Способ определения степени гидратации цемента

Способ определения степени гидратации цемента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 14745 1)4 С 01 ИЕ ИЗОБРЕТ ПИ(21) 4238347 (22) 20. 03, 8 (46) 23.04.8 (71) Московс ный институт (72) Л.А,Ал Н.Н.Астахов (53) 666.9.0/31-37 льетоне строител пределен бетоне, я конт- езобетонрокали еделяю еле ние в бето с бетомента мент относит мически разце б относит тво хиы в обльное связа тона;льное количество связаннои воды в1 ентного камня. мичес киразце ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 9. Бюл. Р 15кий инженерно-строиим. В.В.Куйбьппеваимов, В.В.Воронин,и Ю.М,Баженов15.42 (088.8)(56) авторское свидетельство СССР 9 662860, кл . С О 1 М 33/38, 1976,Буров Ю,С. и др, Лабораторный практикум по курсу «Минеральные вяжущие вещества».-М.: Изд. литературы по строительству, 1967, с, 58-61. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ГИДРАТАЦИИ ЦЕМЕНТА 1Изобретение относится кству, а именно к способамстепени гидратации цементаи может быть использовано дроля качества бетонных и жных изделий.Цель изобретения — опрестепени гидратации цементаСпособ осуществляют следразом. Образцы цементного камня и образцы бетона, изготовленные на том же цемейте, дробят в щековой дробилке, размалывают в шаровой мельнице, высушивают до постоянной массы при 102-104 оС, отбирают две партии навесок проб цементного камня. Производят запись рентгенограмм первой партии навесок проб цементного камня, которые сравнивают с рентгенограммами исходного цемента, и рассчитывают(57) Изобретение относится к областистроительства, а именно к способамопределения степени гидратации цемента в бетоне, и может быть использовано для контроля качества бетонных и железобетонных изделий, Цельизобретения — определение степенигидратации цемента в бетоне, Сначалаопределяют степень гидратации цемента в цементном камне путем сравнениярентгенограмм исходного цемента ицементного камня, затеи определяютотносительное количество химическисвязанной воды в образце бетона и вобразце цементного камня и рассчитывают степень гидратации цемента в степень гидратации цемента . Вторуюо партию навесок прокаливают при 1000 С и определяют относительное количесто химически связаннои воды. Навески проб бетона также ают до постоянной массы и оотносительное количество химисвязанной воды в бетоне,Степень гидратации цементане рассчитывают по формуле= г, В/В,где 4- степень гидратации пев бетоне;Ыч — степень гидратации цецементном камне;ВЯе количес1474548 Формула и э о б р е т е н и я определяют степень гидратацин цемента в цементном камне путем сравнениярентгенограмм, а степень гидратациицемента в бетоне рассчитывают поФормуле: ЙфцВ 6/Вц где а -610ц ВО 15ВЦ Составитель И.СлинькоТехред Л.Сердюкова Редактор Н.Тупица Корректор Э.лончакова Заказ 1887/42 Тираж 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент». г.ужгород, ул. Гагарина,101 ФСпособ определения степени гидратации цемента, включающий изготовление образца цементного камня, определение относительного количества химически связанной воды в нем, расчет степени гидратации по формуле, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью определения степени гидратации цемента в бетоне, готовят образец бетона на том же цементе, что и образец цементного камня, определяют относительное количество химически связанной воды в образце бетона, производят запись рентгенограмм исходного цемента и цементного камня,степень гидратации цементав бетоне;степень гидратации цементав цементном камне;относительное количество химически связанной воды в образце бетона;относительное количество химически связанной воды в образце цементного камня.

