Omskvorota.ru

Строим дом
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гидратация цемента при тепловлажностной обработке

Размещено на реф.рф
Тепловую обработку бетона с условием сохранения влаги в материале называют тепловлажностной обработкой (ТВО). Для представления о принципах такой обработки бетона охарактеризуем материал и условия ее ведения в процессе изготовления сборного бетона и желœезобетона.

Материал, загружаемый в установку для тепловлажностной обработки, – свежесформованный или предварительно выдержанный бетон, – состоит из твердой, жидкой и газообразной фаз.

Твердая фаза представлена заполнителœем (щебень, гравий, песок), имеющим капиллярно-пористую структуру, и формирующейся структурой цементного камня, связывающий заполнитель в конгломерат. Структура цементного камня формируется также в виде пористого тела с различными хаотично расположенными капиллярами диаметром от 2∙10 -7 до 10 -2 см; могут встречаться поры и значительно большего диаметра. В будущем цементном камне на протяжении всœего периода твердения происходят процессы гидратации зерен цемента͵ в связи с этим твердая фаза – система не стабильная.

Жидкая фаза представлена химически связанной, физико-химически и физико-механи-чески связанной влагой. Влага заполняет систему капилляров и участвует в процессе гидратации. По этой причине количество влаги, связанной с материалом различным способом, всœе время изменяется. Количество воды зависит от выбираемого В/Ц и для тяжелого бетона составляет около 170…200 л/м 3 . Вода затворения уже в процессе формования начинает связываться с цементом. В первые один–два часа, считая от начала затворения бетона, количество химически связанной влаги очень невелико, так как в реакции гидратации вступает не более 1% цемента͵ содержащегося в бетоне. Остальная влага приходится на физико-химическую и физико-механическую. Постепенно в химические реакции вовлекается больше цемента͵ и идет перераспределœение влаги по формам связи. Количество химически и физико-химически связанной влаги возрастает, доля физико-механической уменьшается.

Газообразная фаза состоит из воздуха, вовлеченного при формовании, воздуха, выделившегося при деаэрации воды затворения за счёт вибрации при формовании, и газа, выделяющегося из составляющих бетона в результате химических реакций. Количество газообразной фазы, по данным НИИЖБ, оценивается в 30…40 л/м 3 .

Нарастание структурной прочности бетона в естественных условиях и при тепловлажностной обработке делят на два периода. В первом из них, в течение примерно 2…4 часов с момента формования, структурная прочность нарастает медленно. Второй период характеризуется резким увеличением скорости роста структурной прочности, которая должна быть увеличена еще более за счёт тепловлажностной обработки. По этой причине для улучшения качества бетона рекомендуется начинать тепловлажностную обработку именно во втором периоде. С учетом этого ТВО в большинстве случаев ведут после предварительной выдержки свежесформованного бетона. Предварительное выдерживание изделий до пропаривания способствует образованию начальной структуры бетона в условиях отсутствия температурных деформаций и миграции влаги, что положительно отражается на прочности и стойкости готовых изделий.

Оптимальное время предварительного выдерживания колеблется от 2 до 10 часов и соответствует началу схватывания бетона, при котором он приобретает прочность около 0,3…0,5 МПа. После этого бетон в закрытой или открытой форме, а иногда после достаточной для предварительного твердения длительной выдержки, со снятой бортоснасткой на поддоне загружают в установку, куда подаётся пар.

Размещено на реф.рф
Пар, как более нагретое тело, отдаёт теплоту парообразования менее нагретым телам – материалу и установке, нагревает их, а сам в виде конденсата удаляется из установки. За счёт нагрева скорость реакций гидратации цемента резко возрастает и ускоряется структурообразование бетона.

Постепенно материал в установке нагревается до температуры паровоздушной смеси (кроме пара в установке находится воздух). Время, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ проходит с начала нагрева до достижения бетоном температуры паровоздушной смеси, называют первым периодом тепловлажностной обработки (рис. 10.1).

tcº, tc‘, tc« – температура среды в камере соответственно после загрузки, максимальная и при выгрузке; tmº, tm‘, tm« – то же, материала; I, II, III – соответственно периоды подогрева, выдержки и охлаждения

Рисунок 10.1 – Схематичные кривые изменения температуры среды и материала

в установке для тепловлажностной обработки бетона

Во второй период подача пара в установку продолжается. В материале по его сечению постепенно выравнивается поле температур, ибо температура в установке в данный период не изменяется. Это так называемый период изотермической выдержки. Длительность его определяется скоростью выравнивания температурного поля в материале и кинœетикой химических реакций.

