|
| |
  |
Перейти на главную Журналы 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 (CaS04- НгО) или ангидрит (CaS04), 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(0Н)2 - продуктом гидролиза C3S - с образованием СаСОз. Последний осаждается, вызывая загустевание теста. Были высказаны также предположения, что ложное схватывание может быть следствием активации C3S в результате аэрации в условиях умеренно высокой влажности. Вода адсорбируется на зернах цемента, и активированные этим поверхности зерен могут быстро соединяться с большим количеством воды при перемешивании: такая быстрая гидратация будет также вызывать ложное схватывание. Контрольные испытанця на заводе позволяют гарантировать отсутствие ложного схватывания уТЫента. Однако если появится ложное схватывание, оно может быть устранено повторным перемешиванием бетонной смеси без добавки воды. Хот это не так легко, однако удобоуклады-ваемость будет повышена и бетон может быть уложен обычным способом. ТОНКОСТЬ ПОМОЛА ЦЕМЕНТА Известно, что помол клинкера с добавкой гипса является одним из последних этапов в производстве цемента. Так как гидратация начинается с поверхности цементных частиц, то суммарная площадь их поверхности будет определять количество материала, способного прогидрати-роваться. Таким образом, скорость гидратации зависит от тонкости помола цемента, и для быстрого нарастания прочности необходима высокая тонкость помола (см. рис. 1. 2.). С другой стороны, затраты на тонкий помол цемента весьма велики, к тому же чем выше тонкость помола цемента, тем быстрее он снижает свою активность при хранении на воздухе. Тонкомолотый цемент характеризуется ускоренной реакцией щелочей с реакционноспособными заполнителями, вызывает в тесте повышенную усадку и больше предрасположен к трещинообразованию. Однако тонкомолотый цемент имеет меньшее водоотделение, чем грубомолотыи.  2000 2500 Удельная поверхность (по Вагнеру) 6 см2/г 5000 С повышением тонкости помола увеличивается требуемое количество гипса для регулирования сроков схватывания, так как в тонкомолотом цементе большее количество СзА способно к ранней гидратации. Содержание воды в тесте стандартной консистенции больше в случае тонкомолотого цемента, но увеличение тонкости помола цемента повышает удо-боукладываемость бетонной смеси. Это кажущееся несоответствие может частично объясняться тем, что при определениях консистенции цементного теста и удобоукладыва- емости измеряются различные свойства цементного теста; к тому же случайно вовлеченный воздух влияет на удобоукладываемость цементного теста, а цементы различной тонкости помола могут содержать различное количество воздуха. Очевидно, что тонкость помола-важнейшее свойство цемента, поэтому ее следует тщательно контролировать. Ранее тонкость помола характеризовалась просеиванием через сито. Остаток по весу на британском стандартном сите № 170 не должен был превышать у обычных портландцементов 10% и у быстро-твердеющих портландцементов 5%. Цемент, удовлетворяющий этим условиям, не будет содержать избытка крупных зерен, которые из-за своей сравнительно небольшой удельной поверхности слабо участвуют в процессах гидратации. Однако ситовой анализ не дает информации о размере зерен более мелких, чем размер отверстий британского стандартного сита № 170, хотя именно более мелкие зерна оказывают огромное влияние на гидратацию в раннем возрасте. Попытки использовать сита с меньшими размерами отверстий, вплоть до № 300, были безуспешными из-за засорения чрезвычайно мелкой сетки сита. Поэтому стандартом BS 12:1958 предусматривается испытание по определению удельной поверхности цемента, т. е. общей площади поверхности зерен в см на 1 г. В США удельную поверхность цемента определяют с помощью турбидиметра Вагнера (стандарт ASTM С 115 - •59) *. В соответствии с требованиями BS 12:1958 удельная поверхность обычного портландцемента должна быть не менее 2250 см/г и быстро-твердеющего - не менее 3250 см/г, * В СССР разработан и стандартизирован метод определения удельной поверхности по воздухопроницаемости (ГОСТ 310-60). Величина удельной поверхности, определяемой этим методом, составляет 2500-3500 см/г для обычного портландцемента и до 3500-4500 см/г для быстротвердеющего. (Прим. ред.) Рис. 1.2. Зависимость прочности бетона при сжатии в различном возрасте от удельной поверхности цемента Возраст: / - 1 год; 2 - 90 сутг, 5 - 28 сут.; 4 - 7 сут. Минимальная удельная поверхность шлакопортландцемента составляет 2250 см!г (BS 146: 1958) и портландцемента с умеренной экзотер-мией -3200 с.2/г (BS 1370:1958). В течение последних 20 лет набюдается общая тенденция размалывать цемент более тонко, поэтому обычный товарный портландцемент, производимый в Англии, имеет удельную поверхность большую, чем минимум, указанный в BS 12 : 1958. Среднее значение в настоящее время составляет 3000 cMp-ja. Глиноземистый цемент обычно размалывается более грубо, чем портландцемент. В соответствии с требованиями BS 915: 1947 удельная поверхность глиноземистого цемента должна быть не менее 2250 см1г\ на практике встречаются лишь немногим более высокие значения. СТРУКТУРА ГИДРАТИРОВАННОГО ЦЕМЕНТА Многие механические свойства цементного камня и бетона зависят не столько от химического состава гидратированного цемента, сколько ют физической структуры продуктов гидратации. Поэтому необходимо иметь правильное представление о физических свойствах цементного геля. Свежеприготовленное цементное тесто представляет собой пластичную структуру из частиц цемента в воде, но как только тесто схватилось, его кажущийся или общий кбърш остается примерно постоянным. любой стадии гидратации твердеющее тесто (цементный камень) состоит из разл личных гидратных новообразований, которые в целом относят к гелю, кри- сталлов Са(0Н)2, некоторых второстепенных компонентов, негидратированного цемента и объема пор, которые были заполнены водой. Эти поры называют капиллярными порами, но в геле существуют внутренние пустоты, называемые порами геля. Таким образом, в гидратированном тесте различают два класса пор, представленных схематически на рис. 1.3. Крупные черные точки на схеме представляют гелевые частицы; промежутки между ними - это гелевые поры; пространства, обозначенные буквой С, представляют капиллярные пустоты (размер гелевых пор для наглядности увеличен). Так как большинство продуктов гидратации имеют коллоидные размеры, во время гидратации площадь поверхности твердой фазы значительно увеличивается, и на этой поверхности адсорбируется большое количество свободной воды. Если при гидратации нет поступления воды в цементное тесто извне, то вода затворения будет расходоваться для  Рис. 1.3. Упрощенная модель структуры цементного камня 0 1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 |
