24. Твердение портландцемента

это сложный процесс, начинающийся при затворении цемента водой, при этом образуется клейкое, пластичное, цементное тесто, которое постепенно твердеет, переходя в керамическое тело.

Процессы:

- подготовительный. На данном этапе наружная поверхность зерен клинкера гидратируется и на поверхности образуется вязкий слой, играющая роль смазки, внутренняя часть зерен еще не гидратировала, поэтому требуется постоянное перемешивание.

- коллоидация (схватывание). Вода проникает внутрь зерен клинкера и гидратирует их. Масса превращается в гель, появляются кристаллы Са(ОН) , вязкость смеси увеличивается, а подвижность уменьшается образуется связь между кристаллами, происходит уплотнение и упрочнение цементного камня.

В конечном виде цементный камень представляет собой неоднородную систему, которая состоит из:

1 кристаллических и коллоидных гидрат-образований

2 непрореагировавших остатков цементных зерен

3 пор, заполненных водой и воздухом

Стойкость цементного камня

В растворах и бетонах цементный камень в наибольшей степени подвержен разрушению.

3 вида коррозии цементного камня:

1 вид коррозии – механическое вымывание Са(ОН) при фильтрации воды через сооружении. Если вода содержит соли

Na SO , то растворимость Са(ОН) повышается в несколько раз. Пресная жесткая вода снижает растворимость Са(ОН) .

Защита: гидроизоляция сооружений производство портландцемента с минимальным содержанием Са(ОН) . Введение активных добавок на стадии помола портландцемента и клинкера.

2 вид коррозии – химическое вымывание свободного гидрооксида Са. Коррозия происходит если эксп-я среда агрессивна: морская вода, хлористые, магнезиальные и сернокислые соли, жиры, сахар.

В этом случае образуются легкорастворимые продукты, которые вымываются грунтовыми водами, при этом повышается пористость.

Защита: гидроизоляция сооружений.

Добавление активных добавок на стадии помола портландцемента.

3 вид коррозии – разрушение внутри цементного камня под действием сульфатов.

При фильтрации сульфатсодержащей воды происходи отложение в порах цементного камня легко растворимых веществ, которые в дальнейшем кристаллизуются. При этом возникают значительные внутренне растягивающие напряжения. При взаимодействии сульфатных вод с Са(ОН) образуется гипс, который реагирует с гидроалюминатом кальция.

3Са* Al O *6H O*3CaSO *25 H O→3CaO* Al O *3 CaSO *31 H O

В результате этой реакции образуется кристаллы тонких игл, которые называются цементными бациллами.

При нормальных условиях эксп-и t = 10 °С, W = 85 – 90% процесс нарастания прочности идет бесконечно. После нескольких лет эксп-и прочность портландцемента м.б выше марочной.

25.Свойства портландцемента:

Влияние состава клинкера на прочность портландцемента

- 3СаОSiO за 7 суток твердения набирает 70% от марочной прочности

- 2СаОSiO через 28 суток после затворения водой набирает 15% от своей прочности.

Остальные 2 оксида набирают прочность еще медленнее. Содержание CaO и MgO в клинкере недопустимо, поскольку при затворении водой происходит их гашение – увеличение в объеме в несколько раз.

Тонкость помола:

Средний размер зерен портландцемента составляет 40 мкм. Толщина гидратации зерен 12 твердение не превышает 15 мкм. Т.о 40% клинкера не учувствуют в образовании цементного камня. Чем тоньше помол, тем выше прочность цементного камня. Тонкость помола портландцемента должна быть такой, чтобы остаток на

сит-е с сеткой №006 составлял не более 15%.

Сроки схватывания

начало – не ранее 45 мин с момента затворения водой

конец – не позднее 10 часов

водопотребность цемента определяется количеством воды (% от массы цемента), необходимым для получения теста нормальной густоты. Для портландцемента 24 – 28%.

Влияние влажности и температуры среды. Твердение цементного камня и повышение его прочности может протекать только при наличие в нем воды.

Скорость химических р-ций между минералами клинкера и водой увеличивается с повышением t.

- нормальное твердение при t = 15 – 20°С

- пропаривание при t = 80 – 90°С

- автоклавная обработка при t = 70 – 200°С (давление пара до 1,2 МПа).

В автоклавах цемент за 4-6 часов набирает марочную прочность.

В условиях пропаривания скорость набора прочности в 2 раза ниже, чем в автоклавах. Бетоны, нагретые до 100 °С, набирают только 70% марочной прочности и дальнейшего набора прочности не происходит. В зимних условиях вода превращается в лед, цементный камень не набирает прочность. Для того чтобы понизить t замерзания воды в портландцементе добавляют хлориды кальция и натрия. Количество добавки не должно превышать 5% t замерзания воды понижается до -10°С.

В железобетонных конструкциях количество добавки NaCl или KCl д.б не более 2 %, поскольку при увеличении содержания солей будет происходить коррозия стальной арматуры.

Морозостойкость цементного камня зависит от состава клинкера, тонкость помола цемента и водоцементного отношения.

- наибольшая морозостойкость цемента соответствует тонкости помола 5500 см/г .

- наименее морозостойким является 3СаОAl O

- увеличение водоцементного отношения снижает морозостойкость цементного камня, поскольку повышается его прочность содержание 3СаОAl O не более 7%.

Продолжительность хранения.

При длительном хранении прочность портландцемента снижается (марка) через 3 месяца хранения марка снижается на 20%, а через год еще на 40%.

Чем тоньше помол, тем быстрее снижается прочность при длительном хранении.

Марку цемента после длительного хранения можно повысить путем повторного помола.

Применение портландцемента: в надземных, подземных и подводных конструкциях; не допускается применять в конструкциях через которые фильтруется вода; в агрессивной среде; не допустимо использовать в массивных конструкциях, поскольку при гидратации цемента происходит выделение тепла, следовательно, растрескивание, разрушение.