Artfasadrnd.ru

Арт Фасад
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Твердение и усадка бетона

Прочность цементного камня это

Прочность цементного камня при нормальных условиях (теплая и влажная среда) продолжает нарастать многие годы. Опыты показали, что прочность его в воденарастает в течение 30 лет (дальнейшие систематические исследования не производились).

Твердению предшествует схватывание, т. е. процесс, в течение которого цементное тесто постепенно теряет пластичность, загустевает, но еще не приобретает прочности.

В соответствии с теорией твердения цемента, созданной академиком А. А. Байковым и развитой в дальнейшем другими советскими учеными (профессорами В. Н. Юнгом, Ю. М. Буттом, А. Е. Шейниным), процесс твердения представляет собой сложное физико-химическое явление: в составе цементного камня образуются новые соединения, которых не было в цементном клинкере.

Основное химическое соединение, входящее в состав цементного клинкера трехкальциевый силикат —- подвергается гидролизу разложению водой) и гидратации (соединению с водой) с образованием двух новых соединений: двухкальциевого гидросиликата 2СаО • SiO2 ад и гидрата окиси кальция.

Разложение идет по следующей реакции:

Таким образом, при твердении цемента выделяется свободный гидрат окиси кальция Са(ОН)2. Это легко установить при помощи фенолфталеина, при действии которого получается яркомалиновое окрашивание.
Другое соединение в цементном клинкере — двухкальциевый силикат—гидратируется очень медленно и образует

2СаО • SiO2 •mH2O.

Трехкальциевый алюминат подвергается быстрой гидратации по реакции:

ЗСаО • А12О3+6Н2О=ЗСаО • А12О3 • 6Н2О.

Под воздействием воды на поверхности цементных частиц образуются двухкальциевый гидросиликат, гидрат окиси кальция и трехкальциевый гидроалюминат. Гидросиликат кальция почти нерастворим в воде и выделяется в коллоидальном состоянии, в виде студенистых оболочек, на поверхности црментных частиц.

Гидроокись кальция и трехкальциевый гидроалюминат растворяются в воде, но в небольшом количестве, и раствор быстро становится насыщенным, а в дальнейшем пересыщенным. Вследствие этого при продолжающейся химической реакции новые порции гидроокиси кальция и трехкальциевого гидроалюмината выделяются также в коллоидальном состоянии. Все указанные вещества образуют вокруг частиц цемента оболочку так называемого геля (студня).

Гель обладает склеивающей способностью, которая тем больше, чем меньше он разжижен водой, т. е. чем меньше водоцементное отношение ; -гель склеивает частицы цемента, а в цементно-песчаном растворе и зерна песка. В результате цементное тесто начинает густеть и терять пластичность — оно схватывается.

В дальнейшем гидроокись кальция и трехкальциевый гидроалюминат из коллоидального состояния переходят в более устойчивое мелкокристаллическое; выделяющиеся микрокристаллы пронизывают гель и срастаются. Одновременно гель, состоящий теперь главным образом из гидросиликата кальция, уплотняется, отчасти потому, что высыхает (если цемент твердеет на воздухе), отчасти из-за что внутрь цементных частиц отсасывается вода. Вода проникает в глубь частиц цемента постепенно, и в результате все и новые его порции вступают в химическую реакцию.

Гидросиликат кальция может в дальнейшем частично выкристаллизоваться. Соотношение между объемами гелеобразной и кристаллической частей твердеющего цементного камня в каждый данный момент влияет на его прочность, усадку, ползучесть и другие свойства, как это доказано проф. А. Е. Шейкиным.
Если цемент твердеет на воздухе (всегда содержащем углекислый газ), то имеет место еще карбонизация гидроокиси кальция:

Она происходит главным образом с поверхности цементного камня или бетона. Это доказывается тем, что при действии фенолфталеина на поверхность затвердевшего цементного камня он не окрашивается в малиновый дает; если же разломать этот камень и подействовать фенолфталеином на место свежего излома, то легко обнаружить, что свободная гидроокись кальция содержится в середине образца, а по краям ее нет.

Процессы образования геля, его кристаллизации и уплотнения, а также карбонизации приводят к превращению цементного теста в искусственный высокопрочный каменный материал. Эти процессы протекают сначала быстро, затем медленнее; в особенности медленно гель уплотняется. В соответствии с этим прочность цементного камня в первые 3—7 дней нарастает быстро, затем медленнее, а спустя 3 месяца — очень мало. Прочность цемента обычно испытывают через 3, 7 и 28 дней.
Даже через несколько месяцев твердения цемента внутренняя часть его зерен, наиболее крупных, еще не успевает вступить в реакцию с водой. При повторном помоле затвердевшего цемента и смешивании с водой он может снова твердеть, но прочность получается уже невысокой.

Читайте так же:
Rdf для цементных печей

Нарастание прочности цементного камня

Нарастание прочности цементного камня имеет большое значение для строительства, так как позволяет постепенно увеличивать нагрузки на сооружения. Однако такое непрерывное повышение прочности может происходить только при твердении цементного камня в теплой и влажной среде. Если цементный камень будет находиться в сухой среде, то после испарения воды и уплотнения геля твердение приостановится.
При твердении в течение длительного срока в воде цементный камень получается более прочным, чем при твердении на воздухе.

Нормальными условиями для твердения бетона считаются: температура 15—20° и относительная влажность окружающего воздуха 90—100%, создаваемая в специальной камере или путем засыпки бетона песком либо опилками, которые постоянно увлажняют.

Тонкость помола цемента

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

Чем выше тонкость помола, тем быстрее будет нарастать прочность. Это важное свойство цемента, которое необходимо контролировать.

Как измерить тонкость помола. Нормативное значение тонкости помола по ГОСТ 10178-85 – не менее 85%. Чтобы измерить его, в сито диаметром 0,08 м насыпается 50 грамм цемента и просеивается. Остатки в сите взвешиваются и сравниваются с начальным весом. Так мы получаем фактическое значение тонкости помола.

ПРОНИЦАЕМОСТЬ И КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ С ГИДРОФОБНЫМИ ДОБАВКАМИ

Коррозионная стойкость цементного камня зависит, с одной стороны, от химической стойкости его составляющих по отношению к корродирующему агенту (например, иону SO4 2- ), а с другой — от скорости проникновения раствора корродирующего агента в цементный камень. Чтобы различить эти два процесса Ф. Лохером предложено использовать понятия «химическая» и «физическая» коррозионная стойкость цементного камня.

Пути повышения «химической» коррозионной стойкости цементного камня глубоко изучены и широко применяются на практике. Это, прежде всего ограничение содержания в исходном цементе оксида алюминия, образующего минерал С3А и соответственно гидроалюминаты кальция, а также трехкальциевого силиката C3S, дающего при гидратации гидроксид кальция — соединения, наименее стойкие в отношении различных видов коррозии.

Что касается повышения «физической» коррозионной стойкости цементного камня, то в этом направлении получены менее однозначные результаты. В ряде работ отмечено повышение непроницаемости цементного камня при введении в состав цемента доменного гранулированного шлака, золы-уноса или микрокремнезема; при этом подчеркивается, что последние два компонента повышают непроницаемость цементного камня только в том случае, если они не приводят к заметному росту водопотребности цементов.

Факторы, влияющие на скорость проникновения коррозионно-активного раствора в цементный камень

Корродирующий агент проникает в цементный камень по системе капиллярных пор в виде водного раствора. Движущей силой этого процесса является так называемое капиллярное давление, достигающее для пор малого размера чрезвычайно высоких значений. Величина давления для капилляра цилиндрической формы рассчитывается по формуле:

Величина давления для капилляра цилиндрической формы

Скорость проникновения коррозионно-активных водных растворов в цементный камень зависит

Уменьшение скорости проникновения корродирующих водных растворов в цементный камень и повышение его «физической» коррозионной стойкости может быть достигнуто как снижением пористости цементного камня при одновременном уменьшении среднего радиуса пор (т.е. его уплотнением), так и гидрофобизацией поверхности пор.

В нашей работе рассматривается возможность повышения коррозионной стойкости цементов путем уменьшения гидрофильности поверхности пор цементного при введении в состав цементов добавок-гидрофобизаторов.

Читайте так же:
Цемент песок щебенка бетон

Материалы и методы исследования

Гидрофобные цементы были получены путем помола портландцементного клинкера (C3S — 59 мас. %; C3A — 6,8 мас. %) и гипса (3,0 мас. % по SO3) в лабораторной шаровой мельнице. Гидрофобизатор — стеарат кальция (СК) вводили в состав цемента при помоле в количестве 0,5 мас.%. Помол всех цементов осуществлялся в строго одинаковых условиях.

Исследование скорости проникновения различных жидкостей в цементный камень проводили на образцах-балочках размером 4´4´16 см, приготовленных из цементного теста нормальной густоты и твердевших 28 суток в воздушно-влажных условиях. Перед проведением исследований образцы высушивались до постоянной массы при температуре 105 ± 5 о С.

В качестве жидкостей использовались вода, ацетон (чда) и н-гексан (хч).

Исследование строительно-технических характеристик цементов проводили в соответствии с ГОСТ 310.2-76 — ГОСТ 310.3-76 и ГОСТ 310.4-81.

Исследование коррозионной стойкости проводили на образцах-кубах с ребром 1,41 см, приготовленных из цементного теста нормальной густоты. Образцы предварительно твердели в течение 28 суток в воздушно-влажных условиях, а затем часть из них помещалась в 3 % раствор MgSO4, а другая часть — в воду. По истечении 28, 60, 90, 120 и 180 суток определяли прочность при сжатии и рассчитывали коэффициент коррозионной стойкости как отношение прочности образца, твердевшего в растворе MgSO4, к прочности образца, твердевшего в воде.

Влияние добавок-гидрофобизаторов на проницаемость цементного камня

Свойства используемых жидкостей представлены в табл. 1, а результаты исследования скорости их проникновения в цементный камень на основе бездобавочного цемента и цемента с 0,5 мас.% СК — в табл.2.

Скорость проникновения коррозионно-активных жидкостей цементный камень

При определении скорости проникновения жидкостей в цементный камень на основе бездобавочного цемента установлено, что произведения Фп×Фг для всех исследованных жидкостей довольно близки. Так как исследованию подвергались образцы одного состава с одинаковыми значениями фактора пористости, то можно сделать вывод о том, что гидрофильность стенок капиллярных пор цементного камня (значения фактора гидрофобности и соответственно угла Q) по отношению как к воде, так и н-гексану и ацетону, примерно одинакова.

Скорость проникновения жидкостей цементный камень

С другой стороны, при исследовании скорости проникновения различных жидкостей в цементный камень на основе цемента с гидрофобизатором установлено, что произведение факторов Фп×Фг в случае использования воды значительно ниже, чем в случае применения н-гексана или ацетона. Так как значение фактора пористости всех образцов с добавкой 0,5 мас.% СК можно принять постоянным, то становится очевидным, что в случае воды уменьшение произведения Фп×Фг связано, прежде всего, с увеличением гидрофобности внутренней поверхности цементного камня (увеличением краевого угла смачивания Q).

Ранее было установлено, что н-гексан, как и ацетон, вполне удовлетворительно смачивает поверхность частиц порошка СК, тогда как для воды он является полностью гидрофобным.

Таким образом, введение в состав цемента относительно небольших количеств гидрофобизатора — СК — приводит к заметному снижению скорости проникновения водных растворов корродирующего агента в цементный камень. Это связано, прежде всего с внутренней гидрофобизацией капиллярной структуры цементного камня. При этом общие характеристики пористости практически не изменяются.

Снижение скорости проникновения коррозионно-активного раствора в цементный камень может привести к заметному увеличению его коррозионной стойкости.

Влияние добавок-гидрофобизаторов на коррозионную стойкость цементного камня.

Строительно-технические свойства цементов с добавками СК представлены в табл. 3.

Строительно-технические свойства цементов с добавками

Как видно из полученных результатов, добавка СК оказывает слабое интенсифицирующее действие на процесс измельчения портландцемента. Скорость гидратации цемента в ранние сроки твердения в присутствии СК несколько уменьшается, что связано, вероятно, с замедлением скорости диффузии воды в затвердевший цементный камень. Однако к 28 суткам твердения прочность цемента с добавкой СК не уступает прочности бездобавочного цемента.

Интересно отметить, что цемент с добавкой СК обладает меньшей усадкой, чем бездобавочный цемент при хранении в воздушно-сухих условиях. Согласно современным представлениям, усадка цемента связана с отсосом воды в глубину пор цементного камня вследствие явления контракции. Появление пор, частично заполненных воздухом, приводит, в соответствии с уравнением (1), к возникновению капиллярного давления, стремящегося сблизить стенки пор. Гидрофобизация пор СК приводит к уменьшению величины капиллярного давления и, как следствие, к снижению усадки цементного камня при твердении.

Читайте так же:
Принцип работы дозатора для цемента

Исследование коррозионной стойкости цементов проводили с использованием малых образцов, обладающих повышенной проницаемостью с целью ускоренного получения результатов.

Зависимость коэффициента стойкости цементов от времени хранения в 3 % растворе MgSO4, представлена на рис. 1.

Зависимость коэффициента стойкости цементов от времени хранения

Как видно из полученных результатов, коррозионная стойкость цемента с добавкой СК значительно превышает коррозионную стойкость бездобавочного цемента, даже при длительных сроках хранения образцов в коррозионно-активной среде. Коэффициент сульфатостойкости цемента с добавкой гидрофобизатора после 180 суток хранения в среде MgSO4 составляет 0,905, хотя по своему химико-минералогическому составу данный тип цемента не относится к сульфатостойким.

Таким образом, результаты данной работы подтверждают предположение о том, что гидрофобизация капиллярно-пористой структуры цементного камня снижает скорость проникновения коррозионно-активных растворов в цементный камень и приводит к значительному увеличению его «физической» коррозионной стойкости. Применение подобных гидрофобных добавок в сочетании с сульфатостойкими портландцементными клинкерами может привести к созданию особокоррозионностойких цементов, обладающих, к тому же, пониженными усадочными деформациями при твердении.

В совокупности со всеми остальными факторами однородность по прочности зависит от качества и содержания используемых заполнителей, в особенности если какие-то свойства последних не позволяют получить бетон требуемой прочности. Поэтому этот параметр связывают с предыдущим, хотя опытные данные показывают, что такая взаимосвязь не всегда имеет место. При повышении однородности бетона появляются возможности для его более эффективного применения.

Показатель однородности определяется в результате проведенных испытаний контрольных образцов, произведенных из рабочего бетона с определенными заданными свойствами. К примеру, в процессе исчисления данного показателя учитываются результаты испытания одинаковых по габаритам и условиям хранения равновозрастных образцов материала. Однородность по водонепроницаемости определяется посредством испытания образцов одинаковой толщины в условиях использования одних и тех же методов.

Как и какие показатели цемента влияют на бетон

Как и какие показатели цемента влияют на сохраняемость, морозостойкость и водонепроницаемость бетона?

Вопрос довольно интересный и комплексный. С учетом того, что мы живем в век современных технологий и знаем, что существуют различные химические добавки практически под любые сырьевые материалы, однозначный ответ дать будет сложно.

Тем не менее, есть общие закономерности. Например, если мы хотим получить высокую морозостойкость, то однозначно должны использовать цемент с пониженным содержанием трехкальциевого алюмината, так как этот минерал будет существенно влиять на стойкость ко всем типам коррозии, как физической, так и химической.

Если мы говорим про минералогический состав клинкера, то тот же самый трехкальциевый алюминат и трехкальциевый силикат не очень активно взаимодействует с химическими добавками и в какой-то момент могут аннигилировать действие химической добавки за счет активности клинкера. Но есть химические добавки на основе эфиров поликарбоксилата с определенным строением боковых цепей, которые позволяют нивелировать активное влияние клинкерных минералов на сохраняемость подвижности.

В целом нельзя однозначно сказать, что конкретная характеристика цемента будет влиять на тот или иной показатель бетонной смеси. Влияет сам цемент, сырьевая база этого цемента, где он производился, какие химические добавки использовались (у каждого производителя свои особенности по химическим добавкам), характеристики конкретного заполнителя, региона, карьера. Каждая из этих составляющих будет вносить свою лепту в конечный результат.

Например, когда идет речь о больших объектных поставках или жестких требованиях по характеристикам, с нашей стороны подключаются технические консультанты. Они работают с бетонным заводом и анализируют, на каком цементе идет работа, с какими заполнителями и химическими добавками, подбирают оптимальную рецептуру для обеспечения заданных требуемых характеристик бетона.

Читайте так же:
Финишное выравнивание цементного пола

Исследование:
Какое-то время назад мы проводили серьезную исследовательскую работу по изучению поведения различных химических добавок с нашими цементами. Мы брали 2 цемента ЦЕМ I производства Щуровского завода (Московская область) и Вольского завода (Саратовская область) и порядка 20 различных химических добавок на различных химических основах. Увидели абсолютно разные картины. Таким образом, говорить о явных закономерностях мы не можем.


Как применение интенсификаторов помола влияет на эти показатели и влияет ли?

Все наши клиенты получают информацию по дозировке и типу интенсификатора, она указывается в паспорте. Мы получаем обратную связь от клиентов о том, что что-то не так, когда вводим интенсификатор помола в дозировке примерно 0.01% по сухому веществу. В основном он сказывается на поведении воздухововлекающих добавок, причем если они достаточно сильные. На рядовые воздухововлекающие добавки и пластификаторы влияние незаметно.


Как тонкость помола влияет на водоотделение?

Это вопрос баланса. Недомолотый цемент не возьмет много воды, но при этом будет довольно грубым и будет давать очень низкую прочность. Соответственно, химически связанной воды будет гораздо меньше, чем у более тонкомолотого цемента.

Если мы очень тонко измелим цемент (до удельной поверхности 5500, 6000, 7000 см2/г), то водопотребность этого цемента будет очень высокой. Тот вклад в активность, прочность цемента, который мы дали за счет тонкого помола, перекроется потерей прочности, которая придет за счет повышения нормальной густоты цемента, водопотребности. Мы должны будем вливать в систему гораздо больше воды. Чем больше воды в системе, тем ниже прочность. Это золотое правило, его надо помнить всегда.


Указываете ли вы водоотделение в документе о качестве?

Данный показатель в документе о качестве мы не указываем, так как он не является нормируемым. Но, безусловно, мы определяем его для себя, чтобы видеть стабильность наших цементов.


Встречается ли на ваших цементах такой неприятный показатель как ложное схватывание?

Такой показатель может встречаться. Особенно этот риск увеличивается в летний сезон, когда наблюдаются высокие температуры, оборудование работает на максимальных мощностях. Шаровые мельницы у нас работают по принципу удара и истирания, соответственно, все элементы внутри мельницы нагреваются, температура иногда повышается до 110° C.

Если мы ловим ложное схватывание (а мы в любом случае его поймаем, потому что у нас на заводах многоступенчатый контроль качества), мы отбираем и сырьевые компоненты и уже готовые цементы в нескольких точках контроля, партия отводится и впоследствии вылеживается отдельно. После этого лаборатория подтверждает, что ложное схватывание ушло, и только тогда мы отгружаем продукцию клиентам.

Либо, если ложное схватывание не уходит, мы срабатываем этот цемент, подмешивая его небольшими частями уже в кондиционную готовую продукцию или утилизируем по согласованию с заводом. Нашему клиенту никогда не будет отгружен продукт с ложным схватыванием.

Если есть определенный перегрев цемента, то может происходить преждевременное загустевание цементного теста, которое не определяется тестом на ложное схватывание, т.е. анализ показывает его отсутствие. Поэтому на заводах ЛафаржХолсим мы внедрили дополнительный тест на определение этого показателя.

Что это такое

Точное определение активности цемента демонстрирует абсолютную прочность испытуемого образца, сделанного из цементного раствора. На основании полученных показателей вяжущему присваивают ту или иную марку и больше понятие активности не используют (в технической документации оно не указывается). Но есть определенные случаи, когда активность и марка цемента устанавливаются в домашних условиях.

Уровень прочности может меняться в зависимости от того, какой вид присадок вводится в состав и в каких объемах. При этом, следует учитывать, что присадки влияют на характеристики смеси и активность, но никак не на марку цемента. К примеру, ускоритель твердения может в разной степени понижать срок набора прочности монолитом, но вот на твердость камня не влияет.

Таким образом, получается, что активность цемента – это своеобразное поведение структуры материала на протяжении срока службы залитой конструкции или изделия.

  • На протяжении первых 28 суток после приготовления раствора – монолит набирает прочность по проекту, в это время основной объем структуры вступает в реакцию и кристаллизуется.
  • На протяжении времени эксплуатации – кристаллизация еще может проходить, но активность в состоянии покоя может отсутствовать.
  • Окончание срока эксплуатации – минералы в составе кристаллов начинают реагировать с водой, что ведет к коррозии, деформации и другим изменениям.
Читайте так же:
Цементные растворы для цоколя

Получается, что активностью называют динамику твердения и набора прочности застывшего камня, а потом и потери прочности.

  • Активная – все компоненты в составе начинают реагировать, через 28 суток перестают кристаллизироваться.
  • Перспективная – цемент набирает прочность, достигает 100% состояния по проекту (в течение года при монтаже конструкций до ввода объекта в эксплуатацию).
  • Частично гидратированная (комплексная) – крупные негидратированные части остаются в составе монолита и выступают наполнителем.

как проверяют активность и прочность цемента

Что это означает и определение пропорций

При производстве такого материала на его упаковке можно встретить такое обозначение ПЦ и М. Она располагается после основной маркировки. Примером может служить такое обозначение, М500 Д0 или М400 Д20. Что же таят в себе эти обозначения?

Перед тем как присвоить тот или иной марке материала свой символ, над ним проводят испытания на прочность. Для этих целей производят несколько образцов прямоугольной формы, используя цемент, песок и воду. Когда смесь схватиться, затвердеет и высохнет, то полученное изделие начинают испытывать на изгиб и сжатие.

На видео рассказывается о расшифровке марок цемента:

А вот каков расход цемента на 1 куб раствора, можно узнать из данного видео.

Теперь стоит рассмотреть, что обозначает собой маркировка изделия. Буква М – это показатель прочности на сжатие образца. Когда образец затвердел, то его отправляют в пресс и медленно, давая различную нагрузку, сжимают до полного его разрешения. После этого записывают значение прочности. Предел прочности на сжатие определяется согласно среднему арифметическому для 4 образцов, которые показали самые лучшие результаты. Всего испытаниям подвергают 6 образцов.

Но в обозначении цемента имеется еще одна буква – Д. После нее могут идти такие цифры, как 0, 20, 80. Они имеются на упаковке готовой продукции.

Так как М означает маркировку материала, то Д – это количество добавок, которое выраженное в процентах. Теперь остановимся на самых популярных видах цемента.

Возможно вам также будет интересна информация о том, сколько сохнет цементная стяжка пола.

Имеются также специфические виды материала, для каждого из которых присущи свои свойства. Как определить марку цемента, обладающего особыми свойствами? У такого материала будут присутствовать следующие обозначения:

цемент Маркировка

  • Б – это обозначение говорит о том, что раствор имеет высокую скорость затвердевания;
  • ПЛ – пластифицированный;
  • СС – материал обладает сульфатостойкими свойствами;
  • Н – нормированный цемент (для его изготовления используют клинкер).

Маркировка этого строительного материала и его предназначение позволяет узнать много информации о нем, понять при каких условиях может происходить его эксплуатация.

А вот как приготовить цементный раствор для штукатурки стен и как его применять, изложено здесь.

При выборе такого материала, как цемент, нужно быть очень внимательным. Здесь важно учитывать не только его состав, но и показатели прочности, стойкости к морозам и воде. Приобретать изделие необходимо с учетом условий эксплуатации. Для определения всех характеристик цемента и разработан его маркировка. Если вы сможете разобраться, что собой представляет определенный символ, то особых проблем при выборе продукта у вас возникнуть не должно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector