2.2 Твердение портландцемента

При затворении цемента водой после тщательного перемешивания образуется пластичное тесто, способное переходить в камневидное состояние. Происходит растворение цемента по поверхности и реакция с водой.

Уже в начальный период происходит быстрое взаимодействие силикатных минералов с водой с образованием гидросиликата кальция и гидроксида:

2(3СаОSiО₂) + 6Н₂О = 3СаО2 SiО₂3Н₂О + 3 Са(ОН)₂.

2(2СаОSiО₂) + 4Н₂О = 3СаО2 SiО₂3Н₂О + Са(ОН)₂.

Взаимодействие C₃А с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция

3СаОAL₂О₃ + 6Н₂О = 3СаОAl₂О₃6Н₂О.

Для замедления сроков схватывания при помоле в состав смеси вводится гипсовый камень, который играет роль химически активной составляющей цемента, реагирующей с C₃А и связывающий его в гидросульфоалюминат кальция (эттрингит) в начале гидратации портландцемента

3СаОAl₂О₃ + 3(CaSO₄^.2H₂O) + 26Н₂О = 3СаОAl₂О₃3CaSO₄^.32H₂O

Эттрингит сначала выделяется в коллоидном тонкодисперсном состоянии. Осаждаясь на поверхности частиц3СаОAl₂О₃, замедляет их гидратацию и затягивает начало схватывания цемента. l

C₄АF при взаимодействии с водой расщепляется на гидроалюминат и гидроферрит

4СаОAL₂О₃Fe₂O₃ + 10Н₂О + 2Са(ОН)₂ = 3СаОAL₂О₃6Н₂О +3СаО Fe₂O₃6Н₂О.

Гидроалюминат связывается природным гипсом, а гидроферрит входит в состав цементного геля.

В сформировавшемся цементном камне, даже после большого срока твердения, сохраняются не полностью гидратированные частицы клинкера, рассредоточенные среди гидратных новообразований.

В цементном камне имеется определенное количество пор, заполненных воздухом и водой. В упрочненном камне с уплотнением его пор может участвовать углекислота: Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О. Образующаяся соль практически нерастворима в воде, а ее кристаллы заполняют поры, особенно в поверхностных слоях цементного камня, т.к. в процессе карбонизации объем твердой фазы увеличивается на 10-12%.

Коррозия цементного камня

Коррозия цементного камня вызывается воздействием агрессивных газов и жидкостей на составные части затвердевшего цемента, главным образом на Са(ОН)₂ и C₃AH₆

Несмотря на разнообразие агрессивных веществ, основные причины коррозии разделяют на 3 вида:

• растворение и вымывание Са(ОН)₂; разложение составляющих камня,

• образование легкорастворимых солей в результате взаимодействия составляющих частей камня с агрессивными веществами и вымывание этих солей;

• образование в порах новых соединений, занимающих больший объем, чем исходные продукты реакции

Коррозия 1 вида (щелочная коррозия)

В ыщелачивание Са(ОН)₂ происходит при действии мягких вод, содержащих мало растворимых веществ. К ним относятся воды оборотного водоснабжения, конденсат, дождевые воды, воды горных рек и равнинных рек в половодье, болотная вода. Выщелачивание приводит к повышению пористости и снижению прочности. На поверхности бетона возникают потеки, белые пятна, вырастают сталактиты. Этот вид коррозии еще называют белой смертью цемента.

Коррозионное разрушение железобетонной конструкции за счет выщелачивания