22. Схема твердения бетона и формования его структуры.

Определенное влияние на формирование структуры бетона оказывает гидротация цемента, его схватывание и твердение.

1. По современным воззрениям, в начальный период при перемешивании Ц с В в результате гидролиза 3-х кальциевого силиката выделяется гидроксид кальция, образуя пересыщенный раствор: С₃S—Са(ОН)_2. В течении нескольких минут из рас­твора начинает осаждаться новообразования в виде гидроксида кальция и эттрингита (сложный минерал).

2. Приблизительно через час начинается вторая стадия гидратации, для которой характерно образование очень мелких гидроселикатов кальция. Новообразования появляются в первую очередь на поверхности зерен цемента. В результате пограничный слой зерен цемента становится малопроницаем для воды в течении 2-6 асов. Вторую стадию гидротации принято называть скрытым или индукционным периодом гидротации цемента. С₃S—Ca(OH)₂—CSH.

3. 3 стадия гидротации характеризуется начальной кристаллизацией гидрооксида кальция из раствора. Этот процесс происходит очень интенсивно. С увеличением гидратационной фазы между ними возникает непосредсвенный контакт, цементное тесто схватывается, затвердевает, образуется цементый камень.

Образовавшаяся жесткая структура сначало является очень рыхлой, но постепенно она уплотняется в заполненных водой порах появляются новые гидратные фазы, количество контактов, срастаясь увеличивается, утолщаясь и уплотняясь гелевые оболочки на зернах цемента, которые срастаются в сплошной цементнй гель с включением непрореагируемух центров цементных зерен. Врезультате возрастает прочность цементного камня и бетона.

При полной гидратации цемента в химическую связь с его миералами вступает 20-25% от массы цемента. Гидротация цемнта сопровождается изменением относительного объема. Гидротированный цемент занимает обьем в 2.1-2,2 раза больший чем объем цента до гидротации но меньший чем суммарный обьем цемента и связанной воды. Плотность гидратируемой системы составляет 2,1-2,2г/см. Уменьшении обьема системы Ц-В называется контракцией. Всреднем величина контракции составляет 7-9мл на 100гр цемента.

Если при твердении бетона не имеется доступа воды и вне, то до полной гидротации цемента необходимо, что бы В/Ц был обольше 0,5.

Если цементный камень твердеет в воде, то полная гидротация происходит и при меньших В/Ц.

При В/Ц>0,5 в бетоне всегда будут присутствовать копилярные поры. При В/Ц=0,38…0,5 в цементном камне могут сохраниться копилярные и контракционные поры, если нет доступа воды из вне. При В/Ц<0,38 капилярные поры в бетоне отсутствуют, цементный камень состоит из гел и в нем присутствуют непрореагированные зерны цемента. Наличие таких зерен способствует уплотнению материалов и повышению его прочности.

Существенное влияние на структуру оказывают минеральные добавки. При пименение супертонких компонентов (микрокремнезема) происходит следующее: супертонкие частицы минерального компонента заполняет поры между частицами цемента, увеличивая плотность и прочность структуры, однако при этом увеличивается водопотребность.

Время от начала затвердевания, до момента резкого возрастания прочности называется периодом формирования структуры или сроком схватывания. На сроки схатывания существенное влияние наличие заполнителя и В/Ц.

Процесс формирования структуры бетона можно разбить на 3 группы:

- первоначальный, в результате которого б/с превращается в бетон.

- второй, в течении которого структура уплотняется и упрочняется.

- стуктура стабилизируется и практически не изменяется со временем.

Структура б/с сохраняется и при затвердевании. Основные типы структуры:

-плотная – наибольшая прочность.

- с пористым заполнителем.

- ячеистая.

- зернисая – наименьшая прочность.

Структура бетона изотропна, т.е. свойства по разным направлениям приблизительно одинаковые.