57. Водопотребность, сроки схватывания и равномерность изменения объема портландцемента. Методика их определения.

Водопотребность цемента характеризуют относительным количеством воды (в %) для получения цементного теста нор­мальной густоты. Содержание воды в тесте нормальной густоты соответствует ее максимальному количеству, которое цемент может удерживать с помощью химических и физико-хими­ческих (адсорбционных и капиллярных) сил. Поскольку в таком тесте еще нет водоотделения, цементное тесто нормальной гус­тоты, скатываемое в шарик, не прилипает к ладони. Водопо­требность цемента составляет 22.. .28 %.

Чем меньше нормальная густота цемента, тем легче получить бетонную смесь с меньшим водоцементным отношением, а бе­тон - с меньшей пористостью и большей прочностью. И наобо­рот, с увеличением нормальной густоты, например у пуццоланового цемента она составляет 30 % и более, растет пористость и снижается морозостойкость бетона.

Сроки схватывания цементного теста нормальной густоты определяют на приборе Вика по глубине проникания иглы. На­чало схватывания должно наступать не ранее чем через 45 мин, конец схватывания - не позднее 10 ч от начала затворения. Эти показатели определяют при температуре 20 ±2 °С. Схватывание портландцемента обычно наступает через 1...2 ч, а заканчивает­ся - через 4...6 ч. На сроки схватывания портландцемента влия­ют его минералогический состав, тонкость помола, температура теста, содержание воды и другие факторы.

Если бетонную или растворную смесь укладывать после на­чала схватывания, то, утратив пластичность, она при укладке будет деформироваться с нарушением сплошности структуры. В результате в теле бетона образуются разрывы, трещины и другие дефекты механического происхождения, что отрицательно ска­жется на прочности и долговечности конструкции.

На стройплощадке конец схватывания цемента в бетонной или растворной смеси (первоначально пластичной консистен­ции) можно установить следующим образом. Смесь набирают в руку и сжимают. После окончания схватывания на поверхности смеси при сжатии не блестит вода, а комок смеси растрескивает­ся или рассыпается.

Сроки схватывания увеличиваются, если для затворения це­мента взято больше воды. При ее избытке возрастает объем про­странства в тесте, которое должно быть заполнено новообразо­ваниями. Увеличивать количество воды в тесте или бетонной смеси ради удлинения сроков схватывания нерационально, так как прочность затвердевшего камня (бетона) тем меньше, чем больше введено воды. Целесообразно применять для этого спе­циальные добавки - замедлители схватывания.

В практике бетонных работ иногда наблюдается ложное схватывание цемента, т. е. загустевание цементного теста или бетонной смеси в сроки, гораздо более короткие, чем преду­смотрено стандартом (ранее 45 мин). Это объясняется тем, что в состав такого цемента входит полуводный гипс, а не гипсовый камень. Полуводный гипс быстро взаимодействует с водой, об­разуя пространственную малопрочную структуру, что и при­водит к потере пластичности цементного теста уже через 10...20 мин после затворения. При последующем перемешива­нии, особенно с небольшой добавкой воды, тесто восстанавли­вает пластичность и затвердевает как обычно.

Чтобы не допустить ложного схватывания, помол и хранение цементов осуществляют при пониженной температуре. Нельзя также допускать смешивание цементов разных видов.

Равномерность изменения объема при твердении - одно из необходимых свойств портландцемента. Если в составе цемента содержатся свободные оксиды кальция и магния - СаО и MgO, то при взаимодействии с водой в местах их расположения объем цементного камня увеличивается, что вызывает его коробление или растрескивание. Цементы должны выдерживать испытание на равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде. Содержание оксида магния MgO в исходном клинкере должно быть не более 5 %.