Omskvorota.ru

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

Какое водоцементное отношение требуется для гидратации цемента

Объем продуктов гидратации

Приближенный общий объем, который могут занять продукты гидратации, состоит из абсолютного объема сухого цемента и объема воды, необходимой для замеса. Мы будем пренебрегать небольшой потерей воды в результате выделения цементного молока на поверхности бетона и уплотнения теста в пластичном состоянии. Как было показано выше, C3S и C2S химически связывают воду в количестве соответственно примерно 24 и 21% веса этих двух силикатов; соответствующие значения для С3А и C4AF составляют 40 и 37 %.

Приведенные цифры не являются абсолютно точными, так как наши знания о продуктах гидратации цемента не позволяют более определенно говорить о количестве химически связываемой ими воды. Поэтому лучше всего основываться на представлении о неиспаряемой воде, количество которой можно определить по способу, описанному в одном из последующих разделов. Это количество воды, вычисленное при определенных условиях, составляет 23% веса безводного цемента (хотя для цемента типа II это значение может снизиться до 18%).

Удельный вес продуктов гидратации цемента таков, что они занимают больший объем, чем абсолютный объем негидратированного цемента но меньший, чем суммарный объем сухого цемента и неиспаряющейся воды, примерно на 0,254 от объема последней. Средняя величина удельного веса продуктов гидратации (включая поры в максимально возможной плотной структуре) в насыщенном водой состоянии составляет 2,16.

В качестве примера рассмотрим гидратацию 100 г цемента. Принимая удельный вес сухого цемента равным 3,15, получим абсолютный объем негидратированного цемента равным =31,8 смг. Неиспаряющаяся вода, составляет 23% веса цемента, т. е. 23 см3. Твердые продукты гидратации занимают объем, равный сумме объемов безводного цемента и воды за вычетом составляющей 0,254 от объема неиспаряющейся воды, т.е. 31,8 + 0,23-100(1—0,254 = 48,9 смг.

Следует отметить, что было сделано допущение, что гидратация имеет место в замкнутом объеме при отсутствии притока воды или при ее удалении из системы. Объемные изменения схематически показаны на рис. 1.4. «Уменьшение объема» на 5,9 смъ представляет пустое капиллярное пространство, распределенное по всему цементному камню.

Приведенные цифры являются лишь приблизительными, однако если общее количество воды будет меньше, чем 42 см3, то его будет недостаточно для полной гидратации, так как гель может образовываться только тогда, когда воды достаточно и для химических реакций, и для заполнения гелевых пор. Вода геля не может быть использована для гидратации еще негидратированного цемента, так как она прочно удерживается и поэтому не может перейти в капилляры.

Таким образом, когда гидратация в изолированном образце достигла такого состояния, при котором количество связанной воды составило примерно половину от исходного, дальнейший процесс прекращается. Из этого следует также, что полная гидратация в изолированном образце возможна лишь тогда, когда количество воды затворения в два раза превышает количество воды, требуемой для химической реакции, т. е. смесь имеет B/Z/ = 0,5 (по весу). В действительности в приведенном примере гидратация не пройдет полностью, так как она прекращается даже до того, как ка-лиллярная вода будет израсходована. Было установлено, что гидрата-дия значительно замедляется, когда давление водяных паров падает ниже величины, составляющей 0,8 до давления насыщения.

Рассмотрим гидратацию теста, твердеющего в воде. В этом случае вода может впитываться, когда капиллярные поры частично освобождаются от воды в результате гидратации. Как показано выше, 100 г цемента (31,8 смъ) при полной гидратации будут занимать объем 67,9 смъ. Таким образом, чтобы не оставалось негидратированного цемента и не появлялись капиллярные поры, исходное количество воды для замеса должно составлять приблизительно (67,9—31,8) =36,1 см3. Это соответствует В/Ц, равному 1,14 по объему или 0,36 по весу. В других работах предложено принять В/Ц равным соответственно 1,2 и 0,38.

Если фактическое В/Ц смеси с учетом водоотделения будет менее 0,38 по весу, то полная гидратация цемента невозможна, так как имеющийся объем недостаточен для размещения в нем всех продуктов гидратации. Следует напомнить, что гидратация может протекать только в воде внутри капилляров. Например, если мы имеем смесь из 100 г цемента (31,8 см3) и 30 г воды, то воды было бы достаточно для гидратации X граммов цемента, определяемых следующим образом. Если вода может поступать извне, то в дальнейшем некоторое дополнительное количество цемента может гидратироваться и гидратация будет происходить до тех пор, пока ее продукты не займут объем, превышающий на 4,2 см3 объема сухого цемента.

