Remontoff23.ru

Про Ремонт
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Начало схватывания цемента наступает

ГЛАВА 9. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТОВ

Большое практическое значение при использовании вяжущих веществ имеет скорость их схватывания и твердения.

Схватыванием называется процесс, при котором относительно подвижная смесь цемента с водой постепенно густеет и приобретает такую начальную прочность, при которой ее механическая переработка становится практически затруднительной и даже невозможной (в конце схватывания). Поэтому вяжущие вещества, в том числе и цементы, должны характеризоваться такими сроками схватывания, которые дают возможность приготовлять растворные и бетонные смеси и использовать их в деле.

Различают начало и конец схватывания теста из того или иного вяжущего. Условно в соответствии со стандартами эти сроки схватывания определяют на тесте нормальной густоты при температуре 20°С±2 по глубине погружения в него иглы Вика. По ГОСТ 10178—76 (с изм.) начало схватывания теста из этого вяжущего должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания не позднее 10 ч, считая от момента смешения цемента с водой.

До начала схватывания тесто обладает тиксотропными свойствами. По мере приближения к концу схватывания цементное тесто или бетонная смесь становятся все хуже обрабатываемыми. Необходимо, чтобы смеси в это время твердели в спокойном состоянии. Однако и в этот промежуток времени (до конца схватывания) допускается иногда механическое воздействие на бетонную смесь, если только оно приводит к уплотнению и упрочнению бетона, хотя и вызывает нарушение начальной структуры схватившегося цемента. При таком быстро-твердеющем вяжущем, каким является полуводиый гипс, воздействие на тесто и бетой после наступления начала схватывания приводит к резкому снижению прочности системы.

Вяжущее тем ценнее, чем быстрее нарастает его прочность после начала схватывания и, следовательно, чем меньше разрыв во времени между его началом и концом. Сроки схватывания цементов зависят от многих факторов и подчиняются регулированию в довольно широких пределах с учетом требований, предъявляемых к вяжущим, применяемым в строительстве.

В значительной мере отражается на скорости их схватывания минеральный состав цементов. Так, цементы с повышенным содержанием алюминатов кальция характеризуются более короткими сроками схватывания. Белитовые цементы схватываются медленнее.

Важнейший регулятор скорости схватывания портландцементов — двуводный гипс, который вводится в них при помоле в количестве 3—6 % по массе или из расчета содержания серного ангидрида в вяжущем не более 3,5 и не менее 1,5 % (ГОСТ 10178—76, с изм.). Клинкер, измельченный без гипса, характеризуется очень короткими сроками схватывания, препятствующими его использованию.

Чем больше алюминатов кальция и щелочных соединений в цементе, чем выше тонкость помола, тем больше гипса следует вводить в него. Оптимальное количество последнего в зависимости от свойств цемента устанавливают специальными опытами. Необходимо отметить, что от количества гипса в цементе зависят не только сроки его схватывания, но и такие важнейшие свойства, как прочность, скорость твердения, усадочные деформации, морозостойкость и др. Оптимальное количество гипса в портландцементе следует устанавливать с учетом тех требований, какие предъявляют к свойствам цемента при использовании в различных конструкциях и сооружениях. Но и при оптимальных добавках двувод-ного гипса приходится иногда сталкиваться с цементами, характеризующимися так называемым «ложным» схватыванием. Оно проявляется в том, что цемент при смешении с водой схватывается почти немедленно, но при последующем интенсивном перемешивании дает, особенно с небольшой добавкой воды, тесто с нормальными сроками схватывания, затвердевающее без потери прочности. Явление ложного схватывания объясняется наличием в цементе полуводного гипса или обезвоженных полугидратов, образовавшихся во время помола клинкера в мельницах при повышенных температурах (130— 160 °С). При повышенном содержании щелочей в цементе оно интенсивнее. Иногда ложное схватывание проявляется у цементов, длительно хранившихся в силосах при высокой температуре. Помол и хранение цементов при низких температурах создают гарантию против получения этих вяжущих с нежелательными явлениями ложного схватывания.

Быстрое схватывание цементов, не устраняемое дополнительным перемешиванием теста, наблюдается у цементов с недостаточным содержанием двуводного гипса.

