20. Твердение цементного теста. Состав и строение цементного камня.

Цементное тесто, приготовленное путем смешивания цемента с водой, имеет три периода твердения.

1)Первый период (вначале1-3ч), который можно назвать периодом растворения или подготовительным периодом. Когда цемент приходит в соприкосновение с водой, тотчас начинается химическая реакция и протекает она на поверхности зерен. Продукты реакции переходят в раствор до тех пор, пока жидкость, окружающая зерня цемента, не превратится в насыщенный раствор продуктов реакций.

2)Потом начинается схватывание, заканчивающееся через 5-10ч после затворения. Во время второго периода (коллоидации) цементное тесто загустевает, утрачивает подвижность, но прочность еще не велика.

3)Третий период — кристаллизации или твердения (переход загустевшего теста в твердое состояние означает конец схватывания и начало твердения )

При затворении цемента водой: сначала из алита при взаимодействии с водой образуется гидросиликат и гидроксид кальция:

2(3CaO*SiO₂)+6H₂O=3CaO*2SiO₂*3H₂O+3Ca(OH)₂ .

Затем гидратируется белит:

2(2CaO*SiO₂)+4H₂O=3CaO*2SiO₂*3H₂O+Ca(OH)₂.

Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция:

3СаО*Al₂O₃+6H₂O=3CaO* Al₂O₃*6H₂O.

Четырехкальциевыйалюмоферрит при взаимодействии с водой расщепляется не гидроалюминат и гидроферрит:

4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃+mH₂O=3CaO*Al₂O₃*6H₂O+CaO* Fe₂O₃*nH₂O.

Гидроалюминат связывается добавкой природного гипса, а гидроферрит входит в состав цементного геля.

21.Коррозия цементного камня и способы замедления процессов разрушения камня.

Коррозия цементного камня вызывается воздействием агрессивных газов и жидкостей на составные части затвердевшего портландцемента, главным образом на Ca(OH)₂ (гидроксид кальция) и 3CaO·Al₂O₃·6H₂O (гидроалюминат кальция). Встречаются десятки веществ, могущих воздействовать на цементный камень и оказаться для него вредным. Несмотря на разнообразие агрессивных веществ, основные причины коррозии можно разделить на три вида: разложение составляющих цементного камня, растворение и вымывание гидроксида кальция; образование легкорастворимых солей в результате взаимодействия гидроксида кальция и других составных частей цементного камня с агрессивными веществами и вымывание этих солей (кислотная, магнезиальная коррозия ); образование в порах новых соединений, занимающих больший объем, чем исходные продукты реакции; это вызывает появление внутренних напряжений в бетоне и его растрескивание

(сульфоалюминатная коррозия).

Коррозия первого вида: Выщелачивание гидроксида кальция происходит интенсивно при действии мягких вод,содержащих мало растворенных веществ. К ним относятся воды оборотного водоснабжения, конденсат, дождевые воды, воды горных рек и равнинных рек в половодье, болотная вода. Содержание гидроксида кальция в цементном камне через 3 месяца твердения составляет 10-15%. После его вымывания и в результате уменьшения концентрации CaO начинается разложение гидросиликатов и гидроаллюминатов кальция. Выщелачивание Ca(OH)₂ в количестве 15-30% от общего содержания в цементном камне вызывает понижение его прочности на 40-50% и более. Выщелачивание можно заметить по появлению белых подтеков на поверхности бетона.

Для ослабления коррозии выщелачивания ограничивают содержание трехкальциевого силиката в клинкере до 50%. Главный метод борьбы: введение активных минеральных добавок и применение плотного бетона.

Коррозия второго вида: Углекислотная коррозия развивается при действии на цементный камень воды, содержащей свободный двуоксид углерода в виде слабой угольной кислоты. Избыточный двуоксид углерода разрушает карбонатную пленку бетона вследствие образования хорошо растворимого бикарбоната кальция по реакции

CaCO₃+(CO₂)_своб.+Н₂O=Ca(HCO₃)₂

Общекислотная коррозия происходит при действии растворов любых кислот, имеющих значение водородного показателя pH<7 . Свободные кислоты встречаются в сточных водах промышленных предприятий, они могут проникать в почву и разрушать бетонные фундаменты, коллекторы и другие подземные сооружения. Кислота вступает в хим. взаимодействие с гидроксидом кальция, при этом образуются растворимые соли

Ca(OH)₂+2HCl=CaCl+2H₂O

Ca(OH)₂+H₂SO₄=CaSO₄·2H₂O

Бетон на портландцементе защищают с помощью защитных слоев из кислотостойких материалов.

Магнезиальная коррозия наступает при взаимодействии на гидроксид кальция магнезиальных солей, которые встречаются в растворенном виде в грунтовых водах и всегда содержаться в большом количестве в морской воде. Разрушение цементного камня происходит по след. формулам:

Ca(OH)₂+MgCl₂=CaCl₂+Mg(OH)₂

Ca(OH)₂+MgSO₄+2H₂O=CaSO₄·2H₂O+Mg(OH)₂

Коррозия под действием минеральных удобрений особенно вредны для бетона аммиачные удобрения-аммиачная селитра и сульфат аммония. Аммиачная селитра, состоящая в основном из нитрата аммония NH4NO3 ,подвергается гидролизу и поэтому дает в воде кислую реакцию. Нитрат аммония действует на гидроксид кальция:

Ca(OH)₂+2NH₄NO₃+2H₂O=Ca(NO₃)₂·4H₂O+2NO₃

Коррозия под влиянием органических веществ . Большой агрессивностью отличаются уксусная, молочная и винная кислоты; олеиновая, стеариновая, пальмитиновая кислоты. Они разрушают цементный камень ,так как при действии гидроксида кальция они омыляются. Поэтому вредны и масла: льняное, хлопковое, а так же рыбий жир. Нефть и нефтепродукты не представляют опасности для бетона, если не содержат нефтяных кислот и серы.

Коррозия третьего типа: Сульфоалюминатная коррозия возникает при воздейсвии на цементный камень воды, содержащей сульфатные ионы:

Образование в порах трехсульфатного гидросульфоалюмината кальция сопровождается увеличением объема примерно в 2 раза. Это приводит к растрескиванию самого бетона и к коррозии стальной арматуры, сдедовательно разрушает конструкцию. Эту коррозию нужно учитывать при строительстве морских сооружений. Также опасными могут оказаться сточные воды промышленных сооружений.

Щелочная коррозия может происходить в двух формах: действие концентрированных растворов щелочей на затвердевший цементный камень или под влиянием щелочей, содержащихся в самом цементе.