Далее наступает третий период – охлаждение. В это время пар в установку не подаётся. Для более быстрого охлаждения установку вентилируют воздухом. В этом случае с поверхностей материалов, формы, установки быстро испаряется влага, бетон также начинает терять её.

В процессе тепловлажностной обработки происходит ряд физических, физико-химичес-ких и химических процессов, которые и формируют структурную прочность бетона. Механизм формирования структурной прочности бетона разбирается детально в курсе “Технология бетонных и желœезобетонных изделий”, в связи с этим мы остановимся на нём очень кратко, чтобы увязать с ним одновременно идущие и влияющие на него тепло- и массообменные процессы.

Читайте так же:
Гост цемент для транспортного строительства

В начальный период цемент реагирует с водой, за счёт реакции гидратации образуется пересыщенный раствор новообразований и по теории Байкова А.А. новообразования, выделяясь в виде геля из пересыщенного раствора, формируют первичную структуру цементного камня. Эта первичная структура имеет вид рыхлого каркаса, который по А.А. Байкову и П.А. Ребиндеру, постоянно упрочняется.

Полученный во время гидратации цементный гель увеличивается в размерах одновременно внутрь и наружу цементных зёрен, занимает почти в два раза больший объём, чем зёрна цемента͵ из которых он образуется. По этой причине гель вынужден занимать пространство, где ранее находились вода и воздух, уменьшать пористость и радиус пор.

Размещено на реф.рф
Всё это заставляет свободную влагу и воздух перемещаться по бетону, а сам бетон обмениваться влагой и воздухом с окружающей средой.

В процессе нагрева бетона пар, отдавая свою теплоту, конденсируется на поверхности бетона. В этом случае изменяется как температура, так и влагосодержание поверхности бетона и среды. Эти процессы являются внешними по отношению к материалу, и в связи с этим их называют внешним тепло- и массообменом. Передвижение влаги и воздуха, а также изменение температурного поля внутри материала называют внутренним тепло- и массообменом.

Передвижение влаги и воздуха (массы) по материалу, а также изменение температурного поля воздействует на формирующуюся структуру материала. В случае если образующаяся структура не в состоянии противостоять силе, с которой передвигается масса (влага и воздух), слагающаяся с силой возникающих температурных напряжений, то эта структура в большей или меньшей степени может разрушаться. Поскольку, с увеличением скорости нагрева, силы передвижения массы нарастают, то нагрев изделий следует вести с какой-то вполне определённой, безопасной для нарушения структуры скоростью.

Наибольшая скорость формирования структуры бетона наблюдается во второй период тепловлажностной обработки, во время выдержки при постоянной температуре. Разности температуры и влагосодержания по сечению материала в данный период начинают уменьшаться и постепенно выравниваются, что значительно улучшает условия структурообразования. Вместе с тем, в это время идёт дальнейшая гидратация цемента. Влага из образовавшегося на поверхности геля отсасывается внутренними слоями цементного зерна. Вследствие снижения влагосодержания геля, начинается кристаллизация новообразований, что и обусловливает нарастание процессов структурообразования и упрочнения всœей системы.

В третий период – охлаждение, из материала интенсивно удаляется влага, процессы кристаллизации новообразований и структурообразование резко усиливаются, материал цементируется. При этом в это время опять начинают возрастать перепады температур и влагосодержания между поверхностью и центральными слоями материала, возрастает массоперенос внутри материала. Эти процессы опять начинают воздействовать на структуру материала и могут снова привести к её частичному разрушению.

Все сказанное заставляет глубже рассмотреть процессы тепло- и массообмена, увязать их с возникновением напряженного состояния и формированием структуры бетона.

Тепловлажностная обработка. Теоретические основы — понятие и виды. Классификация и особенности категории «Тепловлажностная обработка. Теоретические основы» 2017, 2018.

Гидратация цемента при тепловлажностной обработке

Активация процессов взаимодействия цемента с водой может быть достигнута за счет регулирования его состава и свойств, введения во взаимодействующую систему «цемент — вода» соединений, способных оказывать влияние на развитие процесса гидратации.

Изменение скорости гидратации цемента и прочности получаемого искусственного камня может быть обусловлено влиянием растворов электролитов [1]. При этом существенную роль играют величина заряда катионов и анионов солей [2].

Эффект действия электролитов может быть обусловлен их влиянием на заряд поверхности частиц цемента. В целом, электрокинетический потенциал поверхности частиц цемента отрицательный. Многозарядные катионы могут существенно изменять этот заряд.

Значительную роль может играть и ионный обмен между раствором соли и частицами цемента. Применительно к цементу представление об ионнообменном взаимодействии используется при анализе изоморфных замещений в структуре клинкерных минералов, осуществляемых в процессе синтеза цемента [1]. Однако ионообменные процессы активно протекают и при гидратации цемента [2].

В соответствии с правилами изоморфных замещений, установленными А.Е. Ферсманом, гетеровалентный ионный обмен осуществляется в порядке рядов, соответствующих диагоналям периодической системы Д.И. Менделеева. Ионы с более высоким зарядом легче входят в кристаллическую решетку, чем ионы меньших зарядов взамен многозарядных. Компенсация зарядов обеспечивается за счет количества обменивающихся ионов и сопровождается возникновением вакансий в кристаллической решетке, что повышает гидратационную активность цемента.

Читайте так же:
Рецепт цементного раствора м100

Ионному обмену способствует соотношение ионных радиусов. У ионов Al 3+ (0,057 нм), Fe 3+ (0,067 нм), ионный радиус значительно меньше, чем у иона Са 2+ (0,104 нм).

В данной работе исследовано влияние добавок электролитов, имеющих заряд катиона «+1» (Na + , K + ) и «+3» (Al 3+ , Fe 3+ ) и анионов с зарядом «-1» (Cl — , NO3 — ) и «-2» (SO4 2- ). В соответствии с этим были использованы следующие добавки: КCl, NаCl, FeCl3, AlCl3, KNO3, NaNO3, Fe(NO3)3, Al(NO3)3, K2SO4, Na2SO4, Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3 .

В работе исследован портландцемент производства ООО «Искитимцемент» (Новосибирская область) марки ПЦ 400 Д-20. Минеральный состав его, % мас.: С3S -50-55, C2S — 18-22, C3A — 7-11, C4AF — 12-15. Удельная поверхность его составила 320 м 2 /кг. Химический состав цемента, % мас: SiO2 — 20,7; Al2O3 — 6,9; Fe2O3 — 4,6; CaO — 65,4; MgO — 1,3; SO3 — 0,4; п.п.п. — 0,5.

Исследованы пробы цемента после хранения в течение 7 суток при нормальных условиях (температура 20 ± 2 о С, влажность — не более 60 %) — контрольное значение прочности, после хранения в течение 4 и 12 месяцев в среде с влажностью около 80 % при температуре 20 ± 2 о С и после 4 месяцев хранения в такой же среде и дополнительного искусственного «состаривания» (влажность — более 90 %, температура 70-80 о С) в течение 48 часов.

Исследования проводились на образцах цементного камня, размерами 20*20*20 мм, полученных в результате твердения теста нормальной густоты при нормальных условиях (Табл.1) и после тепловлажностной обработки по режиму: подъем температуры в течение 3 часов, выдержка при температуре 85 о С в течение 6 часов и снижение температуры в течение 2 часов (Табл. 2). Количество добавки электролитов изменялось от 0,5 до 1,5 % от массы вяжущего. Добавки растворяли в воде при температуре 20 ± 2 о С, а затем вводили в цемент совместно с водой затворения.

Таблица 1. Влияние растворов электролитов с концентрацией 1% мас. на прочность
при сжатии (МПа) образцов, изготовленных из длительно хранившегося портландцемента, твердевших 28 суток в нормальных условиях

Прочность при сжатии, МПа, в зависимости от продолжительности
и условий хранения цемента

7 суток,
нормальные
условия

4 месяца,
влажные условия

12 месяцев,
влажные условия

4 месяца, влажные условия и искусствен. «состаривание»

Таблица 2. Влияние растворов электролитов с концентрацией 1% мас. на прочность при сжатии (МПа) образцов, изготовленных из длительно хранившегося портландцемента, твердевших при тепловлажностной обработке