Объем еще негидратированного цемента составит 31,8—(22,7+ +3,7) «6 см3ж9 г. Другими словами, от первоначального веса цемента осталось 19% негидратированного цемента, который уже не сможет прогидратироваться, так как все доступное пространство будет занято гелем, т. е. отношение гель: пространство для цементного камня равно 1. К этому можно добавить, что содержание негидратированного цемента не оказывает вредного влияния на прочность цементного камня. Действительно, для всякого цементного камня с отношением гель: пространство ! = 1 чем выше содержание негидратированного цемента (т. е. чем ниже В/Ц), тем больше прочность. Это, возможно, объясняется тем, что в таком цементном камне слои гидратированных новообразований, окружающие негидратированные зерна, более тонки.

Можно привести данные по прочности порядка 2800 кгс/см2, которые получил Абраме, используя смеси с В/Д = 0,38 по весу. Естественно, что для получения уплотненной смеси такого состава необходимо приложить к ней значительное давление. С другой стороны, если В/Ц выше 0,38, то может про-гидратироваться весь цемент, но и капиллярные поры будут также сохранены в цементном камне. Некоторые капилляры будут содержать воду, являющуюся избыточной для смеси, другие будут впитывать воду извне. На рис. 1.5 приведены относительные объемы негид-ратированного цемента, продуктов гидратации и капилляров для смесей с различными В/Ц.

Как наиболее характерный пример рассмотрим гидратацию теста с ВЩ = 0,475, помещенного в замкнутом объеме. Возьмем 126 г сухого цемента, который занимает объем 40 см3.Следовательно, объем воды будет: 0,475-126 = = 60 см?. Эти соотношения в составе смеси показаны в левой части диаграммы на рис. 1.6, но в действительности цемент и вода перемешаны и вода образует капиллярную систему между негидратиро-вапными цементными зернами. Рассмотрим состояние, когда цемент уже гидратирован полностью.

Читайте так же:
Укрепление откосов земляного полотна монолитным бетоном

Влияние водоцементного отношения на сроки схватывания цемента

Результаты испытаний цементного теста нормальной густоты на схватывание не могут быть непосредственно использованы применительно к бетонам и растворам. Для достижения удобоукладываемости бетонной смеси водоцементное отношение обычно принимается в пределах 0,4—0,8. Таким образом, водоцементное отношение теста нормальной густоты в 2—3 раза меньше, чем водоцементное отношение в бетонах. Поэтому для приближения лабораторных испытаний к производственным условиям три типичных цемента были испытаны не только в тесте нормальной консистенции, но и при В/Д = 0,4 и 0,5. Кстати, схватывание цемента очень ценится специалистами, когда идет установка установка межкомнатных дверей в частных домах и квартирах.

При этом в тесте с повышенным В/Ц излишняя вода отделялась вверх, вследствие чего в кольцах происходила заметная осадка теста. Сроки схватывания цементов определялись при температурах 5, 15 и 30° С, а для шлакопортландцемента, кроме того, при 0 и 50° С. Перед приготовлением цементного теста температура цемента и воды доводилась до заданной по условиям проведения опыта. Приготовление и укладка цементного теста в кольца производились при нормальной температуре, а затем образцы переносились в шкафы с соответствующими температурами.

Из этих данных видно, что с увеличением водоцементного отношения начало и конец схватывания отдаляются. Начало схватывания теста при В/Ц=0,4 наступает в 2— 3 раза позднее, чем теста нормальной густоты. При высоких температурах начало схватывания цементного теста очень подвижной консистенции наступает в сроки, вполне приемлемые для практических целей. В этих случаях время между началом схватывания цемента и его концом значительно меньше, чем при нормальной температуре.
новообразования не достигают необходимой степени концентрации. Затем, с одной стороны, идет отделение воды вверх и оседание цементных частиц вниз (с неизбежным уплотнением теста под собственной тяжестью), с другой стороны, с повышением В/Ц интенсивно образуется гель гидросиликата кальция, а также кристаллы гидроалюминатов кальция и гидроокиси кальция, которые хотя и позднее, но все же быстро образуют структуру цементного камня. Тесто начинает быстро терять пластичность, происходит полное схватывание цемента. В какой степени изменение температуры и водоцементного отношения сказывается на изменении сроков схватывания цемента.

Из полученных результатов видно, что повышение водоцементного отношения, так же как и понижение температуры, является фактором, замедляющим образование структуры геля с кристаллическими сростками, а тем самым и фактором, замедляющим сроки схватывания цемента. Таким образом, повышение подвижности бетонной смеси обеспечивает удлинение срока, в течение которого она может быть уложена в конструкции. Однако такой прием удлинения срока укладки бетонной смеси приводит к понижению прочности бетона и может быть использован только в случае крайней необходимости.

Определяют водоцементное соотношение по формуле 1.

Расчет состава обычного (тяжелого) бетона

Бетонная смесь состоит вяжущего вещества (цемента), воды, крупного и мелкого заполнителя. Для получения ориентировочного состава бетона применяют различные методы расчета. В методических указаниях рассмотрен расчет обычного тяжелого бетона методом абсолютных объемов. Порядок расчета следующий:

1. Назначают вид крупного заполнителя.

В качестве его для тяжелого бетона применяют щебень или гравий. Область применения при производстве бетона существенно зависит от крупности наибольших зерен. Для массивных сооружений (массивные подпорные стенки, плотины, монолитные фундаменты) размер зерен не нормируется. В армированных конструкциях Днаиб должен быть не больше ¾ наименьшего расстояния между стержнями и не более 1/3 наименьшего размера бетонируемой конструкции. Для сборных железобетонных конструкций крупность щебня устанавливается по таблице 3.

Таблица 3 — Наибольшая крупность щебня (гравия) применяемого при производстве сборных железобетонных конструкций

Вид конструкцийПредельная крупность зерен гравия (щебня) (Днаиб), мм
Ребристые конструкции, многопустотные панели, элементы тонкостенных оболочек, балки и другие изделия с размерами ребер, стенок полок до 25 мм или с многорядной арматурой
То же, армированные с наименьшими размерами ребер, стенок, полок, от 25 до 80 мм, с расстоянием между стержнями арматуры более 15 мм.
Крупноразмерные изделия (колонны, балки, ригели, фундаментные плиты, блоки и др.) с расстоянием между стержнями арматуры более 30 мм

2. Марку цемента.Назначается в зависимости от требуемого класса бетона (таблица 4)

Таблица 4 — Рекомендуемая марка цемента в зависимости от прочности бетона

Прочность бетона, МПа
Марка цемента

Определяют водоцементное соотношение по формуле 1.

, если предполагаемое водоцементное соотношение > 0,4

или , если предполагаемое водоцементное соотношение 2 ;

RБ — планируемый предел прочности бетона в возрасте 28 сут, кгс/см 2 .

А и А1 – коэффициенты учитывающие влияние на прочность бетона исходных материалов, принимаются по таблице 5.

Таблица 5 — Значение коэффициентов А и А1 в зависимости от качества материалов

Характеристика исходных материалов для бетонаАА1
Высококачественные (щебень из плотных и прочных горных пород, песок, оптимальной крупности, отвечающий соответствующим стандартам, портландцемент высокой активности без добавок или с минимальным количеством добавки, заполнители промыты)0,650,43
Рядовые (гравий соответствующий техническим требованиям ГОСТа, портландцементы средней активности, шлакопортландцементы – высокой активности)0,600,40
Пониженного качества (крупный заполнитель – пониженного качества, мелкий песок, низкоактивные цементы)0,550,37

4. Определяют ориентировочный расход воды.Он зависит от необходимой удобоукладываемости смеси: жесткости или пластичности и наибольшей крупности крупного заполнителя (рисунок 12).

Рисунок 12 – График водопотребности бетонной смеси, изготовленной с применением портландцемента, песка средней крупности с водопотребностью 7% и гравия с наибольшей крупностью а – 80; б – 40; в – 20 и г – 10 мм.

Читайте так же:
Раствор кладочный цементный состав пропорции

При этом следует внести ряд поправок:

— если в качестве крупного заполнителя используется щебень, к значению, полученному с графика, добавляют 10 л;

— если водопотребность песка меньше или больше 7% расход воды уменьшают или увеличивают на 5 л на каждый процент водопотребности;

— при применении пуццолановых цементов расход воды увеличивают на 15-20л;

— при расходе цемента более 400 кг расход воды увеличивают на 10 л на каждые 100 кг (сверх 400);

— если крупный заполнитель поглощает воду, то поглощаемое количество нужно прибавить к полученному количеству воды.

5. При известном водоцементном соотношении и необходимом расходе воды вычисляют необходимое количество цемента:

(2)

Полученное значение Ц сопоставляют с минимально допустимым расходом цемента из условий получения связной смеси (таблица 6). Если полученное расчетное значение меньше указанного в таблице минимума, дальнейший расчет ведем по Цмин.

Таблица 6 — Минимальный расход цемента (Цмин) для получения нерасслаивающейся плотной бетонной смеси, кг на 1 м 3 бетона

СмесьПредельная крупность заполнителя, мм
Особо жесткая
Жесткая
Малоподвижная
Подвижная
Литая

6. Вычисляют расход крупного заполнителя (щебня или гравия):

(3)

где — средняя и насыпная плотность гравия (щебня);

Vмз – межзерновая пустотность, ед.

(4)

α – коэффициент раздвижки зерен гравия (щебня) для жестких бетонных смесей принимают 1,05…1,15, в среднем 1,1. Для пластичных смесей этот показатель принимают по таблице 7.

