Гидратация цемента

Гидратация цементахимическая реакция клинкерных составляющих цемента с водой (присоединение воды), причем образуются твердые новообразования (гидраты), которые заполняют первоначально залитый цементом и водой объем 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.

Гидратация как пространственный процесс

Цементные частицы в виде дробленых зерен окружены водой затворения, объем которой относительно велик (50—70 объемных процентов). Этот объем заполняется новообразованиями, чтобы возникла прочная структура (цементный камень). Благодаря химическим реакциям с водой уже через несколько минут возникают как на поверхности зерен, так и в воде иглообразные кристаллы. Через 6 ч уже образуется так много кристаллов, что между цементными зернами возникают пространственные связи. Через 8—10 ч весь объем между постепенно уменьшающимися зернами цемента заполнен скелетом иглообразных кристаллов, который вследствие возникновения из 3CaO*Al2O3 называется также «алюминатпой структурой». Будучи до сих пор пластичной, масса начинает застывать, и происходит быстрое нарастание прочности. В оставшихся пустотах возникают одновременно, по сначала гораздо менее интенсивно продукты гидратации клинкерных минералов 2(3CaO*SiO2) и 2(2CaO*SiO2). Последние образуют гомогенный чрезвычайно тонкопористый ворс из очень малых кристаллов, так называемую силикатную структуру. Значение этой структуры вce более увеличивается. Она является собственно носителем прочности цементного камня и приблизительно через сутки начинает вытеснять алюминатную структуру. В возрасте 28 суток (обычный срок испытания цемента и бетона) обнаруживается только силикатная структура.

Возникновение продуктов гидратации рассматривают как гелеобразование, а продукты гидратации — как гель. Скорость, с котором протекают эти процессы, зависит от:

  • крупности цементных зерен (тонины помола цемента):
  • минерального состава клинкера цемента;
  • количества воды, которым замешивается цемент;
  • температуры гидратации:
  • введения добавок

Для полной гидратации цементного зерна необходимо присутствие 0,4-кратного количества воды от его массы. Из нее только 60 % (то есть 0,25 массы цемента) связывается химически. Остальные 40 % ИСХОДНОЙ воды остаются в порах геля (гелевые поры) слабо связанными. Размер гелевых пор около 3-10 мм. Они неизбежны и служат причиной тонко-пористого строения гелевой массы.

Гидратация как химический процесс

Безводные минералы клинкера при реакции с водой превращаются в гидросиликаты, гидроаллюминаты и гидроферраты кальция.

3CaO*SiO2+H2O -> 3Ca2SiO4*H2O+Ca(OH)2 +502 Дж/г

Ca2SiO4+H2O -> Ca2SiO4*H2O +206 Дж/г

3CaO*Al2O3+6H2O -> 3CaO*Al2O3*6H2O +867 Дж/г


Образовавшийся Ca(OH)2 под действием CO2 воздуха постепенно превращается в CaCo3, гидроаллюминаты кальция с гипсом в присутствии воды дают двойные основные сульфаты, например Ca6Al2(OH)12(SO4)3*26H2O и Ca4Al2(OH)12SO4*6H2O При получении бетона образовавшийся Ca(OH)2 с CO2 воздуха и SiO2 превращается в очень прочную массу, состоящую из карбонатов и силикатов кальция.


Райхель В., Конрад Д. Бетон: В 2-х ч. Ч. 1. Свойства. Проектирование. Испытание. — М.: М.: Стройиздат, 1979. С. 33.Пер. с нем./Под ред. В. Б. Ратинова.

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home