65. Свойства пц:

Средняя плотность 900 – 1000 кг/м³, размер зёрен 20 – 40 микрон, удельная поверхность S = 1800 – 2000см²,марки: 400, 500, 550, 600 начало схватывания 45 мин. конец – 10 часов

К основным техническим свойствам портландцемента относят - плотность и объёмную насыпную массу, тонкость помола, сроки схватывания, равномерность изменения объёма цементного теста и прочность затвердевшего цементного раствора. Плотность цемента находится в пределах 3.0-3.2 г/см3, объемная насыпная масса в рыхлом состоянии составляет 900-1100 кг/м3 и до 1700 кг/м3 - в уплотнённом.

Тонкость помола характеризует степень измельчения цемента и устанавливается ситовым анализом (просеиванием через определённые сита). Более точный характеристикой степени измельчения цемента является его удельная поверхность, т.е. поверхность всех зёрен, содержащихся в 1 г цемента. Тонкость помола в значительной степени влияет на прочность цементного камня. Чем более тонко измельчён цемент тем выше прочность цементного камня. В соответствии с требованиями ГОСТ 10178-62 тонкость помола должна быть такой, чтобы через сито №008 проходило не менее 85% от всей навески портландцемента.

66.Твердение портлан-та.

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.

67. Гидратация и твердение цемента. В результате взаимодействия минералов, содержащихся в цементе, с водой образуются новые соединения — гидраты. Состав образуемых при реакции гидросиликатов зависит от температуры и концентрации гидроксида кальция. Трехкальциевый алюминат СзА в присутствии гипса, содержащегося в цементе, и воды образует гидросульфоалюминат кальция (эттрингит), замедляющий процесс схватывания цементного теста: При гидратации C4AF наряду с гидросульфоалюминатом образуется и гидросульфоферрит кальция или твердый раствор этих двух соединений. Химические реакции начинают протекать сразу после смешивания цемента с водой. Компоненты цемента растворяются, и уже через несколько минут образуется раствор, заполняющий пространство между зернами, пересыщенный по отношению к гидроксиду кальция, выделяющемуся при гидроли-1с алита. Первыми гидратными новообразованиями являются эттрингит и гидроксид кальция. Затем образуются очень мелкие кристаллы гидросиликатов кальция. Механизм твердения цемента очень сложен. В соответствии с современными представлениями, развитыми под руководством акад. II. А. Ребиндера, из пересыщенного раствора новообразования кристаллизуются в два этапа. В течение первого происходит формирование каркаса с возникновением контактов срастания между кристаллами новообразований. При этом возможен также рост срастающихся между собой кристаллов. В течение второго этапа новые контакты не возникают, а происходит юлько обрастание уже имеющегося каркаса, т. е. рост составляющих его кристаллов. В результате повышается прочность цементного камня, однако могут возникнуть и внутренние растягивающие напряжения. Решающую роль играет пересыщение раствора. При малом пересыщении количество кристаллов невелико, они не срастаются. Для наибольшей прочности искусственного камня необходимы оптимальные условия гидратации, обеспечивающие возникновение новообразований достаточной величины при минимальных напряжениях. Второе направление в теории твердения цементов основано работами акад. А. А. Байкова, в соответствии с которыми можно выделить три периода твердения: растворение вяжущего в воде до образования насыщенного раствора; прямое (без растворения) присоединение воды к цементу и возникновение коллоидных гидратов; перекристаллизация коллоидных частиц в более крупные и повышение прочности. Твердение портландцемента в значительной мере зависит от температурно-влажностных условий. Так, понижение температуры от 20 до 5° С замедляет твердение в 2—3 раза, а повышение до 80° С увеличивает скорость гидратации в 6 раз. При температуре ниже—10°С гидратация цемента практически прекращается. Отвердевший цементный камень представляет собой микроскопически неоднородную систему, состоящую из кристаллических сростков и гелеобразных масс, представленных частицами коллоидных размеров. Неоднородность структуры цементного камня усиливается и тем, что в нем имеется непрореагировавшая часть клинкерных зерен, содержание которых с течением времени уменьшается. Структура цементного камня, а именно наличие пор и гелеобразного вещества, обусловливает склонность его к влажностным деформациям: при увлажнении он разбухает, а при высушивании дает  усадку.