Резкая разница скоростей схватывания цемента с добавкой гипса и без нее до последнего времени объяснялась следующим образом. При смешении с водой цемента, содержащего двуводный гипс, на поверхности клинкерных зерен немедленно в виде пленок образуется эттрингит 3CaO-Al203’3CaS04″31H20, почти прекращающий на некоторое время взаимодействие цемента с водой. При этом наступает так называемый индукционный период, или период покоя. В последующем экранирующие оболочки постепенно разрушаются и через 3—6 ч период покоя заканчивается. Начинается дальнейшее взаимодействие цемента с водой и нарастание структурной прочности системы. Предполагалось, что при смешении с водой цемента без гипса начинается быстрое взаимодействие между ними, значительное образование гидратов, в первую очередь алюминатов кальция, вызывающих схватывание системы уже через 10—20 мин.

Результаты новых исследований Лохера с сотрудниками привели к иному пониманию сущности рассматриваемых процессов. По их данным, при смешении с водой цемента, содержащего и не содержащего гипс, быстро возникают на поверхности клинкерных зерен гидратные новообразования, создающие экранирующие пленки, почти полностью прекращающие взаимодействие вяжущего с водой. В обоих случаях наступает индукционный период (период покоя). Но при этом решающее значение для подвижности водоцементной смеси приобретает различие в структуре оболочек. Изучение с помощью сканирующего электронного микроскопа структур, образующихся при начальном взаимодействии с водой цемента с добавкой гипса, показало, что на поверхности клинкерных зерен образуются тонкие оболочки из мельчайших частичек эттрингита. Они не вызывают связывания зерен друг с другом и практически не снижают подвижность водной суспензии. При отсутствии гипса в цементе на поверхности его зерен образуются объемистые рыхлые оболочки из гидроалюминатов кальция, связывающие их в единую, хотя и малопрочную, структуру начального твердения.

Читайте так же:
Какую температуру выдерживает цемент м400

В цементе с гипсом в течение нескольких часов после смешения его с водой в оболочке на зернах происходит перекристаллизация частичек эттрингита с образованием удлиненных кристаллов, постепенно связывающих цементные частички друг с другом. При этом возникает эффект схватывания теста. Вследствие перекристаллизации оболочки становятся более проницаемыми для воды, что приводит к усилению ее взаимодействия с цементом и к дальнейшему упрочнению структуры.

Возникновение подобных экранирующих пленок в начальный период взаимодействия с водой наблюдается и у других вяжущих, в частности у C3S и С3А. При этом длительность блокирования частичек цемента от взаимодействия с водой, т.е. длительность индукционного периода, зависит от состава и свойств образующихся оболочек и их «долговечности» в условиях окружающей среды. Например, по опытам ряда исследователей, гипс и хлористый кальций способствуют сокращению индукционного периода трехкальциевого силиката, а сахар, три-этаноламин и некоторые другие вещества повышают устойчивость блокирующих оболочек и удлиняют период покоя. Хлористый кальций иногда в смеси с азотистокис-лым натрием (нитрит натрия NaN02) часто используют в качестве ускорителя схватывания и твердения бетонов. Нитрит натрия предотвращает корродирующее влияние хлорида на стальную арматуру. Хлористый кальций вводится в количестве 0,5—1,5 % массы цемента. Он реагирует с СзА, образуя малорастворимое соединение — хло-ралюминат кальция ЗСаО-А1203-СаС12-IQH2Q.

Следует отметить, что при очень небольших добавках СаС12 может действовать как замедлитель скорости схватывания. Примерно так же действуют Ca(N03h, Ыа2СОз, Na2Si03, полуводный гипс и др. Сода, действуя ускоряюще, часто вызывает снижение прочности.

Наконец, имеется группа веществ (Na3P04, Na2B407, уксуснокислый кальций, сахар и др.), резко замедляющих скорость схватывания цементов. Некоторые из них, вводимые в соответствующем количестве (1— 3%), отодвигают схватывание цемента на неопределенно долгое время.

На скорость схватывания цементов значительно влияют и такие факторы, как В/Ц и температура. С увеличением В/Ц и понижением температуры скорости схватывания и твердения уменьшаются и наоборот.

Увеличение тонкости помола цемента также способствует увеличению скорости его схватывания.

При хранении цементов на складах на них воздействуют пары воды и С02, содержащиеся в воздухе. При этом на поверхности цементных частичек образуются пленки гидратных новообразований, а также карбоната кальция, способствующие замедлению реакций цемента с водой и скорости его схватывания.

Начало схватывания цемента наступает

К важнейшим техническим характеристикам портландцемента относятся плотность, тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, прочность и стойкость к коррозии.

Истинная плотность р цемента колеблется в пределах 3,05…3,15 г/см3. В среднем принимают р=3,1 г/см3.

Насыпная плотность порошка рн зависит от степени уплотнения. Для рыхлонасыпанного цемента она составляет 1,1 г/см3, сильно уплотненного — 1,6 г/см3. В расчетах принимают значение рн = 1,3 г/см3.

Тонкость помола цемента оказывает большое влияние на скорость его твердения, прочность. Тонкость помола портландцемента характеризуют его зерновым составом и удельной поверхностью. Зерновой состав определяют путем просеивания пробы цемента через сито с очень тонкими ячейками — 0,008 мм (80 мкм). Основная часть пробы (не менее 85%) должна пройти сквозь такое сито. Это означает, что современный портландцемент отличается очень тонким помолом, т. е. размер его зерен в среднем составляет 20…40 мкм. Удельная поверхность такого цемента 2500…3000 см2/г. Промышленность выпускает специальные цементы и более тонкого помола.

Водопотребность цемента отражает способность его частиц адсорбировать, т. е. поглощать, на поверхности определенное количество воды. Плотность зерен портландцемента 3,1 г/см3, воды — 1 г/см3. Если затворить цемент излишним количеством воды, то лишь некоторая часть ее будет удерживаться адсорбционными и капиллярными силами. Под действием гравитации частицы цемента оседают, а вода вытесняется вверх. Наступает расслоение теста, которое приводит к выделению излишней воды на поверхности бетонной смеси или раствора. Явление водоотделения крайне нежелательно, поскольку вода, скапливаясь на верхней поверхности конструкции, делает бетон рыхлым и пористым. Впоследствии бетон наиболее интенсивно разрушается именно в этих местах.

Водопотребность цемента характеризуют относительным количеством воды (в%) для получения цементного теста нормальной густоты. Содержание воды в тесте нормальной густоты соответствует ее максимальному количеству, которое цемент может удерживать с помощью химических и физико-химических (адсорбционных и капиллярных) сил. Поскольку в таком тесте еще нет водоотделения, цементное тесто нормальной густоты, скатываемое в шарик, не прилипает к ладони. Водопотребность портландцемента 22…28%.

Свойство водопотребности цемента имеет важное практическое значение при изготовлении бетонной смеси и раствора. Применяя цементы с низкой водо-потребностью, можно изготовить бетонную смесь с относительно небольшим расходом воды. При отвердевании получают бетон с высокой прочностью и стойкостью, так как пористость его невелика. Напротив, цементы с высокой водопотребностью, в частности пуццолановый портландцемент, у которого она достигает 40%, отличаются высокой пористостью, и бетон на основе такого цемента оказывается неморозостойким.

Читайте так же:
Раствор кладочный тяжелый цементный марки 200

Сроки схватывания цемента характеризуют промежуток времени, в течение которого интенсивно изменяются пластические свойства цементного теста. Различают начало и конец схватывания. В строительной лаборатории сроки схватывания цемента определяют на приборе Вика по глубине погружения в цементное тесто стандартной стальной иглы диаметром 1,13 мм. Началом схватывания считается промежуток времени от затворения цемента водой до того момента, когда игла под действием силы тяжести уже не может полностью погрузиться в цементное тесто нормальной густоты (не доходит до дна прибора на 1… 2 мм). Конец схватывания отсчитывают по времени, прошедшему от затворения до момента, когда игла Вика лишь слегка, на 1…2 мм, погружается в затвердевшее тесто или камень.

На стройке можно определить сроки схватывания цемента упрощенным способом. Для этого на цементном тесте делают каждые 5 мин легкие надрезы стальным ножом. Начало схватывания соответствует моменту, когда надрезы перестают заплывать. Продолжая делать легкие, без нажима, надрезы с интервалом 15 мин, замечают, когда нож перестает оставлять след на поверхности цементного камня. Это и будет конец схватывания.

В соответствии с требованиями ГОСТ 10178—85 начало схватывания портландцемента должно наступать не ранее чем через 45 мин после затворения, конец схватывания — не позднее чем спустя 10 ч. Сроки схватывания портландцемента регулируют путем введения добавки гипса. На скорость схватывания цемента влияют температура и содержание воды в тесте. При повышении температуры сроки схватывания сокращаются. Поэтому для бетонных работ в сухую жаркую погоду применяют цемент, начало схватывания которого наступает не раньше чем через 1,5 ч после затворения. Если смесь укладывать после начала схватывания, то, утратив пластичность, она при укладке будет деформироваться с нарушением сплошности структуры. В результате в теле бетона образуются разрывы, трещины и другие дефекты механического происхождения, что отрицательно скажется на прочности и долговечности конструкции.

Также важно обеспечить заданные сроки схватывания при транспортировании бетонных смесей автобетоновозами, передвижными бетоносмесителями, перекачивании бетононасосами. Преждевременное схватывание может привести к выходу оборудования из строя, и будет непроизводительно потрачено время на приведение установок в работоспособное состояние.

Сроки схватывания увеличиваются, если для затворения цемента взято больше воды. При ее избытке возрастает объем пространства в тесте, которое должно быть заполнено новообразованиями. Прочность цементного камня формируется в момент, когда кристаллогидраты образуют пространственную непрерывную структуру. Для формирования такой структуры при большем объеме пространства требуется и большее время.

Увеличивать количество воды в тесте или бетонной смеси ради удлинения сроков схватывания нерационально, так как прочность затвердевшего камня (бетона) тем меньше, чем больше введено воды. Целесообразно применять для этого специальные добавки — замедлители схватывания.

В практике бетонных работ иногда наблюдается ложное схватывание цемента, т. е. загустевание цементного теста или бетонной смеси в сроки, гораздо более короткие, чем предусмотрено стандартом (раньше 45 мин). Это объясняется тем, что в состав такого цемента входит полуводный гипс, а не гипсовый камень. Полуводный гипс быстро взаимодействует с водой, образуя пространственную малопрочную структуру, что и приводит к потере пластичности цементного теста уже через 10…20 мин после затворения. При последующем перемешивании, особенно с небольшой добавкой воды, тесто восстанавливает пластичность и затвердевает, как обычно.

Чтобы не допустить ложного схватывания, помол и хранение цементов осуществляют при пониженной температуре. Во время бетонных работ в жаркое время года предельная температура цемента должна быть не более 50 °С.

Прочность—основная характеристика цемента как материала для изготовления бетонных и железобетонных конструкций. Для ее оценки используют стандартную характеристику цемента — марку. Чтобы определить марку цемента, изготовляют смесь из цемента и стандартного кварцевого песка в соотношении 1:3 по массе. Затворяют эту смесь водой, которую берут в количестве 40% от массы цемента. Из смеси изготовляют призматические образцы (балочки) размерами 40X40X160 мм. Первые сутки после изготовления балочки твердеют во влажном воздухе, а затем в течение 27 сут — в воде комнатной температуры. Через 28 сут балочки испытывают на изгиб, а образовавшиеся при этом половинки балочек — на сжатие. При испытании получают самые разнообразные показатели прочности. Например, предел прочности при сжатии образцов может оказаться равным 40; 41,2; 43; 46 МПа и т. д. Эти числа, характеризующие прочность, называют активностью цемента.

Бесконечное множество значений прочности, а значит, и активности затрудняет сравнение различных цементов. Поэтому оценивают прочность цемента с помощью марок. Марка цемента — это условная характеристика, численно равная минимальному пределу прочности при сжатии стандартных образцов. Например, марка цемента 400 означает, что предел прочности его при сжатии гарантируется не ниже 400 кгс/см2. Если при испытаниях получены значения прочности, большие 400 кгс/см2 (до 500), марка цемента все равно будет 400. Установлены стандартные марки портландцемента от 400 до 600 (табл. 10). Чем выше марка, тем более прочный камень образуется при твердении цемента.

Прочность цемента при соответствующих условиях внешней среды со временем возрастает (рис. 25). Нормальными условиями твердения цементных материалов (строительного раствора и бетона) считают

Читайте так же:
Вес 1 куба цементного раствора м200

температуру около 20°С и относительную влажность воздуха 95—100%. При понижении температуры замедляются химические реакции взаимодействия цемента с водой. Это выражается в недоборе прочности (сравните кривые 1 и 2). Для ускорения твердения бетонные изделия обрабатывают насыщенным паром при температуре 60…90°С. Пропаривание позволяет за 10…12 ч получать распалубочную прочность бетона, составляющую 70% от проектной 28-суточной (кривая 3). Тепловую обработку изделий надо проводить в условиях, исключающих высушивание бетона, так как вода необходима для синтеза кристаллогидратов цементного камня. .

Возрастание прочности с течением времени — важное свойство цемента и материалов на его основе. Этим цементные материалы принципиально отличаются от других каменных материалов — природных (гранита, известняка) и искусственных (керамики, стекла), у которых однажды сформированная прочность может со временем под воздействием разрушительных факторов среды только уменьшаться.

Цемент же при благоприятных условиях твердения продолжает гидратироваться. В результате увеличивается объем кристаллического сростка гидратных новообразований, а объем промежутков между ними, наоборот, сокращается. Таким образом, физическая причина увеличения прочности связана с уменьшением пористости цементного камня. Снижая пористость, можно существенно повысить его прочность. Так, методом горячего прессования при температуре 250 °С и давлении 350 МПа в лабораториях получают цементный камень с небольшой пористостью (всего 2…4%) и очень высокой прочностью — через 1 сут Ясж — = 412 МПа, через 90 сут — 655 МПа. Это более чем в 10 раз превосходит самую высокую прочность цемента (60 МПа) и бетона (60.„80 МПа), получаемую при стандартных испытаниях. Следовательно, вяжущие свойства цемента используют далеко не.полностью.

Рис. 25. Кривые роста прочности цемента во времени:
1 — твердение при температуре 5 °С, 2 — нормальное твердение при 20 °С, 3 — пропаривание при 85 °С

Из-за развитой системы пор и капилляров цементный камень сравнительно легко проницаем для воды, агрессивных жидкостей и газов, которые могут вызвать его коррозию.

Стойкость к коррозии цементного камня характеризуется отношением его к химическим воздействиям, которые подразделяют на три основных вида.

Коррозия первого вида связана с разложением новообразований цементного камня, растворением и вымыванием (выщелачиванием) из него Са(ОН)2. Такая коррозия развивается наиболее интенсивно в мягких водах (дождевых, талых), содержащих небольшое количество солей. Под действием проникающих в бетон мягких вод растворяется наименее стойкое соединение Са(ОН)2. Вслед за этим разлагаются гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. Наиболее эффективное средство борьбы с выщелачиванием — введение в состав цемента добавок, связывающих Са(ОН)2 в более стойкие соединения. Такие добавки, называемые активными минеральными, будут рассмотрены в § 25.

Коррозия второго вида обусловлена взаимодействием Са(ОН)2 и других составных частей цементного камня с агрессивными веществами внешней среды. В результате этого образуются легкорастворимые соединения, которые вымываются из цементного камня, тем самым ослабляя его. К этому виду относится, например, кислотная и магнезиальная коррозия.

Свободные кислоты встречаются в сточных водах промышленных предприятий. Кислотная среда может также возникнуть при конденсации на поверхности конструкций влаги, если в атмосфере содержатся агрессивные вещества — хлор, хлорид водорода, сернистый газ. Такая атмосфера характерна для современных промышленных центров. Попадающая в бетон кислота взаимодействует с Са(ОН)2. Образующийся при этом хлорид кальция легко растворяется в воде и вымывается.

Коррозия третьего вида характеризуется тем, что в результате взаимодействия со средой в порах цементного камня возникают новые твердофазные соединения, объем которых намного больше объема исходных продуктов реакции. Кристаллы этих соединений, увеличиваясь в объеме, давят на стенки пор, вызывая большие внутренние напряжения и растрескивание батона.

Наиболее ярко коррозия этого вида проявляется при действии на цементный камень сульфатных вод (сульфатная коррозия). Вероятность сульфатной коррозии учитывают при строительстве морских гидротехнических сооружений, возведении фундаментов зданий в районах, где грунтовые воды содержат сульфаты натрия или кальция. В этих случаях применяют сульфатостойкий портландцемент.

Влияние водоцементного отношения на сроки схватывания цемента

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

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

Читайте так же:
Клей цементный кладочно монтажный

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

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

Начало схватывания цемента наступает

Сколько времени твердеет бетон? Этой информацией должен владеть любой застройщик, который каким-то образом работает с бетоном. Очень важно определить через какое время бетон наберет требуемую мощность. Потому что преждевременная распалубка, нагружение конструкций тяжестью сверху могут привести к нарушению её целостности. Однако передерживание бетона увеличит сроки строительства. Поэтому необходимо понимать теоретическую часть этого процесса.

