5. Регулирование процессов схватывания и твердения неорганических вяжущих

В практике применения вяжущих большое значение имеет время от начала затворения до получения прочного камня вяжущего, т.е. не только сроки схватывания, но и время, за которое материал набирает требуемую прочность. В одних случаях схватывание и твердение желательно ускорить, в других – наоборот, замедлить.

Можно назвать четыре группы способов регулирования схватывания и твердения минеральных вяжущих.

• Изменение водовяжущего отношения. При его уменьшении схватывания и твердение ускоряется, при увеличении этого отношения – замедляется. Это, однако, не самый удобный способ регулирования сроков схватывания и твердения, потому что он в сильной степени влияет на прочность и консистенцию смеси, на ее способность уплотняться в изделии.

• Изменение тонкости помола порошка вяжущего. Как уже отмечалось, с уменьшением размера частиц увеличивается их поверхность соприкосновения с водой, что ускоряет гидратацию, схватывание и твердение. Увеличение размера частиц, грубый помол приводит к обратному результату, вплоть до потери вяжущих свойств крупными частицами.

• Изменение температуры при схватывании и твердении. Повышение температуры ускоряет схватывание и твердение вяжущих в том случае, если процесс без повышения температуры идет медленно и если не слишком велик тепловой эффект процесса гидратации, что характерно для гидравлических вяжущих. При этом температуру нельзя повышать до 100˚С, так как при этом испаряется вода, и процесс гидратации прекращается. Снижение температуры замедляет все процессы. При минусовой температуре гидратация также прекращается (вода замерзает) и, более того, может разрушаться образовавшийся камень из-за того, что объем льда больше объема жидкой воды при той же массе.

• Лучшим способом регулирования процессов схватывания и твердения является применение специальных добавок. С помощью добавок можно влиять на указанные процессы в отдельности – только на схватывание или только на твердение, а также, например, замедлять схватывание, но ускорять твердение, или наоборот. Механизм действия добавок может быть различным. Например, электролиты могут влиять на растворимость исходной формы вяжущего или на растворимость новообразований. В зависимости от этого, схватывание (или твердение, или то и другое) может ускоряться или замедляться. Добавки поверхностно-активных веществ, адсорбирующихся на частицах вяжущего, препятствуют проникновению воды к поверхности и поэтому обычно замедляют схватывание. Существуют добавки – «затравки», ускоряющие начало схватывания. Часто применяют комплексные добавки, например, электролита и поверхностно-активного вещества. Подробнее действие различных добавок рассматривается в курсе строительных материалов в разделе «Бетоны».

6. Принципы технологии вяжущих и изделий на их основе

Технология вяжущих, т.е. получение порошка неорганического вяжущего, битума или полимера не может быть выражена одной схемой, так как представляет собой химическую технологию, где операции зависят от природы веществ.

Получение неорганических вяжущих относится к обжиговым технологиям и может быть разделено на три основных группы процессов (технологических операций): 1) подготовка сырья – приготовление сухой смеси для обжига (дробление одной или нескольких горных пород из которых получается вяжущее, смешение с добавками); 2) обжиг (всегда сопровождается химическими превращениями); 3) помол продукта обжига в порошок (из предыдущего изложения должно быть ясно, что вяжущее применяется всегда в порошке).

Получение материалов и изделий, в которых вяжущее выступает в роли клея, более или менее сходно для всех типов вяжущих – минеральных и органических (рис.2)

Рис.2 Блок-схема получения материалов и изделий на вяжущих.

Получение материалов и изделий по приведенной схеме чрезвычайно распространено. Можно сказать, что большинство строительных материалов, изделий и даже конструкций получается с применением вяжущих. Для практики строительства наибольшее значение имеют материалы на вяжущих, называемые бетонами. В конструкционных бетонах применяется главное строительное вяжущее – портландцемент.

Следующая лекция, а также лабораторная работа будут посвящены исключительно портландцементу, в теоретическом и практическом плане.