Alsatelecom.ru

Стройматериалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Твердение цемента

Твердение цемента

Характерной особ-тью минералов портландцемента (алит, белит, трёхкальциевый алюминат, четырёхкальциевый алюмоферрит) явл-ся их спос-ть вступать в реакцию с водой и создавать такие структуры, к-е обладают достаточной силой когезии и адгезии, способны создавать в рез-те твердения монолитное тело, приобретающее с теч. времени выс. прочность. Процессы, происходящие при этом, сложны и м. б. в приближении рассмотрены с 2-х точек зрения – химич. и физ.-хим.

Рассм. х-р осн. хим. процессов при твердении цемента. прежде чем перейти к рассмотрению получаемых продуктов гидратации отдельных минеральных м-лов, отметим, что в нач. момент взаимодействия цемента с водой жидкая фаза с-мы «цемент – вода» быстро обогащается щелочами и известью, получаемыми в рез-те гидролиза минерала C3S и гипса. Поэтому все процессы происходят в щелочной среде. что предопредляет ход химич. реакций, способствуя получению продуктов гидратации более высокой степени основности. Сразу после затворения цемента водой происходит быстрое взаимодействие алита (C3S) с водой по схеме:

Получаемая при гидролизе известь явл-ся причиной низкой водостойкости портландцемента.

Белит только гидратируется:

Реакция протекает медленно. При повышении т-ры возможен гидролиз белита с выделением Ca(OH)2 и образование низкоосновного гидросиликата кальция типа тоберморита (mCaO·SiO2·nH2) m=0,8 – 1,5.

Трёхкальциевый алюминат бурно реагирует с водой, образуя гидрат:

Образуемый гидрат создаёт рыхлую непрочную кристаллическую структуру, к-я выз-т моментальное (ложное) схватыване теста. Для замедления этой реакции в цемент вводят гипс. В рез-те С3А сначала реагирует с гипсом, образуя ГСАК (гидросульфоалюминат кальция):

Пока гипс полностью не израсходуется, С3А с водой не реагирует. ГСАК в 2 раза превосходит по объёму исходные продукты, из которых он получается. Четырёхкальциевый алюмоферрит гидратизируется и гидролизуется:

Образуемый гидроферрит может увеличивать основность, связывая гидроксид кальция, выделяемый при гидролизе С3S, и переходить в соединение Fe.

Цементный камень после твердения состоит из: гидроксида кальция; гидрата 2-кальциевого силиката с примесью менее основных тобермритподобных силикатов кальция; гидросульфоалюмината кальция; гидроалюмината кальция; гидроалюмоферрита кальция; непрореагировавших остатков зёрен цемента и др.

Состав затвердевшего цементного камня объясняет стойкость камня в той или иной эксплуатационной среде, однако исходя из состава невозможно объяснить причины формирования прочности камня. Поэтому не менее важным в рассмотрении процессов твердения представляется комплексный подход, учитывающий физ.-хим. явления, протекающие при становлении структуры твердеющего цементного камня.

Среди многочисленных работ, посвящённых этому вопросу, в плане его исторического развития, наибольший интерес представляют взгляды Ле Шапелье, Михаэлиса, Байкова, а также современные представления, основанные на последних исследованиях в этой области.

Ле Шапелье выдвинул в 1882 г. кристаллизационную теорию твердения цемента: вяжущее, смешанное с водой, растворяется в ней, образуя гидратные соединения, к-е, будучи менее растворимы, быстро насыщают раствор, выпадая в виде кристаллов, накапливаются, сращиваются, образуя монолит.

Михаэлис выдвинул в 1893 г. коллоидную теорию твердения цемента: растворяются наиболее реакционноспособные минералы, но выделяющиеся из раствора кристаллы играют второстепенную роль в формировании структуры и прочности камня; основное же значение в росте прочности Михаэлис приписывал гидрогелям силикатов кальция, образующимся в рез-те непосредственного присоединения воды к зёрнам цемента (набухания). Твердение цемента происходит за счёт уплотнения гидрогелей (коллоидов) при их постепенном обезвоживании на дальнейшую гидратацию, а в последующем – их перекристаллизации.

По Байкову (1923 г.), набор прочности при твердении цемента объясняется совокупностью процессов коллоидации и кристаллизации: всякое гидратационно твердеющее вяжущее проходит стадию коллоидного состояния, даже если оно в итоге даёт ясно выраженный кристаллический сросток. Байков делил процесс твердения вяжущих на 3 периода:

1)Растворение. Образуются насыщенные растворы, в к-х начинают возникать зародыши новых фаз (ГСАК).

2)Коллоидация (гелеобразование). Ощущается недостаток свободной воды, образуется коллоидная масса, происходит схватывание. Этот этап х-ся прямым присоединением воды к вяжущему и образованием гидратных соединений высокой коллоидной дисперсности.

3)Кристаллизация. Происходит перекристаллизация гелей, образуются кристаллические сростки (монолиты).

Эти периоды наступают не в стройной последовательности, а налагаются друг на друга, т. е. могут протекать //-но, с преобладанием того или иного из них, в соответствии с действующими перенасыщениями.

Дальнейшие исследования процессов твердения цемента идут в 2-х направлениях: 1) исследование механизма и кинетики гидратации цементных соединений; 2) выяснение механизма структурообразования, т. е. механизма синтеза прочности цементного камня.

В 1-ом направлении нет единства мнений о том, идёт ли образование гидрат. соединений только через раствор, или топохимически, или оба процесса имеют место быть. Однако, независимо от понимания механизма образования гидратных соединений, в настоящее время явл-ся установленным и общепринятым, что в цементном камне образ-ся два вида гидратных новообразований. Осн. масса соединений примерно на 75 – 80% представлена гидросиликатами кальция, имеющими весьма высокую степень дисперсности, близкую к коллоидной. Их принято наз-ть гелевидной составляющей цементного камня. Кроме них, образ-ся другие соединения с явно выраженной кристаллической микроструктурой. К ним относят: гидрат окиси кальция, гидросульфоалюминат кальция (ГСАК).

Установлено также, что образующиеся гидраты выделяются в непосредственной близости от пов-ти цемента и по мере развития процессов гидратации новообразования создают вокруг зёрен исходного цемента гидратные оболочки, состоящие в основном из гелевидных гидросиликатов, в среде к-х различаются более крупные кристаллы – гидраты. В рез-те зёрна цемента разбухают, увеличиваются в объёме и через нек-рое время начинают непосредственно контактировать др. с др. Водная прослойка исчезает. В рез-те возникает структура – пространственная сетка, называемая коагуляционной структурой, — и образуется она путём беспорядочного сцепления отдельных сальватированных зёрен цемента с пом. вандервальсовых сил молекулярного притяжения. Этот момент соотв-т началу схватывания. Образовавшаяся структура явл-ся непрочной, её можно легко разрущить механическим встряхиванием, вернуть всё обратно в жидко-текучее состояние, однако сразу после прекращения встряхиваний структура моментально восстанавливается. Такой перевод можно повторить многократно. Это явление наз-ся тиксотропия и на нём основана технология уплотнения бетонной смеси.

Читайте так же:
Строительный миксер для цемента

Формирование коагуляционной структуры – важный этап структурообразования цементного камня, т. к. в последующем кристаллизационное структурообразование происходит на фоне сложившейся и зафиксированной коагуляционной структуры. Затем следует длительный период твердения с постепенным нарастанием мех. прочности в рез-те уплотнения структуры за счёт увеличения объёма твёрдой фазы и повышения степени кристалличности новообразований. Структура цементного камня, по образному выражению Юнга, представляет собой микробетон, в к-м крупный заполнитель – это остатки зёрен цемента, не вступившие в реакции, гелевое составляющее, кристаллы, раствор. От соотношения всех частей зависят и свойства цемента.

В. Н. Юнг ввел представление о цементном камне как о микробетоне, состоящем из гелевых и кристаллических продуктов гидратации цемента и многочисленных включений в виде негидратированных зерен клинкера. Основная масса новообразований при взаимодействии цемента с водой получается в виде гелевидной массы, состоящей в основном из субмикрокристаллических частичек гидросиликата кальция. Гелеподобная масса пронизана относительно крупными кристаллами Са(ОН)2. Такое своеобразное «комбинированное» строение предопределяет спе- цифические свойства цементного камня, резко отличающиеся от свойств других материалов: металлов, стекла, гранита и т. п. Например, с наличием гелевой составляющей связана усадка цементного камня при твердении на воздухе и набухание в воде, особенности работы под нагрузкой. и другие свойства.

Цементный камень включает: 1) продукты гидратации иемента: а) гель гидросиликата кальиия и другие новообразования, обладающие свойствами коллоидов; б) относительно крупные кристаллы Са(ОН)2 и эттрингита, 2) непрореагировавшие зерна клинкера, содержание которых уменьшается по мере гидратации цемента; 3) лоры: а) поры геля (менее 0,1 мкм); б) капиллярные поры (от 0,1 до 10 мкм), расположенные между агрегатами частиц геля; в) воздушные поры (от 50 мкм до 2 мм), заполненные воздухом, засосанным вследствие вакуума, вызванного контракцией, либо вовлеченным при добавлении специальных воздухозовлекающих веществ, повышающих морозостойкость.

Классификация пор геля по размерам дана Р. Кондо и М. Даймоном (размер пор в данной классификации характеризуется половиной гидравлического радиуса): 1) очень мелкие поры, пронизывающие частицы геля: межкристаллитные размером менее 0,6 км, а внутрикристаллитные до 16 нм; 2) более крупные поры между частицами геля – до 0,1 мкм. Все эти поры структурно присущи цементному гелю, т. е. в геле всегда есть поры, поскольку он является дисперсной системой, состоящей из частиц коллоидного уровня и их агрегатов, разделенных поровым пространством. В зависимости от состава цемента, начального количества воды и технологии пористость геля может составлять 28 – 40

объема геля, причем около ‘/

– ‘/а пористости (т. е. 7 – 12 %) приходится на долю контракционного объема.

Контракция (стяжение) – зто явление уменьшения абсолютного объема системы (цемент+вода) в процессе гидратации. Для примера рассмотрим систему:

Абсолютный объем реагирующих веществ – СаО и воды – составит 196,97 см’, а объём — гидроалюмината только 150,11 см’. Следовательно, контракция в данном примере составила 46,86 см’. Поскольку контракция почти не уменьшает внешний объем системы, ее следствием является образование в гидратированном цементе. контракционного объема. В цементном камне и бетоне возникает вакуум, под влиянием которого эти поры заполняются водой или воздухом в зависимости от среды, в которой твердеет цементное тесто. Контракция для обычных портландцементов, затворенных водой после 28 сут твердения составляет 6 – 8 л на 100 кг цемента, т. е. в 1 м» бетона с расходом вяжущего 300 кг/м’ контракционный объем занимает 18 – 24 л.

Каждому минералу цемента свойственна контракция; она начинается после его смешения с водой и достигает максимума при полной гидратации.

Вода является активным элементом структуры цементного камня, участвующим в образовании гидратных соединений и в формировании пор. Пористость цементного камня зависит не только от начального водоцементного отношения, но и от форм связи воды с твердой фазой.

Согласно классификации П. А. Ребиндера, построен- ной по принципу интенсивности энергии связи, выделяют три формы связи воды в цементном камне: химическая связь является наиболее сильной. Химически связанная вода удаляется при прокаливании. Количество химически связанной воды обычно выражают в % или долях от массы цемента; физико-химическая связь характерна для адсорбционно связанной воды, находящейся в порах цементного геля; связь эта нарушается при высушивании; физико-механическая связь – в данном случае капиллярное давление – обусловливает удержание воды в капиллярных порах цементного камня. Адсорбционно связанная и капиллярная вода, удаляемая при высушивании, называется еще испаряемой. Потери при прокаливании высушенной пробы цементного камня определяют химически связанную (неиспаряемую) воду.

Читайте так же:
Песчано цементные блоки состав

Цементный камень, являющийся минеральным клеем, скрепляющим зерна заполнителя, должен обладать достаточной собственной прочностью и адгезией, т. е. хорошо сцепляться (срастаться) с зернами заполнителя. Эти свойства цементного камня зависят от качества и количества новообразований, объема и характера пор.

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.
Читайте так же:
Добавки для тампонажный цемент

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).

Читайте так же:
Монтажная пена для цемента

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.

Схватывание и твердение бетона

Основной компонент любой бетонной смеси — это цемент. Он является вяжущей составляющей и обеспечивает твердение материала после испарения воды. Реакция гидратации портландцемента проходит в несколько стадий. Длительность каждого этапа зависит от совокупности условий: температуры, влажности, характера наполнителя и его зернистости. Для строителей и производителей бетона контроль над процессом схватывания и твердения бетонного раствора имеет огромную важность. Для проведения строительных работ в жару, мороз и других нестандартных условиях применяются разные методы контроля над гидратацией бетона.

Схватывание и твердение бетона — в чем разница?

Первый этап твердения бетонной смеси — это схватывание. Оно завершается в первые сутки после заливки раствора в опалубку или форму. Чем выше температура воздуха, тем быстрее происходит схватывание. При температуре в 20°С материал схватывается через 2 часа после заливки, процесс длится около часа. При температуре близкой к 0°С длительность этого этапа может растянуться на 15-20 часов. Если смесь при незавершенном процессе схватывания «шевелить», срок первой стадии гидратации автоматически продлится, поскольку будет изменена подвижность состава.

Твердение — это вторая стадия застывания цемента. Длительность данного этапа условно укладывается в 28 календарных дней. На практике затвердевание бетона может длиться годами, и все это время прочность изделия будет постепенно возрастать. Нормативный период в 28 дней гарантирует соответствие набранной прочности конкретной марке бетона. Процесс твердения не является линейным, он зависит от влажности, погодных условий, нагрузок на конструкцию и массы других показателей. Однако повлиять на него сложнее, чем на схватывание.

Классификация цементов по характеру гидратации

Портландцемент производят из смеси минералов, в состав которых входят гидросульфоалюминаты кальция, двух- и трехкальциевые силикаты, оксиды кальция и магния. Эти компоненты отвечают за скорость и качество твердения.

По особенностям протекания гидратации различают несколько видов вяжущих веществ:

  • расширяющиеся цементы. Способны застывать на воздухе, при условиях повышенной влажности и в воде. При гидратации такого вяжущего вещества увеличивается объем и плотность бетона, а в стесненных условиях возникает самонапряжение материала;
  • безусадочные цементы. В процессе гидратации расширяются незначительно и не образуют трещин;
  • напрягающие цементы. Способны обеспечивать натяжение арматуры без потери прочности бетона.

Для получения вяжущего с определенными характеристиками применяется смешение перечисленных типов цемента. Также для контроля над процессом гидратации активно используют специальные добавки: пластификаторы, противоморозные компоненты. С помощью внесения добавок удается задать время начала и завершения схватывания смеси, регулировать подвижность и плотность бетона на разных стадиях процесса.

Равномерность застывания бетона в опалубке зависит от условий заливки и от качества материала. Чтобы быть уверенным в качестве стройматериала, приобретайте его у проверенного производителя. Завод «Бетон Центр» изготавливает и реализует строительные смеси по выгодной цене, а также обеспечивает их своевременную доставку бетононасосом на объект и заливку в Твери и Тверской области. Позвоните нам, и необходимое количество бетона поступит на стройку в указанный срок. Оплатить покупку можно как в офисе, так и представителю компании при получении.

  • Главная
  • Бетон
  • Пескобетон
  • Раствор
  • Бетононасос
  • Цены
  • Доставка
  • Новости
  • Контакты

Компания «Бетон центр» 2021г. Все материалы данного сайта являются объектами авторского права (в том числе дизайн). Запрещается копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя.

Пропаривание при атмосферном давлении

Поскольку повышение температуры при твердении бетона повышает интенсивность роста прочности, то достижение заданной прочности может быть ускорено пропариванием бетона в специальных камерах. Когда пар находится при атмосферном давлении, т.е. его температура ниже 100° С, твердение можно считать разновидностью влажного ухода. Выдерживание бетона при высоком давлении (автоклавная обработка) является совершенно другой технологией и рассматривается в следующем разделе. Пропаривание успешно применялось для бетонов, приготовленных на различных портландцементах, но его нельзя применять для бетона на глиноземистом цементе из-за вредного воздействия жары и влаги на прочность этого цемента. Бетон с более низким В/Ц реагирует на пропаривание намного лучше тощих бетонов.

Читайте так же:
Добавки для регулирования сроков схватывания цемента

Основная цель пропаривания заключается в получении достаточно-высокой прочности на ранней стадии, так как бетонные изделия могут приобрести прочность вскоре после бетонирования. Раскрывать форму или освобождать оснастку предварительного напряжения можно значительно раньше, чем при обычном влажном выдерживании, при этом требуется меньшая производственная площадь для хранения при выдерживании; все это дает экономические преимущества. На практике для многих случаев прочность бетона в более поздние сроки имеет меньшее значение. Из-за характера операций, входящих в процесс пропаривания, оно применяется главным образом для сборных деталей. Пропаривание при низком давлении обычно осуществляют в специальных камерах или тоннелях, через которые бетонные элементы подают на конвейерной ленте. Или же предварительно изготовленные детали покрывают передвижными кожухами или покрышками из пластика, под которые пар подается через гибкие шланги.

Учитывая влияние температуры на ранних стадиях твердения на позднейшую прочность, должно быть найдено компромиссное решение между температурами, дающими высокую прочность на ранней стадии и на более поздней стадии твердения.

Аналогичная проблема возникает при определении скорости повышения температуры в начале пропаривания. Установлено, что если температура 48,9°С достигается за период меньше 2—3 ч или температура 98,9° С — за период меньше 6—7 ч с момента перемешивания, то это отрицательно влияет на рост прочности после первых нескольких часов. Нельзя допускать такой быстрый подъем температуры. Быстрое твердение может привести к потере прочности на одну треть в более позднем возрасте по сравнению с влажным выдерживанием при комнатной температуре. Отрицательное действие быстрого подъема температуры заметнее при более высоком водоцементном отношении в смеси и оно более ощутимо при быстротвердеющем цементе по сравнению с обыкновенным портландцементом. Саул установил, что когда скорость подъема температуры бетона не превышает значений, указанных ранее, то его прочность немного отличается от прочности нормально выдержанного бетона.

Так как температура в период твердения оказывает наибольшее влияние на прочность на поздних стадиях, временное прекращение пропаривания является полезным.

Каждой температуры выдерживания существует часть кривой, показывающей нормальную степень роста прочности при твердении. Другими словами, после достаточного временного перерыва пропаривания быстрое нагревание не оказывает отрицательного действия. Это временное прекращение составляет примерно 2; 3,5 ибч соответственно для температур 37,8; 54,4; 73,9 и 85° С. Если, однако, бетон подвергать действию более высокой температуры с меньшим перерывом пропаривания, что неблагоприятно влияет на прочность, как показано правой частью каждой пунктирной кривой, эго воздействие более значительно по сравнению с более высокой температурой выдерживания.

В течение нескольких часов непосредственно после изготовления рост прочности бетона выше, чем можно было предположить из вычислений зрелости. Это совпадает с более ранним наблюдением, что возраст бетона при высокой температуре является важной характеристикой.

Практические режимы пропаривания выбираются как компромисс между требованиями прочности на ранней и поздней стадиях и обусловливаются также продолжительностью рабочей смены. Цикл пропаривания для данной бетонной смеси определяется экономическими соображениями.

При типичном цикле пропаривание начинается через 3 ч после изготовления, температура поднимается на 4,4° С в час и достигает 54,4— 73,9° С, а затем продолжается в течение заданного периода времени. Бетон на легком заполнителе можно нагревать до 73,9—82,2° С.

Указанные температуры являются температурами пара, но они не обязательно совпадают с температурой пропариваемого бетона. В течение первого часа или двух часов после помещения в камеру температура бетона ниже температуры среды, но позднее в результате тепловыделения при реакции гидратации температура бетона оказывается выше температуры окружающей среды. Можно максимально использовать тепло в камере пропаривания, если пар выпустить раньше и установить длительный период охлаждения. Таким образом, оптимальная программа пропаривания должна включать период медленного повышения температуры, выдержку при максимальной температуре и период охлаждения.

Изменения температуры внутри бетона при пропаривании отличаются от изменений температуры на его поверхности. Повышение температуры в центре происходит медленно, соответственно скорость охлаждения также ниже. Таким образом, площадь под кривой «температура— время» примерно одинакова для внутренних точек и точек, расположенных ближе к поверхности бетонного блока, так что весь бетон имеет одинаковую зрелость. Это было продемонстрировано Росом.

В прошлом можно было наблюдать, что, когда бетон выдерживался при высоких температурах, тепло при гидратации цемента выделялось так быстро, что повышение температуры наблюдалось даже в маленьких образцах. С другой стороны, при выдерживании при обычной температуре влияние теплоты гидратации было заметно только в массивных элементах.

В дополнение к пропариванию применялись и другие способы высокотемпературной обработки бетона. В частности, электрические методы нагревания током, проходящим через арматуру или непосредственно через бетон, оказались успешными. Ток должен быть переменным, поскольку постоянный ток приводит к гидролизу цементной массы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector