31.Основы твердения портландцемента. Свойства портландцемента.
При смешивании цемента с водой образуется пластичное тесто, которое со временем переходит в камневидное состояние в результате сложных физико-химических процессов, происходящих при взаимодействии минералов цементного клинкера с водой (гидратация, гидролиз – разложение).
Образующийся
при твердении Са(ОН)2
находится в жидкой фазе цементного
камня и обеспечивает ее щелочность
(рН=12-13). Такая щелочность обеспечивает
устойчивость образовавщихся гидросиликатов,
гидроалюминатов и гидроферитов
кальция
сохранение
прочности цементного камня..
Механизм твердения цемента: процесс твердения можно условно разделить на три стадии:
1.Растворение минералов цементного клинкера в воде. Происходит при взаимодействии зерна клинкера с водой; рои этом образуется насыщенный раствор по отношению к исходным минералам., который одновременно является пересыщенным по отношению к их гидратным соединениям. В результате, последние будут выпадать из раствора в виде кристаллов. При этом степень насыщения раствора падает, что вызывает растворение новых порций минералов клинкера.
2.Коллоидация. В этом случае вода присоединяется к минералам цементного клинкера без растворения с образованием коллоидной (студнеобразной) системы, из которой при определенных условиях также выпадают кристаллы.
3.Рост кристаллов и образование кристаллических сростков. Этот этап характеризуется ростом кристаллов, которые имеют различную форму (пластины, иглы, ленты – зависит от минералогического состава). Формирование структуры происходит в тонких пленках жидкой фазы. При этом формируются кристаллические сростки (контакты, примыкания, наслаивания, врастания, обволакивания и др.). поскольку кристаллы имеют разную форму, структура получается войлочно-подобная. Это обеспечивает высокую прочность цементному камню.
Свойства портландцемента.
1.порошкообразный материал серо-зеленого цвета (чем зеленее, тем выше марка);
2.тонкость помола: остаток на сите 008(мм) не более 15%, удельная поверхность Sуд=2800-3000 см2/г;
3.плотность: истинная ρ=3-3,2 г/см3, насыпная ρн=1,5-1,7 г/см3;
4.водопотребность (нормальная густота) 22-28%;
5.сроки схватывания: начало схватывания 1-2 ч, конец 4-6 ч;
6.сроки твердения: 28 суток (приобретение марочной прочности; при этом должны обеспечиваться условия повышенной влажности φ=95-100%);
7.марка: М400, М500, М550, М600 (определяется по Rсж в 28-суточном виде);
8.тепловыделение при твердении (цементный камень может разогреваться до 30°-40°С).
32.Коррозия цементного камня.
1. Коррозия 1 вида – выщелачивание. Происходит при действии на цементный камень проточных пресных вод, которые вымывают из пор цементного камня Ca(OH)2; при этом щелочность жидкой фазы бетона (цементного камня) падает. Это приводит к растворению гидратных соединений цементного камня. В результате повышается рН цементного камня, а прочность падает. Меры борьбы: повышение плотности бетона (цементного камня); гидрофобные покрытия или объемная гидрофобизация; вылеживание бетонных изделий на открытом воздухе с целью их карбонизации: СО2+Н2О+Са(ОН)2=СаСО3 (закупоривает поры); использование шлакопортландского цемента для изготовления изделий (при твердении изделий на этом цементе Са(ОН)2 в свободном виде нет).
2.Коррозия 2 вида – солевая (кислотная). Происходит при действии на цементный камень вод, содержащих химические соединения, которые вступают во взаимодействие с Са(ОН)2. Образующиеся при этом соединения либо растворимы в воде, либо находятся в аморфном виде (гель), которые тоже растворимы в воде. Эти соединения тоже выносятся водой из цементного камня:
Са(ОН)2+2NaCl=2NaOHр-р+ СаСl2 р-р
Са(ОН)2+MgCl2=Mg(OH)2 гель+СаСl2 р-р
Са(ОН)2+2НCl=СаСl2 р-р+Н2О
Меры борьбы:смотри 1 вид.
3.коррозия 3 вида – сульфатная.
Происходит при действии на цементный камень водсодержащих CaSO4. В данном случае виновником коррозии является трехкальциевый гидроалюминат:
3СаО·Al2O3·nH2O+CaSO4+H2O=3СаО·Al2O3·CaSO4·31H2O
3СаО·Al2O3·CaSO4·31H2O – гидросульфоаллюминат калиция (эттрингит). Эта реакция происходит с увеличением объема в 2,5 р. и вызывает растрескивание цементного камня. Условия образования бациллы: рН>12, С3А>8%, CaSO4>5%. Если хотя бы одно условие не соблюдается, образуется соединение с меньшим содержанием воды (19H2O), и увеличения объема не происходит. Меры борьбы: использование цементов с активными минеральными добавками (кислые) уменьшение рН; содержание С3А (целлита) в клинкере снижают (менее 8%).