Процессе набора прочности бетона имеются две основные стадии:

Первое это — схватывание бетона. Она довольно короткая, происходит в первые сутки жизни бетона. Время схватывания бетона или цементного раствора (далее только бетон) существенно зависит от температуры окружающего воздуха. При температуре 20 0 С начало схватывания цемента происходит примерно через 2 часа после затворения цементного раствора, а конец схватывания наступает примерно через три часа. То есть — процесс схватывания занимает всего 1 час. Однако, при температуре 0 0 С этот период растягивается до 15-20 часов. Чего говорить, если само начало схватывания цемента при 0 0 С начинается лишь спустя 6-10 часов после затворения бетонной смеси. При высоких температурах, например при пропаривании ЖБИ в специальных камерах период схватывания бетона ускоряется до 10-20 минут.

В течение периода схватывания бетонная смесь остается подвижным, на неё ещё можно воздействовать. Это объясняется механизмом тиксотропии. Тиксотропия это способность субстанции уменьшать вязкость от механического воздействия и увеличивать вязкость в состоянии покоя. Пока перемешивать до конца несхватившийся бетон, процесс схватывания бетона и цемента растягивается, стадия твердения не наступает. Поэтому доставка бетона сопровождается постоянным перемешиванием бетонной смеси на автомиксерах, сохраняя её подвижность и тормозя процесс твердения.

Твердение бетона это процесс наступает сразу после окончания схватывания цемента. Представьте, что мы при помощи бетононасоса наконец-то уложили бетон в опалубку, он благополучно схватился, и тут собственно и начинается процесс твердения бетона. При затвердевании прочность бетона становится более высокой. При обеспечении правильного ухода и хороших погодных условиях, спустя 8-10 дней, бетон приобретает так называемую распалубочную прочность, 70 % прочности от 100 процентной прочности соответствующую классу бетона, которую бетон набирает на 28 сутки. На практике примерно так и происходит, если здание возводится монолитным способом, то опалубка под колонны, под перекрытия стоит не меньше недели, а то и все две. Стоит отметить, что скорость твердения бетона зависит от множества факторов. Сюда относится температура, влажность, жесткость бетонной смеси, качество материалов, но самым главным и влиятельным фактором является температура. Твердение бетона и цемента это химическая реакция. И как общеизвестно, чем выше температура реакции, тем быстрее она идет. Внизу указана таблица влияния температуры на набор прочности бетона.

Температура 0 С

А что касается неответственных конструкций, например, стяжка, отмостка, сюда же можно отнести какие-то массивные кострукций, которые работают в основном на сжатие (например, ленточные фундаменты) здесь можно произвенсти распалубку раньше. Как правило это 3-5 дней. Но не ранее трех суток, это критический минимум, когда бетон набирает 30-40 % прочности и бетону возможно будет давать стартовую нагрузку. На практике распалубочную прочность можно определить двумя способами. Первый простой способ, в лаборатории ЖБИ и бетонного завода поинтересоваться и узнать о конкретном составе у технолога (Сколько времени он твердеет? Через сколько дней он набирает распалубочную прочность?).

Второй способ это вызвать технолога на объект. Произвести отбор проб при бетонировании. Как правило, пробы — это кубики 10 *10 сантиметров. Проверка соответствия параметрам производится на специальном прессе методом сжатия отлитых из проб смеси кубиков, которые выдерживают на протяжении 28 суток до полного затвердения. Промежуточные проверки делаются в лаборатории на 1, 3, 7, 14 сутки после заливки. При отборе проб важно хранить пробы точно в таких же условиях, в каких находиться конструкция. Если пробы будут храниться в теплых условиях, а конструкция в холодной среде, то они будут быстрее твердеть, и при испытании покажут повышенную прочность, относительно прочности конструкций. Если ориентироваться по таким пробам, и произвести распалубку раньше положенного срока, то это может привести к неприятным последствиям.

Читайте так же:
Болит зуб под временным цементом

Так же имеются не разрушающие методы контроля прочности бетона. Но они имеют очень большую погрешность. И в основном они применяются для диагностики старых конструкций, где невозможно произвести отбор проб. Поэтому самыми надежными считаются испытания разрушающими методами.

В целом, твердение бетона и набор прочности ЖБИ идёт не месяц, и не два, а годы. 28 суточный срок регламентирован лишь для того, чтобы гарантировать определённую марку бетона на тот или иной период. График набора прочности бетона или ЖБИ не линеен и в первые дни и недели процесс происходит наиболее динамично. Почему же так? А вот как раз давайте разберёмся. Пришла пора поговорить про процесс гидратации цемента. Годами набирать твердость бетону помогает процесс гидратации цемента, но прежде чем рассказать о нем, стоит отметить и еще одну, возможную, стадию жизни бетонных материалов, которую допускать нельзя.

Необратимые негативные изменения в свойствах стройматериала происходят при плохой организации работ. Например, жаркий летний день, стоит автомиксер с бетоном и ждет 10 часов начала разгрузки. В это время с бетоном уже идут процессы, резко понижающие его технические качества. Бетон в такой ситуации не твердеет, но происходят некие необратимые процессы, существенно снижающие его качества в дальнейшем. Этот процесс называется «свариванием» бетона. Поэтому очень важно соблюдать правила доставки и разгрузки бетонной смеси, а также предварительная подготовка места устройства бетона на стройплощадке. Рекомендуется заливать бетон при температурах близкой к расчётным, то есть 20-25 0 С, и в течение периода схватывания бетона. Немаловажное значение в планирований бетонных работ, это расстояние до объекта, где предполагается заливать бетон. Порою расстояние оказывается слишком большим, и время доставки бетонной смеси на автомиксере увеличивается. В такой ситуаций рекомендуется расположить бетоносмесительные узлы ближе к объекту. Это поможет уменьшить время доставки. В такой ситуаций неоценимую помощь в решений вопроса окажут бетоносмесительные установки типа EREN compact с возможностью относительно быстрого монтажа и переустановки при необходимости.

А теперь о процессе гидратации. Его обеспечивают нижеперечисленные четыре минерала в составе цемента:

  1. C3S трёхкальциевый силикат (3CaO x SiO2) минерал участвующий в процессе нарастания прочности цемента в течение всего времени. Без сомнения, он является главным звеном, хотя, в период первых суток жизни бетона у трёхкальциевого силиката есть серьёзный более шустрый соперник C3A, о котором мы упомянем позже. Процесс гидратации цемента является изотермическим, то есть — химическая реакция сопровождающаяся выделением тепла. Именно C3S «греет» раствор цемента при затворении, прекращает греть в период с начала затворения до момента начала схватывания, затем выброс тепла в течение всего периода схватывания и дальше происходит постепенное снижение температуры.

Трёхкальциевый силикат и его вклад в набор прочности бетона наиболее значим лишь в первый месяц жизни бетонной или ЖБИ конструкции. Это те самые 28 дней нормального твердения. Далее, его влияние на набор прочности цемента ощутимо уменьшается.

  1. C2S двухкальциевый силикат 2CaO x Si02 начинает активно действовать лишь спустя месяц после затворения цемента в бетонной смеси, как будто принимая эстафету у трехкальциевого силиката. Впрочем, можно и сократить срок начала реакции с помощью определенных добавок. Но независимо от этого действие данного минерала длится несколько лет подряд. Зато, его действие длится годами, в течении всего периода нарастания прочности железобетона, ЖБИ или бетона.
  1. C3A 3-кальциевый алюминат 3CaO x Al2O3 является самым активным элементом в составе цементного раствора. Он начинает деятельность с самого начала процесса схватывания. Именно ему мы обязаны за набор прочности, в течение первых дней жизни бетона или железобетона. В дальнейшем его роль в твердении и наборе прочности минимальна, но в скорости ему нет равных. Быстро пробежав дистанцию, этот «спринтер» уступает дорогу своим напарникам.
  1. Наконец, C4AF 4-кальциевый алюмоферит (4CaO x Al 2O3 x Fe2 O3). Это четвертый элемент системы по набору прочности, причем элемент на первый взгляд практически бесполезный. В реакцию он не вступает очень долго. Лишь через многие годы этот «ленивец» вступает в дело и позволяет еще чуть-чуть повысить прочность и твердость бетонной конструкции.

Все перечисленные компоненты при затворении водой вступают в химическую реакцию, благодаря которой происходит нарастание, сцепление и осаждение кристаллов гидратированных соединений. По сути, гидратацию можно назвать и кристаллизацией.

При соблюдении правил изготовления бетон и ЖБИ будет жизнеспособным длительное время и пусть он прослужит на благо людей на века.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector