15 раз меньше, чем предел прочности при сжатии. Основным назначением таких бетонов являются несущие конструкции, фундаменты, балки, колонны и пр.
Для ограждающих конструкций применяют легкие бетоны, которые должны обладать теплозащитными свойствами. Их изготовляют с использованием легких пористых заполнителей: природных (пемза и др.), техногенных (шлаки) и искусственных (керамзит). Легкие бетоны по сравнению с тяжелыми имеют более низкий коэффициент теплопроводности, их плотность ниже, но и прочность также меньше — 7,5—30 МПа.Для теплоизоляции используют ячеистые бетоны, имеющие воздушные поры, равномерно распределенные в цементно-песчаном или известково-песчаном тесте. Пористая структура создается за счет введения газообразователей. Для таких бетонов плотность составляет 600—1000 кг/м3 при прочности на сжатие 2,5—15 МПа.