|
Что такое гидратация цемента
Главная » Статьи о производстве бетона и цемента » Что такое гидратация цемента
Общеизвестно,
что при взаимодействии с водой цемент твердеет, образуя цементный камень,
однако, что нам дает это знание, и как можно его использовать? Можно ли как-то
влиять на процесс, и зачем в принципе необходимо это делать? Ответы на этот и
другие вопросы даст наша статья. Схватывание цемента – гидратация – проходит в
несколько стадий, понимание процессов, происходящих на каждой из них, позволяет
ученым разрабатывать новые добавки для бетона, влияющие на его качество и различные
характеристики. Зачем нужны добавки – это уже отдельный вопрос, скажем только,
что без них была бы невозможна зимняя стройка, также добавление пластификаторов
позволяет уменьшать расход электроэнергии, сокращать сроки строительства,
снижать трудозатраты, и это не говоря уже об экономии непосредственно
строительного материала и денежной выгоды. Грубо говоря, набирающий прочность
бетон проходит две стадии:
1.
Схватывание. В среднем эта стадия занимает около суток,
но время схватывание зависит от температуры окружающей среды и других факторов.
Например, летом весь процесс может занять всего час, а зимой растянуться на 20
часов. Важно также помнить, что начинается процесс не сразу, после затворения
бетона, проходит от двух до десяти часов. Впрочем, при использовании
специальных камер для пропаривания ЖБИ можно сократить время схватывания до
15-20 минут. Этот период характеризуется тем, что в это время бетон или
цементный раствор еще остаются подвижными и поддаются воздействию, причем,
чтобы материал перешел в следующую стадию, ему необходим полный покой.
Поэтому-то бетон и транспортируют в специальных крутящихся цистернах, чтобы ни
на секунду не позволить смеси застыть. Такой способ доставки сохраняет все
основные свойства бетона в течение практически неограниченного времени.
Впрочем, после 10-12 часов такого перемешивания в бетоне происходят необратимые
изменения, существенно снижающие его качество. Особенно актуально это в жару,
так как все процессы происходят быстрее.
2.
Твердение. Эта фаза наступает сразу после окончания
схватывания. Строго говоря, этот процесс занимает годы, но есть
регламентированное время в 28 суток, за которые состав должен набрать
заявленную согласно марке прочность. Сам процесс нелинеен, он может ускоряться
и замедляться в зависимости от влажности воздуха, температуры, осадков и других
факторов.
Давайте более
подробно разберем состав цемента, и от него уже будем отталкиваться. Основу
портландцемента составляют четыре минерала: C3S трёхкальциевый силикат, C2S
двухкальциевый силикат, C3A трёхкальциевый алюминат и C4AF четырёхкальциевый
алюмоферит. Все они отличаются поведением во время схватывания и твердения
бетона, они вступают в реакцию с водой не одновременно, а по очереди.
Рассмотрим каждый из этих минералов подробнее.
C3S
трёхкальциевый силикат 3CaO x SiO2. Этот минерал участвует в процессе
нарастания прочности цемента в течение всего времени, это базис, самое сильное
звено. В процессе гидратации выделяется тепло, при затворении за это
ответственен именно C3S. Впрочем, значимость этого
минерала особенно велика только в первый месяц твердения, затем он отходит на
второй план. C2S двухкальциевый силикат 2CaO x Si02 вступает в процесс сразу
после своего предшественника, то есть через месяц после начала твердения.
Впрочем, применение специальных добавок заставит его начать действовать раньше.
Зато раз начав, этот минерал уже не может остановиться, его действие длится в
течение нескольких лет, пока идет процесс нарастания прочности бетона. Очень
активен C3A трёхкальциевый алюминат 3CaO x Al2O3, он действует с самого начала
схватывания, первые несколько дней ЖБИ или бетон набирают прочность только за
его счет. Затем его влияние сходит на нет. Роль C4AF четрыёхкальциевого
алюмоферита 4CaO x Al2O3 x Fe2O3 в наборе прочности бетона минимальна. На самых
поздних сроках твердения отмечается незначительное влияние минерала, на этом
все.
Все
перечисленные компоненты при взаимодействии с водой вступают в реакцию, которую
можно назвать кристаллизацией. Благодаря разработкам и исследованиям ученых,
стало возможно влиять на процесс гидратации, изменяя его скорость по своему
усмотрению и «заказывая» необходимые параметры конечного материала. Достигается
это не только за счет специальных добавок, но и методом повышения или понижения
температуры и изменения условий процесса.
Смотрите также:
|
|
