Гидратация цемента – получение прочного цементного камня. Гидратация бетона это


Гидратация цемента

Гидратация цемента

Термин гидратация цемента означает процесс, при котором происходит твердение (увеличивается прочность) раствора вследствие его взаимодействия с влагой.

Что такое гидратация цемента

Гидратация цемента — процесс, при котором происходит твердение раствора вследствие его взаимодействия с влагой.

Принято считать, что данный процесс продолжается минимум на протяжении первых 14 дней после приготовления. Если в указанный промежуток времени происходит замерзание или же высыхание влаги, то гидратация прекращается.

Любой человек знает, что при взаимодействии цемента с водой, через некоторое время он превращается в цементный камень, но мало кто задумывается над тем, почему это происходит и как можно контролировать указанный процесс, который называется гидратация цемента.

Ученые постоянно изучают процессы гидратации цемента и благодаря этому создаются специальные добавки, которые помогают контролировать сроки схватывания цемента. На сегодняшний день есть возможность контролировать начало и конец схватывания раствора, что позволяет улучшить такие показатели бетона как водонепроницаемость, морозостойкость, коррозийную выносливость и другие.

Для получения качественного гидратированного цемента с потерей влаги необходимо бороться. В зависимости от погодных условий существуют разные методы сохранения влаги в растворе. Если погода жаркая, то рекомендуется накрывать уложенный бетон полиэтиленовой пленкой, а также необходимо поливать его водой, делается это на протяжении первых 5 дней.

Замерзание цемента может быть не только в зимний период, но и в осенне-весенний. Чтобы этого не происходило, необходимо проводить либо обогрев, либо использовать строительную химию, тогда схватывание будет происходить постепенно и бетон получится высокого качества.

Время затвердевания цементного раствора

Как бороться с замерзанием раствора

Применение противоморозных добавок позволяет работать и при отрицательной температуре.

  1. Применение противоморозных добавок, в таком случае можно проводить работы и при наличии отрицательных температур. Только после того как настанет потепление, начнется застывание цемента, но в этом случае, использовать конструкцию можно только после полной гидратации цемента.
  2. Применение электроподогрева также позволяет защитить от замерзания воды, но недостатком указанного способа является то, что требуется доставка и монтаж дополнительного оборудования, а также возникают дополнительные расходы на потребляемую им энергию.

Если на протяжении суток возникают перепады температуры, то для периодического обогрева можно использовать тепловую пушку, источником тепла в ней может быть газ, дизельное топливо или электричество.

Этапы затвердевания раствора

Первая стадия затвердевания цемента

На первой стадии затвердевания раствора происходит схватывание цемента, это длится на протяжении первых суток.

На первой стадии происходит схватывание цемента, это длится достаточно быстро, на протяжении первых суток. Время застывания цемента зависит от температуры окружающего воздуха. Если температура воздуха порядка 20С, то данный процесс начинается приблизительно через два часа и длится около часа. Если же температура воздуха около 0С, то он начинается только через 6-8 часов и может длиться до 20 часов. Использование специальных добавок может как ускорить, так и замедлить данный процесс.

Чтобы началось схватывание приготовленного раствора, он должен быть неподвижным. Если проводить его постоянное перемешивание, то эта процедура оттягивает начало схватывания. Именно на этом принципе и работают все бетоносмесители, что позволяет на протяжении некоторого периода времени сохранять свойства раствора. Процесс перемешивания в смесителе может происходить на протяжении нескольких часов, бывают случаи, что миксеры перемешивают содержимое до 10-12 часов, при этом затвердевание цемента не происходит. Если указанный период затягивается, то начинает снижаться качества бетона, особенно это ощущается в летний период, когда благодаря высоким температурам застывание смеси значительно ускоряется.

На второй стадии происходит твердение цемента. Принято считать, что данный процесс заканчивается через 28 дней, но это время, за которое определенная марка бетона приобретает заявленные для нее свойства. Если говорить конкретнее, то стадия твердения может длиться долго и растянуться на годы. Процесс приобретения раствором прочности происходит неравномерно, в первый дни и недели он более динамичен, затем постепенно замедляется.

1pokirpichy.ru

2. Какие химические соединения возникают при гидратации портландцемента и как они влияют на свойства цементного камня?

При затворении портландцемента водой образуется пластичное клейкое тесто, постепенно густеющее и переходящее в камневидное состояние. Превращение цементного теста в камневидное тело обусловлено сложными химическими и физико-химическими процессами взаимодействия клинкерных минералов с водой, в результате которых образуются новые гидратные соединения, практически нерастворимые в воде (табл. 2).

Таблица 2

Большинство клинкерных минералов по классификации Нараи-Сабо относится к двойным оксидам. В них существует связь Са-О-Ме1, где Ме1 – более электроотрицательный металл, чем кальций. Степени ионности здесь взаимосвязаны. С увеличением ε1, начиная от ε, т.е. от электроотрицательности оксида кальция, возрастает степень ионности связи Са-О. При ε1 - ε > 1 двойной оксид переходит в соль с типично ионным механизмом растворения в воде под влиянием прямой гидратации.

Каждая фаза клинкера вступает в реакции гидратации с водой, образуя с характерной для нее скоростью новые соединения. Типичными реакциями, характерными для твердения портландцемента и других вяжущих веществ, являются реакции гидратации, протекающие с присоединением воды. Они могут идти без распада основного вещества или сопровождаться его распадом (реакции гидролиза). Процесс твердения портландцемента в основном определяется гидратацией силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция.

Для понимания процесса гидратации портландцемента в целом необходимо рассмотреть отдельно гидратацию каждого из основных клинкерных минералов ПЦ.

Продукты гидратации

Трехкальциевый силикат. Трехкальциевый и двухкальциевый силикаты составляют 80-90 % от всей массы клинкера. В присутствии ограниченных количеств воды реакция между С3S и водой может быть представлена следующим образом [1]:

3СаО•SiO2 + xh3O → yСаО•SiO2•(x+y-3)h3O + (3-y)Ca(OH)2

или более конкретно:

2(3СаО•SiO2) + 7Н2О → 3СаО•2SiO2•4Н2О + 3Ca(OH)2.

Приведенные выше уравнения приблизительны, поскольку нелегко определить состав С-S-Н (низкоосновные, высокоосновные), кроме того имеются проблемы, связанные с определением Ca(OH)2. В полностью гидратированном цементе или С3S 60-70% твердой фазы состоит из С-S-Н. Он плохо закристаллизован, содержит частицы коллоидных размеров, показывает два размытых небольших пика на рентгенограмме. Состав фазы С-S-Н может быть изменен с помощью добавок.

Двухкальциевый силикат. При гидратации С2S, как и С3S, имеются неопределенности, связанные с нахождением стехиометрического состава фазы С-S-Н; гидратация двухкальциевого силиката может быть представлена следующим уравнением:

2(2СаО•SiO2) + 5 Н2О → 3СаО•2SiO2•4Н2О + 3Ca(OH)2.

Количество 3Ca(OH)2, образующегося в результате такой реакции, меньше, чем при гидратации С3S. Фаза двухкальциевого силиката гидратируется намного медленнее, чем фаза трехкальциевого силиката.

Повышенную реакционную способность С3S объясняют следующими причинами: в С3S координационное число Са2+ выше 6; координация Са2+ нерегулярна; в кристаллической решетке С3S имеются пустоты (дефекты структуры).

Большое количество подробных исследований системы СаО - SiO2 - h3O, а также гидратации С3S и β-С2S с добавками и без них при самых разнообразных условиях привели к обозначению их продуктов как С-S-Н (I), С-S-Н (II), тоберморит (G) и, наконец, С-S-H. Заметные различия в морфологии, а также в рентгенограммах позволяют установить разницу между С-S-Н (I) и С-S-Н (II): С-S-Н (I) с отношением С/S < 1,5 представляет собой слоистый гидросиликат кальция, а С-S-Н (II) с отношением С/S > 1,5 – в основном волокнистый гидросиликат кальция.

Отношения С/S и Н/S могут колебаться в пределах соответственно от 1,5 до 3 и от 1 до 3,84. В общем увеличение отношения С/S ведет к увеличению отношения Н/S. Различия могут быть объяснены неодинаковыми условиями гидратации, а также методами определения свободной гидроокиси кальция, связанной воды и непрореагировавших силикатов кальция. Что касается состава рассматриваемых фаз, то чрезвычайно важно учитывать, что С-S-H - фазы могут включать различные посторонние ионы. До 1/6 двуокиси кремния может быть замещено сульфатом, алюминием или железом. При этом 74% алюминия, 50% железа и 100% сульфата могут замещать SiO2, а остальные доли алюминия и железа могут замещать ионы кальция. Щелочи, оксид магния и хлорид-ион могут входить в С-S-Н-фазы, что ведет к изменению морфологии, удельной площади поверхности и отношений С/S и Н/S и, в конце концов, к изменению прочности.

Наиболее заметное падение прочности затвердевшего цементного теста у образцов с самым высоким содержанием сульфата, равным 3%: их прочность составляет 56% прочности образцов, не содержащих сульфатов.

Гидросиликаты кальция, образующиеся из С3S и β-С2S, характеризуются отношениями С/S, лежащими в пределах от 1,5 до 3 при нормальных температуре и давлении и не слишком высоких значениях В/Т. Морфология и площадь поверхности этих гидратов могут изменяться при включении посторонних ионов, что в конечном счете приводит к изменению скорости гидратации и механических свойств.

Трехкальциевый алюминат. Так как рядовой белый портландцемент является высокоалюминатным (содержание С3А до 13%), то рассмотрение гидратации данной является очень важной для изучения гидратации белого цемента в целом.

Влияние С3А весьма заметно на начальной стадии гидратации. Он обычно ответственен за феномен «ложного» схватывания; образование различных гидратов алюминатов кальция, карбо- и сульфоалюминатов также имеет место при реакциях С3А. Большие количества С3А могут повлиять на долговечность смеси.

Трехкальциевый алюминат реагирует с водой, образуя С2АН8 и С4АН13 (гексагональные фазы). Эти продукты термодинамически нестабильны, поэтому без стабилизации или добавок они переходят в фазу С3АН6 (кубическая фаза). Соответствующие уравнения:

2 С3А + 21Н → С4АН13 + С2АН8;

С4АН13 + С2АН8 → 2 С3АН6 + 9Н.

В насыщенном растворе Ca(OH)2 С2АН8 реагирует с Ca(OH)2, образуя в зависимости от условий С4АН13 или С3АН6. Кубическая форма (С3АН6) может образоваться и в результате непосредственной гидратации С3А при повышенных температурах.

При нормальных условиях гидратации камень из С3А дает меньшую прочность, чем из силикатных фаз, вследствие образования кубической фазы С3АН6.

При определенных условиях гидратации, т.е. при низких В/Ц и высокой температуре, прямое образование С3АН6 (приводящее к возникновению непосредственных связей между частицами) может существенно повысить прочность. В портландцементе гидратация фазы С3А контролируется добавлением гипса. Таким образом снимается «ложное схватывание».

Фаза С3А реагирует с гипсом в течении нескольких минут, образуя эттрингит,

С3А + 3СŜН2 + 26Н → С3А•3СŜН32.

После того как весь гипс перейдет в эттрингит, избыток С3А вступает в реакцию с эттрингитом, образуя низкосульфатную форму гидросульфоалюмината кальция,

С3А•3 СŜН32 + 2С3А + 4Н → 3(С3А•3 СŜН12).

Гипс – более эффективный замедлитель гидратации С3А, чем известь; вместе они еще более эффективны, чем каждый в отдельности.

Ферритная фаза. Фаза С4АF дает в целом те же продукты гидратации, что и С3А, но при более медленном протекании реакции. В присутствии воды образуются аморфные С2(А, F)Н6 или С4(А, F)Н13 и (А, F)Н3:

Четырехкальциевый алюмоферрит при действии воды гидролитически расщепляется с образованием шестиводного трехкальциевого алюмината и гидроферрита кальция по схеме:

4СаОAl2O3Fe2O3 + mh3O → ЗСаО•А12О3•6Н2О + CaO-Fe2O3-nh3O

Однокальциевый гидроферрит, взаимодействуя с гидроксидом кальция, который образовался при гидролизе C3S, переходит в более основный гидроферрит кальция 3(4)CaOFe2O3nh3O. Гидроалюминат связывается добавкой гипса, а гидроферрит входит в состав цементного геля.

В цементе в присутствии гипса С4АF реагирует значительно медленнее, чем С3А.

При гидратации алюминатных и алюмоферритных фаз в составе портландцемента образуются продукты трех типов с совершенно различной морфологией и кристаллографией.

1. В гексагонально-призматических фазах, сходных с эттрингитом, глинозем может быть полностью или частично замещен железом или другими трехвалентными ионами, а сульфат кальция – хлоридом, сульфидом или гидроокисью кальция. Эти фазы, трудно различимые с помощью рентгеновского дифракционного анализа, можно обозначить как АFt-фазы ( трехсульфатный гидросульфоалюмоферрит кальция).

2. В гексагональных пластинчатых гидроалюминатах кальция типа С4АН19 окись алюминия может замещаться железом или другими трехвалентными ионами, в то время как сульфат кальция может быть полностью или частично замещен хлоридом, сульфидом или гидроокисью кальция. Эти фазы называются АFm-фазами (моносульфатный гидросульфоалюмоферрит кальция). Все эти фазы и твердые растворы трудно идентифицировать с помощью рентгеновского дифракционного анализа.

3. Существует, также, серия твердых растворов, образуемых четырьмя гидрогранатами (С3АН6, С3FH6, С3АS3 и С3FS3). Вопрос о возможности образования чистого С3FH6 до настоящего времени окончательно не решен. Кубические гидрогранаты редко образуются при гидратации портландцемента при нормальной температуре. Они являются равновесными продуктами только в условиях высокой температуры или при большой продолжительности гидратации.

При твердении цемента на воздухе рассмотренные выше реакции дополняются карбонизацией гидроксида кальция, протекающей на поверхности цементного камня.

Портландцемент. Изучение гидратации чистых цементных составляющих не может быть непосредственно применено к цементам вследствие сложности протекающих реакций. В портландцементе минералы состоят не из чистых фаз: они являются твердыми растворами, содержащими Аl, Mg, Na и т.д.

На гидратацию С3А, С4АF, С3S и С2S в цементе влияет изменение количества Са2+ или ОН- в гидратном растворе. На гидратацию индивидуальных фаз оказывает влияние также присутствие щелочей в цементе. По их влиянию на скорость гидратации портландцемента в ранние сроки твердения минералы цемента можно расположить в следующем порядке: С3А > С3S > С4АF > С2S. Скорость гидратации составляющих портландцемента зависит от размеров кристаллов, их дефектности, размеров частиц и их распределения по размерам, скорости охлаждения клинкера, площади поверхности, наличия добавок, температуры и т.д [1].

В гидратированном цементе образуются такие продукты гидратации, как гель С-S-Н, Ca(OH)2, эттрингит (А, F-3-фазы), моносульфатная фаза (А, F-1-фаза), гидрогранаты и, возможно, аморфные фазы с высоким содержанием ионов (Al3+ и SO24-).

Фаза С-S-Н представлена в цементном камне аморфными или полукристаллическими гидратами силикатов кальция. Состав С-S-Н меняется в зависимости от времени гидратации. Через 1 сут. отношение С/S близко к 2, а после нескольких лет гидратации данное соотношение составляет 1,4-1,6. С-S-Н может захватывать значительные количества ионов Al3+, Fe3+ и SO24-.

В полностью гидратированном портландцементе Ca(OH)2 составляет около 20-25% твердого вещества. Кристаллы плоские или призматические, легко раскалываются. Они могут плотно срастаться с С-S-Н.

В эттрингите часть Al может быть в некоторой степени замещена Fe и поэтому он обозначается Al-Fe-три (три обозначает число молекул СŜ). AF-три фаза образуется в первые часы гидратации, что влияет на сроки схватывания. Через несколько дней лишь небольшие количества этой фазы могут оставаться в цементном камне.

Моносульфатная форма (AF-1) образуется в портландцементе после того как исчезнет AF-3. Эта фаза может составлять около 10% твердого вещества в зрелом цементном камне.

Количество гидрогранатов в цементной фазе менее 3%. Это соединения типа С3A2(ОН)12, в которых часть ионов алюминия замещена на Fe3+, а часть анионов ОН- - ионами SO24-, т.е. С3(А0,5F0,5)SН4. Эта фаза может присутствовать в цементном камне зрелого возраста. Гидрогранаты разлагаются углекислым газом с образованием СаСО3.

При твердении цемента на воздухе рассмотренные выше реакции дополняются карбонизацией гидроксида кальция, протекающей на поверхности цементного камня.

Необходимо отметить, что значения ΔZ298 многих реакций гидратации составляющих цемента имеют отрицательные величины (табл. 3), что обеспечивает самопроизвольный характер и высокую интенсивность этих процессов (реакции твердения вяжущих веществ протекают с образованием новых кристаллических фаз, выпадающих из пересыщенных по отношению к ним растворов).

Таблица 3

studfiles.net

Справочник основных понятий о бетоне

Бетон – это смесь портландцемента, мелкого и крупного заполнителей и воды. В эту смесь могут быть добавлены химические и минеральные примеси, воздухововлекающие материалы, стальные или пластиковые волокна.

 

Портландцемент

Цемент в сухом виде состоит из дискретных отдельных частиц. При перемешивании с водой они становятся дисперсными. Они не растворяются. Приблизительно 65% цемента в бетонной смеси вообще гидратирует. Именно соотношение воды и цемента определяет прочность бетонной смеси, а не количество цемента в смеси само по себе. Дожно быть достаточно цементного теста, чтобы покрыть все частицы заполнителя и обеспечить хорошее сцепление цемента с заполнителем.

 

Типы портландцемента

ASTM C-150 Стандартная спецификация портландцемента включает:

  • Тип I – Нормальный
  • Тип IA – Нормальный, воздухововлекающий
  • Тип II – Средней стойкости к сульфатам
  • Тип IIA – Средней стойкости к сульфатам, воздухововлекающий
  • Тип III – Высокая начальная прочность, воздухововлекающий
  • Тип IV – Гидратация с низким выделением тепла
  • Тип V – Высокой стойкости к сульфатам

Химический состав портландцемента

За исключением воздухововлекающих цементов, все типы портландцемента содержат одни и те же химические ингредиенты. Свойства различных типов цемента определяются разницей в соотношениях между этими ингредиентами и зернистостью (число Блейн) помола цемента.

4 наиболее распространенных ингредиента

Силикат трикальция быстро гидратирует и затвердевает, в значительной степени влияет на первоначальное схватывание и увеличение начальной прочности).

Силикат двукальция медленно гидратирует и затвердевает, в значительно степени влияет на увеличение прочности после 7 дней).

Бигидрат сульфата кальция (гипс) замедляет скорость гидратации алюмината трикальция и предотвращает очень быстрое затвердевание.

Алюминат трикальция освобождает большое количество тепла в течение первых нескольких часов и дней гидратации. Вносит незначительный вклад в развитие начальной прочности, может стать причиной очень быстрого затвердевания, если его не контролировать. Высокое процентное содержание уменьшает стойкость к сульфатной коррозии.

 

Гидратация портландцемента

Пр взаимодействии с водой цемент кристаллизуется и связывает заполнитель, образуя твердую и прочную массу. Этот процесс называется гидратацией портландцемента. Гидратация продолжается до тех пор, пока цемент находится в контакте с водой. На скорость гидратации влияет несколько факторов. Важнейшие из них — это свойства самого цемента (тип портландцемента) и температура выдерживания бетона.

Гидратация и набор прочности в процентах при выдерживании бетонов на основе портландцемента типа I :

1 день – 15%3 дня – 50%7 дней – 67%28 дней – 100%3 месяца – 115%1 год – 120%5 лет – 125%

Uидратация и набор прочности в процентах при выдерживании бетонов на основе портландцемента типа III» :

1 день – 35%3 дня – 70%7 дней – 85%28 дней – 100%3 месяца – 115%1 год – 120%5 лет – 125%

Экзотермические процессы при гидратации

При реагировании цемента с водой выделяется тепло. Экзотермичность гидратации зависит от типа цемента.

Количество тепла в процентах, выделяемого в течение первых 7 дней выдерживания бетона для разных типов портландцемента: Тип I – базисный 100%Тип II – средний 80-85%Тип III – высокая начальная прочность до 150%Тип IV – слабое тепло гидратации 40-60%Тип V – стойкий к сульфатам 60-75%

 

Затвердевание портландцементного бетона

В процессе гидратации цемент под воздействием воды начинает схватываться, и вскоре бетонная смесь достигает такой твердости. Затвердевание – степень схватывания смеси цемента и воды, после которой уже не следует предпринимать попытки ее уложить. Окончательное затвердевание это время, когда со смесью уже нельзя работать. Если в это время смесь потревожить, то это окажет неблагоприятное воздействие на развитие прочности. Ложное затвердевание – быстрое развитие жесткости в свежесмешанном портландцементе перед ростом выделения значительного количества тепла. Пластичность можно восстановить дальнейшим перемешиванием без добавления воды.

Потрландцемент – это поверхностно-активный материал. Чем крупнее цемент, тем медленнее будет протекать химическая реакция, когда он вступит в контакт с водой. Цементы, у которых медленное увеличение прочности будут более крупнозернистыми (маленькое число Блэйн), а цементы, которые быстро увеличивают прочность, будут более мелкозернистыми (большое число Блэйн).

Типичная зернистость по Блэйну

Тип I – 3700Тип II – 2800Тип III – 5400Тип IV – 3800Тип V – 3800

 

Примеси к бетону

Примеси, чаще всего используемые при изготовлении бетона, делятся на две группы:

  • примеси, реагирующие с входящим в состав цементного теста гидроксидом кальция (пуццоланы) . Пуццолановые примеси увеличивают прочность бетона.

  • примеси, рассредотачивающие частицы цемента (химические примеси). Химические примеси используются не только для упрочнения бетона, но и для контроля его рабочих характеристик (например, скорости затвердевания).

Пуццолановые добавки к бетону

Самые распространенные пуццолановые добавки к бетону — это летучая зола и пары кремнезема. Они реагируют с содержащимся в цементном тесте гидроксидом кальция (свободной известью). В результате реакции гидроксид кальция превращается в гидрат силиката кальция – твердое и плотное кристаллическое вещество.

Химические добавки к бетону

Самый прочный компонент в бетонной смеси — заполнитель (песок и камень). Хотя большинство заполнителей в несколько раз тверже бетона, но прочность бетона определяет в первую очередь качество гидратированного цементного теста. Частицы портландцемента находятся в состоянии флокуляции и не все могут реагировать с водой (гидратировать). Чем более полно происходит гидратация частиц цемента — тем выше качество цементного теста. Для этого в бетон добавляют химические примеси (дефлокулянты), ослабляющие электромагнитные силы, поддерживающие состояние флокуляции. В результате цатсицы портландцемента рассредотачиваются и эффективность гидратации улучшается.

 

Заполнитель

Функции заполнителя в бетоне

Заполнитель занимает примерно две трети объема бетонной смеси. Он значительно уменьшает количество цемента в ее составе, благодаря чему снижается количество тепла, выделяющегося при гидратации цемента. Уменьшение выделения тепла снижает напряжение бетона на начальных стадиях гидратации, что положительно сказывается на прочности готовых бетонных изделий.

В качестве наполнителя должны использоваться прочные материалы. При слабом наполнители внешняя нагрузка не распределяется равномерно по всему объему бетона, что может привести к повреждению изделий. Также важно, чтобы частицы наполнителя имели хорошее сцепление с цементным тестом. Чем лучше это сцепление — тем прочнее бетон. Для обеспечения качественного сцепления заполнитель должен не содержать органических примесей и быть химически инертным. Важным моментом является водопотребление бетонной смеси. Оно зависит от размеров гранул наполнителя. Необходимо добиться как можно более низкого содержания цемента в бетоне при определенной прочности. Для этого нужно стремиться к максимально низкому водопотреблению, то есть малому объему пустот. При большом объеме пустот для их заполнения требуется много песка. Это увеличивает водопотребление и для достижение нужной прочности понадобится больше цемента. Форма частиц заполнителя должна обеспечивать легкое продвижение бетона при укладке, поэтому самые лучшие

Характеристики хорошего заполнителя

Для того чтобы обеспечит хорошую плоскость сцепления, заполнитель должен быть химически инертным и свободным от органических веществ.Важно знать, что водопотребление бетонной смеси определяется ее крупным заполнителем. Для того чтобы иметь низкое содержание цемента при определенной прочности, нужно обеспечить как можно более низкое водопотребление.Состав заполнителя должен быть таким, чтобы обеспечить маленький объем пустот. Если выбранный заполнитель имеет большой объем пустот, то потребуется больше песка для заполнения этих пустот и, следовательно, увеличится водопотребление.Форма частиц заполнителя должна быть такой, чтобы обеспечить легкое продвижение бетона при укладке. Самые лучшие заполнители очень компактны по своей форме, приближаясь к форме куба или шара. Частицы заполнителя, которые имеют вытянутую форму, будут блокировать друг друга во время укладки, затрудняя движение бетона. Это в результате приведет к увеличенному водопотреблению для обеспечения рабочей консистенции бетонной смеси.

 

Вовлечение воздуха

В толще бетона всегда находится некоторое количество воды. При замерзании вода расшряется. Расширительные силы разрушают затвердевшее цементное тело. Процесс повторяется при каждом цикле мороз-оттепель. Как защитить бетон от разрушительного воздействия расширительных сил?

Для этого в бетонную смесь при приготовлении вовлекается воздух. Пузырьки воздуха создают небольшие пустоты в толще бетона, что уменьшает давление, возникающее при замерзании воды.

Вовлечение воздуха в бетон осуществляется при помощи ПАВ (поверхностно активных веществ) с высокой пенообразующей способностью. Как получить нужный размер воздушных пустот в бетоне?

Вовлечение воздуха для защиты

Объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси должен быть равен 5-8% от общего объема бетона. При таком соотношении в цементном тесте образуются пустоты в каждом промежутке 0,4 мм.

Почему для защиты бетона недостаточно естественного воздуха, захваченного при приготовлении бетонной смеси?

Захваченный воздух составляет не более 0,5% от общего объема бетонной смеси. Этого количества недостаточно для формирования нужной плотности расположения воздушных пустот в цементном тесте. Почти весь необходимый вовлеченный воздух входит в бетонную смесь химическим способом, в результате применения ПАВ.

 

Выдерживание бетона

Свежеуложенный бетон в течении определенного времени должен находиться в состоянии определенной влажности при определенной температуре. Этот процесс называется «выдерживание бетона». Соблюдение условий и сроков выдерживания обеспечивает нужную гидратацию цементирующих компонентов бетона, правильное затвердевание — и, соответственно, позволяет на выходе получить бетонные изделия надлежащего качества.

Необходимая влажность бетона при выдерживании обеспечивается следующими методами:

  • поливание поверхности бетона водой

  • накрывание бетона влажной тканью

  • накрывание пластиковыми щитами, препятствующими избыточному испарению влаги

  • использование специальных смесей, образующих мембрану

Оптимальная температура выдерживания +20°С. При снижении температуры скорость набора прочности бетона замедляется. Чем ниже температура — тем больше времени требуется для достижения нужной прочности бетона.

Если внутренняя относительная влажность бетона упадет ниже 80%, то гидратация останавливается, что негативно сказывается на долговременной прочности бетона.

pro-pitka.ru

Гидратация - портландцемент - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Гидратация - портландцемент

Cтраница 1

Гидратация портландцемента представляет собой экзотермический процесс и сопровождается выделением тепла.  [1]

При гидратации портландцемента в течение 2 сут при 22 С и различном В / Ц от 0 3 до 1 0 на всех термограммах образцов имеются три эндотермических эффекта при 140, 510, 840 С. Эндо-эффект при 140 С вызван удалением воды из эттрингита - высокосульфатного гидросульфоалюмината кальция и тоберморито-вого геля. При электронно-микроскопическом исследовании установлено, что микроструктура исследуемого портландцементного камня характеризуется формированием силикатной гелеобразной массы. Развитие гидросиликатной структуры сопровождается интенсивным формированием призматических кристаллов эттрингита, которые достигают размеров нескольких микрометров.  [2]

Механизм гидратации портландцемента представляется следующим образом.  [3]

Скорость гидратации портландцемента зависит от ряда факторов. К числу важнейших из них относится минералогический состав цемента. Содержащиеся в цементном порошке минералы гидратируются с относительной скоростью, соответствующей их химической активности. Быстрее других протекает гидратация трехкальциевого алюмината, а остатки зерен белита длительное время ( иногда десятки лет) сохраняются в цементном камне. При этом содержащиеся в портландцементном порошке минералы оказывают взаимное влияние на скорость гидратации друг друга.  [5]

Процесс гидратации портландцемента, так же как и процесс гидратации C3S, может быть разделен на ряд последовательных стадий, хотя различия между отдельными стадиями в этом случае гораздо менее отчетливы. Можно выделить следующие стадии: 1-я - начальный ( или ранний) период протяженностью 1 - 3 ч; 2-я - период завершения формирования эттрингита, продолжающийся примерно до 24 ч; 3-я - конечный ( до полной гидратации) период твердения. Возможно выделение и большего числа стадий, но для обоснования каждой из них требуется еще накопление экспериментальных данных.  [7]

Скорость гидратации портландцемента определяется скоростью гидратации отдельных минералов.  [8]

Процесс гидратации портландцемента, так же как и процесс гидратации C3S, может быть разделен на ряд последовательных стадий, хотя различия между отдельными стадиями в этом случае гораздо менее отчетливы. Можно выделить следующие стадии: первая - начальный ( или ранний) период протяженностью 1 - 3 ч, вторая - - период завершения формирования эттрингита, продолжающийся примерно до 24 ч, третья - конечный ( до полной гидратации) период твердения. Возможно выделение и большего числа стадий, но для обоснования каждой из них требуется еще накопление экспериментальных данных.  [9]

Рассмотрим гидратацию портландцемента и его компонентов.  [10]

В результате гидратации портландцемента образуется сложная система, состоящая из гидратов новообразований различного состава, структуры и степени дисперсности. В начальный период минералы, входящие в состав цемента, вступают в реакцию взаимодействия. Однако наличие в водном растворе гидра-тирующего цемента, наряду с ионами, входящими в состав данного минерала других ионов, приводит к наложению на первичные реакции гидратации минералов вторичных реакций взаимодействия их продуктов, что значительно усложняет процесс гидратации.  [11]

Чем быстрее протекает гидратация портландцемента, тем скорее и в большем количестве выделяется тепло. Поэтому цементы с высоким содержанием быстро-гидратирующихся соединений ( трехкальциевых алюмината и силиката) являются источниками более быстрого и значительного теплообразования в бетонных массивах, чем цементы с высоким содержанием двухкальцие-вого силиката и четырехкальциевого алюмоферрита. Однако последние два соединения обладают более низкой прочностью, поэтому увеличение их содержания возможно лишь до известных пределов.  [12]

Чем быстрее протекает гидратация портландцемента, тем скорее и в большем количестве выделяется теплота. Поэтому цементы с высоким содержанием быстрогидра-тирующихся соединений ( трехкальциевых алюмината и силиката) являются источниками более быстрого и значительного теплообразования в бетонных массивах, чем цементы с высоким содержанием двухкальциевого силиката и четырехкальциевого алюмоферрита. Однако последние два соединения обладают более низкой прочностью, поэтому увеличение их содержания возможно лишь до известных пределов.  [13]

Чем быстрее происходит гидратация портландцемента, тем быстрее и в большем количестве выделяется тепло. Поэтому цементы с высоким содержанием трехкальциевого силиката и алюмината являются источником более быстрого и значительного тепловыделения в бетонных массивах, чем белитовые и алюмо-ферритовые цементы. Однако последние цементы характеризуются более низкой прочностью.  [14]

Какие химические соединения возникают при гидратации портландцемента и как они влияют на свойства цементного камня.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Гидратация цемента – получение прочного цементного камня

Когда смешивается вода с цементом, то происходит гидратация цемента. При этом начинается химическая реакция между клинкерными составляющими цемента и водой. Это реакция вызывает образование твердых новообразований (гилратов), они в свою очередь плотно наполняют ту емкость, в которую был залит цемент с водой. Объем плотно заполняется наслоением гелевых частиц и происходит упрочнение. Результатом гидратации цемента будет превращение жидкого и пластичного цементного клея в цементный камень. Первый этап этого процесса называется схватывание (загустевание), дальнейший процесс называется упрочнением (твердением).

Таким образом, когда взаимодействуют составляющие цемента и вода происходят два процента. Сначала молекулы воды присоединяются непосредственно к составляющим – это и есть настоящая гидратация цемента. Дальнейший процесс характеризуется гидролизом – взаимодействие воды с минералами цемента. Термин «гидратации» применим ко всем реакциям цемента с водой.

Можно подробнее рассмотреть весть процесс гидратации цемента. Каждая частица цемента, которая выглядит в виде дробленного зерна, окружена водой затворения, объем воды 50-70 объемных процентов. Он наполняется новыми образованиями и возникает прочная структура, которая называется цементным камнем. При взаимодействии воды с зернами идет химическая реакция, благодаря которой, на поверхности зерен и в воде происходит возникновение иглообразных кристаллов.

Спустя 6 часов их становится так много, что цементные зерна между собой образуют пространственную связь. По прошествии 8-10 часов весь объем, в котором постепенно уменьшаются цементные зерна, заполняется иглообразными кристаллами. По-другому его называют «алюминатной структурой». Теперь пластичная до этого масса застывает, при этом она быстро становится прочной.

Оставшиеся пустоты заполняются, правда не так интенсивно, продуктами гидратации клинкерными минералами. Они образуют “силикатную структуру” – это гомогенный очень тонкопористый ворс из маленьких кристаллов. Эта структура становится все более значимой и превращается в цементный камень. Через сутки она начинает вытеснять алюминатную структуру. Когда пройдет 28 суток остается только силикатная структура, это является сроком испытания цемента.

Процесс гидратации характеризуется возникновением гелеобразных образований, а конечный продукт являются гелием.

cementiruem.ru

МЕХАНИЗМ ГИДРАТАЦИИ

Добавки в бетон Справочное пособие

1.5.1. Трехкальциевый и двухкальциевый силикаты. Ме­ханизм гидратации индивиду­альных составляющих цемента и самого цемента является предметом серьезных дискуссий и разногласий. В своей ран­ней теории Ле-Шателье пред­ставил гидратацию цемента че­рез растворение безводных сое­динений, за которым следова­ло сцепление и осаждение крис­таллов гидратированных соеди­нений. Михаэлис считал, что когезия является результатом образования и последующего высушивания геля [19]. В по­следнее время получило раз­витие представление о топохи - мическом или твердофазовом механизме.

Несмотря на большое число работ в этой области, все еще остается неясным представле­ние о механизме гидратации C3S — главной фазы цемента. Для его объяснения предлага­ется принять в расчет некоторые стадии, через которые проходит процесс гидратации. Можно от­метить пять стадий на термоки­нетической кривой калоримет­рии в изотермических условиях (рис. 1.3). На первой стадии, как только C3S вступает в контакт с водой, наблюдается сначала скачок скорости тепло­выделения, а затем ее паде­ние в течение 15—20 мин. Эта стадия называется предындук - ционным периодом. На второй стадии скорость реакции очень низка. Это — индукционный пе­риод. Он может длиться в те­чение нескольких часов. В это 18 время цементное тесто сохраня­ет свою пластичность и удо - боукладываемость. Предпола­гают, что первые две стадии, на которые удается воздейство­вать с помощью добавок, ока­зывают влияние на последую­щую гидратацию C3S.

На третьей стадии реакция протекает активно, с самоуско­рением, достигая максимальной скорости к концу этой стадии. Время, отвечающее началу схватывания, приблизительно совпадает с тем временем, ког­да скорость реакции начинает сильно возрастать, а время до конца схватывания — с време­нем завершения третьей стадии.

Стадия

I К Ш Ш

4h------------ f----- f------------ 1

Мин ч ч сут сут

Рис. 1.3. Термокинетические кривые (изменение скорости тепловыделения v во времени) для процессов гидра­тации C3S (1) и портландцемента (2)

На четвертой стадии ско­рость тепловыделения C3S по­степенно уменьшается. Продол­жается гидратация C3S. На по­следней — пятой стадии обра­зуется лишь небольшое коли­чество продуктов гидратации C3S. Эта стадия контролирует­ся процессом диффузии.

Наибольшее внимание уде­ляют первым двум стадиям. На первой, как только C3S входит в контакт с водой, в раствор переходят кальций - и гидроксил - ионы. На второй стадии продолжается растворе­ние C3S, и рН растет до 12,5. Здесь образуется небольшое количество силикатов. После того как будет достигнута опре­деленная критическая концен­трация кальций - и гидроксил - ионов, начинается быстрая ги­дратация C3S с образованием Са(ОН)г и C-S-H (третья ста­дия).

Много публикаций посвяще­но объяснению механизма, вы­зывающего индукционный пери­од и его последующее окон­чание. В основном считают, что начальные продукты реак­ции образуются на поверхности C3S, что замедляет дальнейшую реакцию. Возобновление реак­ции вызывается разрушением поверхностной пленки. Соглас­но [20], первоначально гидраты имеют высокое отношение C/S — около 3, затем оно сни­жается до 0,8—1,5 путем пере­хода ионов Са в раствор. Вторичные гидраты имеют свой­ства, позволяющие ионам про­никать сквозь них, обеспечивая возможность прохождения быст­рой реакции. Превращение пер­вичных гидратов во вторичные происходит, очевидно, за счет процессов их зародышеобразо - вания и роста кристаллов. Хотя эта теория согласуется со многими наблюдениями, имеют­ся и другие факты, не под­тверждающие ее. Например, отношение C/S продуктов ни­же, чем было указано, защит­ная пленка недостаточно про­тяженная, продукт реакции — хрупкая пленка, которая легко сходит с поверхности, и пер­воначальное растворение может быть или не быть конгруэнт­ным.

Конец индукционного пери­ода объяснялся замедленным образованием зародышей СН. Обычно наблюдали быстрый рост кристаллов СН и пере­ход ионов Са в раствор в конце индукционного периода. Это наводит на мысль, что осаждение СН связано с на­чалом стадии ускорения. Если осаждение СН дает толчок реакции, то добавление Са - ионов должно ее ускорять, если не происходит отравления заро­дышей.

Как известно, добавление извести замедляет реакцию. Об­разование C-S-H также не объ­ясняет периода ускорения. В работе [21] отмечено, что дзета - потенциал гидратирующегося C3S положителен; - это может свидетельствовать о возмож­ности хемосорбции ионов Са на образующейся поверхности C3S, а пленка является барье­ром между C3S и водой. Счи­тают, что во время осаждения Са (ОН) 2 из раствора переходит Са2+ (что должно, в свою очередь, инициировать удале­ние Са2+ из барьера). В резуль­тате реакция гидратации уско­ряется.

Другие авторы говорят о ме­ханизмах, основанных на за­держке образования зароды­шей кристаллизации C-S-H для объяснения конца индукционно­го периода. Один из них пред­полагает, что стабилизирующее действие на C3S тонкой пленки воды заканчивается, когда вы­сокая концентрация Са24" в растворе вызывает осаждение зародышей C-S-H.

Согласно работе [22], про­должительность индукционного периода контролирует диффу­зия воды через зерна C3S. Де­фекты увеличивают диффузию и, таким образом, вызывают кристаллизацию C-S-H; соглас­но [23], хемосорбция НгО и раст­ворение некоторого количества C3S проходят во время индук­ционного периода. Авторы отме­чают, что конец индукционно­го периода связан с ростом зародышей C-S-H до критичес­кого размера.

Существуют другие пред­ставления, на первый взгляд независимые, но имеющие мно­го общих черт [24], в кото­рых делается попытка объяс­нить результаты проведенных наблюдений. Гидратация C2S протекает тем же путем, что и C3S, но значительно медленнее. Количество тепла, выделяемое C2S, много ниже, чем C3S. Кривая скорости тепловыделе­ния не имеет таких явно вы­раженных пиков, как на рис. 1.3. Ускорители повышают ско­рость реакции C2S — Н20. Вза­имодействие с водой C2S изу­чено меньше, чем C3S.

1.5.2. Трехкальциевый алю­минат (или C4AF)+гипс + + вода. На изотермической ка­лориметрической кривой про­цесса гидратации смеси СзА и гипса также наблюдаются пики (см. рис. 1.3), однако время 20 их появления и протяженность отличаются от приведенных для C3S. Согласно распространен­ному мнению, замедление ги­дратации С3А в присутствии гипса объясняется образовани­ем тонких кристаллов эттрин - гита на его поверхности. Эта плотная пленка в индукционном периоде разрушается и вновь формируется в течение этого периода. Когда весь сульфат связывается, эттрингит реаги­рует с СзА, образуя моно­сульфатную форму гидросуль­фоалюмината. Это превраще­ние происходит при гидратации цемента между 12—36 ч с од­ним экзотермическим пиком. Некоторые добавки могут уско­рить или замедлить это пре­вращение.

Высказывалось также мне­ние [25, 26], что эттрингит сам по себе не может оказывать влияние на индукционный пе­риод и что адсорбция сульфат - ионов на положительно заря­женном С3А замедляет гидрата­цию. Предполагалось также, что осмотическое давление мо­жет воздействовать на разрыв иголок эттрингита. Это предпо­ложение базируется на факте обнаружения пустотелых иго­лок в системе С3А — гипс — НгО. Разрывы эттрингита при­водят к перемещению ионов А1 в водную фазу с быстрым образованием пустотелых игл, через которые может быть пере­несено большое количество А13+ - ионов [24].

В такой же последователь­ности, как и СзА, гидратирует - ся C4AF. Гипс замедляет гидра­тацию C4AF более эффективно, чем СзА. Однако цемейты с высоким содержанием С3А не­стойки при воздействии сульфа­тов, а с высоким содержанием C4AF устойчивы. В высокоалю- моферритных цементах эттрин­гит не может образовываться из низкосульфатного сульфо - алюмината, возможно, вслед­ствие содержания железа в мо- носульфоалюминате. Видимо, аморфный AF3 предотвращает такие реакции. Возможно так­же, что образующаяся суль - фоалюминатная фаза гидрати - руется таким образом, что это не вызывает кристаллизацион­ного давления.

1.5.3. Портландцемент. Опи­санный выше механизм для чис­тых компонентов цемента яв­ляется основой изучения гидра­тации портландцемента. Кало­риметрические кривые C3S и портландцемента схожи, но у портландцемента может воз­никнуть третий пик вследствие образования гидрата моносуль - фоалюмината (см. рис. 1.3). Детально воздействие С3А и C4AF на гидратацию C3S и C2S окончательно не изучено. Были представлены модели за­щитного слоя, учитывающие возможность взаимодействия [24]. Хотя начальные стадии процесса не ясны для C3S (в цементе), можно допустить, что продукты гидратации С3А образуются как через раствор, так и топохимическим путем[1].

8.5.1. Прочность бетона. Положительное влияние боль­шинства противоморозных до­бавок на микроструктуру це­ментного камня, его поровую структуру и зону контакта с за­полнителем проявляется в улуч­шении физико-механических по­казателей бетона. Однако в свя­зи с …

9.10.1. Общие положения. Добавки, используемые в тор - крет-бетоне, обычно подразде­ляются на четыре категории: ускорители, воздухововлекаю - щие агенты, замедлители и мелкоизмельченные инертные или активные гидравлические добавки. Однако, поскольку добавки …

Долговечностью бетона на­зывается его способность дли­тельно, в предусмотренных проектами пределах, сохранять свои эксплуатационные свойст­ва. Противоморозные добавки по-разному влияют на долго­вечность бетона. В зависимости от внешней среды, химико-ми- нералогического и веществен­ного …

msd.com.ua

Гидратация портландцемента - Справочник химика 21

    Процесс гидратации портландцемента, так же как и процесс гидратации СзЗ, может быть разделен на ряд последовательных стадий, хотя различия между отдельными стадиями в этом случае гораздо менее отчетливы. Можно выделить следующие стадии первая — начальный (или ранний) период протяженностью 1—3 ч, вторая — период завершения формирования эттрингита, продолжающийся примерно до 24 ч, третья — конечный (до полной гидратации) период твердения. Возможно выделение и большего числа стадий, но для обоснования каждой из них требуется еще накопление экспериментальных данных. [c.322]     Гидратация портландцемента. Кристаллы различных минералов, составляющие цемент, вступают с водой в типичные для них реакции взаимодействия. Поэтому механизм реакций гидратации отдельных минералов в составе цемента, по крайней мере в начальный период, остается таким же, как и в индивидуальных системах. Однако наличие в водном растворе гидратирующегося цемента наряду с ионами, входящими в состав данного минерала, других ионов приводит к наложению на первичные реакции гидратации минералов вторичных реакций взаимодействия их продуктов, что по истечении весьма короткого времени приводит к образованию в гидратирующемся цементном тесте комплексных соединений и к усложнению процесса гидратации индивидуальных минералов. [c.321]

    Химические превращения клинкерных минералов при гидратации портландцемента [c.274]

    В монографии рассмотрены современные представления о природе твердения вяжущих веществ, включая вопросы состава тампонажных растворов, стехиометрии продуктов гидратации портландцемента, физико-химических основ процессов формирования дисперсных структур вяжущих веществ. Особое место занимают исследования механизма процессов структурообразования в дисперсиях минеральных вяжущих — трехкальциевого силиката, трехкальциевого алюмината, трехкальциевого алюмината в присутствии гипса и наполнителя, тампонажных цементных дисперсий. [c.6]

    Реакции и продукты гидратации портландцемента [c.92]

    Гидролиз и гидратация портландцемента марки, 400". ..... [c.241]

    Процесс гидратации портландцемента, так же как и процесс гидратации Сз5, может быть разделен на ряд последовательных стадий, хотя различия между отдельными стадиями в этом случае гораздо менее отчетливы. Можно выделить следующие стадии  [c.352]

    Число факторов, влияющих на механизм и скорость процесса гидратации портландцемента и твердения цементного камня, велико. Важнейшие из них следующие состав и структура клинкера, тонкость его измельчения, химические добавки и температура, среда, в которой происходит твердение. [c.364]

    Портландцемент выделяет тепло при реакции с водой. Выделение тепла при гидратации портландцемента является свойством, которое имеет большое теоретическое и практическое значение, так как взаимодействие цементного порошка с водой при укладке бетона большими массами может повести к значительному разогреву бетона до 30—50° и более. [c.306]

    Полимерцементные материалы относятся к композиционным вяжущим, получаемым на основе неорганической составляющей (портландцемент, глиноземистый цемент, гипс и др.) в сочетании с органическим компонентом [20]. В качестве органического компонента используются водорастворимые материалы (эпоксидные, карбамидные и фура-новые смолы, производные целлюлозы и др.) и водные дисперсии полимеров (поливинилацетат, латексы, эмульсии кремнийорганических полимеров). Применяются также мономерные и олигомерные соединения, которые полимеризуются при гидратации вяжущего материала под действием отвер-дителей и инициаторов, температуры, рН-среды и т. п. Полимерный компонент вводится либо в воду затворения, а затем используется при приготовлении растворной или бетонной смеси, либо вводится в виде порошкообразного компонента в состав сухой смеси на основе вяжущего вещества, а затем при затворении растворной или бетонной смеси водой диспергируется в водной среде, а при твердении растворов полимеризуется [10]. Свойства получаемых материалов зависят от многих факторов вида и качества цемента, вида полимера, полимерцемент-ного отношения (П/Ц), водоцементного отношения (В/Ц) и др. Полимерцементное отношение определяется как отношение массовой доли полимера (в расчете на сухое вещество) и цемента в композиционном вяжущем. Для полимерцементных материалов характерно отношение П/Ц > 0,2-0,4, когда полимерная фаза образует в цементном камне органическую структуру. При П/Ц = 0,2-0,25 кристаллизационно-коагуляционная структура цементного камня в местах дефектов (полы, трещины) укрепляется полимерной составляющей, что и обусловливает формирование более прочной и эластичной структуры. При П/Ц > 0,25 полимер образует непрерывную полимерную сетку. В полимерцементных композициях не наблюдается взаимодействие между органической и неорганической фазами [20]. Органические фазы взаимодействуют с гид-ратными фазами только за счет ионных и водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса. В присутствии полимерных добавок изменяется кинетика гидратации портландцемента, причем с ростом П/Ц наблюдается замедление скорости взаимодействия цемента с водой. [c.295]

    Количественный рентгеноструктурный метод используют для определения степени гидратации портландцемента. [c.116]

    Можно отметить, что минеральные добавки ускоряют процессы гидролиза и гидратации портландцемента вследствие понижения концентрации Са(ОН)г в твердеющем цементе. В связи с тем, что Са(ОН)г частично связывается в пуццолановом портландцементе в гидросиликат, а гидроалюминат кальция образуется в меньшем количестве, пуццолановый портландцемент обладает большей водостойкостью, солестойкостью (например, в гипсовых водах), большей плотностью и малой водонепроницаемостью бетона, изготовленного на нем. [c.330]

    При температуре 250° и давлении 39 атм может происходить прямая гидратация ЗСаО-ЗЮ, с образованием гидрата трехкальциевого силиката (ЗСаО-5102-пН, О), который не образуется в обычных условиях температуры и давления при гидратации портландцемента. [c.409]

    Первичные и вторичные процессы при гидратации портландцемента. Под действием воды на порошок портландцемента в результате гидролитической диссоциации клинкерных соединений установлено, что раствор насыщается гидратом окиси кальция, а также происходит растворение гипса и щелочей, причем ,S реагирует достаточно быстро. Таким образом, процессы гидролиза и гидратации происходят в водном растворе извести и гипса. [c.283]

    О реакциях гидратации портландцемента в ранней стадии доложил на IV симпозиуме по химии цемента Грин [184]. Он считает, что при твердении цемента имеют место оба типа процессов через раствор и в твердой фазе, причем растворение и осаждение превалируют сразу же после соприкосновения цемента с водой, в то время как реакция в твердой фазе является определяющей в более поздней стадии гидратации. Скорость этой твердофазовой гидратации находится в большинстве цементов под контролем, который осуществляется с помощью диффузии воды через слой продуктов гелеобразных гидратов. Грин приводит интересные данные по составу жидкой фазы в твердеющих цементах. Оказывается, что в первые минуты после за-творения в раствор переходит значительное количество щелочей, извести и сульфата, в то время как концентрации окиси алюминия, железа и кремния очень низки даже спустя 1 мин. после смешивания. Таким образом, спустя несколько минут после [c.128]

    Установлено, что чем быстрее происходит гидратация портландцемента, тем скорее и в большем количестве выделяется тепло. Цементы с высоким содержанием трехкальциевых силиката и алюмината являются источником более быстрого и значительного [c.306]

    Гидратация и твердение. Гидратация шлакопортландцемента представляет собой более сложный процесс, чем гидратация портландцемента, так как в реакции с водой одновременно участвуют оба компонента вяжущего. При гидратации клинкерной части шлакопортландцемента образуются те же кристаллогидраты, что и при твердении портландцемента гидроалюминаты, гидросиликаты и гидроферриты кальция, комплексные соли и ги-драт окиси кальция. Под воздействием образующегося при атом насыщенного раствора извести проявляется активность стекловидных частичек гранулированного шлака и на их поверхностях также развиваются процессы гидратации и гидролиза. Гидрат окиси кальция действует как щелочной возбудитель, нарушающий структуру кислых гидратных оболочек на зернах шлака и приводящий к образованию алюминатов и силикатов кальция на основе стекловидной фазы. Алюминаты и силикаты кальция образуются в пределах оболочек из новообразований, окружающих частички шлака, при взаимодействии гелей кремневой кислоты и гидрата глинозема с гидроокисью кальция и кристаллизуются из раствора при взаимодействии гидратированных ионов алюминия, кальция и кремния. Присутствующий в составе шлакопортландцемента в качестве регулятора сроков схватывания гипс вследствие своей относительно хорошей растворимости также быстро насыщает раствор и действует как сульфат- ный возбудитель твердения шлака, приводя к образованию гидросульфоалюмината кальция. [c.442]

    Между сторонниками указанных трех теорий твердения шел многолетний спор о том, являются ли продукты гидратации портландцемента кристаллическими или коллоидными образованиями. В настоящее время вопрос этот потерял остроту, поскольку теперь хорошо известно, что гелеобразные гидратные продукты тоже кристаллы, но коллоидной дисперсности. [c.450]

    В случае применения шлаков с высоки.м модулем основности возможно изготовление гипсошлакового цемента без добавки портландцемента или извести. При шлаках с низким модулем основности это невозможно, так как извести молчет оказаться недостаточно для быстрого образования сульфоалюмината кальция, что обусловливает медленное твердение такого цемента. Поэтому в данном случае обязательна добавка извести или портландцемента, при гидролизе которого также выделяется известь. Следует избегать повышенной добавки извести или портландцемента, которая оказывает вредное влияние на гипсошлаковый цемент вследствие образования сульфоалюмината кальция вследствие разрушения, получающегося при гидратации портландцемента, гидроалюмината кальция. [c.344]

    Непосредственное наблюдение за продуктами гидратации на ранних стадиях процесса затруднено, поэтому обычно о кинетике этих реакций судят по кинетике сопутствующих явлений, например тепловыделения. Кривая тепловыделения при гидратации портландцемента приведена на рис. IV.5. Короткая начальная стадия / интенсивного тепловыделения связана с присоединением воды на поверхности и образованием аквакомплексов. Затем наступает более или менее продолжительный инкубационный период II, в течение которого тепловыделение происходит очень медленно. Природа существования этого периода окоича-тсльпо не выяснена. Многие ученые связывают наступление инкубационного периода с образованием блокирующих пленок продуктов гидратации вокруг зерен исходного цемента, препятствующих поступлению к ним воды. По другим представлениям, инкубационный период необходим для превращения аквакомплексов в зародыши новой кристаллической фазы. Его [c.103]

    Скорость гидратации портландцемента определяется скоростью гидратации отдельных минералов. Бутт Ю. М., применив метод определения связанной воды, расположил индивидуальные минералы по убыванию степени их гидратации в следующие ряды начальные сроки СзА>С4АР>Сз5>С25 и поздние сроки Сз5>СзА> > 4AF> 2S, т. е. в начальные сроки интенсивнее гидратируется СзА и 4AF, а в возрасте около 3 месяцев наибольшей степенью гидратации характеризуется 3S. [c.356]

    На последней стадии кинетика гидратации может быть измерена непосредственно по изменению соотношения между количеством массы негидратированных и вступивших в реакцию минералов. Скорость гидратации портландцемента зависит от ряда факторов. К числу важнейших из них относится минералогический состав цемента. [c.104]

    Многими исследователями показано, что при одинаковой степени гидратации близких по типу вяжущих веществ образуется практически равнопрочный цементный камень. Так, по данным Ф. Лоуренса, нарастание прочности при растяжении образцов, приготовленных из теста 3S и 2S, при одинаковой степени гидратации в них соответственно QS и aS было практически идентично, т. е. в данном случае прочность не зависела от количества свободного Са(ОН)г, который выполнял функции микронаполнителя, а определялась лишь количеством тоберморитового геля. Весьма близкую прочность показывали (по данным А. В. Волженского) и образцы цементного камня, полученные из вяжущих удельной поверхности 300—500 м /кг и при В/Ц=0,25—0,35, если они характеризовались соизмеримой объемной концентр-ацией новообразований. Следовательно, одинаковая степень гидратации портландцемента является одним из важных условий достижения соизмеримых величин прочности образцами цементного камня разного состава и отличающихся режимом твердения. [c.362]

    Присутствии MgS04 ется осаждением ция, гипса и извести и также при взаимодействии раствора сульфа-т.а алюминия с известковой водой (иногда с добавкой гипса). Может быть получен также при взаимодействии насыщенных растворов СзА и гипса. Образуется на ранних стадиях гидратации портландцемента, при твердении сульфато-шлаковых и расширяющихся цементов. Встречается в природе в виде минерала эттрингита. [c.286]

    Использование кристаллогидратов — аналогов продуктов гидратации портландцемента в качестве кристаллических затравок, повышающих прочность цементов, изучалось многими исследователями. Введение в цемент кристаллических затравок, представляющих собой искусственно синтезированные кристаллогидраты [Са(ОН)2, Са504-2Н20, эттрингит ЗСаО-А Оз-ЗСа304-(31- -33) НгО, гидроалюминаты и гидросиликаты кальция], в большинстве случаев не приводило к повышению прочности цементного камня. Прочность цементного камня увеличивалась лишь в том случае, если вводимая кристаллическая затравка обладала способностью к дальнейшей гидратации и росту кристаллогидратов или могла служить механически армирующим компонентам вследствие игольчатого или длинноволокнистого габитуса ее кристаллов. [c.355]

    По ГОСТу 4797—49 на материалы для приготовления гидротехнического бетона в случае применения его для массивных конструкций, установлено, что теплота гидратации портландцемента, а также пуццоланового и шлакопортландцемента при определении ее по термосному способу не превышает 50 тл1г через три дня и 60 кал/г через семь дней. [c.308]

    Опубликован способ повышения прочности минеральных волокон, состоящий в обработке их катионными смолами, являющимися продуктами кислой конденсации дицианамида или его солей с альдегидами [1529]. Приведены методы анализа волокна сушки [1530], определения температуростойкости [1531], измерения толщины [1532]. Будников и Горяйнов [1533] установили, что волокна из глиноземисто-известковой ваты разрушаются при нахождении их в среде продуктов гидролиза и гидратации портландцемента. [c.331]

    Первые значения теплоты гидратации С3З и С2З были получены Вудсом, Стейнором и Старком [290] косвенным путем, который заключался в нахождении теплоты гидратации портландцемента определенного химического состава по разности теплот растворения в кислоте исходного и гидратированного цемента, который гидратировался в течение заданного промежутка времени. Обработав полученные данные с помощью статистического метода наименьших квадратов, они нашли связь между тепловыделением цемента и его минералогическим составом. [c.143]

    Пауэрс и Броньярд [248] выяснили, что теплота, выделяющаяся при гидратации портландцемента, является суммарной и складывается из теплоты гидратации как таковой и теплоты адсорбции воды на продуктах гидратации. Они нашли, что теплота адсорбции воды может достигать А части общего тепла гидратации. [c.143]

    Великому французкому ученому Лешателье наука о силикатах обязана разработкой ряда важнейших ее разделов. С его именем связано начало работ по термическому анализу глин, изучению структуры и процессов гидратации портландцемента, по равновесиям между расплавленными металлами и шлаками в металлургических печах, полиморфизму кварца и многим другим. [c.7]

    Переходя от общих положений теории твердения П. А. Ребиндера к процессам гидратации портландцемента, укажем, что в этом случае сразу же после начального периода растворения и образования пересыщенного раствора происходит выделение в твердую фазу значительного количества гидросульфоалюмината кальция, а при недостатке гипса также и гидроалюминатов. Образование коагуляционной структуры из этих продуктов и вызывает схватывание цементного теста. Гидросиликаты кальция в начальный период возникают в небольшом количестве, но в силу их высокой дисперсности (удельна поверхность тоберморитоподобной фазы в 1000 раз превышает удельную поверхность исходного порошка) они тоже принимают участие в схватывании. Дальнейший рост прочности цементного камня вызывается в значительной мере обрастанием первоначально возникшего каркаса тоберморитоподобными гидросиликатами и образующимся одновременно с ними гидратом окиси кальция. Подтверждением сказанному являются прямые микроскопические наблюдения, показывающие, что твердеющий цементный камень представляет весьма сложный конгломерат кристаллических и коллоидных (или микрокристаллических) гидратных образований, не прореагировавших еще с водой остатков цементных зерен, тонко-распределенной воды и воздуха. Подобный конгломерат В. Н. Юнг предложил называть микробетоном, подчеркивая известную аналогию в его строении с обычным бетоном. [c.453]

    Ранее доминировала концепция Ле Шателье. согласно которой гидратация портландцемента — результат независимых реакций алюминатов и силик91Тов кальция [535]. [c.157]

    Введение добавки ПДК не изменяет разового состава продуктов гидратации. Результаты исследований влияния добавки на процессы гидратации портландцемента и структурообразование цементного камня показали, что, при введении добавок ПДК с водой затворения за счет дефлокулирующего (диспергирующего) эффекта и увеличения смачивания цементных частиц достигается эффект пластификации последних и увеличение действующей поверхности для гидратации, что и предопределяет повышение степени гидратации, формирование более плотной мелкокристаллической структуры и улучшение физикомеханических и эксплуатационных характеристик. Дополнительным фактором повышения последних является образование комплексов в ходе реакций слабых органических кислот с гидрооксидом кальция. Так, прочность при сжатии образцов тяжелого бетона с добавкой 0,4...1% ПДК из равноподвижных бетонных смесей (О. К.=2...4 см) возрастает на 10... 15% в возрасте 7 сут и на 15...20% в возрасте 28 сут нормального твердения. Результаты получены при использовании средне-алюминатного портландцемента марки 400. [c.173]

    В замкну ЮМ сосуде с водой образец pa i вс)ряе1СИ с поверхности, пас1.нцая воду и теряя ирп этом в весе око ю 1,3 г окиси кальция па 1 л воды соответственно растворимости извести, которая значительно больше, че.м у продуктов гидратации портландцемента. [c.10]

    II свойствам к тем, которые возника ют при гидратации портландцемента Таким образом, омн участвуют в формировании структуры цемент мого камня, ие виоея н нею никаких чужеродных твер (ы фаз Следо вательно, эффект деиствня подобных добавок при значительном содержа НИН алита в цементах мало зависит от нх чимико минер.1 i )гнчеекого состава [c.120]

chem21.info