Таблица 7 — Коэффициент раздвижки зерен (α) в зависимости от В/Ц и расхода цемента

Расход цемента, кгВодоцементное соотношение
0,30,40,50,60,70,8
1,261,321,38
1,301,361,42
1,321,381,44
1,311,401,46
1,441,521,56
1,521,56

1. При других значениях В/Ц и Ц коэффициенты α находят интерполяцией

2. При использовании мелкого песка с водопотребностью более 7% уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребления песка. Если меньше 7%, увеличивается на 0,03 на каждый процент уменьшения водопотребления.

7. Устанавливают расход песка в килограммах:

(5)

где Щ, Ц и В – масса щебня, цемента и воды, кг.

и — средняя плотность зерен щебня, песка и цемента, т/м 3 , значения плотности определяются опытным путем или в соответствии с заданием. Среднюю плотность частиц цемента можно принять 3.1 т/м 3 .

8. Определяем среднюю плотность бетонной смеси по формуле

r б = Ц + В + Щ + П (6)

Задачи

1.Для получения 1500 тыс м 3 бетона марки 200 с подвижностью 6 см подготовлен среднезернистый песок и чистый фракционированный щебень с размером зерен до 80 мм. Определить потребное количество портландцемента М300.

2.Определить расход щебня на 1 м 3 бетонной смеси, если расход цемента 350 кг Ц/В = 2, кг/м 3 , кг/м 3 , кг/м 3

3.Какой объем бетона можно изготавливать имея 2500 м 3 песка если в состав 1 м 3 входит 300 кг цемента 200 л воды 1250 кг гранитного щебня кг/м 3 , кг/м 3 .

Литература

1. ГОСТ 8267-82. Технические условия. Щебень из природного камня для строительных работ.

2. ГОСТ 8268-82. Технические условия. Гравий для строительных работ.

3. ГОСТ 10260-82. Технические условия. Щебень из гравия для строительных работ.

4. ГОСТ 8736-77. Песок для строительных работ. Технические условия.

5. ГОСТ 310.6-85. Цементы. Методы испытаний.

6. ГОСТ 10178-85*, СТ СЭВ 5683-86. Портландцементы и шлакопортландцементы. Технические условия.

7. ГОСТ 25192-82. Бетоны. Классификация и общие технические требования.

8. ГОСТ 10268-80. Заполнители для тяжелых бетонов. Технические требования.

9. ГОСТ 10181.0-81 — ГОСТ 10181.4-81. Смеси бетонные. Методы испытаний.

10. ГОСТ 10180-78. Бетоны. Методы определения прочности на сжатие и растяжение.

11. Методические указания к самостоятельной работе по расчету состава бетона / Сост. Г.И. Зезина.- Омск. — 1988. — 20 с.

12. Попов К.Н. Строительные материалы и изделия: Учеб. / К.Н. Попов, М.Б. Каддо. – М.: Высш. шк., 2001.-367 с.

13. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение: Учеб. пособие для строит. спец. вузов / И.А. Рыбьев. – М.: Высш. шк., 2003. – 701 с.

Что такое водоцементное отношение для бетона

Водоцементное отношение – это отношение объема воды к массе цемента в бетонном замесе. От величины данного параметра напрямую будет зависеть непроницаемость бетона. В строительстве водоцементное отношение высчитывается по формуле в/ц = масса воды/масса цемента, обычно равно 0.25, что в пропорциях получается как 1:4.

Некоторые добавляют воду в соотношении 0.35-0.6 для облегчения работы с раствором, что сказывается на прочности кладки или монолита. Поэтому если есть необходимость сделать раствор более текучим, но сохранить прочность, можно использовать специальные пластификаторы.

Соотношение песка, воды и цемента влияет на стойкость бетона к усилию на сжатие. Чем больше воды в смеси, тем менее прочным будет бетон, более проницаемым и менее плотным, что соответствующим образом сказывается на прочности и долговечности всего здания или конструкции. Лишняя вода, которая не вступила в реакцию, в процессе застывания бетона будет испаряться и может стать причиной появления трещин, пустот, иных дефектов.

Бетон затвердевает при прохождении химической реакции воды с цементом и песком – реакции гидратации, сопровождаемой выделением тепла (теплота гидратации). Для получения качественного раствора для каждого кг цемента берут 250 миллилитров воды.

Предварительный расчет

Для расчета потребности материалов берут распространенное соотношение 1:3:5 – первая цифра указывает на вес цемента, вторая обозначает песок и третья гравий. Воду добавляют в соотношении 0.25 к весу цемента. Погрешность может составлять около 10%.

Перед тем, как готовить бетон, необходимо посчитать, сколько всего понадобится смеси для выполнения работ. Так, если заливается ленточный фундамент, то значение (по проекту) периметра здания умножают на высоту основания (все расчеты в метрах). В других случаях используют подходящие методы вычисления объема. Полученное число умножается на 250 килограммов, ведь именно столько цемента нужно для замеса куба бетонной смеси хорошей жесткости.

Читайте так же:
Какого цвета должен быть цемент

Остальные ингредиенты вычисляют по пропорции, умножая на 3 для песка и на 5 для гравия. Кубический метр бетона в таком случае будет весить около 2.5 тонн.

Требования к материалам

Итоговое качество и характеристики полученной смеси напрямую зависят от качества материалов и того, насколько правильно соблюдается водоцементное соотношение. Цемент может быть разных марок, как и бетон, но это далеко не одно и то же. Для замеса бетона марки М75, к примеру, берут цемент марок М200-М300 (превышает показатель примерно в 2.5-3 раза).

При покупке цемента обязательно нужно обращать внимание на дату производства – чем больше срок хранения, тем хуже качество цемента. После полутора лет хранения цемента в идеальных условиях для выполнения серьезных работ он непригоден. Чтобы проверить качество цемента в бытовых условиях, можно насыпать его на сухую ладонь и сжать ее в кулак – цемент оптимального качества почти полностью «вытечет» сквозь пальцы.


Портландцемент М400 В качестве вяжущего средства для приготовления бетона М600.

Песок лучше выбирать мелкозернистый – до 1.25 миллиметров, что позволит понизить объем воздушных промежутков. В песке не должно быть пыли, других включений органики. Фракция щебня/гравия не должна превышать треть ширины опалубки. Для приготовления жесткого бетона недопустимо использовать щебенку известковых пород.

Если планируется выполнять армирование, фракция частиц должна быть равна максимум четверти наименьшего размера конструкции и трем четвертям просвета между стержнями арматуры. Несоблюдение этих правил приведет к появлению пустот в бетонном монолите, что значительно понизит прочность и долговечность конструкции.

Определение количества воды

Водоцементное отношение для бетона очень важно. Без воды не пройдет реакция затвердения цемента и не удастся получить желаемый результат. Для прохождения реакции достаточно воды в объеме, равном четверти веса цемента. Но мешать такую смесь достаточно сложно, поэтому обычно воду берут в большим объемах, повышая его текучесть (пластичность).

С добавлением воды в смесь нужно быть очень осторожным, так как лишняя вода способствует заполнению смесью формы самотеком, просачивается через опалубку, долго испаряется, способствует появлению пор в бетоне, распространению трещин. Бетон точно не будет прочным, если в раствор влито много воды.

Для того, чтобы цементный раствор поддавался укладке и плотно заполнял форму, гарантируя максимальную прочность, обычно берут показатель 0.6. Нужно отметить, что такое водоцементное отношение актуально для бетона марки М75: для приготовления кубического метра раствора берут около 150 л (кг) воды.

Чтобы понять, сколько воды нужно, желательно понять принцип ее действия в растворе. Вода нужна для двух функций: прохождения химической реакции схватывания и отвердевания цемента (около 30% от общего веса воды, что используется) и придания текучести бетону (чтобы с ним можно было работать). Таким образом, большая часть воды нужна для повышения комфорта работы со смесью – ее-то и можно уменьшать: добавлять пластификаторы, работать с жестким бетоном, трамбуя его специальными вибраторами или вручную.

Почему это важно

Если в замес налить больше жидкости, нежели требуется, качество бетона резко ухудшается. После его укладки происходит расслоение монолита, прочность слоя многократно снижается. Но без воды гидратация цемента не получается, поэтому никуда от нее не денешься.

Лишняя же влага, не вступившая в реакцию гидратации, не связана, она образует в монолите поры, которые снижают прочность бетона. Поры по мере приближения к поверхности монолита расширяются, бетон начинает крошиться.

Когда влага не покидает бетонную толщу до зимы, она непременно замерзнет, после чего начнет изнутри разрывать монолит, еще более снижая его прочность. В момент замеса лишняя вода усиливает подвижность раствора, а это не всегда оправдано. Только правильное соотношение воды с цементом гарантирует соответствие бетона необходимым параметрам.

Жесткий бетонный раствор

Жесткие смеси готовят прямо на объекте, так как они быстро твердеют и требуют обязательной трамбовки. В индивидуальном строительстве чаще всего используют цемент марки М75, который демонстрирует достаточную прочность и сравнительно невысокую стоимость. Ведь по мере увеличения марки цемента растет и его цена.

Жесткий бетон содержит небольшой объем воды в составе. В процессе укладки требует мощного механического уплотнения, прессования или трамбовки. Для приготовления жесткой смеси берут сравнительно немного цемента. Использование такого бетона актуально для создания сборных железобетонных конструкций в условиях заводов, оборудованных мощными машинами для уплотнения. В индивидуальном строительстве такие бетоны редко применяют.

Нужную прочность получают посредством соблюдения пропорций ингредиентов в бетоне. Чтобы понять, подойдет ли выбранная пропорция для приготовления прочного бетона и выполнения работ, желательно сделать пробный замес.

