Свойства цемента и цементного камня. Камень цемент


Искусственный камень цементный – свойства, характеристики

Fb

Твитнуть

Vk

ОК

G+

Pinterest

Декоративный камень ценится сегодня за эстетичный внешний вид, легковесность и дешевизну, однако при этом технические характеристики тоже достаточно хорошие. Искусственный камень цементный – отличный вариант как для внутренней, так и наружной отделки. Преимуществ у него множество, что и объясняет популярность этого вида облицовки.

Искусственный камень цементный

Свойства и особенности

Декоративный камень на цементной основе изготавливается на портландцементе марки не ниже М400. В качестве дополнительных компонентов используются:

  • песок,
  • пластифицирующие и модифицирующие добавки,
  • гидрофобные агенты,
  • армирующие вещества,
  • краситель.

Многие производители вместо обычного цемента применяют белый. Такая основа позволяет окрашивать смесь в любой цвет, и он будет лучше проявляться, чем на обычном цементе. Полученный раствор перемешивается и заливается в специальные формы, где просушивается при естественных условиях. Лицевая поверхность изделий получается фактурной и рельефной, а оборотная – ровной, но шероховатой.

Технология очень проста, поэтому сделать облицовку можно самостоятельно. Нужно лишь приобрести нужные компоненты, армирующую сетку и заливочные формы. Специалисты настоятельно рекомендуют использовать армирующую сетку. Она нужна для того, чтобы материал имел какую-то основу. Закладывается тогда, когда половина раствора уже залита в формы. Сохнут изделия долго – 12 дней в формах, а затем еще две недели без них. Формы могут быть не только купленные в магазине, но и изготовленные своими руками. Чем необычнее их узор, тем уникальнее цементный камень и тем больше он похож на натуральный.

Как правило, в производственных условиях продукция выпускается в виде кирпича и плитки. Геометрия разнообразна. Есть и мелкоформатные элементы, и более габаритные. Разновидностей по габаритам и цветовым характеристикам более чем достаточно, что и определяет широкую область применения. Отделка отлично смотрится на целой стене или отдельной ее части, перегородке, камине, арке, колонне, мебели и даже потолке. Кроме того, облицовка возможна не только в жилых, но и общественных, коммерческих, служебных и других помещениях.

Преимущества и недостатки

Как известно, все материалы, изготовленные на основе цемента, очень прочны. Не исключение и искусственный камень из цемента. Главное, если подразумевается самостоятельное изготовление, то необходимо дать материалу набраться прочности. Тогда можно с уверенностью утверждать, что отделка получится не просто прочной, а еще и устойчивой к механическим повреждениям.

Отличительное свойство – влагостойкость, что и позволяет применять его в качестве фасадной и другой наружной облицовки. Например, гипс не может похвастаться водоустойчивостью, поэтому плитка из цемента в этом случае более предпочтительна. Изделия подойдут и для отделки влажных помещений, таких как ванная комната или кухня. Вдобавок, они «не раскисают» под воздействием постоянной влажности и ее перепадов.

data-ad-client="ca-pub-4950834718490994"data-ad-slot="9712140001"data-ad-format="auto">

Продукция из цемента абсолютно экологична и гипоаллергенна. В составе нет агрессивных и химически опасных компонентов. Более чем на 90% состав натурален. Стоит отметить и пожаробезопасность.

Искусственный камень цементный легок в монтаже и последующем уходе. Облицовка осуществляется непосредственно на поверхность с помощью мастики или другого высокопрочного клея. Облегчает весь процесс легкий вес материала. Но, в сравнении с гипсовым камнем, цементный тяжелее, поэтому и клей должен быть соответствующим. Очистка должна быть регулярной и тогда поверхность надолго сохранится в привлекательном виде.

Бесспорно, такой необычный отделочный материал добавит любому помещению торжественности, но в то же время и уюта. Оттенки могут быть различны, но очень популярны натуральные, благодаря которым отличить цементные изделия от натурального камня практически невозможно.

Среди недостатков можно отметить лишь тот факт, что плитка или кирпич из цемента все же менее прочные, чем натуральная облицовка. Потому не рекомендуется укладка в местах у основания пола, которые в наибольшей степени подвержены воздействиям.

Также стоит отметить, что некоторые образцы не устойчивы к ударным и другим воздействиям, в результате чего поверхность покрывается трещинами, образуются сколы и потертости. Следует учесть, что чем выше марка цемента, тем, соответственно, прочнее материал.

Декоративная плитка – уникальный материал. Преимуществ множество – прочность, долговечность, износоустойчивость и декоративность. При этом стоимость декоративного аналога в несколько раз ниже натуральной продукции, а технико-эксплуатационные свойства уступают не намного.

Fb

Твитнуть

Vk

ОК

G+

Pinterest

otdelkadom-surgut.ru

Структура цементного камня. Выделяют основные элементы структуры цементного камня:

1. Непрореагировавшие зернаклинкера, количество которых постепенно уменьшается.

2. Относительно крупные кристаллыи эттрингита (ГСАК), образующие каркас цементного камня, который увеличивает его упругие свойства, жесткость.

3. Мелкие гелевидные частичкигидросиликатов кальция – цементный клей, который играет роль матрицы, придает цементному камню связанность и деформативные свойства.

Соотношение кристаллической и гелевой составляющих определяет индивидуальные физико-механические свойства цементного камня: прочность, деформативность и т.д. При этом указанное соотношение зависит от химического и минерального состава цемента.

4. Очень мелкие гелевые поры(в которых вода замерзает только при -50С и ниже и не перемещается под действием силы тяжести). Эти поры большого влияния на свойства цемента не оказывают.

5. Капиллярные поры(размером 0,1-20 мкм), которые получаются за счет испарения излишней воды затворения, не вступившей в химические реакции. Они не желательны, так как в них вода замерзает уже ниже -5С, что опасно с точки зрения морозостойкости. С другой стороны, вода поглощается в эти поры даже из воздуха за счет капиллярной конденсации. Количество этих пор необходимо уменьшать за счет снижения начального количества воды затворения.

6. Крупные воздушные поры(от 50-100 мкм до 2 мм), которые появляются за счет вовлечения воздуха в бетонную и растворную смесь при перемешивании. Они, как правило, замкнутые и имеют положительное значение, так как, в отличие от капиллярных пор, обычно не заполняются водой и в большей степени снижают теплопроводность материала и, кроме того, не только не снижают, а даже увеличивают его морозостойкость (играют роль резервных пор).

В порах цементного камня обычно присутствует жидкая фаза, которая представляет собой водные растворы щелочей, прежде всего. Это обусловливает отсутствие коррозии стальной арматуры в цементном бетоне при достаточной концентрации раствора Са(ОН)2вследствие «пассивирующего» действия щелочи по отношению к стали.

Свойства портландцемента. Истинная плотность портландцемента 3,1-3,15 г/см3; насыпная плотность 900-1100 кг/м3.

Водопотребность цемента при получении теста нормальной густоты обычно 24-28 %. Снижение водопотребности достигается использованием добавок пластификаторов (ПАВ) и особенно суперпластификаторов.

Сроки схватыванияпортландцемента определяются тоже на приборе Вика (с иглой). По ГОСТ начало схватывания ПЦ должно быть не ранее 45 минут и не позднее 10 часов. Для ускорения или замедления схватывания применяют химические добавки.Ускорителямиявляются: хлориды, сульфаты и карбонаты щелочных металлов (CaCl2, поташ К2СО3и т.п.), жидкое стекло, формиат кальция. Необходимо учитывать, что некоторые из них (особенно хлориды) вызывают коррозию арматуры в железобетоне.Замедлители: лигносульфонаты кальция (ЛСТ), сахарная патока.

Равномерность изменения объема цемента при твердении является важным качественным показателем. Причиной неравномерного изменения объема цементного камня являются местные деформации, вызываемые расширением свободного СаО и периклазаMgOвследствие их запоздалой гидратации (гашения). По стандарту изготовленные из теста нормальной густоты образцы-лепешки через 24 ч предварительного твердения выдерживают в течение 3 ч в кипящей воде. Лепешки не должны деформироваться, не допускаются также радиальные трещины, доходящие до краев.

Тепловыделение цемента обусловлено тем, что реакции гидратации клинкерных минералов являются экзотермическими. Наиболее интенсивно ПЦ выделяет тепло в ранние сроки твердения, причем большее содержание алита и трехкальциевого алюмината обусловливает большее тепловыделение. Белитовые цементы имеют меньшее тепловыделение. Бóльшее тепловыделение позволяет твердеть бетону при низких температурах, в том числе при отрицательных (метод «термоса»), мéньшее – нужно для массивных конструкций (для недопущения неравномерных температурных деформаций).

Прочность портландцемента.Прочность ПЦ, а также шлакопортландцемента и их разновидностей характеризуют марками, которые определяют по пределу прочности на сжатие и изгиб образцов-балочек, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 нормальной консистенции, после твердения образцов в течение 28 суток при нормальных условиях. Цементы разделяют на марки: 300 (цемент пониженной прочности), 400 (рядовой), 500 (повышенной прочности), 550 и 600 (высокопрочные). Марки ПЦ: 400, 500, 550 и 600.

Предел прочности на сжатие (в МПа) половинок образцов-балочек в возрасте 28 суток называется активностьюцемента.

Прочностные показатели портландцемента, а также шлакопортландцемента и их разновидностей приведены в табл. 2.

Таблица 2. Прочностные показатели портландцемента,

шлакопортландцемента и их разновидностей

Наименование цемента

Марка

цемента

Предел прочности, МПа (кгс/см2)

при изгибе в возрасте, сут

при сжатии в возрасте,

сут

3

28

3

28

Портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент

Быстротвердеющий

портландцемент

Быстротвердеющий

шлакопортландцемент

300

400

500

550

600

400

500

400

-

-

-

-

-

3,9 (40)

4,4 (45)

3,4 (35)

4,4 (45)

5,4 (55)

5,9 (60)

6,1 (62)

6,4 (65)

5,4 (55)

5,9 (60)

5,4 (55)

-

-

-

-

-

24,5 (250)

27,5 (280)

19,6 (200)

29,4 (300)

39,2 (400)

49,0 (500)

53,9 (550)

58,8 (600)

39,2 (400)

49,0 (500)

39,2 (400)

Прочность портландцемента зависит: а) от минерального состава клинкера; б) тонкости помола; в) водоцементного отношения; г) времени и условий твердения; д) времени и условий хранения. Влияние минерального состава клинкерана твердение ПЦ иллюстрирует рис.4, на котором показана кинетика набора прочности отдельных минералов.

Рис.4. Кинетика набора прочности отдельных минералов клинкера

Алит твердеет быстро и набирает высокую прочность. Белит твердеет резко замедленно, но при благоприятных условиях твердения в поздние сроки его прочность может превысить прочность алита. Трехкальциевый алюминат отличается очень высокой скоростью гидратации, но его конечная прочность вследствие рыхлой структуры невысока. Четырехкальциевый алюмоферрит по кинетике набора прочности занимает промежуточное положение между алитом и белитом. Кинетика твердения и конечная прочность ПЦ в целом будут определяться соответственно указанному влиянию отдельных минералов и их содержанию в клинкере.

Тонкость помолаоказывает существенное влияние на прочность цемента, так как чем тонкость помола выше, тем выше его скорость твердения.

Влияние водоцементного отношенияпоказано на рис.5. Максимальная прочность цементного камня достигается при оптимальном для данного цемента значении В/Ц (обычно 25 – 27 %), соответствующем наилучшей структуре материала. Снижение прочности при меньших значениях В/Ц объясняется недостатком порового пространства для размещения новообразований и, как следствие, появлением внутренних напряжений. Уменьшение прочности цементного камня при увеличении В/Ц сверх оптимального объясняется увеличением объема пор, прежде всего капиллярных, появляющихся за счет наличия и последующего испарения излишней воды затворения, не вступившей в химические реакции.

Со временем при твердении цемента в нормальных условиях его прочность значительно вырастает (через 1-2 года может на 30-40 % превысить марочную 28-суточную прочность).

Условия тверденияоказывают сильное влияние на прочность цемента. Наиболее быстрое его твердение происходит при повышенной (до 70- 80С) температуре и относительной влажности среды, близкой к 100 %. Наоборот, высыхание цементного камня, а также его замораживание прекращают твердение, а последнем случае может произойти даже сброс прочности. Особенно отрицательное действие оказывает раннее замораживание (когда цемент еще не набрал достаточной прочности), которое может вызвать разрушение изделий. При низких положительных температурах твердение идет, но медленно.

Хранениецемента, даже при отсутствии прямого доступа влаги, снижает его способность к эффективному твердению. Через 1-3 месяца хранения активность цемента падает на 10-20 %,через 3-6 месяцев – на 30-40 %.

Морозостойкость– важнейшее свойство цементного камня. Оно зависит прежде всего от его капиллярной пористости. Морозостойкость повышается за счет ограничения водоцементного отношения, что возможно при условии применения пластифицирующих химических добавок. Кроме того, морозостойкость повышают введением воздухововлекающих добавок (микропенообразователей).

Стойкость портландцемента к химической коррозии. Выделяют коррозию первого вида – разрушение цементного камня в результате растворения и вымывания некоторых его составных частей (в основном коррозия выщелачивания). Главным средством борьбы с выщелачиванием гидроксида кальция является применение плотного бетона и введение в цемент активных минеральных добавок, связывающих Са(ОН)2 в малорастворимое соединение – гидросиликат кальция.

Коррозия второго вида происходит при действии на цементный камень 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 (кислотная и магнезиальная коррозия, коррозия под влиянием некоторых органических веществ и т.п.).Кислотнаякоррозия возникает под действием растворов любых кислот, за исключением поликремниевой и кремнефтористо-водородной. Кислота вступает в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, образуя растворимые соли (например,) или соли, увеличивающиеся в объеме:

От слабой кислотной коррозии (рН = 4...6) бетоны защищают кислотостойкими материалами (окраской, пленочной изоляцией и т.п.).

Углекислотнаякоррозия является разновидностью кислотной коррозии. Она развивается при действии на цементный камень воды, содержащей свободный диоксид углерода (агрессивный) в виде слабой угольной кислоты сверх равновесного количества,

Магнезиальнаякоррозия наступает при воздействии на гидроксид кальция растворов магнезиальных солей:

Меры защиты от этой коррозии те же, что и от коррозии 1-го вида.

Коррозия под действием органических кислот, как и неорганических, быстро разрушает цементный камень. Вредное влияние оказываютмасла, нефть, керосин, бензин, мазути т.д.

Коррозия цементного камня возникает также под действием минеральных удобрений, особенно аммиачных. Аммиачная селитра, состоящая в основном из, действует на гидроксид кальция:

.

Образуется нитрат кальция, который хорошо растворяется в воде и вымывается из бетона.

Коррозия третьего видаобъединяет процессы, при которых компоненты цементного камня, вступая во взаимодействие с агрессивной средой, образуют соединения, занимающие больший объем, чем исходные продукты реакции. Характерной коррозией этого вида являетсясульфатнаякоррозия. Ее разновидность –сульфоалюминатнаякоррозия–возникает вследствие взаимодействия гипса с гидроалюминатом цементного камня с образованием гидросульфоалюмината кальция трехсульфатной формы, называемогоцементной бациллой, по уравнению реакции

Для предотвращения сульфатной коррозии используют сульфатостойкий ПЦ. При сульфатной агрессии целесообразно также применять пуццолановые и шлаковые портландцементы, но тогда, когда бетоны не будут подвергаться частым попеременным замерзаниям и оттаиваниям.

Коррозия под действием концентрированных растворов щелочей, особенно при последующем высыхании, возникает в результате образования соединений, кристаллизующихся с увеличением в объеме (соды или поташа–при насыщении бетона едким натром или кали). В слабощелочной среде цементный камень не подвергается коррозии.

Защита бетона и других материалов от коррозии требует больших расходов. Поэтому при строительстве зданий необходимо определить характер возможного действия среды на бетон, а затем разработать и осуществить нужные меры для предотвращения коррозии, которые в общем случае сводятся к трем основным путям:

  • правильный выбор цемента;

  • изготовление плотных и водонепроницаемых бетонов;

  • применение защитных покрытий.

studfiles.net

Цементный камень - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Цементный камень

Cтраница 1

Цементный камень и заполнитель имеют поры. Кроме того, в бетоне имеются пустоты в результате недостаточного уплотнения или во-доотделения, которые могут составлять от 1 до 10 % объема бетона.  [2]

Цементный камень состоит из гелевых и кристаллических продуктов гидратации цемента и многочисленных включений в виде негидратированных зерен клинкера. Основная масса новообразований при взаимодействии цемента с водой получается в виде гелевид-ной массы, состоящей в основном из субмикрокристаллических частичек гидросиликата кальция.  [3]

Цементный камень после твердения представляет собой микроскопически неоднородную систему, состоящую из кристаллических сростков, гелеобразных масс, зерен цемента, не полностью прореагировавших с водой, и пор.  [4]

Цементный камень, являющийся минеральным клеем, скрепляющим зерна заполнителя, должен обладать достаточной собственной прочностью и адгезией, т.е. хорошо сцепляться ( срастаться) с зернами заполнителя.  [6]

Цементный камень при наличии в цементируемом интервале агрессивных сред должен быть коррозионно-стойким к этим средам.  [7]

Цементный камень и окружающие породы являются упругими телами с одинаковыми модулями упругости и коэффициентами Пуассона, поэтому их можно рассматривать как единую упругую толстостенную оболочку вокруг колонны.  [8]

Цементный камень является пористым телом. В процессе гидратации портландцемента при невысокой температуре радиус пор уменьшается от долей миллиметра в жидком тампонаж-ном растворе до единиц и даже сотых долей микрометра в сформировавшемся камне. При повышенных температурах в камне может происходить перекристаллизация неустойчивых продуктов гидратации, образовавшихся в начальный период твердения, в более устойчивые при данных условиях, при этом радиус пор увеличивается. По данным В. С. Данюшевского и К. А. Джаба-рова, средний радиус пор в камне трехмесячного возраста, сформировавшемся из раствора тампонажного портландцемента с и0 5 при температуре 22 С, равен 0 012 мкм, при температуре 50 С - 0 025 мкм, а при температуре 160 С - уже 0 6 мкм. Практически непроницаемым может быть тело лишь с субкапиллярными каналами, радиус которых менее 0 2 мкм. Даже в камне со средним радиусом пор 0 012 мкм имеется некоторое число достаточно крупных каналов с радиусом 1 мкм и более, благодаря которым камень становится проницаемым. По крупным по-ровым каналам жидкость может перетекать из одного пласта в другой или в атмосферу. Проникновение агрессивной пластовой жидкости по капиллярным каналам внутрь камня способствует интенсификации коррозии его. Важно поэтому контролировать проницаемость цементного камня и так регулировать состав его, чтобы предотвратить возможность образования значительного числа капиллярных и более крупных поровых каналов.  [9]

Цементный камень характеризуется повышенной растворимостью в соляной кислоте.  [10]

Цементный камень в определенных условиях эксплуатации может быть улучшен добавлением ПВС, так как он легко образует водонерастворимые комплексы со многими веществами, в частности с соединениями бора. При 100 С и более высокой температуре, особенно в щелочной среде, ПВС сшивается в трехмерную структуру, образуя очень прочный каркас. Исследования, проведенные во ВНИИКРнефти показали, что ПВС может быть сшит в разбавленных растворах в трехмерную структуру при температурах 30 - 100 С обработкой полимера окислительно-восстановительной системой, содержащей бихромат аммония и тиосульфат натрия.  [11]

Цементный камень, получаемый из такого раствора, имеет несколько повышенную прочность при изгибе, улучшенные показатели по деформативности, раствор се-диментационно устойчив. Благодаря эффекту кольмата-ции асбестовыми волокнами пористых и трещиноватых коллекторов, а также упрочнения контактной зоны, возрастает критическое давление гидроразрыва, что снижает вероятность поглощения тампонажного раствора.  [12]

Цементный камень - искусственное твердое тело, образовавшееся при затвердевании суспензий тампонажных цементов и других вяжущих веществ.  [13]

Цементный камень, образующийся при затвердевании тампо-нажных цементов, содержит твердую, жидкую и газообразную фазы. Твердая фаза, в свою очередь, содержит несколько минералогически различных фаз: остатки негидратированных зерен портландцемента, продукты гидратации, частицы инертных или не вступивших в реакцию активных добавок, кристаллы солей, введенных с водой затворения и выкристаллизовавшихся из жидкой фазы. Жидкая фаза содержит воду с растворенными в ней веществами.  [14]

Цементный камень из гипсоглиноземистого цемента устойчив при температурах до 330 К. Гипсоглиноземистый цемент твердеет не так быстро, как глиноземистый цемент, но быстрее портландцемента.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Свойства цемента и цементного камня

Часть их нормирована стандартами, другие — нет, но все они оказывают заметное влияние на свойства бетона.

В настоящее время в нашей стране действуют две системы стандартов, регламентирующих технические требования к цементам. Ниже рассматриваются свойства цемента с ориентацией на требования ГОСТ 10178-85.

Тонкость помола цемента характеризуется остатком на сите 0,08 мм (размер отверстий в свету 80 мкм), который должен быть, согласно ГОСТ, < 15%. Это требование сегодня в значительной степени утеряло смысл, так как фактически производятся цементы с остатком менее 10% (обычно 4-8%, а в тонкомолотых цементах — 2—4%). Кроме того, оно не дает информации о размерах основной части зерен цемента, меньших 80 мкм. Поэтому обычно используется другая характеристика: удельная поверхность1 цемента. Она составляет для рядовых цементов 2500—3000 см2/г, а для тонкомолотых цементов высоких марок — 4000—4500 см2/г.

Истинная плотность цемента составляет 3,1 г/см3. Она используется при расчете состава бетона, так как позволяет определить, какой объем займет цемент в бетонной смеси. При введении в цемент минеральных добавок его плотность снижается до 3-2,9 г/см3, шлаковый и пуццолановый портландцементы имеют плотность 2,7-2,9 г/см3. Поэтому по плотности цемента можно определить наличие в нем минеральных добавок.

Насыпная плотность цемента (рн) используется при его объемном дозировании, расчете емкостей или складов, для определения массы цемента по его известному объему. Она составляет 0,9-1,2 г/см3.

Водопотребностъ цемента — количество воды, необходимое для получения цементного теста нормальной густоты. Стандартом не нормируется. Колеблется в пределах 21-30%, увеличиваясь с ростом тонкости помола и при введении ряда минеральных добавок. Желательно применять цементы с пониженной нормальной густотой, так как при ее росте увеличивается водопотребность бетонной смеси. Цементное тесто нормальной густоты характеризуется определенной консистенцией.

Схватывание цемента можно определить как потерю пластичности цементным тестом (или иначе как состояние, когда пластичности уже нет, а прочности — еще нет). Определяется на тесте нормальной густоты. Характеризуется началом схватывания — не ранее 45 мин с момента затворения цемента водой и концом схватывания — не позднее 10 ч. Для практики более важно начало схватывания, определяющее «время жизни» смеси. Его можно упрощенно определить по отпечатку стержня (карандаш) в лепешке из теста нормальной густоты. Пока оно пластично — он правильный. При начале схватывания вокруг него появляются трещины.

Для бетонных смесей начало схватывания обычно заметно больше, чем для теста нормальной густоты, так как в них используются более высокие водоцементные отношения (0,4-0,7).

Ложное схватывание цемента выражается в быстром загустевании бетонной смеси после затворения водой. При помоле цемента для замедления схватывания вводится гипсовый камень CaS04- 2Н20. В процессе помола развиваются высокие температуры (до 150 °С и выше). Это может приводить к дегидратации с образованием строительного гипса CaS04 • 0,5Н20 (т. е. гипс фактически обжигается). При затворении цемента водой происходит быстрая гидратация полуводного гипса (начало схватывания его может наступать уже через несколько минут), что и приводит к резкому загустеванию бетонной смеси.

Проверить цемент на ложное схватывание можно повторными определениями нормальной густоты теста через короткие промежутки времени.

Меры борьбы с ложным схватыванием:

  • замедление гидратации гипса введением пластифицирующих добавок;
  • разрушение образовавшихся гипсовых структур путем более длительного перемешивания смеси.

Равномерность изменения объема. Равномерное изменение объема цемента при твердении (усадка и набухание) неизбежно, а вот неравномерное — недопустимо. Оно происходит при резко замедленном гашении пережженных свободных СаО и MgO (ограничения их содержания — см. выше). Продукты их гидратации увеличиваются в объеме, что приводит ктрещинообразованию в бетоне, причем иногда в значительном возрасте.

Равномерность изменения объема цемента определяется на лепешках из цементного теста нормальной густоты по ГОСТ 310.3-76.

Тепловыделение цемента. Реакции цемента с водой идут с выделением значительного количества тепла. При этом чем быстрее минерал реагирует с водой, тем больше тепла он выделяет.

Наибольшее тепловыделение имеет алюминат, второе место занимает алит. Величина тепловыделения зависит от минералогического состава цемента, тонкости помола. Минеральные добавки в цементе снижают тепловыделение.

Максимум тепловыделения наблюдается в первые сутки, в процессе схватывания и начального твердения цемента. За 3 суток цементы различного состава выделяют тепла 110—380 Дж/г цемента, что составляет 60—80% от его месячного количества.

Тепловыделение ведет к разогреву бетона. В массивных конструкциях температура в зависимости от вида и расхода цемента может за 3 суток подниматься до 60-70 °С. Вследствие охлаждения поверхностных слоев в них возникают растягивающие напряжения. Это может привести к трещинообразованию. Чтобы исключить его, применяют низкотермичные цементы: сульфатостойкий, пуццолановый, шлакопортландцемент.

При бетонировании в осенне-весенний период тепловыделение играет уже положительную роль, так как повышает температуру бетона и скорость его твердения. Полезно оно и при зимнем бетонировании. В этих случаях целесообразно использование цементов с повышенным тепловыделением (быстротвердеюшие цементы).

Контракция При твердении цемента происходит увеличение объема твердой фазы, так как вода, связываемая химически, встраивается в структуру гидратированных частиц. Но при этом она «упаковывается» более плотно, и ее объем уменьшается по сравнению с исходным. Уменьшается и суммарный объем вступивших в реакцию воды и цемента. Это явление и называется контракцией (стяжением).

Контракция начинается с момента затворения цемента водой, т. е. одновременно с химическими реакциями. Пока бетонная смесь пластична, контракция сопровождается уменьшением объема смеси, т. е. осадкой (что можно наблюдать визуально). Но при схватывании внешний объем смеси фиксируется, а контракция проявляется уже объемными изменениями внутри цементного камня. При уменьшении объема реагирующих воды и цемента в твердеющем бетоне возникает вакуум, что легко подтвердить экспериментально.

На последствия контракции существуют две точки зрения. Согласно первой из них, контракция ведет к образованию в цементном камне нового вида пор: «контракционных». Согласно второй — новых пор не образуется, так как вода, идущая на химические реакции и уменьшающая свой объем, уже находится в капиллярных порах. Вакуум, возникающий в них, гасится подсосок извне той среды, в которой бетон твердеет, т. е. воды или воздуха. Эта точка зрения представляется более обоснованной, так как при твердении пористость цементного камня уменьшается.

Вопрос: чем гасится контракционный вакуум, важен для морозостойкости бетона. Попадание воздуха в капиллярные поры способствует ее повышению, а поступление дополнительной воды — понижению.

Величина контракции зависит от минералогического состава цемента. В среднем она составляет 6-7 л на 100 кг цемента за 28 суток твердения. Для бетона с расходом цемента 300 кг/м3 это примерно 20 л/м3. Если бетон твердеет в воде, такое ее кс.~ ячество будет дополнительно поглощено извне, а при твердении на воздухе в капилярные поры поступит такое же количество воздуха.

Лежалость цемента. При хранении цемента происходит его медленная гидратация парами влаги, содержавшейся в воздухе, а также взаимодействие с СО2 Влага конденсируется в узких контактах между зернами и вступает в реакцию с минералами цемента. Активность его при этом снижается.

Изготовитель должен гарантировать соответствие цемента стандарту в течение не менее 45 суток для быстротвердеющих и 60 суток для остальных портландцементов.

Одной из характеристик, позволяющих оценить состояние цемента при хранении, являются потери массы цемента при прокаливании. Прокаливание предварительно высушенных проб производится при температуре порядка 1000 °С. При этом разлагаются гидратированные соединения, а химически связанная вода удаляется.

Некоторые стадии потери активности цемента можно наблюдать визуально: появление агрегатов зерен (комочков), их укрупнение, увеличение прочности. Решающим для сохранности цемента является его герметичное хранение. В реальных условиях снижение активности за 3 месяца может составить 10-20%.

Применение лежалых цементов еще в большей степени, чем на прочности, отражается на морозостойкости бетона.

www.uniexo.ru


Смотрите также