Заявка

МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. В. В. КУЙБЫШЕВА

АЛИМОВ ЛЕВ АЛЕКСЕЕВИЧ, ВОРОНИН ВИКТОР ВАЛЕРИАНОВИЧ, АСТАХОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ, БАЖЕНОВ ЮРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

МПК / Метки

Код ссылки

<a href="https://patents.su/2-1474548-sposob-opredeleniya-stepeni-gidratacii-cementa.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ определения степени гидратации цемента</a>

Способ приготовления цементных растворов и бетонных смесей

Номер патента: 1775383

. 1989, с. 69-83.(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ И БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ (57) Использование: в производстве цементных растворов и бетонных смесей. Сущность изобретения: способ приготовления цементных растворов и бетонных смесей путем смешения цемента, заполнителя, карбоната кальция с водой затворения в количестве 0,5 — 1; от ее массы с последующей виброактивацией смеси на первой стадии структурообразования с частотой 50 Гц и амплитудой 2,5 мм. Прочность бетона в возрасте 1 сут. 7,0 МПа, 3 сут. 18,4 МПа, 1 табл. не позволяет ускорить бетона в ранние сроки известныи способпроцесс твердениятвердения,Цель изобретения — повышение прочности в ранние сроки твердения.Цель достигается тем, что в способеприготовления цементных растворов и.

Способ активации цементных растворов и бетона

Номер патента: 718585

. продолжитель. ности первой стадии процесса структурообра-. зования, непрерьтвнр измеряют диэлектричес. ,кую проницаемость и злектропроводность раствора или бетона, причем, механическое воздействие начинают в момент завершениябыстрого роста диэлектрической проницаемости, а заканчивают в момент снижения электропроводности.Способ осуществляют следующим образом.На фиксированной частоте (желательно, в диапазоне от 1 до 20 МГц) измеряют временной ход диэлектрической проницаемости (действительной части) Я и электропроводнос. ти Н материала, Измерение проводят непре. рывно или через небольшое (1 — 2 мин) интер. валы времени. Для этого прикладывают к3 718585 ф4МВерМоСЖтела»электроды, на которыепода выдержки, соответствующей.

Устройство для определения количества компонентов крови в образце центрифугированной крови

Номер патента: 1835077

. с одним из гофр 8.Количестоо тромбоцитоо в зависимостиот длины полосы тромбоцитов о мм определяют по числам на контрольной линии 7, а30 гематокрит определяют по соосности верхнего мениска 19 слоя эритроцитов с однойиз контрольных линий для значений гематокрита в части 9 номограммы. Все зто показано на фиг,4, Затем трубку 17 помещают35 в паз 10, при этом пробка 18 длл закрытиядонышка трубки располагается о пазу 11,как показано на фиг,5. Полосу 20 тромбоцитоо, определяемую по ее различному рассеянию света, образующемуся в результате40. добавления красящего оещестоа в образецкрови, затем помещают соосно с шкалой 12и длину полосы 20 измеряют по шкале 12посредством линзы 13 как показано нафиг,6, Затем данные о плотности.

Способ активации воды затворения для цементных растворов и бетонов

Номер патента: 1662943

. При этом вода насыща 2ется гидроокисью железа, состоящей из 3 кристалл ографических модификаций (а — Ре(ОН) , Р — РЯ(ОН); у — (Г.ВОН), которая поступает в виде добавки в строительный раствор из расчета 62 мг железа на 1 л воды, Одновременно с образованием гидро- окиси железа происходят структурные изменения других примесей, находящихся в воде. Соли кальция кристаллизуются в форме арагонита. Наличие в воде затворения оксигидрата железа, солей кальция, магния и других примесей с измененной кристаллической решеткой приводит к увеличению скорости гидратации вяжущего (цемента) и1662943 Опьт Прочность на сжатие кг/см. Расход материаловна 0,5 м, кг Коли» Плот»ностьтока,/и Изделие чествожелезамг/л 28 дн, н/хр,сразу после пропарки после.

Способ приготовления цементных суспензий из известково пуццолановых цементов при изготовлении из них строительных растворов и бетонов

Номер патента: 81607

. или раствора. В пол ченный шлам ВВодится в небольшом 1 до 3 «0) количестве электролит, например, известь. гипс, клористый кальций и т. и. для коагуляции суспензии и перемешивание продолжается в течение одной-полутора минут. После этого в шлам добавляется остальное, необсодимое для цемента, количество извест и цементная суспензия перемешивается до состояния однородности в течение 1,5 — 3 мин (до получения однородного состава). Полученный состав используется для приготовления растворов и бетонов обычным порядком.При мокром размоле добавки необкодимое для коагуляции суспепзии количество извести (до 3»,) вводится непосредственно в мельницу, и остальное вводится затем в готовуо после помола суспензи 1 о.Ю 8160 Предмет изобретения Редактор.