Ошибки при добавлении воды в бетонную смесь

Очень частая ошибка при самостоятельном приготовлении бетонной смеси – превышение В/Ц. Это понятно, ведь уложить и уплотнить бетон очень важно, а для этого его надо приготовить как можно более подвижным. Но надо искать золотую середину. Как вариант – можно применять пластификаторы.

Еще одна серьезная ошибка – неправильный уход за бетоном. Нужно помнить, что бетон, проходящий гидратацию во влажных условиях, то есть смоченный или политый водой и укрытый полиэтиленовой пленкой от испарения, будет иметь показатели прочности и морозостойкости в несколько раз выше, чем бетон, который «высушили» в темпе. Конечно, все не так просто. С бетоном нет такого понятия, как «просто», как и нет ни одной линейной зависимости. При малом В/Ц бетон быстро наберет прочность за первые один – три дня твердения, но затем – в три месяца и через год, такой бетон будет менее прочным, чем бетон, приготовленный с большим В/Ц. Это связано с химией бетона. Лучший вариант – для замеса применять заполнители с нормальной влажностью, и соблюдать рецепт, или подбор состава, в котором В/Ц подобрано оптимально. Оптимальное В/Ц по маркам бетона в зависимости от марки применяемого портландцемента:

Читайте так же:
Цемент характеристики состав качестве

Пробный замес

Чтобы в домашних условиях приготовить бетон нужной консистенции и характеристик, выполняют пробный замес. Сначала все работы выполняются с использованием мастерка или лопаты совкового типа, потом же, после определения нужной пропорции, используют бетономешалку.

В емкость или на стальной лист, подготовленную площадку насыпают лопату цемента, 3 полных лопаты песка, увлажняют смесь, тщательно перемешивают лопатой. Далее всыпают крупную фракцию в объеме 5 лопат, добавляют по чуть-чуть воду и мешают, пока не получится вязкая консистенция. Воду лучше лить из емкости, чтобы определить нужный объем.

Потом бетонную смесь берут в руки, делают шар, кладут на любую площадку. На руках явных следов цемента быть не должно, а ком затвердеет и сохранит форму – значит, замес правильный. Такой бетон соответствует марке М75. Если же ком плывет – в нем много воды. Расслоение говорит о недостаточном объеме воды.

Если есть время ожидать затвердения раствора, можно провести другую проверку: залить бетон, выждать нужный период, потом ударить по монолиту зубилом в попытках расколоть. Если зубило вошло в толщу максимум на 5 мм, водоцементное отношение правильное, это бетон М75. И кусочки от монолита откалываться не должны.

В процессе замеса нельзя забывать про важный момент – в готовую смесь добавить можно будет только воду, остальные ингредиенты должны добавляться в определенной последовательности. Если становится ясно, что замес не удался, придется повторить все сначала – возможно, увеличив долю цемента.

Советы по работе с бетоном М75

В процессе замеса и укладки жесткие цементные смеси требуют знания правил работы с ними. Бетон марки М75 довольно часто применяется в частном строительстве, так как демонстрирует хорошие показатели усилия на сжатие (до 75 килограммов силы на квадратный сантиметр площади). Этого достаточно для гарантии надежности и долговечности конструкции. Нагрузки на изгиб/растяжение компенсируются армированием.

О чем нужно помнить:

  • Для снижения нагрузки берут небольшую бетономешалку и ручной вибратор с наконечником соответствующего диаметра.
  • Между слоями, залитыми в разное время, схватывание будет плохим. Поэтому необходимо армирование либо заливка (засыпка) за один раз.
  • При ручной трамбовке больше 30 сантиметров слоя заливать нежелательно.
  • После заливки и трамбовки смесь укутывают гидроизоляцией – накрывают полиэтиленовой пленкой, к примеру, чтобы избежать преждевременного схватывания бетона. Зимой конструкцию нужно утеплить.
  • Опалубка должна быть очень прочной, чтобы выдержать заливку и вибрацию, трамбовку.
  • После демонтажа опалубки вид фундамента будет не очень эстетичным – это нормально, все несовершенства будут сглажены отделочными работами.

Водоцементное отношение – очень важный параметр для замеса правильной бетонной смеси с нужными характеристиками. Поэтому всегда до начала приготовления раствора нужно все тщательно просчитывать, чтобы получить желаемый результат.

Водоцементное отношение

Лишняя вода в бетоне вредна, она резко усложняет технологию бетонных работ из-за расслоения бетонной смеси, и крайне негативно скажется на прочности созревшего бетона. Оптимальным является такое соотношение вода/цемент, чтобы бетонная смесь была подвижной и связанной, то есть не расслаивалась. Потери прочности созревшего бетона в результате замеса с лишней водой, уж не говоря о том, что в бетон добавили водички после замеса – эти потери прочности составляют не доли прочности – а разы. Бетон марки 400 вполне реально превратить в бетон марки 200, просто добавив лишнюю водичку.
Объяснений этому негативу много, поскольку химия бетона очень сложная, можно привести один — для примера. Вода, которая не нужна для реакции гидратации цемента, частично останется в бетоне несвязанная, поспособствовав образованию пор и капилляров, а в морозы будет замерзать, увеличиваться в объеме и разрывать бетон – то есть резко снизит и прочность, и морозостойкость. Часть воды все же испарится, особенно ближе к поверхности конструкции, при этом получаются поры покрупнее, капилляры ближе к поверхности, итог тот же – резкое снижение прочности и морозостойкости созревшего бетона.

Слишком большое В/Ц видно даже на глаз – из бетонной смеси при вибрации отделяется водичка.

В/Ц, или водоцементное отношение — это масса воды/масса цемента.

Цементу нужно для реакции гидратации всего четверть массы воды от массы собственно цемента, остальная вода остается несвязанной. По теории – достаточно В/Ц = 0,2. На практике, конечно, все не так, ведь такая смесь будет слишком жесткой. Практический диапазон В/Ц 0,4 – 0,75.

Для элементов и конструкций, работающий в условиях особой тяжести, и при невозможности устройства гидроизоляции – например, в случае тротуарной плитки, принимают нижнюю границу В/Ц = 0,4. Для бетонной смеси, применяемой для заливки фундаментов – максимально В/Ц = 0,75. Хорошие показатели морозостойкости имеет бетон с В/Ц не более 0,5.

Гидратация цемента

Гидратация цемента — химическая реакция цемента с водой с образованием кристаллогидратов. [2] В процессе гидратации жидкий или пластичный цементный клей превращается в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием, или схватыванием, вторая — упрочнением, или твердением. [3]

Содержание

  • 1 Химические реакции
  • 2 Изменения физических свойств
  • 3 Примечания
  • 4 Литература
  • 5 Ссылки

Химические реакции [ | ]

Безводные минералы клинкера при реакции с водой превращаются в гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты кальция. Все реакции являются экзотермическими, то есть протекают с выделением теплоты. На скорость гидратации влияют: степень помола цемента и его минеральный состав, количество воды, которой замешивается цемент, температура, введение добавок. [5] Степень гидратации зависит от водоцементного соотношения, и достигает своего максимального значения только через 1—5 лет. [6] [

Читайте так же:
Керамзитовая стяжка или цементная

1] Степень гидратации определяется различными способами: по количеству Ca(OH)2, по тепловыделению, по удельному весу цементного теста, по количеству химически связанной воды, по количеству негидратированного цемента, [

2] либо косвенно по показателям прочности цементного камня. [7] Продукты гидратации различаются по прочности. Основными носителями прочности являются гидросиликаты кальция. [6] В процессе гидратации клинкеров C3S и C2S помимо гидросиликатов кальция образуется гашёная известь Ca(OH)2, сохраняющаяся в цементном камне и препятствующая коррозии стали внутри цементного камня. [8]

Уравнения реакций для четырёх основных клинкерных минералов выглядят следующим образом [9] :

Для трёхкальциевого силиката 3 CaO ⋅ SiO 2 >>> (сокращённо C 3 S >>> ):

<3CaO.2SiO2.3H2O>+ <3Ca(OH)2>+ 502>>>»> 2 ( 3 CaO ⋅ SiO 2 ) + 6 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ 2 SiO 2 ⋅ 3 H 2 O + 3 Ca ( OH ) 2 + 502 + 6H2O -> <3CaO.2SiO2.3H2O>+ <3Ca(OH)2>+ 502>>> <3CaO.2SiO2.3H2O>+ <3Ca(OH)2>+ 502>>>» /> Дж/г

Для двукальциевого силиката 2 CaO ⋅ SiO 2 >>> (сокращённо C 2 S >>> ):

<3CaO.2SiO2.3H2O>+ + 260>>>»> 2 ( 2 CaO ⋅ SiO 2 ) + 4 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ 2 SiO 2 ⋅ 3 H 2 O + Ca ( OH ) 2 + 260 + 4H2O -> <3CaO.2SiO2.3H2O>+ + 260>>> <3CaO.2SiO2.3H2O>+ + 260>>>» /> Дж/г

Для трехкальциевого алюмината 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 >>> (сокращённо C 3 A >>> ):

<3CaO.Al2O3.6H2O>+ 867>>>»> 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 + 6 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ 6 H 2 O + 867 + 6H2O -> <3CaO.Al2O3.6H2O>+ 867>>> <3CaO.Al2O3.6H2O>+ 867>>>» /> Дж/г

Для четырёхкальциевого алюмоферрита 4 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ Fe 2 O 3 >>> (сокращённо C 4 AF >>> ):

<3CaO.Al2O3.6H2O>+ <3CaO.Fe2O3.6H2O>+ 419>>>»> 4 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ Fe 2 O 3 + 2 Ca ( OH ) 2 + 10 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ 6 H 2 O + 3 CaO ⋅ Fe 2 O 3 ⋅ 6 H 2 O + 419 + <2Ca(OH)2>+ 10H2O -> <3CaO.Al2O3.6H2O>+ <3CaO.Fe2O3.6H2O>+ 419>>> <3CaO.Al2O3.6H2O>+ <3CaO.Fe2O3.6H2O>+ 419>>>» /> Дж/г

Изменения физических свойств [ | ]

При смешивании цемента и воды цементные частицы окружаются водой, которая составляет 50—70 объёмных процентов смеси. В результате химической реакции гидратации начинается образование иглообразных кристаллов. Спустя 6 часов образуется достаточное количество кристаллов и между цементными частицами формируются пространственные связи. Так происходит загустевание (схватывание) цементной смеси. [3] Процесс схватывания, вероятно, обеспечивается избирательной гидратацией клинкерных минералов C3A и C3S, а также развитием оболочек вокруг цементных зёрен и взаимной коагуляцией составных частей цементного теста. [11] Через 8—10 часов объём цементной смеси заполняет скелет иглообразных кристаллов, образованный преимущественно продуктами гидратации алюминатов C3A, поэтому такая структура называется алюминатной. С этого момента начинается застывание и набор прочности, которые связаны с формированием силикатной структуры, образующейся в процессе гидратации клинкерных минералов C3S и C2S. Результатом реакции силикатов и воды становятся очень малые кристаллы, объединяющиеся в гомогенную тонкопористую структуру, которая и определяет итоговую прочность цементного камня. Примерно через сутки силикатная структура начинает вытеснять алюминатную, а спустя 28 суток — полностью вытесняет её. [5] На практике формирование рыхлой алюминатной структуры из гидросиликата кальция в процессе схватывания отрицательно влияет на прочностные характеристики цементного камня. Поэтому в цементный клинкер вводится гипс, количество которого ограничивается допустимой концентрацией ангидрида серной кислоты SO3 в цементе по весу. [

3] Гипсовая добавка замедляет образование гидроалюмината кальция и каркас гидратированного цементного теста формируется за счёт гидросиликата кальция. [11]

Гидратация цемента в период схватывания характеризуется выделением теплоты: в начале схватывания происходит быстрый подъём температуры, а в конце схватывания наблюдается температурный максимум. Скорость схватывания находится в зависимости от температуры окружающей среды. При низких температурах схватывание замедляется. При повышении температуры скорость схватывания увеличивается, однако при значениях температуры выше 30 °C может наблюдаться обратный эффект. [11]

Для полной гидратации цементного зерна необходимо количество воды, составляющее 40 % от его массы. При этом из указанного количества воды 60 % (или 25 % от массы цемента) будут химически связаны с цементом, а 40 % (или 15 % от массы цемента) останутся в порах геля. [12] Средняя величина удельного веса продуктов гидратации в насыщенном водой состоянии составляет 2,16. [13] Та часть воды (25 % от массы цемента), которая вступает в химическую реакцию с цементом, претерпевает объёмную контракцию (сжатие) в процессе реакции, составляющую примерно 25 % от её объёма. В итоге образующийся цементный камень частично уменьшается в объёме. Этот процесс называется усадкой, а величина уменьшения объёма — объёмом усадки. [12]

При полной гидратации цементного клея объём пор будет составлять примерно 28 [15] —30 [12] % от объёма образующейся структуры геля. При этом величина пористости геля в основном не зависит от водоцементного отношения смеси и степени гидратации, а является характерным показателем для марки цемента. [16] Размер гелевых пор составляет примерно 1,5—2 [15] (1—3 [17] ) нм в диаметре. [

4] Часть общего объёма цементного теста, которая не заполнена продуктами гидратации, образует взаимосвязанную систему капиллярных пор, беспорядочно распределённых по всему цементному камню. Капиллярная пористость цементного камня находится в прямой зависимости от водоцементного отношения смеси и в обратной зависимости от степени гидратации. Чем больше величина водоцементного отношения, тем больше капиллярных пор. В то же время по мере роста степени гидратации цемента будет уменьшаться объём капиллярных пор. Размер капиллярных пор составляет примерно 1,27 мкм. [19]

Структурно продукты гидратаци представляет собой гель, а сам процесс гидратации классифицируется как гелеобразование. [5] В процессе гидратации значительно увеличивается площадь поверхности твёрдой фазы цементного геля, что влечёт за собой повышение адсорбции свободной воды. При этом сохраняется расход воды в реакциях гидратации. Следствием этих двух процессов становится самовысушивание — явление уменьшения относительной влажности в цементном тесте. Самовысушивание снижает степень гидратации, поэтому для нормального протекания процессов твердения цементного теста необходимо поддерживать уровень влажности, как одно из условий нормального набора прочности. Процесс самовысушивания также компенсируется избытком воды при затворении цементной смеси (при значениях водоцементного отношения 0,5 и более). [20]

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector