Splavmetal.ru

Сплав Металл
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как протекает процесс твердения бетона

Как протекает процесс твердения бетона

Твердение бетона

Твердение бетона — физико-химический процесс перехода бетонной смеси в искусственно созданный каменный материал, соответствующий заданной прочности, а также иным важным качественным характеристикам. Основа твердения бетона — твердение составляющего его цементного теста камня. Это сложный процесс, характеризующийся изменениями свойств камня цементного и бетона в общем.

Основой твердения теста цементного являются процессы кристаллизации и коллоидации. Химическое взаимодействие воды и цемента приводит к образованию гидратационных и гидролизных продуктов.Образование и растворение данных продуктов в воде вызывает пересыщение раствора, из которого начинают выделяться новообразования, содержащие частицы коллоидного размера. Рост концентрации гидратационных продуктов уменьшает объем свободной воды, вследствие чего наступает сначала схватывание цементного теста, затем — твердение. Точка перехода одного процесса в другой носит условный характер.

Период дальнейшей кристаллизации сопровождается появлением и ростом вначале субмикрокристаллов, которые затем срастаются и создают более крупные кристаллические образования, придавая прочности скелету камня цементного . Длительность набора прочности бетона и цементного камня в условиях влажности объясняется постепенностью протекания процессов упрочнения структуры камня и нарастанием связей между ним и поверхностью заполнителей.

Условия твердения бетона

Твердение бетонаДля твердения бетона, обычно, требуется плюсовая температура среды, как и достаточная относительная влажность. При отрицательных температурах твердение тоже возможно, но только при условии введения в смесь обильного количества добавок, снижающих температуру замерзания воды (в роли добавок обычно используют хлористые натрий или кальций), но допустимо это лишь для бетона неармированного.

От влажности среды и ее температуры, при которых происходит твердение бетона, а также принятой технологии, выделяют: обычное твердение при относительной влажности 60-80% и температуре воздуха от 15 до 20°; замедленное твердение при пониженных и отрицательных температурах; твердение ускоренное — при повышенных температурах, использовании быстротвердеющих цементов, введении химических добавок, комбинировании твердения: частично при нормальной, частично при повышенной температурах.

От чего зависит прочность при твердении бетона?

Прочность бетона при тверденииПри нормальной температуре процесс твердения бетона происходит обычно летом, во время бетонирования монолитных сооружений. Твердение — процесс непрерывный, но теряющий интенсивность с течением времени. Рост прочности будет различным для разных бетонов и цементов.

Если принять за единицу коэффициент прочности обычного портландцемента возрастом 28 дней, твердевшего в нормальных условиях, можно провести ориентировочные подсчеты набора прочности различными видами бетона.

Данные о росте прочности бетона возрастом 180 дней, с учетом минералогического состава, входящего в цемент: бетон на основе алюминатных портландцементов, содержащих СЗА более 12%, прочность увеличивается не более чем на десять процентов; на основе алитовых цементов, с содержанием C3S более 50% и СЗА менее 8% — от 15 до 30 процентов; на портландцементах, содержащих C4AF более 14%, шлакопортландцементе, пуццолановом портландцементе, — от сорока до восьмидесяти процентов.

От чего зависит скорость твердения бетона?

При пониженных температурах процесс твердения бетона замедляется, при минусовых — прекращается.

Повышенные температуры вызывают ускорение твердения; используется этот фактор при бетонировании зимой, а также, преимущественно, на предприятиях железобетона сборного. При расчете режима прогрева бетона нужно добиваться максимального ускорения оборачиваемости дорогостоящих и металлоемких формующих установок и форм.

Влияние тепловой обработки на твердение бетона

Тепловая обработка бетонаТепловая обработка ЖБИ позволяет предельно быстро достичь распалубочной прочности изделия и извлечь его из формующей установки или формы для дальнейшей транспортировки внутри завода, процесс дальнейшего твердения обеспечивает достижение прочности бетона, достаточной для отправки потребителю изделия (отпускная прочность).

Порой достаточно провести тепловую обработку бетона в формующей установке или форме лишь до получения распалубочной прочности. На усилие сжатия она составляет 50-60 кг/см2 для кассетной технологии и порядка 80-100 кг/см2 для поточно-агрегатной и вибропрокатной технологии (от тридцати до пятидесяти процентов марки бетона). Применяется такой метод в отношении изделий без предварительного напряжения арматуры.

Применение дополнительного твердения бетона до достижения отпускной прочности оправдано для экономии площадей завода и оборудования. Производится по извлечении из форм изделий путем повторной обработки тепловой энергией.

Комбинированное твердение бетона характерно для предприятий, расположенных в условиях теплого климата: доведение изделия до распалубочной прочности происходит при повышенных температурах, отпускная прочность добирается изделием при естественной температуре на открытом складе в течение 5-10 дней.

Изделия из легкого бетона во время твердения на складе, фактически, набирают прочность при ускоренном твердении: повышенная температура сохраняется в бетоне, и продолжительность твердения составляет 6-8 часов.

ХИМИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ГИДРАТАЦИИ И ТВЕРДЕНИЯ ЦЕМЕНТА В БЕТОНЕ ДОБАВКАМИ СЕРИИ «БЕТОПРЕСС»

Стремительное развитие инновационных технологий в разработке и производстве химических добавок в бетон требует от нас (разработчиков) повышения их эффективности. Современное строительство очень заинтересованно в высокопрочном бетоне, обладающем целым перечнем дополнительных свойств. Комплекс положительных свойств в бетоне может проявится лишь при применении полифункциональных химических модификаторов — ПФМ. Другого пути нет.

Читайте так же:
Цемент для фиксации коронок itena

При производстве различных видов бетона требуются комплексные химические модификаторы с целым перечнем побочных свойств (в хорошем смысле слова), которые кроме основного своего действия — например редукции воды могли бы еще одновременно влиять на реологию бетонной смеси, на сохранение подвижности, на удержание воды от интенсивного ее испарения из смеси и из твердеющего бетона, на повышение плотности изделий при вибропрессовании. А такие вторичные свойства, как улучшение прокачки, связность и стабилизация смеси от расслоения и водоотделения очень помогают решать многие проблемы при ее подаче насосом.

Можно привести большое количество полезных качеств бетонной смеси от комплексных добавок, продолжив их перечень, но есть ещё и сам твердеющий бетон. От затвердевшего бетона ждут других свойств, отличных от требований к бетонным смесям. И поэтому в химические модификаторы, в процессе их разработки, должны быть заложены и те механизмы, которые могли бы повлиять на качество бетона при его эксплуатации.

Вот их перечень. Поверхность стенок пор и капилляров в цементном камне приобретает свойство гидрофобности. В самом бетоне снижается ползучесть, повышаются трещиностойкость, коррозионостойкость и исключается появление высолов. Замедляется карбонизация и повышается морозостойкость с долговечностью и водостойкостью. Всё, что выше описано, реально происходит с бетоном в результате применения нужной химической добавки последнего поколения, из серии «БЕТОПРЕСС», от российского разработчика и производителя ООО «НПО БЕТОХИМИКС» (г. Симферополь).

Наши химические модификаторы, применяемые в малых дозах в технологиях вибропрессования и в производстве товарного бетона, обладают таким редким свойством, как химическая активация процессов гидратации и твердения цемента с последующей перестройкой структуры. Главный результат активации заключается в повышении прочности бетона с данной добавкой и при равных расходах воды и цемента, над контрольными образцами без химии, или даже с добавками от иных производителей.

Если рассматривать бетон в качестве искусственного строительного конгломерата, сформированного из крупного и мелкого заполнителя, цементного камня, воды и воздушных пор, то можно сформулировать основную задачу модификации химическими добавками, как управление процессом формирования структуры материала снизу вверх, от наноуровня к макроструктуре бетона.

В ГОСТ нет методов испытания добавок способных химически активировать процессы гидратации цемента. Есть только в ГОСТ 30459-2008 в пункте 9.2 похожий метод испытания добавок, повышающих прочность. Метод требует, чтобы марки по удобоукладываемости бетонных смесей, контрольного и основных составов, должна быть П3, растворных смесей — Пк2. Но в данном методе, при одинаковом расходе цемента, водоцементное соотношение разное. Испытывают образцы на прочность при сжатии только в возрасте 28 суток и после этого определяют эффективность добавки.

Поэтому приходится применять разработанный нами метод. Сравнение производится на растворных смесях с равными расходами воды и цемента, но с разной удобоукладываемостью. При таких условиях сравнения можно установить является ли данная добавка активатором процессов гидратации и твердения цемента, или не является. Если прочность основных образцов с добавкой идентична прочности контрольных без химии, то данный продукт не принадлежит к разряду химических активаторов. Активирующая добавка для подвижного товарного бетона должна повысить прочность основного образца в сравнении с контрольным на 30-40%.

Вот таким образом мы определяем какие из наших продуктов можно смело отнести к химическим активаторам. В производстве наших продуктов есть два основных направления. Первое, это воздухововлекающие добавки для жестких бетонов, которые применяются в технологиях вибропрессования и гиперпрессования — «Бетопресс Вибро СМ-16» и «Бетопресс Вибро Финиш СМ-17». Они способны активировать процессы гидратации и твердения цемента с повышением прочности продукции к контрольным образцам без химии на 40-60%, при одинаковом расходе воды и вяжущего.

Но это только малая часть эффективности данных добавок. Они еще предупреждают налипание, исключают высолы, снижают истираемость и водопоглощение. Увеличивают яркость пигментов и защищают от выцветов. А также ускоряют набор прочности, при нормальном твердении, на вторые сутки до 80% и на седьмые до 100% за счет активации.

А экономный расход по максимальным дозировкам позволяет вместо двух или трех еврокубов с добавками для вибропрессования от иных производителей, приобретать всего один с нашим продуктом, и на тот же самый объем производимой продукции, но уже с заметным улучшением ее качества и внешнего вида.

Второе направление, это литые товарные бетоны предназначенные для их долгой транспортировки и подаче насосом на объекте. Количество наименований продуктов в данном направлении намного больше, чем в вибропрессовании. И в свою очередь по эффективности они тоже относятся к разряду химических активаторов процессов гидратации и твердения цемента. Это свойство реально увеличивает прочность данного бетона, в сравнении с бетоном без химии, или с добавками от иных производителей, при одинаковом количестве цемента и с равной ПОДВИЖНОСТЬЮ! Ведь в таком варианте прочность дополнительно возрастает ещё и за счёт снижения воды затворения в результате пластификации смеси.

Читайте так же:
Тоо каспий цемент бин

В этом случае на повышение прочности бетона влияют сразу два фактора. Первый это снижение воды, а второй это химическая активация процессов гидратации и твердения цемента. Работая вместе, два эти механизма позволяют достичь очень высоких результатов в повышении прочности товарных и производственных бетонов.

В данных технологиях, по химической активации, подход к выбору инертных материалов и вяжущего более требователен, чем при рядовых добавках, но и конечный результат тоже иной. Особенно экономический. Если увеличения прочности не требуется, то можно за счет эффекта активации снизить количество цемента до 25% и даже более. При этом одновременно улучшить качество бетонной смеси и самого бетона.

P.S. А ваше предприятие какие химические добавки применяет? Можно ли их отнести к активаторам процессов? К примеру, всем известный Суперпластификатор С-3 (СП-1), согласно всем опубликованным о нем протоколам сравнительных испытаний не обладает каким либо свойством активации процессов гидратации и твердения цемента, и повышает прочность бетона к контрольному только за счет снижения расхода воды затворения.

По нашему упрощенному методу это можно легко и быстро выяснить уже на третий день. Составы растворной смеси один к трем с добавкой и без. Расход воды по в/ц одинаков. Давим кубики на третьи и на двадцать восьмые сутки. Если прочность практически одинаковая (5-7%) стоит задуматься, а при разнице в 25-35% можно спокойно продолжить свою работу.

Генеральный директор ООО «НПО БЕТОХИМИКС» В. Е. Хованский. www.betohimix.ru

Рассмотрим деловые предложения о совместном производстве наших продуктов в Вашем регионе!

Химический процесс при твердении цемента

Твердение бетона связано с гидролизом и гидратацией минералов, составляющих вяжущее, что бывает в том случае, если они реагируют с водой. Такие изменения можно назвать коррозионными. Указанные процессы могут протекать не только на этапах «склеивания» сыпучих каменных материалов после уплотнения, но и в период эксплуатации, когда из бетонной смеси сформованы конструкции (сооружения). Следовательно, при выборе вяжущих учитывают не только возможность их реакции с водой затворения, но и недопустимость дальнейшего развития реакции воды-среды с новообразованиями — цементным камнем.