Долговечность цементного камня

Долговечность цементного камня — способность цементного камня сохранять необходимый уровень строительно-технических свойств пои длительной эксплуатации. Исходя из термодинамической устойчивости продуктов твердения цемента, можно было бы сделать предположение о высокой (сотни и тысячи лет) долговечности цементного камня, однако прямых подтверждений такой стабильности цементного камня нет, поскольку портландцемент был изобретён лишь в 1824 г., а лабораторный прогноз долговечности ненадёжен. Кроме того, существует большое число трудноучитываемых факторов, способствующих разрушению цементного камня при длительной эксплуатации, обусловленных, прежде всего, его щелочной природой (рН>12), а также пористой структурой, проницаемостью её для газов, воды и растворов, т.е. цементный камень склонен к химическому взаимодействию с окружающей средой.

Можно выделить внутренние и внешние факторы риска разрушения (ограниченной долговечности) цементного камня.

К внутренним факторам, наряду со щелочной природой цементного камня, следует отнести возможность проявления цементным камнем «неравномерности изменения объёма», высокие усадочные деформации при высушивании и деформации набухания при увлажнении, а также формирование недостаточно плотной (проницаемой) поровой структуры.

Внешние факторы недолговечности определяются конкретными условиями эксплуатации (службы) цементного камня. Эти факторы могут быть причиной разрушения цементного камня при его многократном замораживании и оттаивании в насыщенном водой состоянии, а также в результате химической (сульфатной, углекислотной, щелочной) и биохимической коррозии (воздействие бактерий, грибков, мхов и т.п.). К факторам риска относятся также многократный нагрев (особенно выше 200°С) и охлаждение цементного камня, а также его попеременное увлажнение и высушивание, провоцирующие высолообразование.

Проектирование долговечных конструкций на портландцементе основывается на необходимости получения прочного камня с низкой проницаемостью и защищённой от агрессивных воздействий поверхностью. Гарантированный срок службы такого материала, в зависимости от условий эксплуатации, может составить 50-100 лет и более.

Морозостойкость цементного камня

Морозостойкость — способность цементного камня противостоять многократному попеременному замораживанию и оттаиванию в насыщенном водой состоянии.

Критерием морозостойкости цементного камня является сохранение им после определённого количества циклов замораживания-оттаивания (25, 50, до 500 и более) исходной прочности: потеря прочности при сжатии не должна превышать 5%, а потеря массы — 3% (при стандартных базовых испытаниях бетона по ГОСТ 10060.1). Для определения морозостойкости, кроме прямого замораживания при (-15+ -20)°С и оттаивания образцов в воде при (+15-и-20)»С, применяют также ускоренные методы, основанные на использовании вместо воды раствора Na2SO4 и NaCl, и замораживание при температуре -50°С (ГОСТ 10060.2, ГОСТ 10060.4). Основным фактором устойчивости к замораживанию является структура порового пространства. При проникновении воды в поры и понижении её температуры до точки замерзания образующийся лёд увеличивается в объёме примерно на 9%, что приводит к возникновению в структуре материала высоких механических напряжений и соответствующих им деформаций. Если все поры в материале будут заполнены водой, разрушение должно произойти уже после первого цикла замораживания. Повышение морозостойкости может быть обусловлено формированием в структуре определённого объёма пор, не заполняющихся водой, в которые отжимается часть воды при замораживании. В частности, при твердении цементного камня возникает система пор, заполненных паровоздушной смесью, так называемые «резервные поры», наличие которых и определяет морозостойкость цементного камня. Разрушение материала происходит тогда, когда объём «резервных пор», в которые может отжиматься вода, мал по сравнению с объёмом образующегося льда, или когда в результате многократно повторяющихся циклов замораживания все поры будут постепенно заполнены водой. Чем выше относительный объём «резервных пор» по сравнению с общим объёмом пор, заполненных водой, тем выше морозостойкость раствора, бетона. Основными источниками таких резервных пор являются поры C-S-H геля, а также контракционные поры, образовавшиеся в ходе гидратации и твердения цемента. Если объём этих пор оказывается недостаточным для достижения заданной морозостойкости бетонов и растворов, в их состав вводят специальные воздухововлекающие добавки, обеспечивающие дополнительное количество резервных пор.

Применительно к сухим строительным смесям морозостойкость составов, предназначенных для работы в атмосферных условиях, например, фасадных, обеспечивается путём минимизации капиллярной пористости и формирования дополнительного количества «резервных пор» за счет:
оптимизации гранулометрии заполнителя и наполнителя и соотношения цемент-заполнитель в составе смеси;
минимизации величины В/Ц;
применения высокоактивных быстротвердеющих цементов, обеспечивающих в ранние сроки твердения в цементном камне высокое содержание C-S-H геля;
применения воздухововлекающих добавок.

Пористость цементного камня

Модель структуры цементного камня можно упрощённо представить как состоящую из трёх составляющих: непрореагировавших с водой полиминеральных частиц клинкера, продуктов гидратации цементных минералов — цементного геля (CSH-геля) и пор разного размера: пор геля и капиллярных пор, а также контракционных пор, образовавшихся из-за уменьшения суммарного объёма твердеющей системы: цемент-вода. Структура цементного камня включает также воздушные поры (пустоты), образовавшиеся при перемешивании цементного теста.

Капиллярные поры различаются по форме и размеру, формируя на ранних стадиях гидратации взаимосвязанную систему, распределённую по объёму цементного камня. Капиллярные поры — это та часть общего объёма системы цемент-вода, которая не заполнена продуктами гидратации. Капиллярная пористость зависит от водоцементного отношения В/Ц) исходной смеси и от степени гидратации цемента. Поскольку абсолютный объём продуктов гидратации в 1,5-2 раза превышает объём входных негидратированных фаз, эти продукты занимают часть начального порового пространства, а по мере гидратации цемента объём капиллярных пор уменьшается. При достижении определённой степени гидратации цементный гель блокирует капиллярные поры в формируются структуре, поскольку средний размер микропор цементного геля 1,5-2,0 нм) на несколько порядков меньше размера капиллярных пор. Поры геля занимают около 28% общего объёма цементного геля. Размеp капиллярных пор находится в широких пределах — от десятков нанометров до 100 мкм и более, а объём капиллярных пор может достигать 40% и более в зависимости от В/Ц, характеристик цемента (фазового состава, дисперсности), степени гидратации цементных минералов, условий твердения и т.д.

Капиллярная пористость цементного камня тем больше, чем выше начальное значение В/Ц и чем меньше степень гидратации активных фазовых составляющих цемента. Во всех случаях, в ходе гидратации цемента значение общей и капиллярной пористости цементного камня снижается, а капиллярные поры замещаются микропорами геля и порами, образующимися вследствие химической усадки (контракции).

Усадка цементного камня

Усадка — это естественное свойство Цементного камня, выражающееся в уменьшении его объема и массы. При первичной потере влаги цементным образцом необратимые деформации усадки составляют 30-50% от общей усадки. При последующем переменном увлажнении и высыхании наблюдаются обратимые знакопеременные деформации усадки-набухания. При усадке в пределах до 0,2-0,6% в цементном камне нет видимых трещин, при больших деформациях наблюдаются характерные усадочные трещины, свидетельствующие о трещи но нестойкости цементного камня.

Усадку цементного камня связывают со следующими явлениями: при относительной влажности 45-90% преобладают вызывающие усадку напряжения, связанные с испарением воды из капилляров определённого размера, при относительной влажности менее 20% и удалении адсорбированной воды преобладает эффект поверхностного сжатия твёрдой фазы. Другой составляющей усадки при высыхании цементного камня является нарушение ион-дипольного взаимодействия при удалении молекул воды как из пространства между частицами, так и потеря межслоевой воды C-S-H гелем.

Основные факторы, влияющие на величину усадки цементносодержащих материалов при высыхании, следующие:

• повышенное количество цемента в растворах и бетонах;
• усадка в большей степени проявляется при твердении и службе изделий в условиях повышенных температур и низкой относительной влажности;
• цементы особотонкомолотые (S>500 м2/кг) проявляют большую склонность к усадке;
• увеличение значения В/Ц при прочих равных условиях приводит к росту усадочных деформаций;
• минералогический состав клинкера незначительно влияет на усадочные деформации, хотя имеется тенденция к увеличению деформаций при переходе к высокоалюминатным цементам и особенно к цементам белитового состава;
• увеличенные деформации раствора (бетона) наблюдаются при повышенном содержании в их составе тонкодисперсных наполнителей (зол, шлаков, минеральных наполнителей).

Усадка при высыхании может быть существенным недостатком и требует регулирования и контроля для многих видов сухих строительных смесей: шпатлёвок, затирок, смесей для устройства полов.

Что такое гидратация цемента и для чего нужно знать процессы, происходящие с ним

Гидратация цемента – это процесс прохождения реакции между компонентами смеси и водой. Без воды бетонный раствор получить не удастся, так как именно при ее добавлении начинается стадия схватывания цемента, а потом и твердения. Эти два этапа считаются основными для приобретения смесью заявленных характеристик (в первую очередь прочности, а также других важных параметров).

Согласно стандартам, начало схватывания портландцемента должно наступать через 45 и более минут после замеса смеси. После того, как процесс схватывания завершился (до 3 часов по регламенту), начинается твердение цементного раствора. Это более длительный процесс, который может занимать годы.

Марочной прочности бетонная смесь достигает через 28 дней, но и по истечении этого периода процесс твердения и набора камнем прочности продолжается.

Знать о том, каким образом проходит схватывание и твердение портландцемента, нужно обязательно. Уделив внимание этим этапам, удастся избежать ошибок при замесе и заливке, которые часто приводят к потере раствором клеящей способности, понижению прочности, деформациям и другим неприятным последствиям. Немаловажны эти знания и для производства, использования разнообразных добавок к цементу, которые меняют определенные характеристики и свойства монолита, способны продлевать или сокращать стадии.

Гидратация – что это такое

Гидратация цемента – это физико-химический процесс связывания воды и ингредиентов цементного порошка. Тут стоит внимательнее изучить состав цемента и понять, каким образом взаимодействуют с водой различные компоненты, как они влияют на сроки схватывания цемента и другие характеристики.

В состав портландцемента входят активные минеральные добавки, за счет которых бетон постепенно набирает нужный уровень прочности. Независимо от типа и марки цемента, в его состав входят четыре основных минеральных составляющих.

Компоненты, входящие в состав цемента:

• С2S – двухкальцивеый силикат
• С3S – трехкальциевый силикат
• С3А – трехкальциевый алюминат
• С4АF – четырехкальциевый алюмоферит

Все компоненты очень важны, обладают определенными свойствами, влияют специфическим образом на схватывание цемента, его твердение. Некоторые начинают сразу взаимодействовать с водой, другие работают постепенно, через какой-то отрезок времени.

Влияние компонентов на гидратацию:

1. Двухкальциевый силикат начинает работать через месяц после затвердения монолита. Все время он пребывает в покое, ожидая очереди. Специальные пластификаторы, добавляемые в смесь, позволяют существенно сократить этот период покоя без риска потери прочности бетоном. Данный компонент работает в долговременной перспективе, положительно влияет на укрепление бетонного монолита.
2. Трехкальциевый силикат работает все время существования цемента. Он является основой смеси, запускает процесс гидратации. При его прохождении выделяется тепло, значительно повышая температуру раствора.
3. Трехкальциевый алюминат в ответе за процесс схватывания, так как является самым активным минеральным компонентом и обеспечивает нарастание прочности бетона на протяжении первых дней. Дальше он перестает работать.
4. Четырехкальциевый алюмоферит минимально воздействует на процесс набора прочности бетона и его твердение, но все равно очень важен в составе. Он работает в финале, когда затвердевание цемента уже запущено, улучшая характеристики и завершая процесс.

Все минеральные составляющие цемента важны для его качества и правильного прохождения процесса гидратации. При смешивании портландцемента с водой в составе сразу создаются новые внутрикристаллические связи, демонстрирующие постепенно нарастающую прочность и доводящие бетон до состояния искусственного камня.

Ввиду того, что сроки схватывания цемента невелики и составляют в норме от 45 до 90 минут, готовить смесь нужно непосредственно перед использованием, чтобы успеть залить и выполнить все работы до начала достижения реакцией того этапа, когда работать со смесью уже невозможно (трудно заливать) или бесполезно (понижается уровень прочности).

Для полного прохождения реакции гидратации соотношение объемов цемента и воды обычно берут равное 3:2. Химически связывается до 25% молекул воды, остальные же остаются в гелевых порах бетона, пребывая в физически связанном виде. Уменьшение объема воды приведет к неполной гидратации, повышение – к появлению капиллярных пор в процессе связывания, что понижает прочность. Точные объемы составляющих всегда указываются в инструкции к цементу или рецептуре приготовления конкретной марки бетона.

Основные стадии затвердевания

Используя специальные добавки, можно замедлить или ускорить процесс затвердевания раствора, а также придать ему дополнительные технические характеристики.

Итак, многие знают, что процесс затвердевания цементного раствора условно подразделяется на два основных момента. Это схватывание и твердение.

Что касается стадии схватывания, то длится она недолго, примерно 24 часа после того, как смесь приготовлена. Самым важным фактором, влияющим на время схватывания, является температура воздуха:

• если температура воздуха соответствует значению в 20 градусов, это означает, что цементный раствор будет схватываться где-то через два часа после того, как произведено замешивание. А окончательное схватывание произойдет спустя три часа. Это говорит о том, что весь рассматриваемый процесс займет всего один час;
• в случае, когда температура является близкой к 0 градусов, этот же самый процесс может затянуться и по продолжительности составить около 20 часов. Обусловлено это тем, что схватывание, точнее его начало, будет происходить только по прошествии времени от 6 до 10 часов.

Еще одним важным фактором, влияющим на скорость процесса схватывания, являются специализированные добавки, которые либо ускоряют реакцию, либо замедляют ее.

Застывание цемента: рис. а) – повышение прочности цемента в зависимости от времени; рис. б) – взаимодействие цемента с водой: 1 – зерна цемента; 2 – вода; 3 – гидратные новообразования; 4 – воздушные поры.

Не забудьте, что все время схватывания раствор цемента сохраняет подвижность. Иначе говоря, он все еще поддается различным воздействиям. А осуществление каких-либо действий с еще не схватившимся цементом увеличивает период первоначального процесса (схватывания).

Следующая стадия, характерная для бетонных растворов – твердение. Она наступает сразу же после окончания первой стадии (схватывания). Можно считать, что этот процесс может тянуться в течение нескольких лет.

Срок, например, 28 суток, указанный в инструкции, говорит лишь о том, что на этот период времени гарантируется достижение определенной марки бетона. Первые несколько дней твердения бетона отличаются динамичностью и нелинейностью. Чтобы понять причину этой особенности, необходимо изучить данные, описывающие процесс гидратации.

Схватывание цемента

Это самый короткий этап набора прочности бетонной смеси, которая проходит первой. Сроки схватывания зависят от состава смеси (пластификаторы, присадки могут менять характеристики) и окружающей температуры воздуха. Чем более высокая температура, тем активнее проходят процессы.

Стандартные сроки схватывания цемента:

• При комнатной температуре – до 3 часов
• При низкой температуре – до 20 часов
• При высокой температуре (если бетон находится в камере пропаривания) – до 20 минут

Существуют разные типы цемента, которые выделяют в соответствии со временем схватывания. Медленный цемент начинает схватываться по истечении 2 часов после замеса, средний – через 45-120 минут, быстрый – через 45 минут. Даже если условия неблагоприятные для прохождения реакции, цемент схватывается максимум за сутки.

После того, как бетон схватился, он еще не обладает всеми параметрами по стандарту и продолжать строительные работы запрещено. Бетон может разрушаться даже при минимальных нагрузках, терять характеристики, неравномерно застывать и т.д. Поэтому в процессе набора прочности цемента нужно прекратить работы и обеспечить идеальные условия.

Краткая характеристика

Для получения различных бетонных растворов используется цемент, это известно многим. Естественно, что для получения бетона (искусственного каменного материала) необходимо присутствие в смеси и других составляющих, таких как песок, щебень, вода.

Для приготовления бетонного раствора понадобятся цемент, вода, песок и щебень, которые смешиваются в определенной пропорции.

Для получения качественного изделия из бетона необходимо точно соблюдать технологию и последовательность выполнения работ, которые начинаются с выбора и смешивания составляющих, а заканчиваются осуществлением правильного ухода за раствором в процессе его отвердевания.

Цементный состав после приготовления и заливки в опалубку начинает постепенно твердеть, увеличивая свою прочность по прошествии определенного времени. Сразу после схватывания бетон не будет обладать характеристиками, которые позволят продолжить дальнейшие строительные работы. В самом начале процесса бетон легко поддается разрушению даже при воздействии минимальных нагрузок.

На сегодняшний день создан целый ряд различных добавок для цементного раствора, которые позволяют значительно улучшить качества бетонных изделий. Например, они могут наделить их такими свойствами, как пластичность, высокая прочность, морозоустойчивость, водонепроницаемость и другими.

Использование современных добавок позволяет проводить работы по бетонированию, даже когда на улице довольно низкая температура (в зимний период времени), не используя оборудование специального назначения.

Процесс твердения цемента

Это второй и более длительный этап, который следует сразу за схватыванием. Твердеть цемент может на протяжении многих лет. Максимальных (100%) показателей прочности смесь достигнет через несколько лет, но уже через 28 суток набирает большую часть (до 90-95%), пригодных для выполнения дальнейших работ и эксплуатации.

Обычно процесс твердения цемента запускается через сутки после начала реакции гидратации. Сначала бетон не прочный и подвержен негативному воздействию среды: частицы цемента уже кристаллизировались, скрепили заполнитель смеси вокруг себя, но пока связи чрезвычайно хрупкие и могут легко разрушиться.

Минимальные механические воздействия разрушают связи и восстановлению они не подлежат. Так, если походить по твердеющей стяжке, соединения разрушатся и уже никогда не схватятся: в местах, где было воздействие, в скором времени бетон начнет высыпаться, трескаться и крошиться.

В течение первых 7 дней бетонный раствор набирает до 70% прочности, потом твердение идет медленнее и еще за 21 день монолит набирает около 20-25% прочности. Среди мастеров бытует мнение, что первые 100 лет бетон постепенно набирает прочность, а последующие 100 лет ее утрачивает.

Для обеспечения нормальных характеристик бетона застывания его нужно дожидаться правильно – в первые 14-20 дней создать влажную среду, брызгать водой при необходимости, защищать от ультрафиолета. Бетон должен застыть, но никак не высохнуть (в таком случае не избежать трещин, деформаций, увеличения усадки и других неприятностей).

Гидратация цемента – самый важный процесс, который должен проходить по технологии. Поэтому до начала работы с раствором необходимо правильно определить водо-цементное отношение, пропорции компонентов, изучить инструкцию и обеспечить раствору идеальные условия для прохождения всех реакций.

Какие факторы влияют на скорость схватывания?

В то же время при понижении температуры окружающего воздуха до величины 5…0 градусов Цельсия процесс схватывания существенно замедляется, а при понижении температуры ниже 0 градусов Цельсия вообще практически останавливается. Так при заливке бетона в условиях температуры окружающего воздуха от 5 до 0 градусов Цельсия схватывание материала начинается лишь через 6-10 часов и оканчивается через 19-20 часов.

Таким образом, чтобы процесс полимеризации, в том числе схватывания, цемента шел «правильно», необходимо тем или иным способом обеспечить «плюсовую температуру вокруг и внутри бетонной контракции. На практике это достигается следующими способами:

• Укрыв бетона специальными тепловыми матами;
• Строительство над залитыми конструкциями временных шатров и прогрев подшатрового пространства тепловыми пушками;
• Прогрев толщи бетона тепловыми кабелями;
• Комплексное использование указанных способов.

Дополнительные меры по прогреву бетона ведут к существенному удорожанию строительства. Поэтому, вне всякого сомнения, самый лучший вариант – проведение бетонных работ в теплое время года, когда плюсовую температуру обеспечивает природа.

ГИДРАТАЦИЯ ЦЕМЕНТА

При затворении портландцемента водой происходят реакции, обу­словливающие твердение цементного теста. В присутствии воды сили­каты и алюминаты, перечисленные в табл. 1.1, образуют продукты гид­ратации, которые постепенно затвердевают и превращаются в цемент­ный камень.

При взаимодействии составляющих цемента с водой идут два про­цесса. Прежде всего происходит непосредственное присоединение моле­кул воды, или истинная гидратация. Второй процесс характерен взаи­модействием минералов цемента с водой с их разложением — гидролиз.

Обычно применяют термин «гидратация» ко всем типам реакций цемента с водой, т. е. как к истинной гидратации, так и к гидролизу.

Ле Шателье около 80 лет назад впервые установил, что при одина­ковых условиях продукты гидратации цемента имеют тот же химичес­кий состав, что и продукты гидратации его отдельных составляющих. Позже это было подтверждено Стейнором, а также Боггом и Лерчем, хотя и с оговоркой, что продукты реакции могут воздействовать друг на на друга или даже взаимодействовать друг с другом в системе.

Продукты гидратации цемента характеризуются низкой раствори­мостью в воде, о чем свидетельствует высокая водостойкость цементного камня. Гидратированные новообразования цемента прочно связывают­ся с непрореагировавшим цементом, однако механизм этой связи пока не ясен. Возможно, что гидратные новообразования создают обо­лочку, которая растет изнутри под воздействием воды, проникающей через эту оболочку. Или возможно, что растворенные силикаты прони­кают через оболочку и осаждаются на ней в виде внешнего слоя. И третья возможность: образование и осаждение коллоидного раствора во всей массе после того, как достигнуто насыщение, дальнейшая гид­ратация продолжается внутри этой структуры.

Каким бы ни был способ осаждения продуктов гидратации, ско­рость гидратации непрерывно уменьшается, так что даже после длитель­ного времени остается заметное количество негидратированного цемен­та. Гак, например, через 28 суток после затворения водой зерна цемента прогидратировали только на глубину 4ц. Пауэрс подсчитал, что полная гидратация при нормальных условиях возможна только для цементных зерен размером менее 50ц, но при непрерывном размельчении цемента в воде полная гидратация была получена в течение 5 суток.

Микроскопическое исследование гидратированного цемента не под­тверждает прохождения воды в глубь зерен цемента и выборочной гид­ратации наиболее реакционно способных составляющих (например, СзБ), которые могут находиться в центре зерна. Поэтому представляет­ся, что гидратация развивается вследствие постепенного уменьшения размеров цементных зерен. Действительно, было обнаружено, что в возрасте нескольких месяцев негидратированные зерна цемента гру­бого помола содержат как СзБ, так и С2Б и, возможно, что мелкие ча­стицы СгЭ гидратируются раньше, чем завершается гидратация круп­ных частиц СзБ.

Различные составляющие цемента обычно присутствуют во всех его зернах, и исследования показали, что оставшиеся зерна цемента после определенного периода гидратации имеют тот же относительный мине­ралогический состав, что и целое зерно до гидратации. В течение первых 24 ч может все же происходить избирательная гидратация.

Основными гидратами являются гидросиликаты кальция и трех­кальциевый гидроалюминат. Полагают, что С4АР гидратируется с об­разованием трехкальциевого гидроалюмината и аморфной фазы, воз­можно Са0-Ре203-ая. Возможно также, что некоторое количество Ее20з присутствует в твердом растворе гидроалюмината кальция К

Степень гидратации цемента может быть определена различными способами посредством измерения: количества Са (ОН)2 в тесте; теп­ловыделения при гидратации; удельного веса теста; количества хими­чески связанной воды; количества негидратированного цемента (с по­мощью рентгеноструктурного анализа), а также косвенного по прочно­сти цементного камня.