Прочность при сжатии, МПа, в зависимости от продолжительности
и условий хранения цемента

7 суток,
нормальные
условия

4 месяца,
влажные условия

12 месяцев, влажные условия

4 месяца, влажные условия
и искусствен. «состаривание»

Анализ полученных результатов показывает, что длительное хранение цемента в условиях с повышенной влажностью приводит к существенному снижению прочности образцов. После 28 суток твердения при нормальных условиях это снижение составило: в случае 4 месяцев хранения — 30%, после 12 месяцев хранения — 63 %, после 4 месяцев хранения и дополнительного «состаривания» — 70% (Табл. 1).

Концентрация растворов солей составляла 0,5; 1,0; 1,5% мас. Она относительно мало влияет на получаемые значения прочности при сжатии. Можно отметить, что во многих случаях более высокие результаты получены при концентрации растворов, равной 1% мас.

Значительно большее влияние оказывают заряды катиона и аниона соли. При этом однозарядные анионы (Cl — , NO3 — ) влияют практически одинаково. Сульфаты, имеющие двухзарядные анионы (SO4 2- ), обеспечивают значительно большее увеличение прочности, чем хлориды и нитраты. Возможно, это обусловлено взаимодействием сульфатов с клинкерными минералами, в первую очередь с С3А.

Повышение прочности цементных материалов при оптимальной дозировке добавок, содержащих сульфат-ионы, может быть связано с «армирующим» действием кристаллов высокосульфатного гидросульфоалюмината кальция. Кроме того, присутствие добавок, содержащих сульфат-ионы, в твердеющем клинкерном вяжущем интенсифицирует процесс гидратации силикатов кальция. Это приводит к увеличению объема новообразований, уплотнению цементного камня и снижению пористости, вследствие чего увеличивается механическая прочность.

Однозарядные катионы (Na + , K + ) влияют на прочность образцов незначительно и практически одинаково. Трехзарядные катионы (Al 3+ , Fe 3+ ) обеспечивают существенное увеличение прочности образцов.

Далее в Таблицах 1, 2 приведены результаты определения прочности образцов, содержащих добавки электролитов с многозарадными катионами. Данные указаны для концентрации электролитов, составляющей 1 % мас.

Повышение прочности образцов по сравнению с контрольными образцами, не содержащими добавок электролитов, составило после твердения при нормальных условиях образцов из исходного цемента (7 суток хранения при нормальных условиях) для 1 %-ных растворов Al2(SO4)3 и Fe2(SO4)3 30 и 24 % (Табл. 1). Если цемент был подвергнут длительному хранению, прочность образцов, содержащих добавки электролитов, снижается относительно исходного значения. Однако это снижение прочности заметно меньше, чем у цемента без добавок электролитов.

Читайте так же:
Затирка цементная или эпоксидная что лучше

В итоге, прочность образцов полученных из цемента, длительно хранившегося во влажных условиях в течение соответственно 4 месяцев, 12 месяцев и 4 месяцев с дополнительным «состариванием», превышает прочность образцов без добавок электролитов. Это превышение составляет в случае 1 %-ных растворов солей, соответственно: для Al2(SO4)3 — 45; 69 и 57 %, для Fe2(SO4)3 — 36; 54 и 43 %.

Образцы с добавкой 1 % Al2(SO4)3 после 4 месяцев хранения цемента во влажных условиях имеют такую же прочность, как образцы без добавок в исходном состоянии. После 12 месяцев хранения цемента во влажных условиях прочность образцов с добавкой 1 % мас. Al2(SO4)3 такова же, как у образцов исходного цемента после хранения его в тех же условиях в течение 4 месяцев.

Таким образом, использование добавок электролитов с многозарядными катионами (Al 3+ , Fe 3+ ) и двухзарядным анионом (SO4 2- ) обеспечивает восстановление активности цемента, длительно хранившегося во влажной среде после твердения при нормальных условиях.

Результаты, полученные при тепловлажностной обработке образцов, изготовленных из длительно хранившегося портландцемента, аналогичны тем, которые получены в случае твердения образцов при нормальных условиях (Табл. 2).

Значения прочности образцов в случае тепловлажностной обработки ниже, чем в случае твердения при нормальных условиях. Особенно это проявляется при хранении цемента во влажных условиях и дополнительном его «состаривании». Относительное снижение прочности образцов после тепловлажностной обработки близко к тому, что наблюдается при твердении в нормальных условиях.

Действие зарядов катиона и аниона соли и концентрации ее раствора близки в обоих случаях твердения образцов. Следует отметить, что при введении 1 % Al2(SO4)3 или Fe2(SO4)3 прочность образцов, изготовленных из длительно хранившегося цемента, существенно превышает прочность аналогичных контрольных образцов (без добавок электролитов). Это превышение прочности в случае хранения цемента во влажной среде в течение 4, 12 месяцев и 4 месяцев с дополнительным «состариванием» составляет при добавлении 1 % электролитов соответственно: для Al2(SO4)3 — 41; 49 и 100 %, для Fe2(SO4)3 — 11; 31 и 70 %. Образцы с добавкой 1 % Al2(SO4)3 имеют после 4 месяцев хранения во влажных условиях такое же значение прочности, как и у исходного цемента. После 12 месяцев хранения цемента во влажных условиях прочность образцов после тепловлажностной обработки близка к их прочности без добавок, полученных из цемента, хранившегося в течение 4 месяцев в такой же среде.

Таким образом, введение добавок электролитов с многозарядными катионами и анионами (1 % Al2(SO4)3 или Fe2(SO4)3 ) обеспечивает повышение прочности цементных образцов на 20 — 30 % в случае исходного цемента и на 50 — 70 % в случае длительно хранившегося цемента. Это обусловливает восстановление свойств цемента после его длительного хранения. Влияние электролитов с многозарадными катионами и анионами может быть обусловлено их воздействием на заряд поверхности частиц цемента и ионообменным взаимодействием между раствором затворения и цементными частицами.

Список литературы

  1. Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1989. 384 с.
  2. Бердов Г.И., Мадзаева О.С., Осипова Л.В. Влияние заряда ионов электролитов на свойства цементного теста и прочность цементного камня // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1990. № 10. С. 57-60.

Гидратация цемента

Гидратация цемента — химическая реакция клинкерных составляющих цемента с водой (присоединение воды), причем образуются твердые новообразования (гидраты), которые заполняют первоначально залитый цементом и водой объём плотным наслоением гелевых частиц, вызывая тем самым упрочнение. Первоначально жидкий или пластичный, цементный клей превращается в результате гидратации в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием, или схватыванием, дальнейшая — упрочнением, или твердением.

Содержание

Гидратация как пространственный процесс

Цементные частицы в виде дробленых зерен окружены водой затворения, объём которой относительно велик (50—70 объёмных процентов). Этот объём заполняется новообразованиями, чтобы возникла прочная структура (цементный камень). Благодаря химическим реакциям с водой уже через несколько минут как на поверхности зерен, так и в воде возникают иглообразные кристаллы. Через 6 часов образуется уже так много кристаллов, что между цементными зернами возникают пространственные связи. Через 8—10 часов весь объём между постепенно уменьшающимися зернами цемента заполнен скелетом иглообразных кристаллов. Его также называют «алюминатной структурой», так как он возникает из 3CaO*Al2O3. Будучи до сих пор пластичной, масса начинает застывать, при этом происходит быстрое нарастание прочности. В оставшихся пустотах возникают одновременно (но поначалу не слишком интенсивно) продукты гидратации клинкерных минералов 2(3CaO*SiO2) и 2(2CaO*SiO2). Последние образуют гомогенный чрезвычайно тонкопористый ворс из малых кристаллов (так называемую «силикатную структуру»). Значение этой структуры вce более увеличивается. Она становится носителем прочности цементного камня и приблизительно через сутки начинает вытеснять алюминатную структуру. Через 28 суток (обычный срок испытания цемента и бетона) обнаруживается только силикатная структура.

Читайте так же:
Организации которые производят цемент

Возникновение продуктов гидратации рассматривают как гелеобразование, а продукты гидратации — как гель. Скорость, с котором протекают эти процессы, зависит от:

  • крупности цементных зерен (толщины помола цемента);
  • минерального состава клинкера цемента;
  • количества воды, которым замешивается цемент;
  • температуры гидратации;
  • введения добавок

Для полной гидратации цементного зерна необходимо присутствие 0,4-кратного (по массе) количества воды. Из неё только 60 % (то есть 0,25 массы цемента) связывается химически. Остальные 40 % исходной воды остаются слабо связанными в порах геля. Размер гелевых пор около 3-10 мм. Их образование неизбежно, именно они определяют тонко-пористое строение гелевой массы.

Гидратация как химический процесс

Безводные минералы клинекера при реакции с водой превращаются в гидросиликаты, гидроаллюминаты и гидроферраты кальция.

Образовавшийся Ca(OH)2 под действием CO2 воздуха постепенно превращается в CaCO3, гидроаллюминаты кальция с гипсом в присутствии воды дают двойные основные сульфаты, например Ca6Al2(OH)12(SO4)3*26H2O и Ca4Al2(OH)12SO4*6H2O При получении бетона образовавшийся Ca(OH)2 с CO2 воздуха и SiO2 превращается в очень прочную массу, состоящую из карбонатов и силикатов кальция.

Литература

Райхель В., Конрад Д. Бетон: В 2-х ч. Ч. 1. Свойства. Проектирование. Испытание. — М.: М.: Стройиздат, 1979. С. 33.Пер. с нем./Под ред. В. Б. Ратинова.

Описание процессов, протекающих при тепловой обработке бетона и железобетона

ТВО бетона в большинстве случаев ведут после предварительной выдержки свежеотформованного бетона, в течение которой он набирает начальную прочность, необходимую для восприятия теплового воздействия без сильного нарушения его структуры. Свежеотформованный или предварительно выдержанный бетон состоит из твердой, жидкой и газообразной фаз. Каждая из этих фаз имеет совершенно разные степени температурного расширения. Если принять расширение твердой фазы за единицу, то расширение воды будет в 10…20 раз больше, чем твердой фазы. Причем содержание воды в бетоне колеблется около 20%, а газа от 2 до 4%. При нагревании вода и воздух начинают расширяться во много раз сильнее, чем цементный камень, заполнитель, что приводит к разрыхлению структуры бетона, к цементному порообразованию, нарушается сцепление только что образовавшихся кристаллов гидросиликатов кальция.

По сравнению с твердением бетона в нормально-влажностных условиях, при пропаривании на 20% увеличивается как общая пористость, так и сами размеры пор. Все описанные выше факторы отрицательно влияют на такие важные свойства готового изделия как прочность, деформативность, долговечность, водостойкость, морозостойкость и др. Однако, несмотря на это тепловлажностная обработка является самым эффективным способом твердения сборного бетона и железобетона.

Для пропаривания бетон в закрытой или открытой форме, а иногда на поддоне загружают в установку, куда подают пар. Пар, как более нагретое тело, отдает теплоту парообразования менее нагретым телам- материалу и установке, нагревает их, а сам в виде конденсата удаляется из установки. За счет нагрева скорость гидратации цемента резко возрастает и ускоряет структурообразование бетона. Постепенно материал в установке нагревается до температуры паровоздушной смеси. С ростом температуры ускоряются реакции гидратации и структурообразования. Время, которое проходит с начала нагрева до достижения бетоном температуры паровоздушной смеси называется первым периодом ТВО.

Во второй период подача пара в установку продолжается. В материале, по его сечению, постепенно выравнивается поле температур, ибо температура в установке в этот период не изменяется. Это период изотермической выдержки. Длительность его определяется скоростью выравнивания температурного поля в материале и кинетикой химических реакций.

Далее наступает третий период – охлаждение. В это время пар в установку не подается. Если не открывать установку, то за счет потерь теплоты в окружающую среду и утечку через неплотности, установка и материал будут медленно охлаждаться. Для более быстрого охлаждения установку вентилируют воздухом. В этом случае с поверхности материала, формы, установки быстро испаряется влага, бетон также начинает терять ее. В процессе нагрева бетона пар, отдавая свою теплоту, конденсируется на поверхности бетона. В этом случае изменяется как температура, так и влагосодержание поверхности бетона и среды. Эти процессы являются внешними по отношению к материалу, и поэтому их называют внешними тепло — и массообменом. Передвижение влаги и воздуха, а также изменением температурного поля внутри материала называют внутренним тепло- и массообменом.

Читайте так же:
Если наелся цемента что делать

Передвижение влаги и воздушной массы по материалу, а также изменение температурного поля воздействует на изменяющуюся структуру бетона. Если образующаяся структура не в состоянии противостоять силе, с которой передвигается масса, слагающаяся с силой возникающих температурных напряжений, то эта структура в большей или меньшей степени может разрушаться. Поскольку с увеличением скорости нагрева сила передвижения массы нарастает, то нагрев изделий следует вести с какой-то определенной, безопасной для нарушения структуры скоростью.

Наибольшая скорость формования структуры бетона наблюдается во второй период ТВО, во время изотермической выдержки. Разности температур и влагосодержание по сечению материала в этот период начинают уменьшаться и постепенно выравниваются, что значительно улучшает условие структурообразования. Кроме того в это время идет дальнейшая гидратация цемента. Влага из образовавшегося на поверхности геля отсасывается внутренними слоями цементного зерна вследствие снижения влагосодержания геля, начинается кристаллизация новообразований что обуславливает нарастание процессов структурообразования и упрочнения всей системы.

В третий период – охлаждение, из материала интенсивно удаляется влага, процессы кристаллизации новообразований и структурообразований резко усиливаются, материал цементируется. Однако в это время опять начинают возрастать перепады температур и влагосодержания между поверхностью и центральными слоями материала. Эти процессы опять начинают воздействовать на структуру материала и могут снова привести к ее частичному разрушению.

Последнее изменение этой страницы: 2019-04-21; Просмотров: 171; Нарушение авторского права страницы

Гидратация цемента — что это такое?

14.09.2015 profipol_dp 958 просмотра

При смешивании цемента с водой присходит физико-химическая реакция, называемая гидратацией.

Гидратация вызывает твердение цементного клея и превращение его в прочный цементный камень.

Процесс твердения цементного камня ( бетона ) условно разделяется на две стадии:

  • схватывание (кристаллизация, загустевание),
  • твердение (набирание прочности)

Процесс схватывания начинается через 4-6 часов после смешивания цемента с водой и может длиться около суток, в зависимости от температуры окружающей среды.

Частички цемента начинают кристаллизоваться и связывают заполнитель цементного раствора или бетона (песок, щебень) между собой.

Бетон (раствор) начинает густеть, становится менее подвижным.

В зависимости от необходимости этот процесс можно ускорить или, наоборот, растянуть с помощью специальных добавок. Чаще всего это пластификаторы с комбинированными свойствами (ускоритель или замедлитель).

Условно говоря, через сутки начинается вторая стадия — твердение цементного камня (набор прочности). При идеальных условиях длится она 28 дней.

На начальном этапе ни о какой прочности не может идти и речи. Чатицы цемента кристаллизовались и скрепили заполнитель раствора вокруг себя, но эти соединения очень хрупкие и легко разрушаемые. При малейших механических воздействиях или подвижках эти соединения разрушаются и раствор уже никогда не свяжется и не затвердеет (не поможет и повторное заливание водой).

Пример 1: если походить по стяжке, которая только начала твердеть и набирать прочность, то разрушенные соединения раствора уже не схватятся между собой и стяжка начнет крошиться и высыпаться в этих местах.

Пример 2: кафель намного легче снять на следующий день после укладки, чем в сам день укладки. Пока клей вязкий плитку очень тяжело оторвать от стены (пола). На след.день клей кристаллизуется, но стоит только пару-тройку раз постучать по плитке кулаком (резиновым молотком), так она сразу легко снимется.

За первые 7 дней цементный камень набирает около 70% всей своей прочности, затем процесс твердения замедляется и за оставшиеся три недели он набирает еще около 20-25% прочности.

Существует мнение, что бетон набирает прочность первые сто лет своей «жизни» и еще сто лет он ее утрачивает, т.е. через двести лет бетон может стать критично слабым и разрушиться (привет балконам на «екатерининках» и «сталинках»).

Но для того, чтобы бетон продолжал набирать прочность — он постоянно должен поддерживаться во влажном состоянии.

В первые 2-3 недели желательно периодически проливать его водой и, при жаркой погоде или на сквозняке, накрывать пленкой, чтобы влага не испарялась быстро.

Если влага испарилась или замерзла в растворе, то процесс набора прочности останавливается.

Поэтому принудительное высушивание стяжки просто не допустимо.

Забудьте об открытых настеж окнах и дверях, включении ТП, тепловентиляторов и т.п.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector