25) Твердение портландцемента

При затворении цемента водой образуется клейкое тесто , оно медленно загустевает и переходит в камневидное состояние, процесс твердения определяется гидротацией цементных минералов:

3CaSiO₂+H₂O=3CaO2SiO₂3H₂O+Ca(OH)₃

2CaSiO₂+H₂O=3CaO2SiO₂3H₂O+Ca(OH)₂

3CaAl₂O₃+H₂O=3CaAl₂O₃6H₂O

4CaOAl₂O₃Fe₂O₃)H₂O=3CaOAl₂O₃6H₂O+Fe₂O₃+Ca(OH)

3CaOAl₂O₃+CaSO₄0.5H₂O+26H₂O=3CaOAl₂O₃3CaSO₄32H₂O добавление гипса –замедление схватывания.

Технические характеристики цемента

Минеральный состав определяют расчётными или экспериментальными методами

Вещественный состав определяют количеством клинкера,гипса,минеральных добавок,фобезирующих или гидрофобезирующих добавок.

1.Тонкость помола (через сито 0.08 должно пройти не менее 85% цемента)

2.Удельная пов-ть порошка цемента 2500-3000 см²/г

3.Насыпная плотность: у рыхлого 1100 кг/м³; у слежавщегося 1600 кг/м³

4.Водопотребность для получения теста нормальной густоты воды требуется 22-28% для цемента без добавок.При такой густоте пестик прибора Вика не доходит до дна чашечки на 5-7 мм

5.Сроки схватывания Начало схватывания (игла пибора Вика не доходит до дна чашечки на 1-2 мм) конец схватывания (игла прибора Вика погружается в тесто не более,чем на 1-2 мм) начало схватывания: не ранее 45 мин; конец схватывания: не более 10 часов

Различают два способа производства цемента: 1.Мокрый 2.Сухой

При мокром способе сырьевые компоненты измельчаются и смешиваются в присутствии воды и смесь виде жидкого шлама обжигается во вращающихся печах

При сухом способе материалы обжигают, смешивают и измельчают в сухом виде

Комбинированный: шлам, приготовленный мокрым путём обезвоживается, из него приготавливают гранулы, которые обжигаютс сухими (по сухому способу)

Процессы, происходящие при обжиге:

1.Зона испорения, зона сушки T=70-80*С

2.Зона подогрева, где сгорают органические примеси t=200-700*С, удаляется кристаллохимическая вода (50-60% длины) Увеличить сроки схватывания можно введением фосфатов, нитратов Ca, Na, аммония, сахара. Увеличить твердение можно карбонатами, хлоридами щелочных и щёлочно-земельных металлов, можно вводить гидрированный цемент (на практике используют KCL)

6.Равномерность изменения объёма

Причина не равномерности-свободные окислы Ca и Mg

Образование гидроокислов Ca и Mg ведёт к увеличению объёма, что в свою очередь ведёт к растрескиванию. Его определяют на лепёшках из теста нормальной густоты при 34 суточном их твердении на воздухе и кипячении 3 часов. При этом на образцах не должно быть радикальных трещин и они не должны деформироваться.

7.Активность и марка цемента

Определяються испытанием стандартных образцов 4*4*16 см, приготовленных из цементно-песчаной смеси соотношением 1/3 и в/у=0.4, через 28 суток твердение по схеме

«1+27» (1-на воздухе, 27 суток в воде). Образцы испытывают на изгиб и на сжатие.

Активность-предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 суток. В зависимости от активности и предела прочности при изгибе портландцемента подразделяются на марки М400,500,550,600.

8.Выделение тепла при твердении

Гидротация-химическая реакция с выделением тепла (эти реакции экзотермические)

В тонких бетонных конструкциях тепло быстро рассеивается и не вызывает разрыва бетона в массивных конструкциях выделяющееся тепло может существенно поднять температуру бетона (t>40).

9.Структура цементного теста

При затворении водой образуется цементное тесто (концентрированная водная суспензия)

Которая обладает тремя свойствами:

• прочностью структуры

• структурной и пластической вязкостью

• тиксотропия

Цементное тесто имеет коогуляционную структуру, в нём твердые частицы связанные вандервальсовыми силами , но в тоже время эта структура может разрушаться под механическим воздействием т.е. тесто обладает ( при механическом воздействии) пластической вязкостью. При этом коогуляционные структуры разрушаются, тесто может заполнять форму.

При гидротации цементная твердая фаза диспергируется , при этом её удельная поверхность возрастает до двухсот раз, этот процесс отражается и на плеющей способности цементного теста, она повышается при переходе твёрдого цемента в гель,и в тоже время она значительно снижается при высущивании.

26) Структура цементного камня

Состоит из продуктов гидротации цемента(гель гидроселикатов и других новообразований, которые обладают свойствами каллоидов), из относительно крупных кристаллов гидроокислов Ca, энтрингита, непрореагировавщих зерен клинкера (содержание которых снижается по мере гидротации цемента), пор геля (микропоры,с размером<1000*10^-10, капиллярных пор (макропоры, с размером до 10 микрон), воздушных пор и пустот (до 2 мм). Такое своеобразное «комбенированное « строение предопределяет специфические свойства цементного камня, например, с наличием гелевой состовляющей связана усадка при твердении на воздухе и набухание в воде, особенности работы под нагрузкой и другие свойства.