Ложное схватывание

Ложным схватыванием называют ненормальное преждевременное загустевание цемента в течение нескольких минут после его перемешивания с водой. Ложное схватывание отличается от мгновенного схватывания тем, что при нем выделяется незначительное количество тепла. Повторное перемешивание цементного теста без добавки воды восстанавливает и поддерживает пластичность цементного теста до тех пор, пока оно не схватится обычным способом и без потери прочности.

Некоторые причины ложного схватывания следует искать в дегидратации гипса в случае его помола с недостаточно охлажденным клинкером; при этом образуются полугидрат (CaSO4- —Н2О) или ангидрит (CaSO-i), которые при перемешивании цемента с водой гидратируются с образованием гипса. Таким образом, схватывание гипса имитирует общее загустевание цементного теста.

Другая причина появления ложного схватывания может быть связана с наличием щелочей в цементе. При хранении цемента они образуют карбонаты, которые, в свою очередь, реагируют с Са(ОН)2 — продуктом гидролиза C3S — с образованием СаСО3. Последний осаждается, вызывая загустевание теста.

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.

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.

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.

51. Прочность цемента. Понятие активности, марки и класса цемента, методика их определения. Изменение прочности цементного камня во времени. Распределение цементов по эффективности пропаривания. Определение прочности и марки цемента. Важнейшим свойством портландцемента является его способность твердеть при взаимодействии с водой и переходить в камневидное состояние. Чем выше механическая прочность затвердевшего камневидного тела (раствора, бетона) и чем скорее она достигнута, тем выше качество цемента или иного вяжущего вещества

Механическую прочность затвердевших цементов можно оценивать различными способами, например по пределу прочности при сжатии, изгибе, растяжении и скалывании образцов той или иной формы. При этом подбор состава смесей, изготовление, хранение и испытание образцов осуществляют, строго выполняя требования, устанавливаемые соответствующими стандартами на то или иное вяжущее вещество в той или иной стране.

Допускается введение в портландцемент без изменения его наименования добавок, ускоряющих твердение или повышающих его прочность (кренты, сульфоалюминато- и сульфоферритосиликатные продукты, обожженные алуниты и каолины) в количестве не более 5 % по массе цемента.

По механической прочности цементы подразделяют на марки: 300, 400, 500, 550 и 600. Марки цементов определяют по пределу прочности при изгибе и сжатии образцов, изготовленных и испытанных через 28 сут с момента изготовления. Образцы из быстротвердеющих портландцемента и шлакопортландцемента испытывают через 3 и 28 сут

Тонкость помола цементов должна характеризоваться остатком на сите № 008 не более 15 %. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец—не позднее 10 ч от начала затвореиия.

Для определения прочности при изгибе и сжатии готовят балочки размером 40X40X160 мм из раствора цемента с температурой 20±3°С с песком состава 1: 3 по массе с применением вибрации Балочки из раствора хранят в формах над водой в течение 24±2 ч, помещая в ванну с гидравлическим затвором. Далее их расформовывают и хранят в воде (температура 20±2°С) в течение 27 сут. Через 28 сут с момента изготовления и не позднее 30 мин после извлечения из воды балочки испытывают на прочность при изгибе, а полученные половинки — на сжатие. Показатель предела прочности при сжатии, достигаемого через 28 сут стандартного твердения, вычисляют как среднее арифметическое четырех наибольших результатов испытания. Его называют активностью цемента. При этом образцы (балочки и их половинки) при испытании должны иметь предел прочности при изгибе и сжатии не ниже значений,

Во все виды портландцемента (без добавок и с минеральными добавками) допускается по согласованию с потребителем введение при помоле пластифицирующих и гидрофобизирующих добавок в количестве не более 0, 3 % по массе цемента в пересчете на сухое вещество добавки. По многим данным, решающее влияние на прочность и скорость твердения цементов оказывает C3S. Уже через 7 сут прочность его достигает примерно 70% конечной. Двухкальциевый силикат твердеет медленно, и лишь через 12 мес показатели его прочности становятся достаточно высокими. Активнее ведет себя C4AF. Влияние содержания минералов на прочностные показатели портландцементов различного сос Как уже говорилось, прочность, пористость, долговечность цементного камня, растворов и бетонов при прочих равных условиях решающим образом зависят от водоцемеитного отношения и, следовательно, от концентрации вяжущего в единице слитной смеси его с

52. Твердение цементного геля при пониженной и отрицательной температурах. Понятие о морозостойкости цементного камня в связи с его структурными характеристиками. после перемешивания портландцемента с большим количеством воды образуется в течение нескольких часов раствор, пересыщенный Са(ОН)2 и содержащий гидросиликат кальция в метастабильном состоянии. Этот гидрат быстро выделяется согласно теории Ле Шателье; последующее твердение может быть следствием удаления воды из продуктов гидратации, как полагал Михаэлис. цементный гель.

В сухой среде или при отрицательных температурах процессы твердения цементного камня приостанавливаются и рост прочности прекращается. Замерзший цементный камень обладает способностью после оттаивания продолжать набирать прочность. Морозостойкость Высокая морозостойкость цементного камня и бетонов — важнейшее свойство, в большой мере определяющее долговечность различных сооружений, особенно гидротехнических, дорожных, ирригационных.

При эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций возможно попеременное замерзание и оттаивание их в водонасыщенном состоянии. Как известно, объем воды при переходе в лед увеличивается приблизительно на 10 %. Естественно, что вода в порах и капиллярах цементного камня при замерзании оказывает большое гидравлическое давление на их стенки, вызывая напряжения растяжения. Многократные теплосмены приводят к постепенному расшатыванию структуры цементного камня и бетона, объемному расширению, появлению трещин и снижению прочности.

Разрушительное действие попеременного замерзания и оттаивания усиливается в тех случаях, когда вода (например, морская) содержит значительное количество различных солей. Наконец, конструкции, находящиеся в напряженном состоянии, при прочих равных условиях подвержены более интенсивному разрушению.

вода, заполняющая цементный камень начинает переходить в лед, в первую очередь, в крупных порах и полостях при температуре 0 и —1 °С. При дальнейшем понижении температуры системы лед начинает образовываться в капиллярах всеуменьшающегося диаметра. В наиболее тонких из них вода замерзает около —25°С, а в гелевых порах, по некоторым данным, — лишь при —70 °С. Под давлением замерзающей воды и льда на стенки пор и капилляров цементный камень значительно увеличивается в размерах. Это увеличение, особенно в области температур от —5 до —20 °С, достигает примерно 1—2 мм/м в зависимости от свойств цемента и значения В/Ц. При оттаивании объем уменьшается, не достигая, однако, первоначального. при В/Ц= 0, 4...0, 45 при значительной гидратации цементный камень почти не содержит капиллярных пор. Пористость его создается в основном гелевыми порами, заполненными водой в псевдотвердом состоянии. Отсюда следует, что бетоны высокой морозостойкости целесообразно готовить при В/Ц, не превышающих 0, 45—0, 5. Таким образом, для повышения морозостойкости цементного камня и бетона применяют добавки: пластифицирующие, способствующие уплотнению камня вследствие уменьшения его водопотребности при сохранении подвижности; воздухововлекающие (пенообразователи); гидрофобизирующие. Следует также отметить отрицательное влияние пропаривания бетонов на морозостойкость цементного камня. Это объясняется разрушением тонкопористой структуры и образованием сообщающихся капилляров и пор