|
|
|
О бетонных смесях
|
Адгезионные свойства цементов |
|
Адгезионные свойства цементов зависят от их минералогического состава, тонкости помола и принятого цементоводного отношения. Повышенной адгезией обладают цементы, дающие наибольшее количество коллоидных частиц в период приготовления бетонной смеси и уплотнения бетона. Цементо-водное отношение должно иметь оптимальное значение, обеспечивающее хороший расплыв цементного теста по заполнителю, и в то же время достаточную плотность затвердевшего цементного камня. Прочность сцепления цементного камня с заполнителями увеличивается во времени при твердении бетона, затем может иметь небольшие спады и повышения вследствие перекристаллизации новообразований цемента в контактной зоне до приобретения ими наиболее устойчивого термодинамического состояния. Влияние минералогического состава заполнителей на прочность сцепления их с дементным камнем в последнее время обстоятельно исследовалось Т. Ю. Любимовой и Э. Р. Пинусом, которые определяли микротвердость в контактных слоях. Исследованиями установлено, что заполнители могут быть разделены на две группы: химически не взаимодействующие с вяжущим изверженные горные породы (например, гранит); химически и физико-химически взаимодействующие с вяжущим породы (карбонатные породы и кварцевые пески). Контактный слой в заполнителях первой -группы отсутствует, прочность адгезионного оцешьения близка к нулю, контактные слои цементного камня имеют повышенную прочность. |
|
Подробнее...
|
|
|
Затвердевший бетон представляет собой сложное капиллярно-пористое тело, состоящее из трех фаз: твердого вещества, воздуха и воды. Твердая фаза представлена заполнителями, осколками клинкера и новообразованиями цемента, причем она не сплошная, а пронизана макро- и микропустотами, заполненными либо воздухом, либо водой. В соответствии с размерами частиц твердой фазы и пустот можно рассматривать макро- и микроструктуру бетона. Вода в бетоне также находится в различных качественных состояниях: а) химически связанная в новообразованиях цемента; б) псевдотвердая в гелевых порах; в) сорбционная, осаждающаяся на твердых поверхностях за счет конденсации водянйх паров, в виде пленок толщиной около 0,1 мк и заполняющая полностью открытые капилляры размерами менее 0,2 мк; г) капиллярная, насыщающая поры диаметром 0,2— 40 мк при непосредственном соприкосновении бетона с водой и удерживаемая в нем капиллярными силами; д) свободная, заполняющая иногда более крупные пустоты цементного камня под действием гравитационных сил или давления. Злая исходное водоцементное отношение и степень гидратации цемента в бетоне, можш расчетным путем установить микро- и макропористость бетона. В зависимости от сорбционного заполнения пустот водой А. В. Лыков разделяет их на микропоры с диаметром менее 0,2 мк и макропоры с диаметром более 0,2 мк. |
|
Подробнее...
|
|
Процессы гидратации цемента |
|
Все процессы гидратации цемента связаны с проявлением контракции — стяжения системы из цемента и воды. При гидратации минералов цементного клинкера абсолютный объем новообразований несколько больше объема исходных минералов, но меньше суммы абсолютных объемов минералов и воды до реакции, что связано с вхождением воды в кристаллическую решетку твердого вещества. Как видно из приведенного примера, грамм-молекула трехкальциевого алюмината и 6 грамм-молекул воды занимали абсолютный объем 196,98 см, который после реакции уменьшился на 46,87 см, хотя объем твердой фазы алюмината возрос на 61,13 см. Трехкальциевый алюминат при гидратации проявляет контракцию в 2,5—3 раза большую, чем остальные минералы портландцементного клинкера. При гидратации же портландцемента значения контракции в среднем характеризуются уменьшением абсолютного объема цемента и воды на 6—7 л на 100 кг цемента. Под действием контракции в цементном камне твердевшего бетона образуются закрытые микропоры размером от 100 цр 1000 А и возникают внутренние, растягивающие напряжения. При образовании контракционных пор _ в них возникает вакуум, под влиянием которого они могут быть заполнены воздухом или водой, в зависимости от условий твердения бетона. При твердении цементного камня на воздухе наряду контракцией — химической усадкой происходит и физическая усадка вследствие испарения воды из полостей микроструктурных элементов. Величина физической усадки меньше кон-тракционной, развивается она в основном уже в отвердевшем цементном камне, и ее действие проявляется в создании внутренних растягивающих напряжений в бетоне. На реакции с цементом воды затрачивается 15—20% от веса цемента, для затворения бетоннойхмеси — обычно 40 — 60%. Остаток воды сосредоточивается в пространстве между зернами цемента и под зернами заполнителей в результате седиментационных явлений, образуя межзерновые капилляры и седиментационные полости. Размеры диаметров капиллярных пор колеблются от долей микрона до десятков микрон, седиментационных полостей — до сотен микрон. |
|
Подробнее...
|
|
|
При этом между частицами тидросиликатов развиваются химические связи, что дает возможность говорить о постепенном развитии кристаллизационных процессов в геле. Структурообразование и превращение цементного теста з камень протекают фактически гораздо сложнее из-за полими-неральности и полидисперсности цемента. Уже в ранние сроки гидратации появляется некоторое количество кристаллических новообразований, и в поздние сроки твердения на зернах будут образовываться коагуляционные структуры; Замедление гидратации зерен за счет образования пленок сменяется периодами бурного ее протекания, разрывом и уплотнением гелевых оболочек. Изложенный выше порядок'течения процессов только статистически характерен для основной массы зерен цемента л выражает внешние наблюдаемые физические процессы при структурообразовании и отвердевании бетона. Несмотря на то что процессы гидратации идут в бетонах в течение нескольких лет, наиболее интенсивно твердение проходит в первый месяц, что и используется при определении марочной прочности в возрасте 28 суток. Гелеобразные новообразования в основном накапливаются на поверхности зерен цемента и, увеличивая их толщину, все больше и больше препятствуют (проникновению воды к реак-ционноспособной поверхности зерен. Поэтому затвердевший цементный камень в 28-суточном возрасте имеет в своем составе до 30—50% непидратированных частиц цементного клинкера, играющего как бы роль микрозаполиителя й могущего служить материалом для залечивания микротрещин, образующихся от внутренних напряжений в цементном камне. Затвердевший цементный камень является микропористым веществом, так как между переплетенными частицами гидросиликатов остаются пустоты, соизмеримые по размерам с частицами геля,— примерно 25—50 А. Эти пустоты заполнены водой, которая находится в состоянии мономолекулярных адсорбционных пленок и имеет особые свойства. Она не может быть вытеснена при гидростатических давлениях ниже 16 атм к переходит в лед при температурах от —40 до —75°. Твердая фаза новообразований цементного камня состоит из основной массы волокнистых тоберморитоподобных гидросиликатов с разной степенью уплотнения и закристаллизованное. Масса силикатных новообразований пронизана крупными пластинчатыми кристаллами Са(ОН)2, гексагональными и кубическими кристаллами гидроалюминатов и игольчатыми кристаллами эттрингита. В дальнейшем при лаличии жидкой фазы идет медленный процесс перекристаллизации новообразований, растворение более мелких из них и рост более крупных. Развивающееся кристалл8изационное давление может приводить к образованию микротрещин, которые залечиваются новыми новообра- зованиями.
|
|
Коагуляционное структурообразование |
|
Коагуляционное структурообразование, с одной стороны, полезно, так как препятствует седиментационным явлениям, с другой, ухудшает удобоукладываемость бетонных смесей. При взаимодействии .цемента с водой основное количество гидратных новообразований, главным образом гидросульфо-алюминатов, вначале откладывается на поверхности зерен цемента, образуя полупроницаемые пленки, которые на определенный период затрудняют переход новообразований в межзерновое пространством Кинетика реакций с водой характеризуется бурным начальным периодом, продолжающимся 10—30 минут после затворения: происходит большое тепловыделение, насыщение жидкой фазы СаО, возрастает электропроводность, проявляется некоторая пластическая прочность теста. С развитием пленок новообразований вокруг частиц цемента реакции замедляются и идут только под плёнками. Наступает так называемый индукционный период, продолжающийся два-четыре часа. При этом наблюдается малое тепловыделение, пониженное содержание СаО в жидкой фазе и незначительное нарастание пластической прочности. Затем вследствие развития осмотического давления под пленками происходит их разрыв. Межзерновое пространство насыщается гидратными новообразованиями, вода имеет свободный доступ к открытым поверхностям цементных зерен, реакции получают дальнейшее развитие за счет образования гидроалюминатов и гидросиликатов кальция. В этот основной период структурообразования (схватывания), продолжающийся шесть-восемь часов, снова увеличивается тепловыделение, резко возрастает пластическая прочность, в конце периода исчезает тиксотропия, что связано с сильным уплотнением геля, в котором гидросиликаты переплетены между собой наподобие войлока, пронизанного кристаллами других новообразований. Обычно укладку и уплотнение бетонной смеси производят в индукционный период. |
|
Подробнее...
|
|
|
|
|
<< Первая < Предыдущая 1 2 3 4 Следующая > Последняя >>
|
|
Страница 3 из 4 |
|
|
|
|
|