Твердение цементного теста. Состав и строение цементного камня.

Цементное тесто, приготовленное путем смешивания цемента с водой, имеет три периода твердения.1)Первый период (вначале1-3ч), который можно назвать периодом растворения или подготовительным периодом. Когда цемент приходит в соприкосновение с водой, тотчас начинается химическая реакция и протекает она на поверхности зерен. Продукты реакции переходят в раствор до тех пор, пока жидкость, окружающая зерня цемента, не превратится в насыщенный раствор продуктов реакций. 2)Потом начинается схватывание, заканчивающееся через 5-10ч после затворения. Во время второго периода (коллоидации) цементное тесто загустевает, утрачивает подвижность, но прочность еще не велика.3)Третий период — кристаллизации или твердения (переход загустевшего теста в твердое состояние означает конец схватывания и начало твердения) При затворении цемента водой: сначала из алита при взаимодействии с водой образуется гидросиликат и гидроксид кальция: 2(3CaO*SiO2)+6H2O=3CaO*2SiO2*3H2O+3Ca(OH)2.Затем гидратируется белит: 2(2CaO*SiO2)+4H2O=3CaO*2SiO2*3H2O+Ca(OH)2.Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция: 3СаО*Al2O3+6H2O=3CaO* Al2O3*6H2O.Четырехкальциевыйалюмоферрит при взаимодействии с водой расщепляется не гидроалюминат и гидроферрит: 4СаО*Al2O3*Fe2O3+mH2O=3CaO*Al2O3*6H2O+CaO* Fe2O3*nH2O. Гидроалюминат связывается добавкой природного гипса, а гидроферрит входит в состав цементного геля. Структура цементного камня

Цементный камень включает: - непрореагировавший клинкер (~10%); - гель, состоящий из частиц новообразований размером 5-20 нм (50-70%), а также гелевых пор диаметром 1-100 нм (пористость геля

составляет 28%); - относительно крупные кристаллы (портландит, эттрингит, карбонат кальция и др.), видимые в

микроскоп не обладающие коллоидными свойствами (~20-30%); - капиллярные поры размером от 0, 1 до 30 мкм

(~10-20%); - сферические воздушные поры размером от 50мкм до 2 мм (их содержание не превышает 2-5%).

27. 27) Разновидности портландцемента: быстротвердеющий, сульфатостойкий, белый и цветные.

Быстротвердеющий портландцемент — ПЦ с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 суток твердения. Этот цемент обеспечивает более интенсивное нарастание прочности в начальный период твердения по сравнению с обычным ПЦ за счет более тонкого помола и регулирования хим. и мин. состава. Содержание C3S в БТЦ должно быть не менее 50%. Выпускается двух марок –М400 и М500. Сульфатостойкий ПЦ изготавливается из клинкера нормированного мин. состава, в к-ром содержание минералов должно быть не более (в %): C3S — 50, С3A.—5, С3A+С4AF—22, и выпускается марки М400.Цемент характеризуется пониженным тепловыделением и замедленным твердением в начальные сроки и предназначается для изготовления бетонных и железобетонных конструкций наружных зон гидротехнических и других сооружении, работающих в условиях сульфатной агрессии при одновременном систематическом попеременном увлажнении и высыхании или замораживании и оттаивании. Белый и цветные ПЦ. Белый ПЦ получают совместным тонким помолом белого клинкера, активной минеральной добавки — белого диатомита (до 6%) и гипса. Гипс, активная и инертная добавки в измельченном состоянии должны иметь белизну не ниже установленной. Для получения клинкера используют чистые известняки, мел и белую каолиновую глину. Обжиг клинкера белого ПЦ производят при более высокой температуре. Белый ПЦ предназначается для архитектурно-отделочных работ в сборном жилищном, гражданском и промышленном строительстве и выпускается трех марок: 300, 400, 500. Цветной ПЦ в зависимости от цвета, подразделяют на желтый, розовый, красный, коричневый, голубой, зеленый, черный и делится на марки: 300, 400, 500. Получают его совместным помолом цветного клинкера, активной минеральной добавки и гипса, либо белого клинкера, красящей добавки, белого диатомита и гипса. Цветной цемент применяют при наружных и внутренних архитектурно-отделочных работах, при изготовлении облицовочных плиток, лестничных ступеней, подоконных плит, фактурного слоя панелей, искусственного мрамора. Коррозия цементного камня и бетона: коррозия I вида обусловлена растворением и вымыванием некоторых его составных частей (коррозия выщелачивания); коррозия II вида обусловлена воздействием агрессивных веществ, которые, вступая во взаимодействие с составными частями цементного камня, образуют либо легкорастворимые и вымываемые водой соли, либо аморфные массы, не обладающие связующими свойствами; коррозия III вида объединяет процессы, при которых компоненты цементного камня, вступая во взаимодействие с агрессивной средой, образуют соединения, занимающие больший объем, чем исходные продукты реакции. Коррозия1-го вида. В рез-те выщелачивания ↑ пористость цементного камня и ↓ его прочность.Процесс ускоряется, если на цементный камень действует мягкая вода или вода под напором. При ремонте повреждённых конструкций необходимо: - расшивка и заделка трещин или нагнетание в трещины высокоподвижных растворов; - очистка и восстановление поверхностных слоев бетона.При воздействии отрицательных температур ремонтные смеси должны включать воздухововлекающие или микрогазообразующие добавки и обеспечивать минимальную усадку, получение бетонов марок по водонепроницаемости W6-W8. Способы борьбы с коррозией I вида.: • Создать бетоны повышенной плотности за счет снижения В/Ц; • Вводить в цементтонкомолотые мин. добавки к-рые связывает гидроксид кальция в нерастворимые соединения Са(ОН)2 + SiO2(аморф.) + mH2O = CaO•SiO2nН2О.• Использовать пуццолановый цемент; • Карбонизация поверстного слоя бетона, путем выдерживания его на воздухе; • Гидроизоляция поверхности цементного камня в виде оклейки, облицовки или пропитки поверхностного слоя гидроизоляционными материалами. Коррозии второго вида: кислотная, магнезиальная, коррозия под влиянием некоторых органических веществ и т. п.Кислотная возникает при действии р-ров любых кислот, за исключением поликремниевой и кремнефтористо-водородной.Кислота вступает в химическое взаимодействие с Ca(OH)2, образуя растворимые соли (например, СаСl2)и соли, увеличивающиеся в объеме (CaSO42H2O): Са(ОН)2 + 2НСl = СаСl2+ 2Н2О илиСа(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4+2H2O Под действием кислот могут разрушаться также и гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция, превращаясь в кальциевые соли и аморфныебессвязанные массы SiO2nH2O, Al2(OH)3, Fe2(OH)3.При слабой кислотной коррозии (рН=4-6) цементный камень защищают кислотостойкими материалами(окраской, пленочной изоляцией и т. п.).По стойкости к действию кислот слабой концентрации цементы можно расположить в таком порядке: глиноземистый цемент, пуццолановый ПЦ и обычный ПЦ.При сильной кислотной коррозии (рН< 4) вместообычного портландцемента используют кислотоупорный цемент и кислотостойкие заполнители или полимерные связующие. Углекислотная коррозия является разновидностью общекислотной коррозии.Она развивается при действии на цементный камень воды, содержащей свободный диоксид углерода в виде слабой угольной кислоты сверх равновесного количества: CaCO3 + СO2 + Н2О= Са(НСO3)2При этом, чем ↑ Н2СО3, тем ↑ скорость коррозии. Магнезиальная коррозия происходит при воздействии наCa(OH)2 растворов магнезиальных солей, которые встречаются в грунтовой, морской и других водаx. Меры защиты от магнезиальной коррозии те же, что и при коррозии 1-го вида. Характерной коррозией III вида является сульфатная коррозия. Сульфаты, часто содержащиеся в природной и промышленных водах, вступают в обменную реакцию с гидроксидом кальция, образуя гипс CaSO42H2O.Разрушение цементного камня в этом случае вызывается кристаллизационным давлением кристаллов двуводного гипса. Для защиты бетона от солевой коррозии необходимо: -применять бетоны с низким В/Ц; -тщательно уплотнять бетонную смесь; -использовать воздухововлекающие и уплотняющие добавки; -применять пористые заполнители, а также цементы, обеспечивающие высокую плотность цементного камня(портландцемент без минеральных добавок); -отводить агрессивные солевые растворы от поверхности конструкции, либо изолировать их путем устройства защитных покрытий. Специфическим видом повреждения цементных штукатурок и бетона является коррозия, вызванная жизнедеятельностью низших грибов, выделяющихорганические и минеральные кислоты. Наиболее распространённая форма повреждения при действии грибков - превращение бетона и штукатурки в сыпучую несвязанную массу, при этом разрушается также декоративная окраска и обои. Эффективным способом ремонта и защиты от грибкового поражения является применение сухих ремонтных смесей, имеющих в своем составе биоцидные препараты.