Однако стойкость цементного камня, состоящего из гидратиро-ванных соединений, нельзя сохранять только за счет выбора минералогического состава вяжущего, так как при длительном воздействии избыточной воды-среды все соединения постепенно корродируют, что приводит к разрушению бетона (раствора) По, этой причине нельзя допускать непосредственного контакта воды-среды с массой цементного камня. Следовательно, выбор химико-минералогического состава цемента необходимо дополнить требованиями, позволяющими получить бетон (раствор), цементный камень которого имел бы минимальный контакт с водой, а в ряде случаев создать дополнительную защиту внешних поверхностей сооружений (например, путем устройства защитных покрытий).

Итак, рассмотрение твердения бетона (раствора) не следует ограничивать изучением собственно процессов гидролиза и гидратации, которые протекают даже при хранении цемента на воздухе, так как в нем имеется влага. Такие условия гидролиза и гидратации приводят только к порче цемента — снижению его вяжущих свойств.

Для использования вяжущих свойств с наибольшим эффектом надо применять: цементы с высокими строительно-техническими свойствами; бетонные смеси с минимально возможным количеством воды, допускающим их формование до такой степени сближения зерен цемента, которая обеспечивает последующее формирование новообразований с пассивными капиллярами и, следовательно, систематическую сработку микробетона Юнга и др. Сказанное о комплексе показателей, имеющих технический смысл при оценке твердения бетона, связано с созданием оптимальных условий для получения искусственных технических камней, для омоноличивания рыхлых каменных материалов, тщательно упакованных при уплотнении бетонных (растворных) смесей, у которых были заранее определены и подобраны зерновые составы.

Многочисленными опытами и анализом работы сооружений в конструкций показано, что высокие плотности цементного камня и, текстуры бетона имеют решающее значение для его долговечности. Под плотной текстурой нужно понимать такое состояние, когда все межзерновое пространство материала заполнено не воздухом, а-водой, обеспечивающей длительный процесс гидролиза и гидратации цемента зерна которого в минимально возможной степени раздвинуты, пленками воды. В зависимости от тонкости помола цемента, его свежести, зернового и химико-минералогического составов, наличия в нем минеральных и других добавок этот процесс протекает годами. Отсутствие воды в межзерновых пространствах, незаполненных цементным тестом, создает неблагоприятные условия для структурообразования цементного камня, резко снижает его технические свойства. Из этого не следует делать вывод, что по указанной причине в бетонную смесь нужно вводить возможно больше воды.

Читайте так же:
Чем растворить засохший цементный раствор

Как известно, вода, рведенная сверх оптимального количества для обеспечения гидролиза и гидратации на контактах цементных зерен при их максимально возможном сближении, приводит к снижению прочности и других технических свойств. Стремление получить бетон с минимальным содержанием воды должно быть всегда 1) поле зрения строителей; это, в частности решается при приготовлении бетонных смесей на бетоносмесительных установках принудительного перемешивания, при предварительном приготовлении цементного теста и вибрировании бетонных смесей.

Акад. А. А. Байков указывал на сложность процесса твердения цементов, представляющего комплекс химических, физических и механических факторов. Сказанное относится к твердению бетона, которое, если не соблюдать ранее изложенные положения о важности получения бетона только плотных текстур, покажет, что процесс твердения цемента не обеспечил получение бетона высоких свойств.

Твердение бетона нельзя рассматривать на основе только химических процессов между цементом и водой, протекающих в лабораторных условиях, отвлекаясь от материала, в котором они будут происходить, и от их условий, которые исключительно разнообразны и нестабильны. Ошибки в производстве работ связаны именно с неучетом указанного различия в результатах химического процесса твердения цемента, когда при одних и тех же новообразованиях и одном и том же их количестве получаются бетоны с разными свойствами.

Твердение бетона невозможно без химического процесса между цементом и водой, однако результаты твердения зависят не только от этого.

Следовательно, зависимость предела прочности бетона при сжатии от В/Ц действительна в строго ограниченных условиях (в нашем случае при одном и том же качестве цемента и других материалов одинаковой технологии бетонных работ). Это легко установить прямыми испытаниями. В частности, при испытании контрольных образцов бетона на сжатие могут быть ошибки, если не учитывается: ровность поверхности образцов (грани, прилегающие к плитам пресса должны быть строго параллельны), скорость приложения нагрузки, центрирование образца и недеформируемость опорных стальных плит пресса. При недостаточной толщине таких плит происходит их деформирование и снижение показателей прочности у испытываемых образцов.

Технике испытания прочности бетона посвящен ряд исследований. Несоблюдение требований испытания приводит к серьезным ошибкам как при проектировании составов бетона, так и при оценке прочности сооружений или их частей (конструкций, деталей и элементов из бетона и железобетона). Указанные закономерности, определяющие прочность бетона на какой-либо срок твердения, являются частным случаем более широкой математической зависимости прочности бетона от различных факторов и используются при непременном условии параллельных приготовлений опытных составов смеси и бетона для каждого случая расчета. Действительно, прочность бетона на любой срок твердения зависит от многих переменных факторов.

Как следует из приведенной записи, подавляющее число характеристик связано с качеством и условиями твердения цемента. В частности, при производстве работ особое внимание уделяется условиям формования смесей, в том числе времени от момента ее приготовления до начала уплотнения. Вылеживание ряда смесей не только снижает их пластичность, но и значительно повышает Прочность из-за изменения межзернового состава в формующемся цементном тесте. Следовательно, в зависимости Rб=f/(В/Ц) всегда должны учитываться сроки твердения бетона, а также сроки от конца приготовления смеси до ее формования в образец (конструкцию).

Результаты опытов, многократно повторенные с различными материалами, подтверждают, что в случае вылеживания смесей нельзя пользоваться зависимостью Rб=f/(В/Ц), без коррективов к показателям прочности бетона. Действительно, бетон с В/Ц при 8,5 ч вылеживания смеси без испарения воды обладает большей прочностью, чем бетон с В/Ц=0,8, если образцы были сформованы вслед за приготовлением смеси. Указанная причина по многих случаях приводит к расхождению в показателях прочности контрольных кубов, сформованных при производстве работ, и кубов, сформованных при подборе состава бетона.

Для лучшего понимания сказанного рассмотрим, как вода распределяется в бетоне. Зерна цемента различны по размерам и минералогическому составу. Известно, что изготовляется большое число цементов различного вида (портландцементы с минеральны-ными добавками, пуццолановые портландцементы и другие вяжущие, зерна которых обладают различной активностью к воде).

Реакция с водой начинается с поверхностных слоев зерен цемента (в том числе и с поверхности трещин в зернах). По мере течения i процесса исходные зерна цемента, вступившего в реакцию с водой, систематически изменяются в размерах.

Количество химически связанной роды будет определяться при анализе воды и полученных новообразований. Количество несвязанной воды находят из разности между количествами воды затворения и снизанной воды в процессе гидролиза и гидратации цемейта. Указанный пример распределения воды в бетоне можно иллюстрировать опытами по ее связыванию зернами цемента различного размера. Так, если зерна цемента мельче 30 мкм могут удерживать в своей массе количество воды, соответствующее В/Ц> 0,8, то более крупные зерна удерживают значительно меньше воды, что определяется по значениям В/Ц<0,25. Такое распределение воды в бетонах (растворах) подсказывает нам причины значительной неоднородности строительно-технических свойств. Указанные зависимости, в первую очередь, необходимо использовать при разработке путем повышения технических свойств бетона и на этой основе его долговечности в сооружениях (конструкциях).

Читайте так же:
Цементный раствор м200 для чего

Рассмотрим понятие — нормальные условия твердения цемента. Различие в условиях твердения изменяет скорость гидролиза и гидратации минералов цемента и условия формирования новообразований из них. По этой причине стандартными считают условия, когда относительная влажность среды, в которой твердеет цемент, составляет 100%, а температура воздуха —20±3° С (ГОСТ 310—60). Данные условия не являются оптимальными для всех минералов. По этой причине прочность некоторых бетонов при несовершенном уходе оказывается выше прочности бетонов тех же составов, твердевших при тщательном уходе. Однако долговечность бетонов с высокой прочностью будет меньшей. Понятие «нормальные условия твердения» достаточно условно и необходимо для сравнительной оценки цементов.

На практике нормальными следует считать такие условия, при которых на цементе конкретного состава при его минимально допустимом расходе на кубический метр бетона можно получить больший эффект. В частности, критерием такого нормального режима твердения следует считать предел прочности с 1 кг цемента при наибольшей долговечности бетона (раствора). Например, для шлакопортландцемента с высоким содержанием гранулированного мелкомолотого шлака нормальным режимом будет пропаривание при 100° С и 100% относительной влажности воздуха.

Рассмотрим связь прочности бетона (раствора) с другими техническими характеристиками. Иногда считают, что водонепроницаемость, морозостойкость и другие свойства находятся в прямой зависимости с прочностью бетона. Однако это частный случай, а не закономерность. Действительно, причины, обеспечивающие прочность бетона, связаны с совокупностью условий, не вскрываемых приемами испытания образцов, например при сжатии. Так, наличие в бетоне большего или меньшего числа пассивных капилляров, являющихся решающим фактором в его морозостойкости, никак не может быть вскрыто проверкой прочности бетона существующими методами. Несомненно, различие в капиллярах в какой-то мере отражается на показателях прочности.

Другие характеристики текстуры бетона превалируют над различием в структуре капилляров и поэтому не улавливаются достаточно грубыми приемами испытания прочности бетона. При исключении таких разнородных факторов прочность бетона коррелирует с его морозостойкостью. В этом случае различие в капиллярах четко улавливается по изменению прочности бетона. Однако из сказанного не следует, что, сравнивая морозостойкость бетонов разного состава по показателю морозостойкости, можно судить о большей или меньшей их прочности. Это также относится к любым свойствам (в частности, к ползучести бетона, химической стойкости и т. д.).

Оценка свойств бетона по показателю прочности, как правило, не возможна без привлечения других сведений (качества материалов, анализа, состава смеси и бетона по ряду показателей, анализа условий производства работ). Примером такого приема оценки свойств бетона по многозначной, а не однозначной зависимости тут служить рекомендации по оценке морозостойкости и коррозиной стойкости, приведенные в табличной форме. Смысл сказаного вытекает из широких понятий структуры компонентов, оставляющих текстуру бетона. В частности, определение ползучсти, морозостойкости, водонепроницаемости выявляет дифференциальное качество структурных компонентов в микрообъемах, в то время как определение прочности не позволяет улавливать эти особенности структур компонентов текстуры бетона.

Твердение цемента

Цемент – популярный строительный материал, получаемый искусственным путем. Он представляет собой мелкодисперсный порошок, который при взаимодействии с водой превращается в пластичную массу, способную затвердевать даже в условиях высокой влажности. Физико-химический процесс взаимодействия цемента с водой называется гидратацией. В результате его протекания растворы и смеси, изготовленные на базе цементного вяжущего, после твердения приобретают высокую прочность, водонепроницаемость, устойчивость к температурным перепадам.

Гидратация цемента – особенности процесса

Гидратация – это необратимый процесс, при котором молекулы воды соединяются с молекулами минералов, входящих в состав цемента. В результате таких взаимодействий образуется пластичная масса, которая после затвердевания преобразуется в камнеподобное твердое тело.

В нормативной документации указываются допустимые водоцементные соотношения, которые зависят от применяемой марки цемента и требуемых характеристик получаемых продуктов. При достаточном количестве химически связывается примерно 25 % воды, остальная жидкость переходит в физически связанное состояние. Введение в материал воды в количестве меньше допустимого приводит к неполной гидратации, а больше допустимого – к образованию пор. В обоих случаях прочностные характеристики конструкции снижаются.

Основные стадии гидратации

Первая стадия гидратации цементного вяжущего – схватывание, протекающее в первые часы после затворения сухих компонентов водой. Время начала схватывания и скорость протекания этого процесса определяют следующие факторы:

  • Температура окружающей среды. Чем она выше, тем быстрее протекает процесс. При комнатной температуре он длится до трех часов, при высоких температурах, созданных в камерах пропаривания, – до 20 минут. При 0 °C схватывание может занять до 20 часов.
  • Состав вяжущего – номенклатура и соотношение минеральных компонентов, применяемые добавки. По ГОСТу 30515-2013 выделяют по скорости схватывания при стандартных условиях (+20 °C, относительная влажность – 75 %) три категории цементов: медленно схватывающиеся (начало процесса – через 2 часа после затворения), нормально схватывающиеся (начало схватывания – от 45 минут до 2 часов после затворения), быстро схватывающиеся (начало схватывания – до 45 минут после затворения цемента водой).
  • Тонкость помола – чем порошок мельче, тем быстрее происходит схватывание.
Читайте так же:
Подвал цементная стяжка пола

Ненадолго отложить начало схватывания позволяет перемешивание пластичного материала. В вязком продукте даже при перемешивании через определенное время начинаются необратимые процессы, которые негативно влияют на прочность отвердевшего элемента. Строители называют такое явление «свариванием бетона». Скорость схватывания и последующего твердения можно изменить введением в состав раствора или бетона пластификаторов и других добавок.

Следующий после схватывания более длительный этап – твердение цемента. Этот процесс, который обычно начинается в течение суток после начала гидратации, может протекать в течение нескольких лет. В течение первых 7 дней созданная конструкция приобретает примерно 70 % прочности. Через 28 дней после заливки раствор или смесь набирают марочную прочность. Она составляет примерно 90-95 % от максимального показателя, для достижения которого требуется несколько лет.

Для получения качественного конечного продукта обеспечивают нормальные условия твердения цемента. Для этого необходимо:

  1. Оградить конструкцию от малейших механических воздействий, поскольку связи, созданные на начальных этапах гидратации, – непрочные. Они легко разрушаются и восстановлению не подлежат.
  2. Первые 2-3 недели для нормального протекания в гидратации создавать влажную среду и оберегать конструкцию от прямого воздействия солнечных лучей.
  3. Не допускать резких перепадов температуры. Для этого конструкцию засыпают небольшим слоем песка или опилок, укрывают утепляющими матами.

Такие меры, принятые во время твердения цемента, позволят снизить усадку конструкции, избежать появления трещин и деформаций.

Зависимость процесса гидратации от химического состава цемента

Механизмы схватывания и твердения цемента зависят от номенклатуры и процентного соотношения компонентов вяжущего. Некоторые из них начинают взаимодействовать с водой на начальной стадии гидратации, другие – через определенный промежуток времени.

В состав портландцемента входят:

  • C2S – двухкальциевый силикат. Этот компонент вступает в реакцию с водой не сразу, а примерно через месяц после набора продуктом марочной прочности. Он положительно влияет на прочностные показатели бетона в долгосрочной перспективе. Применение пластификаторов ускоряет вступление двухкальциевого силиката в реакцию твердения цемента.
  • C3S – трехкальциевый силикат. Этот компонент участвует во взаимодействии с водой с самого начала приготовления смеси или раствора и в течение всего периода гидратации. Но наибольший вклад он вносит в период набора марочной прочности материала.
  • C3A – трехкальциевый алюминат. Способствует нарастанию прочности материала в первые дни твердения. В более поздний период он перестает работать.
  • C4AF – четырехкальциевый алюмоферит. Вступает в действие уже в ходе твердения. Улучшает характеристики бетона на самых поздних сроках набора прочности.

Как можно ускорить или замедлить схватывание и твердение цемента

При проведении строительных работ часто возникают ситуации, требующие сокращения времени схватывания и твердения цемента, решить эту проблему позволяет применение специальных добавок. Они понадобятся при проведении бетонирования в зимних условиях или при необходимости увеличить темпы строительства.

Наиболее популярные присадки-ускорители твердения цемента:

  • 4 %-е нитрат кальция или нитрат натрия, нитрит-нитрат кальция или хлорида кальция, нитрит-нитрат сульфата натрия;
  • 2 %-й сульфат натрия;
  • 2 %-й хлорид кальция – используется для армированных конструкций;
  • 3 %-й хлорид кальция – предназначен для неармированных бетонных элементов.

Замедлители гидратации цемента используются в основном при возведении масштабных конструкций – крупноразмерных фундаментов, чаш бассейнов, гидротехнических и подземных объектов.

Функции замедлителей выполняют пластификаторы и гиперпластификаторы. Применение таких добавок позволяет сохранить подвижность бетонных растворов и их рабочие характеристики в течение 24-48 часов после затворения вяжущего водой.

Гидратация цемента – важный процесс, который должен протекать с соблюдением правил, установленных государственными нормативами и проектной документацией для конкретного строительного объекта. Благодаря разработке широко спектра добавок стало возможным регулирование в широких пределах начала и скорости схватывания пластичного материала, его подвижности, прочности на разных стадиях твердения, коррозионной стойкости и других характеристик.

Андрей Васильев

  • Строитель с 20-летним стажем
  • Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector