Гидратация бетона: Гидратация цемента — что это такое?

Автор

Содержание

Гидратация цемента - что это такое?

Гидратация цемента – это процесс прохождения реакции между компонентами смеси и водой. Без воды бетонный раствор получить не удастся, так как именно при ее добавлении начинается стадия схватывания цемента, а потом и твердения. Эти два этапа считаются основными для приобретения смесью заявленных характеристик (в первую очередь прочности, а также других важных параметров).

процесс гидротациипроцесс гидротации

Согласно стандартам, начало схватывания портландцемента должно наступать через 45 и более минут после замеса смеси. После того, как процесс схватывания завершился (до 3 часов по регламенту), начинается твердение цементного раствора. Это более длительный процесс, который может занимать годы.

Марочной прочности бетонная смесь достигает через 28 дней, но и по истечении этого периода процесс твердения и набора камнем прочности продолжается.

Знать о том, каким образом проходит схватывание и твердение портландцемента, нужно обязательно. Уделив внимание этим этапам, удастся избежать ошибок при замесе и заливке, которые часто приводят к потере раствором клеящей способности, понижению прочности, деформациям и другим неприятным последствиям. Немаловажны эти знания и для производства, использования разнообразных добавок к цементу, которые меняют определенные характеристики и свойства монолита, способны продлевать или сокращать стадии.

Гидратация – что это такое

Гидратация цемента – это физико-химический процесс связывания воды и ингредиентов цементного порошка. Тут стоит внимательнее изучить состав цемента и понять, каким образом взаимодействуют с водой различные компоненты, как они влияют на сроки схватывания цемента и другие характеристики.

В состав портландцемента входят активные минеральные добавки, за счет которых бетон постепенно набирает нужный уровень прочности. Независимо от типа и марки цемента, в его состав входят четыре основных минеральных составляющих.

Компоненты, входящие в состав цемента:

  • С2S – двухкальцивеый силикат
  • С3S – трехкальциевый силикат
  • С3А – трехкальциевый алюминат
  • С4АF – четырехкальциевый алюмоферит

Все компоненты очень важны, обладают определенными свойствами, влияют специфическим образом на схватывание цемента, его твердение. Некоторые начинают сразу взаимодействовать с водой, другие работают постепенно, через какой-то отрезок времени.

Влияние компонентов на гидратацию:

  1. Двухкальциевый силикат начинает работать через месяц после затвердения монолита. Все время он пребывает в покое, ожидая очереди. Специальные пластификаторы, добавляемые в смесь, позволяют существенно сократить этот период покоя без риска потери прочности бетоном. Данный компонент работает в долговременной перспективе, положительно влияет на укрепление бетонного монолита.
  2. Трехкальциевый силикат работает все время существования цемента. Он является основой смеси, запускает процесс гидратации. При его прохождении выделяется тепло, значительно повышая температуру раствора.
  3. Трехкальциевый алюминат в ответе за процесс схватывания, так как является самым активным минеральным компонентом и обеспечивает нарастание прочности бетона на протяжении первых дней. Дальше он перестает работать.
  4. Четырехкальциевый алюмоферит минимально воздействует на процесс набора прочности бетона и его твердение, но все равно очень важен в составе. Он работает в финале, когда затвердевание цемента уже запущено, улучшая характеристики и завершая процесс.

Все минеральные составляющие цемента важны для его качества и правильного прохождения процесса гидратации. При смешивании портландцемента с водой в составе сразу создаются новые внутрикристаллические связи, демонстрирующие постепенно нарастающую прочность и доводящие бетон до состояния искусственного камня.

гидратациягидратация

Ввиду того, что сроки схватывания цемента невелики и составляют в норме от 45 до 90 минут, готовить смесь нужно непосредственно перед использованием, чтобы успеть залить и выполнить все работы до начала достижения реакцией того этапа, когда работать со смесью уже невозможно (трудно заливать) или бесполезно (понижается уровень прочности).

Для полного прохождения реакции гидратации соотношение объемов цемента и воды обычно берут равное 3:2. Химически связывается до 25% молекул воды, остальные же остаются в гелевых порах бетона, пребывая в физически связанном виде. Уменьшение объема воды приведет к неполной гидратации, повышение – к появлению капиллярных пор в процессе связывания, что понижает прочность. Точные объемы составляющих всегда указываются в инструкции к цементу или рецептуре приготовления конкретной марки бетона.

Схватывание цемента

Это самый короткий этап набора прочности бетонной смеси, которая проходит первой. Сроки схватывания зависят от состава смеси (пластификаторы, присадки могут менять характеристики) и окружающей температуры воздуха. Чем более высокая температура, тем активнее проходят процессы.

Стандартные сроки схватывания цемента:

  • При комнатной температуре – до 3 часов
  • При низкой температуре – до 20 часов
  • При высокой температуре (если бетон находится в камере пропаривания) – до 20 минут

Существуют разные типы цемента, которые выделяют в соответствии со временем схватывания. Медленный цемент начинает схватываться по истечении 2 часов после замеса, средний – через 45-120 минут, быстрый – через 45 минут. Даже если условия неблагоприятные для прохождения реакции, цемент схватывается максимум за сутки.

После того, как бетон схватился, он еще не обладает всеми параметрами по стандарту и продолжать строительные работы запрещено. Бетон может разрушаться даже при минимальных нагрузках, терять характеристики, неравномерно застывать и т.д. Поэтому в процессе набора прочности цемента нужно прекратить работы и обеспечить идеальные условия.

Процесс твердения цемента

Это второй и более длительный этап, который следует сразу за схватыванием. Твердеть цемент может на протяжении многих лет. Максимальных (100%) показателей прочности смесь достигнет через несколько лет, но уже через 28 суток набирает большую часть (до 90-95%), пригодных для выполнения дальнейших работ и эксплуатации.

Обычно процесс твердения цемента запускается через сутки после начала реакции гидратации. Сначала бетон не прочный и подвержен негативному воздействию среды: частицы цемента уже кристаллизировались, скрепили заполнитель смеси вокруг себя, но пока связи чрезвычайно хрупкие и могут легко разрушиться.

Минимальные механические воздействия разрушают связи и восстановлению они не подлежат. Так, если походить по твердеющей стяжке, соединения разрушатся и уже никогда не схватятся: в местах, где было воздействие, в скором времени бетон начнет высыпаться, трескаться и крошиться.

В течение первых 7 дней бетонный раствор набирает до 70% прочности, потом твердение идет медленнее и еще за 21 день монолит набирает около 20-25% прочности. Среди мастеров бытует мнение, что первые 100 лет бетон постепенно набирает прочность, а последующие 100 лет ее утрачивает.

Для обеспечения нормальных характеристик бетона застывания его нужно дожидаться правильно – в первые 14-20 дней создать влажную среду, брызгать водой при необходимости, защищать от ультрафиолета. Бетон должен застыть, но никак не высохнуть (в таком случае не избежать трещин, деформаций, увеличения усадки и других неприятностей).

схема

схема

Гидратация цемента – самый важный процесс, который должен проходить по технологии. Поэтому до начала работы с раствором необходимо правильно определить водо-цементное отношение, пропорции компонентов, изучить инструкцию и обеспечить раствору идеальные условия для прохождения всех реакций.

гидратация цемента, схватывание бетона, твердение бетона, гидратация
Схватывание и твердение бетона

Многие знают, что цемент при взаимодействии с водой твердеет и превращается в так называемый цементный камень. Однако, немногие знают суть этого процесса: как твердеет, почему твердеет, что нам даёт осознание происходящей реакции и каким образом мы можем на неё воздействовать. На сегодняшний момент понимание всех стадий гидратации позволяет учёным изобретать новые добавки в бетон или цемент, так или иначе воздействующие на процессы, происходящие в период схватывания цемента и твердения бетонной или ЖБИ конструкции.

Заводы выпускающие ЖБИ или товарный бетон могут пользоваться этими добавками с огромной пользой для себя. Это и экономия электроэнергии и газа за счёт сокращения сроков пропаривания ЖБИ изделий, и снижение трудозатрат на вибрирование, и скорость оборачивания формоснастки или опалубки, и экономия цемента, и улучшение качественных характеристик товарного бетона и изделий ЖБИ. Всё это возможно за счёт применения специальных добавок для бетона или цемента. Перечень используемых на сегодняшний день добавок довольно велик, поэтому ему посвящён отдельный раздел добавки в бетон.

Вообще, в процессе набора прочности бетона присутствуют две основные стадии:

  • схватывание бетона довольно короткая стадия, происходящая в первые сутки жизни бетона. Время схватывания бетона или цементного раствора существенно зависит от температуры окружающего воздуха. При классической расчётной температуре 20 градусов начало схватывания цемента происходит примерно через 2 часа после затворения цементного раствора, а конец схватывания наступает примерно через три часа. То есть - процесс схватывания занимает всего 1 час. Однако, при температуре 0 градусов этот период растягивается до 15-20 часов. Чего говорить, если само начало схватывания цемента при 0 градусов начинается лишь спустя 6-10 часов после затворения бетонной смеси. При высоких температурах, например при пропаривании ЖБИ в специальных камерах мы ускоряем период схватывания бетона до 10-20 минут!

    В течение периода схватывания бетон или цементный раствор остаются подвижными, на них ещё можно воздействовать. Тут действует механизм тиксотропии. Пока Вы "шевелите" несхватившийся до конца бетон, он не переходит в стадию твердения, и процесс схватывания цемента растягивается. Именно поэтому доставка бетона на бетоносмесителях, сопровождающаяся постоянным перемешиванием бетонной смеси, способна сохранить её основные свойства. При желании прочтите подробности про основные свойства и состав бетона.

    Из личного опыта могу вспомнить экстраординарные случаи, когда наши миксера с бетоном стояли и "молотили" на объекте по 10-12 часов, в ожидании разгрузки. Бетон в такой ситуации не твердеет, но происходят некие необратимые процессы, существенно снижающие его качества в дальнейшем. Мы называем это свариванием бетона. Особенно критичны такие мероприятия летом в жару. Вспомните сокращённые сроки схватывания цемента при высокой температуре, о которых мы говорили выше. Менеджеры и диспетчера Компании BESTO стараются избегать подобных казусов, но иногда происходят непредвиденные ситуации, в основном связанные с обрушением некачественной опалубки. Бетон разливается, все бегают, пытаясь его собрать, восстанавливают опалубку, а время идёт, а ещё не разгрузившиеся бетоносмесители с бетоном стоят и молотят. Хорошо, если есть куда переадресовать, а если нет? Одним словом - беда.

  • твердение бетона это процесс наступает сразу после окончания схватывания цемента. Представьте, что мы при помощи бетононасоса наконец-то уложили бетон в опалубку, он благополучно схватился, и тут собственно и начинается процесс твердения бетона. Вообще, твердение бетона и набор прочности ЖБИ идёт не месяц, и не два, а годы. 28 суточный срок регламентирован лишь для того, чтобы гарантировать определённую марку бетона на тот или иной период. График набора прочности бетона или ЖБИ нелинеен и в первые дни и недели процесс происходит наиболее динамично. Почему же так? А вот как раз давайте разберёмся. Пришла пора поговорить про процесс гидратации цемента.

Минералогический состав и гидратация цемента

Мы не будем здесь разбирать сами стадии получения портландцемента, для этого есть специальный раздел, описывающий производство цемента более подробно. Нас интересует лишь состав цемента и его основные компоненты, вступающие в реакцию с водой при затворении цементного раствора или бетона. Итак. В качестве основы портландцемента рассматриваются четыре минерала, полученные в результате всех стадий производства цемента:

  • C3S трёхкальциевый силикат
  • C2S двухкальциевый силикат
  • C3A трёхкальциевый алюминат
  • C4AF четырёхкальциевый алюмоферит

Поведение каждого из них на разных стадиях схватывания бетона и его твердения, существенно отличается. Одни минералы вступают в реакцию с водой затворения сразу, другие немного погодя, а третьи - вообще не понятно зачем здесь "ошиваются". Давайте рассмотрим всех по порядку:

C3S трёхкальциевый силикат 3CaO x SiO2 минерал участвующий в процессе нарастания прочности цемента в течение всего времени. Без сомнения, он является главным звеном, хотя, в период первых суток жизни бетона у трёхкальциевого силиката есть серьёзный более шустрый соперник C3A, о котором мы упомянем позже. Процесс гидратации цемента является изотермическим, то есть - химическая реакция сопровождающаяся выделением тепла. Именно C3S "греет" раствор цемента при затворении, прекращает греть в период с начала затворения до момента начала схватывания, затем выброс тепла в течение всего периода схватывания и дальше происходит постепенное снижение температуры.

Трёхкальциевый силикат и его вклад в набор прочности бетона наиболее значим лишь в первый месяц жизни бетонной или ЖБИ конструкции. Это те самые 28 дней нормального твердения. Далее, его влияние на набор прочности цемента ощутимо уменьшается.

C2S двухкальциевый силикат 2CaO x Si02 начинает активно действовать лишь спустя месяц после затворения цемента в бетонной смеси, как будто принимая смену у своего трехкальциевого брата-силиката. В течение первого месяца жизни бетона или ЖБИ он в общем-то валяет дурака и ждёт своего часа. Это период безделья и расслабухи можно существенно сократить за счёт применения специальных добавок в цемент. Зато, его действие длится годами, в течении всего периода нарастания прочности железобетона, ЖБИ или бетона.

C3A трёхкальциевый алюминат 3CaO x Al2O3 наиболее активный из перечисленных. Он начинает кипучую деятельность с самого начала процесса схватывания. Именно ему мы обязаны за набор прочности, в течение первых дней жизни бетона или железобетона. В дальнейшем его роль в твердении и наборе прочности минимальна, но в скорости ему нет равных. Марафонцем его не назовёшь, а вот спринтером, пожалуй - да.

C4AF четрыёхкальциевый алюмоферит 4CaO x Al2O3 x Fe2O3 это как раз тот самый, который - "непонятно зачем вообще здесь ошивается". Его роль в наборе прочности и твердении минимальна. Незначительное воздействие на набор прочности отмечается лишь на самых поздних сроках твердения.

Все перечисленные компоненты при затворении водой вступают в химическую реакцию, благодаря которой происходит нарастание, сцепление и осаждение кристаллов гидратированных соединений. По сути, гидратацию можно назвать и кристаллизацией. Так наверное понятней.

Благодаря стараниям учёных и научным разработкам многочисленных испытательных лабораторий и НИИ стало возможным прогнозируемое и регулируемое воздействие на процесс гидратации цемента, влияние на начало и конец схватывания, регулируемая подвижность бетона, его прочность, коррозионная стойкость и так далее. В основном это делается за счёт применения специальных добавок в бетон. Спектр доступных методов воздействия на процесс схватывания цемента и дальнейшего набора прочности бетона или ЖБИ довольно широк и более подробно он описан в разделе добавки для бетона.

Компания БЭСТО поставляет товарный бетон и раствор, изготовленные с применением самых современных добавок, позволяющих получать бетонные смеси и цементные растворы с улучшенными показателями по морозостойкости, водонепроницаемости, подвижности и т.д. Современное дозирующее и бетоносмесительное оборудование помогает добиться наилучших результатов по однородности состава бетонной смеси или цементного раствора.

Надеюсь, что не загидратировал Вам мозги своими силикатами и алюминатами. С трёхкальциевым приветом, Эдуард Минаев.

Гидратация цемента и бетона - особенности процесса

Данная химическая реакция является основополагающим химическим процессом, благодаря которому мы с вами можем видеть окружающие нас здания и конструкции, дороги и тротуары и огромное число других сооружений. В этой статье мы с вами рассмотрим процесс гидратации цемента и его основные аспекты и постараемся объяснить его простыми словами.

Процесс гидратации цемента

Конечным результатом данной химической реакции является образование цементного камня. Это происходит благодаря смешению цементного клея с водой. Их взаимодействие образует кристаллогидраты, которые образуют кристаллическое соединение, удерживающее частицы и молекулы применяемого сыпучего компонента (щебень, гравий, песок и т.д.).

Как мы с вами знаем, первоначальным этапом набора прочности и сушки цемента является схватывание. Во время этого процесса происходит образование пространственных связей между молекулами. За это отвечают иглообразные кристаллы, получаемые при смешивании воды и цемента. Спустя примерно 10 часов после замеса, начинается застывание, выраженное в формировании силикатной структуры.

Спустя 28 суток образуется силикатная структура максимальной прочности (в зависимости от марки.

Стоит отметить, что несмотря на то, что реакция является экзотермической (выделяется тепло), очень важно соблюдение подходящих температурных условий. Нарушение температурного режима приведёт к снижению эксплуатационных свойств бетонной смеси. Из за этого могут появиться трещины, разрушения и дефекты.

Степень гидратации цемента напрямую зависит от соотношения воды и цемента в смеси. Она достигает своего пика в течении 1-5 лет.

Как можно повлиять на гидратацию цемента?

При строительстве во время холодного времени года, когда среднесуточная температура ниже, чем нужно для хорошего схватывания, допускается использование специализированных добавок. Компания Полихим предлагает вам несколько решений и положительных дополнений к вашему бетону:

Гидратация цемента — Википедия с видео // WIKI 2

Гидратация трёхкальциевого силиката с образованием иглообразных кристаллов гидросиликата кальция (выделены сиреневым цветом). Время гидратации — 5 часов. Водоцементное отношение — 0,4. Зелёным цветом выделен частично растворённый субстрат трёхкальциевого силиката.[1]

Гидратация цемента — химическая реакция цемента с водой с образованием кристаллогидратов.[2] В процессе гидратации жидкий или пластичный цементный клей превращается в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием, или схватыванием, вторая — упрочнением, или твердением.[3]

Энциклопедичный YouTube

  • 1/1

    Просмотров:

    20 854

  • ✪ Бетон НЕ высыхает [MinutePhysics]

Содержание

Химические реакции

Скорость гидратации клинкерных минералов.[4] Скорость гидратации клинкерных минералов.[4]

Безводные минералы клинкера при реакции с водой превращаются в гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты кальция. Все реакции являются экзотермическими, то есть протекают с выделением теплоты. На скорость гидратации влияют: степень помола цемента и его минеральный состав, количество воды, которой замешивается цемент, температура, введение добавок.[5] Степень гидратации зависит от водоцементного соотношения, и достигает своего максимального значения только через 1—5 лет.[6][~ 1] Степень гидратации определяется различными способами: по количеству Ca(OH)2, по тепловыделению, по удельному весу цементного теста, по количеству химически связанной воды, по количеству негидратированного цемента,[~ 2] либо косвенно по показателям прочности цементного камня.[7] Продукты гидратации различаются по прочности. Основными носителями прочности являются гидросиликаты кальция.[6] В процессе гидратации клинкеров C3S и C2S помимо гидросиликатов кальция образуется гашёная известь Ca(OH)2, сохраняющаяся в цементном камне и препятствующая коррозии стали внутри цементного камня.[8]

Уравнения реакций для четырёх основных клинкерных минералов выглядят следующим образом[9]:

Для трёхкальциевого силиката 3 CaO ⋅ SiO 2 {\displaystyle {\ce {{3CaO.SiO2}}}} (сокращённо C 3 S {\displaystyle {\ce {{C3S}}}} ):

2 ( 3 CaO ⋅ SiO 2 ) + 6 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ 2 SiO 2 ⋅ 3 H 2 O + 3 Ca ( OH ) 2 + 502 {\displaystyle {\ce {{2(3CaO.SiO2)}+ 6h3O -> {3CaO.2SiO2.3h3O}+ {3Ca(OH)2}+ 502}}} Дж/г

Для двукальциевого силиката 2 CaO ⋅ SiO 2 {\displaystyle {\ce {{2CaO.SiO2}}}} (сокращённо C 2 S {\displaystyle {\ce {{C2S}}}} ):

2 ( 2 CaO ⋅ SiO 2 ) + 4 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ 2 SiO 2 ⋅ 3 H 2 O + Ca ( OH ) 2 + 260 {\displaystyle {\ce {{2(2CaO.SiO2)}+ 4h3O -> {3CaO.2SiO2.3h3O}+ {Ca(OH)2}+ 260}}} Дж/г

Для трехкальциевого алюмината 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 {\displaystyle {\ce {{3CaO.Al2O3}}}} (сокращённо C 3 A {\displaystyle {\ce {{C3A}}}} ):

3 CaO ⋅ Al 2 O 3 + 6 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ 6 H 2 O + 867 {\displaystyle {\ce {{3CaO.Al2O3}+ 6h3O -> {3CaO.Al2O3.6h3O}+ 867}}} Дж/г

Для четырёхкальциевого алюмоферрита 4 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ Fe 2 O 3 {\displaystyle {\ce {{4CaO.Al2O3.Fe2O3}}}} (сокращённо C 4 AF {\displaystyle {\ce {{C4AF}}}} ):

4 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ Fe 2 O 3 + 2 Ca ( OH ) 2 + 10 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ 6 H 2 O + 3 CaO ⋅ Fe 2 O 3 ⋅ 6 H 2 O + 419 {\displaystyle {\ce {{4CaO.Al2O3.Fe2O3}+ {2Ca(OH)2}+ 10h3O -> {3CaO.Al2O3.6h3O}+ {3CaO.Fe2O3.6h3O}+ 419}}} Дж/г

Изменения физических свойств

Схема объёмных соотношений в цементном геле в зависимости от величины водоцементного отношения и степени гидратации. Цифрами обозначены: 1 — Негидратированный цемент. 2 — Объём твёрдой фазы. 3 — Объём гелевых пор. 4 — Объём усадочных пор. 5 — Объём капиллярных пор.[10] Схема объёмных соотношений в цементном геле в зависимости от величины водоцементного отношения и степени гидратации. Цифрами обозначены: 1 — Негидратированный цемент. 2 — Объём твёрдой фазы. 3 — Объём гелевых пор. 4 — Объём усадочных пор. 5 — Объём капиллярных пор.[10]

При смешивании цемента и воды цементные частицы окружаются водой, которая составляет 50—70 объёмных процентов смеси. В результате химической реакции гидратации начинается образование иглообразных кристаллов. Спустя 6 часов образуется достаточное количество кристаллов и между цементными частицами формируются пространственные связи. Так происходит загустевание (схватывание) цементной смеси.[3] Процесс схватывания, вероятно, обеспечивается избирательной гидратацией клинкерных минералов C3A и C3S, а также развитием оболочек вокруг цементных зёрен и взаимной коагуляцией составных частей цементного теста.[11] Через 8—10 часов объём цементной смеси заполняет скелет иглообразных кристаллов, образованный преимущественно продуктами гидратации алюминатов C3A, поэтому такая структура называется алюминатной. С этого момента начинается застывание и набор прочности, которые связаны с формированием силикатной структуры, образующейся в процессе гидратации клинкерных минералов C3S и C2S. Результатом реакции силикатов и воды становятся очень малые кристаллы, объединяющиеся в гомогенную тонкопористую структуру, которая и определяет итоговую прочность цементного камня. Примерно через сутки силикатная структура начинает вытеснять алюминатную, а спустя 28 суток — полностью вытесняет её.[5] На практике формирование рыхлой алюминатной структуры из гидросиликата кальция в процессе схватывания отрицательно влияет на прочностные характеристики цементного камня. Поэтому в цементный клинкер вводится гипс, количество которого ограничивается допустимой концентрацией ангидрида серной кислоты SO3 в цементе по весу.[~ 3] Гипсовая добавка замедляет образование гидроалюмината кальция и каркас гидратированного цементного теста формируется за счёт гидросиликата кальция.[11]

Гидратация цемента в период схватывания характеризуется выделением теплоты: в начале схватывания происходит быстрый подъём температуры, а в конце схватывания наблюдается температурный максимум. Скорость схватывания находится в зависимости от температуры окружающей среды. При низких температурах схватывание замедляется. При повышении температуры скорость схватывания увеличивается, однако при значениях температуры выше 30 °C может наблюдаться обратный эффект.[11]

Для полной гидратации цементного зерна необходимо количество воды, составляющее 40 % от его массы. При этом из указанного количества воды 60 % (или 25 % от массы цемента) будут химически связаны с цементом, а 40 % (или 15 % от массы цемента) останутся в порах геля.[12] Средняя величина удельного веса продуктов гидратации в насыщенном водой состоянии составляет 2,16.[13] Та часть воды (25 % от массы цемента), которая вступает в химическую реакцию с цементом, претерпевает объёмную контракцию (сжатие) в процессе реакции, составляющую примерно 25 % от её объёма. В итоге образующийся цементный камень частично уменьшается в объёме. Этот процесс называется усадкой, а величина уменьшения объёма — объёмом усадки.[12]

Упрощённая модель структуры цементного камня. Крупные чёрные точки — гелевые частицы, промежутки между ними — гелевые поры (величина которых преувеличена для наглядности), пространства окрашенные в голубой цвет — капиллярные пустоты.[14] Упрощённая модель структуры цементного камня. Крупные чёрные точки — гелевые частицы, промежутки между ними — гелевые поры (величина которых преувеличена для наглядности), пространства окрашенные в голубой цвет — капиллярные пустоты.[14]

При полной гидратации цементного клея объём пор будет составлять примерно 28[15]—30[12] % от объёма образующейся структуры геля. При этом величина пористости геля в основном не зависит от водоцементного отношения смеси и степени гидратации, а является характерным показателем для марки цемента.[16] Размер гелевых пор составляет примерно 1,5—2[15] (1—3[17]) нм в диаметре.[~ 4] Часть общего объёма цементного теста, которая не заполнена продуктами гидратации, образует взаимосвязанную систему капиллярных пор, беспорядочно распределённых по всему цементному камню. Капиллярная пористость цементного камня находится в прямой зависимости от водоцементного отношения смеси и в обратной зависимости от степени гидратации. Чем больше величина водоцементного отношения, тем больше капиллярных пор. В то же время по мере роста степени гидратации цемента будет уменьшаться объём капиллярных пор. Размер капиллярных пор составляет примерно 1,27 мкм.[19]

Структурно продукты гидратаци представляет собой гель, а сам процесс гидратации классифицируется как гелеобразование.[5] В процессе гидратации значительно увеличивается площадь поверхности твёрдой фазы цементного геля, что влечёт за собой повышение адсорбции свободной воды. При этом сохраняется расход воды в реакциях гидратации. Следствием этих двух процессов становится самовысушивание — явление уменьшения относительной влажности в цементном тесте. Самовысушивание снижает степень гидратации, поэтому для нормального протекания процессов твердения цементного теста необходимо поддерживать уровень влажности, как одно из условий нормального набора прочности. Процесс самовысушивания также компенсируется избытком воды при затворении цементной смеси (при значениях водоцементного отношения 0,5 и более).[20]

Примечания

Комментарии
  1. ↑ При анализах «римского бетона» в нём находились гидравлические составляющие, которые через 200 лет ещё не подверглись 100%-ной гидратации.[6]
  2. ↑ С помощью рентгеноструктурного анализа.
  3. ↑ Согласно ГОСТ 10178-62 содержание в портландцементе ангидрида серной кислоты (SO3) должно быть не менее 1,5 и не более 3,5 %. По британскому стандарту BS 12: 1958 установлено максимальное содержание SO3 в размере 2,5 % при содержании C3A не более 7 % или 3 % при содержании C3A более 7 %.[11]
  4. ↑ Для сравнения: диаметр молекул воды составляет 0,29 нм.[18]
Источники
  1. Rouhollah Alizadeh. Cement and art (англ.). Дата обращения 17 декабря 2016.
  2. ↑ Строительство: Энциклопедический словарь, 2011, с. 107.
  3. 1 2 Райхель, Конрад, 1979, с. 33.
  4. ↑ Невилль, 1972, с. 13.
  5. 1 2 3 Райхель, Конрад, 1979, с. 34.
  6. 1 2 3 Райхель, Конрад, 1979, с. 40.
  7. ↑ Невилль, 1972, с. 12.
  8. ↑ Райхель, Конрад, 1979, с. 38.
  9. ↑ Райхель, Конрад, 1979, с. 37.
  10. ↑ Райхель, Конрад, 1979, с. 36.
  11. 1 2 3 4 Невилль, 1972, с. 16.
  12. 1 2 3 Райхель, Конрад, 1979, с. 35.
  13. ↑ Невилль, 1972, с. 20.
  14. ↑ Невилль, 1972, с. 19.
  15. 1 2 Невилль, 1972, с. 25.
  16. ↑ Невилль, 1972, с. 26.
  17. Dr. James J. Beaudoin. On the Validity of Colloidal Models for Hydrated Cement Paste (англ.) (недоступная ссылка). Дата обращения 15 декабря 2016. Архивировано 25 июля 2017 года.
  18. ↑ Шевченко, 2004, с. 25.
  19. ↑ Невилль, 1972, с. 24.
  20. ↑ Невилль, 1972, с. 19—20.

Литература

  • Невилль А. М. Свойства бетона / Сокращённый перевод с английского канд. техн. наук В. Д. Парфёнова и Т. Ю. Якуб. — Москва: Издательство литературы по строительству, 1972. — 344 с.
  • Райхель В., Конрад Д. Бетон: В 2-х ч. Ч. 1. Свойства. Проектирование. Испытание / Пер. с нем./Под ред. В. Б. Ратинова. — Москва: Стройиздат, 1979. — 111 с.
  • Строительство: Энциклопедический словарь / Автор-составитель Д. В. Артюхович. — Ставрополь: Ставропольское издательство «Параграф», 2011. — 766 с. — ISBN 978-5-904939-17-5.
  • Шевченко А. А. Химическое сопротивление неметаллических материалов и защита от коррозии: учебное пособие для вузов. — Москва: Химия, Колосс, 2004. — 248 с. — ISBN 5-98109-008-1.

Ссылки

Тематическая подборка иллюстраций (англ.), полученных с помощью растрового электронного микроскопа

Упрощённая модель структуры цементного камня. Крупные чёрные точки — гелевые частицы, промежутки между ними — гелевые поры (величина которых преувеличена для наглядности), пространства окрашенные в голубой цвет — капиллярные пустоты.[14] Эта страница в последний раз была отредактирована 10 июля 2020 в 06:45.
Гидратация цемента и что определяет скорость процесса твердения – формулы и время

Цемент – популярный строительный материал, получаемый искусственным путем. Он представляет собой мелкодисперсный порошок, который при взаимодействии с водой превращается в пластичную массу, способную затвердевать даже в условиях высокой влажности. Физико-химический процесс взаимодействия цемента с водой называется гидратацией. В результате его протекания растворы и смеси, изготовленные на базе цементного вяжущего, после твердения приобретают высокую прочность, водонепроницаемость, устойчивость к температурным перепадам.

Гидратация цемента – особенности процесса

Гидратация – это необратимый процесс, при котором молекулы воды соединяются с молекулами минералов, входящих в состав цемента. В результате таких взаимодействий образуется пластичная масса, которая после затвердевания преобразуется в камнеподобное твердое тело.

В нормативной документации указываются допустимые водоцементные соотношения, которые зависят от применяемой марки цемента и требуемых характеристик получаемых продуктов. При достаточном количестве химически связывается примерно 25 % воды, остальная жидкость переходит в физически связанное состояние. Введение в материал воды в количестве меньше допустимого приводит к неполной гидратации, а больше допустимого – к образованию пор. В обоих случаях прочностные характеристики конструкции снижаются.

Основные стадии гидратации

Первая стадия гидратации цементного вяжущего – схватывание, протекающее в первые часы после затворения сухих компонентов водой. Время начала схватывания и скорость протекания этого процесса определяют следующие факторы:

  • Температура окружающей среды. Чем она выше, тем быстрее протекает процесс. При комнатной температуре он длится до трех часов, при высоких температурах, созданных в камерах пропаривания, – до 20 минут. При 0 °C схватывание может занять до 20 часов.
  • Состав вяжущего – номенклатура и соотношение минеральных компонентов, применяемые добавки. По ГОСТу 30515-2013 выделяют по скорости схватывания при стандартных условиях (+20 °C, относительная влажность – 75 %) три категории цементов: медленно схватывающиеся (начало процесса – через 2 часа после затворения), нормально схватывающиеся (начало схватывания – от 45 минут до 2 часов после затворения), быстро схватывающиеся (начало схватывания – до 45 минут после затворения цемента водой).
  • Тонкость помола – чем порошок мельче, тем быстрее происходит схватывание.

Ненадолго отложить начало схватывания позволяет перемешивание пластичного материала. В вязком продукте даже при перемешивании через определенное время начинаются необратимые процессы, которые негативно влияют на прочность отвердевшего элемента. Строители называют такое явление «свариванием бетона». Скорость схватывания и последующего твердения можно изменить введением в состав раствора или бетона пластификаторов и других добавок.

Следующий после схватывания более длительный этап – твердение цемента. Этот процесс, который обычно начинается в течение суток после начала гидратации, может протекать в течение нескольких лет. В течение первых 7 дней созданная конструкция приобретает примерно 70 % прочности. Через 28 дней после заливки раствор или смесь набирают марочную прочность. Она составляет примерно 90-95 % от максимального показателя, для достижения которого требуется несколько лет.

Для получения качественного конечного продукта обеспечивают нормальные условия твердения цемента. Для этого необходимо:

  1. Оградить конструкцию от малейших механических воздействий, поскольку связи, созданные на начальных этапах гидратации, – непрочные. Они легко разрушаются и восстановлению не подлежат.
  2. Первые 2-3 недели для нормального протекания в гидратации создавать влажную среду и оберегать конструкцию от прямого воздействия солнечных лучей.
  3. Не допускать резких перепадов температуры. Для этого конструкцию засыпают небольшим слоем песка или опилок, укрывают утепляющими матами.

Такие меры, принятые во время твердения цемента, позволят снизить усадку конструкции, избежать появления трещин и деформаций.

Зависимость процесса гидратации от химического состава цемента

Механизмы схватывания и твердения цемента зависят от номенклатуры и процентного соотношения компонентов вяжущего. Некоторые из них начинают взаимодействовать с водой на начальной стадии гидратации, другие – через определенный промежуток времени.

В состав портландцемента входят:

  • C2S – двухкальциевый силикат. Этот компонент вступает в реакцию с водой не сразу, а примерно через месяц после набора продуктом марочной прочности. Он положительно влияет на прочностные показатели бетона в долгосрочной перспективе. Применение пластификаторов ускоряет вступление двухкальциевого силиката в реакцию твердения цемента.
  • C3S – трехкальциевый силикат. Этот компонент участвует во взаимодействии с водой с самого начала приготовления смеси или раствора и в течение всего периода гидратации. Но наибольший вклад он вносит в период набора марочной прочности материала.
  • C3A – трехкальциевый алюминат. Способствует нарастанию прочности материала в первые дни твердения. В более поздний период он перестает работать.
  • C4AF – четырехкальциевый алюмоферит. Вступает в действие уже в ходе твердения. Улучшает характеристики бетона на самых поздних сроках набора прочности.

Как можно ускорить или замедлить схватывание и твердение цемента

При проведении строительных работ часто возникают ситуации, требующие сокращения времени схватывания и твердения цемента, решить эту проблему позволяет применение специальных добавок. Они понадобятся при проведении бетонирования в зимних условиях или при необходимости увеличить темпы строительства.

Наиболее популярные присадки-ускорители твердения цемента:

  • 4 %-е нитрат кальция или нитрат натрия, нитрит-нитрат кальция или хлорида кальция, нитрит-нитрат сульфата натрия;
  • 2 %-й сульфат натрия;
  • 2 %-й хлорид кальция – используется для армированных конструкций;
  • 3 %-й хлорид кальция – предназначен для неармированных бетонных элементов.

Замедлители гидратации цемента используются в основном при возведении масштабных конструкций – крупноразмерных фундаментов, чаш бассейнов, гидротехнических и подземных объектов.

Функции замедлителей выполняют пластификаторы и гиперпластификаторы. Применение таких добавок позволяет сохранить подвижность бетонных растворов и их рабочие характеристики в течение 24-48 часов после затворения вяжущего водой.

Гидратация цемента – важный процесс, который должен протекать с соблюдением правил, установленных государственными нормативами и проектной документацией для конкретного строительного объекта. Благодаря разработке широко спектра добавок стало возможным регулирование в широких пределах начала и скорости схватывания пластичного материала, его подвижности, прочности на разных стадиях твердения, коррозионной стойкости и других характеристик.

Гидратация цемента — этапы процесса и его особенности

Необратимый процесс, во время которого бетон теряет свою подвижность, именуют гидратация цемента. Это весьма важный, определяемый нормативами показатель. Он выявляет качество материала.

Гидратация цемента — что это такое

Этим термином обозначают физико-химический процесс, при котором происходит связывание компонентов цементного порошка с жидкостью. Чтобы разобраться в особенностях этого действия, нужно скрупулезно исследовать состав цемента. Только тогда получится понять, как взаимодействуют ингредиенты порошка с водой, что влияет на период схватывания цемента, изучить остальные характеристики стройматериала. В его состав включены активные добавки минеральной природы, благодаря которым бетон медленно набирает требуемый уровень своей прочности. Какой бы марки и типа не был цемент, он содержит в себе четыре минеральных вещества:

  • двухкальцивеый силикат;
  • трехкальциевый силикат;
  • трехкальциевый алюминат;
  • четырехкальциевый алюмоферит.
гидратация бетонаРисунок 1. Химический состав бетона

Влияние компонентов на гидратацию

Каждый из таких компонентов чрезвычайно важен, все они обладают специфическими характеристиками, помогающими влиять сначала на схватывание, а затем и твердение цемента. Одни начинают незамедлительно взаимодействовать с влагой, иные действуют постепенно, спустя определенное время. Рассмотрим, как на гидратацию влияет каждый ингредиент:

  • Двухкальциевый силикат вступает в работу только спустя месяц после момента затвердения бетона. До этого он не участвует в процессе, ожидая своей очереди. Наличие специальных пластификаторов, присутствующих в бетонной смеси, помогает значительно сократить период бездействия без риска ухудшения прочности материала. Этот ингредиент функционируют в долгосрочной перспективе, позволяя укреплять со временем монолит бетонной заливки.
  • Трехкальциевый силикат функционирует активно весь период существования цемента. Это вещество — основа смеси, именно оно запускает процесс, именуемый гидратацией. Когда он стартует, выделяется тепло, которое существенно повышает температуру смеси.
  • Трехкальциевый алюминат обеспечивает процесс схватывания, поскольку он наиболее активный компонент. Это вещество обеспечивает неуклонное нарастание прочности монолита в самые первые несколько дней после заливки. Потом ингредиент работу прекращает.
  • Четырехкальциевый алюмоферит, хотя и оказывает минимальное воздействие на твердение и набор прочности монолита, все равно чрезвычайно важен. Его работа стартует на финишном этапе, когда уже давно запущена процедура затвердевания цемента. Этот компонент улучшает достигнутые характеристики, тем самым завершая процесс.

Каждый перечисленный минеральный компонент определяет качество цемента, обеспечивает правильное течение процесса гидратации. Когда порошок смешивают с водой, внутри раствора немедленно появляются внутрикристаллические связи, которые определяют медленно нарастающую прочность, благодаря которой бетон в итоге приобретает состояние, схожее по параметрам с искусственным камнем.

Особенности гидратации

Из-за того, что период схватывания цемента быстротечен (45–90 минут), смесь требуется готовить незадолго до использования, оставляя время для выполнения заливки до финиша реакции, когда обрабатывать смесь уже невозможно либо бесполезно. Чтобы реакция гидратации полноценно произошла, пропорции объемов цемента с жидкостью должны соответствовать значению 3:2. Только четверть молекул воды химически связывают с порошком, остальные сохраняются в бетонных порах, имея связанный физически вид.

При уменьшении количества воды гидратация произойдет не полностью, в случае повышения ее объема — к развитию капиллярных пор внутри монолита, которые снизят его прочность. Инструкции к каждой конкретной марке цемента либо бетона всегда информируют о точных требуемых  объемах составляющих.

Состав цемента и его гидратация

Как ранее уже было указано, на твердение портландцемента влияют четыре минеральных ингредиента, полученные при производстве этого связующего продукта. Поведение каждой составляющей значительно отличается и зависит о стадии схватывания монолита. Одни компоненты реагируют на появление воды немедленно, иные дожидаются своей очереди, а некоторые вообще вроде бы не участвуют в процессе.

Но все они при взаимодействии с водой начинают химическую реакцию, обеспечивающую нарастание, затем сцепление, а в итоге осаждение кристаллов насыщенных влагой соединений. Если рассматривать мероприятие с точки зрения химика, то оно является кристаллизацией.

Основные стадии затвердевания

Непосредственно процесс затвердевания монолита делится на два этапа. Сначала раствор схватывается, а затем твердеет. Первая стадия длится примерно сутки после приготовления смеси. На ее скорость влияет в основном только температура окружающего воздуха:

  • Когда термометр показывает около 20° тепла, бетон схватится примерно через пару часов после замешивания. Окончательное же схватывание гарантировано через 3 часа. То есть, этап схватывания длится примерно час.
  • Если температура воздуха 0°, такой процесс происходит дольше, может длиться даже 20 часов. Это связано с оттягиванием времени начала схватывания — процесс стартует только спустя 6–10 часов.
бетонРисунок 2. Бетон

Одновременно фактором влияния, определяющим скорость схватывания, становятся специфические добавки. Они способны ускорять или замедлять химическую реакцию.

Все время, пока длится этап схватывания, бетон сохраняет подвижность. Он подвержен любым механическим воздействиям. При осуществлении любых мероприятий относительно еще не успевшего схватиться монолита, нужно понимать, что они удлиняют срок его первоначального схватывания.

Финальный этап получения качественного монолита — твердение раствора. Оно происходит незамедлительно после завершения предыдущей фазы. Сам такой процесс чрезвычайно медленный, нередко он тянет несколько лет. В самые первые дни твердения монолит еще динамичен, отличается нелинейностью состояния.

Заключение

Гидратацию цемента нужно понимать, чтобы обеспечивать технологию выпуска качественного бетона. Приступая к созданию цементного раствора, требуется правильно составлять водо-цементную пропорцию, точно отмерять иные компоненты бетона, действовать строго по инструкции. Это гарантирует раствору создание идеальных условий, чтобы все реакции в нем проходили по правилам.

начало схватывания и застывания – DIYb.ru

Явление гидратации вяжущего вещества считается одним из важных элементов протекания химических реакций. Гидратация – образующиеся химические процессы во время добавления жидкости к цементному клинкеру.

Общие сведения

После добавления к цементному вяжущему водного компонента получается смесь пластичной структуры с ярко выраженными коллоидными свойствами. Под воздействием воздуха цементное тесто начинает затвердевать. В результате образуется искусственный строительный камень, обладающий рядом физических показателей.

Если к цементу добавить заполнители и наполнители, то в ходе гидратации химических соединений материалы связываются с инертными частицами, образуя высокопрочный бетон. Прочностные характеристики достигаются после регламентируемого срока для твердения.

Цементы условно подразделяют:

  1. Воздушного твердения (отвердения осуществляется при контакте с воздухом).
  2. Гидравлического затвердевания (после предварительного твердения на воздухе, прочностные характеристики способны увеличиваться в жидкой среде).

Согласно испытаниям, наиболее активным минералом клинкера считается трехкальциевый силикат. При максимальном содержании 3CaO·SiO2 образцы имеют наивысшие показатели испытаний на сжатие.

Затвердевание подразделяют на три этапа:

  • подготовительный;
  • коллоидация;
  • кристаллизация.

Проведение опытов по установлению сроков схватывания

Установка сроков схватывания регламентировано ГОСТом 310.3-76. Для получения нормальной густоты вяжущего теста используют прибор Вика, представленный на рисунке 1.

Определение густоты цемента

Рисунок 1 – Устройство прибора Вика

В сферической металлической чаше замешивают цементный раствор предварительно просчитанного состава. Затем трапециевидное кольцо заполняется полученным объемом цементной смеси. Емкость размещается под иглой.

Важно! Для измерения густоты применяют пестик, а для установления сроков схватывания дополнительно размещают иглу.

Допустимым значением густоты считается, если пестик прибора не доходит до пластины на расстоянии от 5 до 7 мм. При отклонениях показателей регулируют водоцементное (В/Ц) отношение.

Перед началом проведения работ важно удостовериться в правильности работы прибора, а детали, соприкасающиеся со смесью, должны быть покрыты машинным маслом.

Для установки срока схватывания к пестику подцепляют иглу. Иглу погружают в тесто с периодичностью в 10 минут. Началом затвердевания считают период, который потребовался от момента добавления к вяжущему воды до того, как игла не будет доходить до нижней пластины от 2 до 4 мм. Сроки конца схватывания наступают, когда игла погружается максимум на 2 мм.

Ложное схватывание (ЛС) определяется на том же приборе, только вместо пестика устанавливается усечённый конус. Перед началом работ необходимо замесить раствор из цемента, мелкого заполнителя и воды. Соотношение использованных компонентов регламентируется ГОСТ Р 56588-2015. В форму со смесью погружают конус через 15 минут, а затем спустя 1 час фиксируют показания прибора. Ложным схватывание считается, если замеры соответствуют первому типу, согласно таблице 1.

Таблица 1 – Определение ложного схватывания в зависимости от результатов испытаний

Тип схватывания Глубина погружения конуса в тестовый образец (раствор), мм
После перемешивания После вторичного перемешивания спустя 30 минут
Спустя 15 минут Спустя 60 минут
Первый тип ЛС Менее 15 Менее 10 Более 45 (включительно)
Второй тип ЛС От 15 (включительно) до 50 От 10 (включительно) до 50 Более 45 (включительно)
Быстрое схватывание Менее 50 Менее 50 Менее 45

Схватывание бетона при температурных изменениях: по времени

Для качественного набора прочности должны быть соблюдены температурно-влажностные показатели. Если бетон застывает в жарких условиях, то необходимо производить периодическое смачивание поверхностей водой. Это способствует нормальному протеканию химических реакций.

В нормальных климатических условиях схватывание смеси происходит быстрее, нежели при отрицательных температурах. Морозный климат способен также остановить момент схватывания, что в конечном результате приведен к разрушению камня и минимальному набору прочностных показателей.

Нормальными условиями считаются:

  • температура помещения от +20 до +30 градусов;
  • показатели влажности – не менее 90%.

Увеличить влажность возможно путем периодического полива или натяжения полиэтиленовой пленки, что не допускает испарения жидкости и образует конденсат.

Зависимость прочности от температурного режима приведена на примере таблицы 2.

Таблица 2 – Зависимость прочности от марки ПЦ и температурных показателей

Марка бетона Время твердения, сутки (часы) Средняя температура бетона на протяжении суток, °C
–3 0 +5 +10 +20 +30
Прочность материала на сжатие, % от полного затвердевания
М200-М300 на ПЦ400 и ПЦ500 1 (24) 2,8…3,0 4,8…5,0 8,6…9,0 11,4…12,0 22,6…23,0 33,2…35,0
2 (48) 5,7…6,0 11,4…12,0 18…19,0 23,7…25,0 38,0…40,0 52,7…55,0
3 (72) 7,6…8,0 17,1…18,0 25,6…27,0 35,1…37,0 47,5…50,0 61,8…65,0
5 (120) 11,4…12,0 26,6…28,0 36,1…38,0 47,5…50,0 61,8…65,0 76,0…80,0
7 (168) 14,2…15,0 33,2…35,0 45,6…48,0 55,1…58,0 71,7…75,0 85,5…90,0
14 (336) 18…20,0 47,5…50,0 58,9…62,0 68,4…72,0 85,5…90,0 95,0…100,0
28 (772) 22,5…25,0 61,8…65,0 73,1…77,0 80,7…85,0 95,0…100,0

Основной набор прочностных показателей происходит от 7 до 28 суток. В первую неделю камень набирает только 70% от конечной прочности. Марочная прочность достигается по истечении 28 суток. Далее надежность бетона будет расти, но уже намного медленнее.

В период заморозков нельзя допускать замораживание воды в бетонной структуре, поэтому обязательно необходимо добавлять в состав смеси противоморозные добавки.

Контролировать климат в лабораторных условиях намного легче, нежели на открытых строительных площадках во время проведения монолитных работ. Наиболее благоприятными условиями для замоноличивания считается период с весны до осени, когда температура воздуха составляет более чем +5 °С. Поэтому строители должны со всей ответственностью подойти к вопросу о качественном уходе за материалом.

Источники информации:

  1. ГОСТ 5382-91 [URL: http://docs.cntd.ru/document/901704800]
  2. ГОСТ 31108-2016 [URL: http://docs.cntd.ru/document/1200140199]
  3. ГОСТ 30515-2013 [URL: http://docs.cntd.ru/document/1200111314]
  4. ГОСТ 310.3-76 (с изменением №1) [URL: http://docs.cntd.ru/document/871001226]
  5. ГОСТ Р 56588-2015 [URL: http://docs.cntd.ru/document/1200124404]
  6. [Учебник]: Торопов Н. А. «Химия цементов», 1956 г.
The following two tabs change content below.

О себе: Специалист широкого профиля. Опыт работы редактором и автором статей в должности журналиста более 12 лет. Закончил филологический факультет Белорусский государственного университета (Отделение русского языка и литературы) и получил диплом по специальности «Филология. Преподаватель русского языка и литературы».

Свойства бетона - обрабатываемость, схватывание, кровотечение, сегрегация, увлажнение, унос воздуха
Перейти к основному содержанию

Вторичное меню

  • Насчет нас
  • Контактная информация
  • Домой

О гражданском строительстве

  • Домой
  • Гражданские заметки
    • Примечания

      • Строительные материалы
      • Строительство зданий
      • Почвенная механика
      • Геодезия и выравнивание
      • Ирригационная инженерия
      • Инженерия окружающей среды
      • Шоссе Инжиниринг
      • Проектирование инфраструктуры
      • Строительная инженерия
    • Lab Notes

      • Инженерная механика
      • Жидкая механика
      • Почвенные лабораторные эксперименты
      • Экологические Эксперименты
      • Материалы испытаний
      • Эксперименты по гидравлике
      • Дорожно-дорожные испытания
      • Стальные испытания
      • Геодезические Практики
  • Загрузки
  • Исследовательская работа
  • Учебники
    • Учебные пособия

      • Примавера Р3
      • Примавера Р6
      • SAP2000
      • AutoCAD
      • VICO Конструктор
      • MS Project
  • Разное
  • Q / Ответы
  • Домой
  • Гражданские заметки
.
Тепло формулы гидратации - Конкретное тепло температуры гидратации, Формула А, Решенные примеры
    • Классы
      • Класс 1 - 3
      • Класс 4 - 5
      • Класс 6 - 10
      • Класс 11 - 12
    • КОНКУРСЫ
      • BBS
      • 000000000 Книги
        • NCERT Книги для 5 класса
        • NCERT Книги Класс 6
        • NCERT Книги для 7 класса
        • NCERT Книги для 8 класса
        • NCERT Книги для 9 класса 9
        • NCERT Книги для 10 класса
        • NCERT Книги для 11 класса
        • NCERT Книги для 12-го класса
      • NCERT Exemplar
        • NCERT Exemplar Class 8
        • NCERT Exemplar Class 9
        • NCERT Exemplar Class 10
        • NCERT Exemplar Class 11
        • NCERT Exemplar Class 12
        • 9000al Aggar Agard Agard Agard Agard Agulis Class 12
          • RS Решения Aggarwal класса 10
          • RS Решения Aggarwal класса 11
          • RS Решения Aggarwal класса 10
          • 90 003 Решения RS Aggarwal класса 9
          • Решения RS Aggarwal класса 8
          • Решения RS Aggarwal класса 7
          • Решения RS Aggarwal класса 6
        • Решения RD Sharma
          • Решения класса RD Sharma
          • Решения класса 9 Шарма 7 Решения RD Sharma Class 8
          • Решения RD Sharma Class 9
          • Решения RD Sharma Class 10
          • Решения RD Sharma Class 11
          • Решения RD Sharma Class 12
        • ФИЗИКА
          • Механика
          • 000000 Электромагнетизм
        • ХИМИЯ
          • Органическая химия
          • Неорганическая химия
          • Периодическая таблица
        • МАТС
          • Теорема Пифагора
          • Отношения и функции
          • Последовательности и серии
          • Таблицы умножения
          • Детерминанты и матрицы
          • Прибыль и убыток
          • Полиномиальные уравнения
          • Делительные дроби
        • 000 ФОРМУЛЫ
          • Математические формулы
          • Алгебровые формулы
          • Тригонометрические формулы
          • Геометрические формулы
        • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
          • Математические калькуляторы
          • S000
          • S0003
          • Pегипс Класс 6
          • Образцы документов CBSE для класса 7
          • Образцы документов CBSE для класса 8
          • Образцы документов CBSE для класса 9
          • Образцы документов CBSE для класса 10
          • Образцы документов CBSE для класса 11
          • Образец образца CBSE pers for Class 12
        • CBSE Предыдущий год Вопросник
          • CBSE Предыдущий год Вопросники Класс 10
          • CBSE Предыдущий год Вопросник класс 12
        • HC Verma Solutions
          • HC Verma Solutions Класс 11 Физика
          • Решения HC Verma Class 12 Physics
        • Решения Lakhmir Singh
          • Решения Lakhmir Singh Class 9
          • Решения Lakhmir Singh Class 10
          • Решения Lakhmir Singh Class 8
        • Примечания
        • CBSE
        • Notes
            CBSE Класс 7 Примечания CBSE
          • Класс 8 Примечания CBSE
          • Класс 9 Примечания CBSE
          • Класс 10 Примечания CBSE
          • Класс 11 Примечания CBSE
          • Класс 12 Примечания CBSE
        • Примечания пересмотра
        • CBSE Редакция
        • CBSE
        • CBSE Class 10 Примечания к пересмотру
        • CBSE Class 11 Примечания к пересмотру 9000 4
        • Замечания по пересмотру CBSE класса 12
      • Дополнительные вопросы CBSE
        • Дополнительные вопросы CBSE 8 класса
        • Дополнительные вопросы CBSE 8 по естественным наукам
        • CBSE 9 класса Дополнительные вопросы
        • CBSE 9 дополнительных вопросов по науке CBSE
        • 9000 Класс 10 Дополнительные вопросы по математике
        • CBSE Класс 10 Дополнительные вопросы по науке
      • Класс CBSE
        • Класс 3
        • Класс 4
        • Класс 5
        • Класс 6
        • Класс 7
        • Класс 8
        • Класс 9
        • Класс 10
        • Класс 11
        • Класс 12
      • Решения для учебников
    • Решения NCERT
      • Решения NCERT для класса 11
          Решения NCERT для физики класса 11
        • Решения NCERT для класса 11 Химия
        • Решения для класса 11 Биология
        • NCERT Решения для класса 11 Математика
        • 9 0003 NCERT Solutions Class 11 Бухгалтерия
        • NCERT Solutions Class 11 Бизнес исследования
        • NCERT Solutions Class 11 Экономика
        • NCERT Solutions Class 11 Статистика
        • NCERT Solutions Class 11 Коммерция
      • NCERT Solutions для класса 12
        • NCERT Solutions для Класс 12 Физика
        • Решения NCERT для 12 класса Химия
        • Решения NCERT для 12 класса Биология
        • Решения NCERT для 12 класса Математика
        • Решения NCERT Класс 12 Бухгалтерский учет
        • Решения NCERT Класс 12 Бизнес исследования
        • Решения NCERT Класс 12 Экономика
        • NCERT Solutions Class 12 Бухгалтерский учет Часть 1
        • NCERT Solutions Class 12 Бухгалтерский учет Часть 2
        • NCERT Solutions Class 12 Микроэкономика
        • NCERT Solutions Class 12 Коммерция
        • NCERT Solutions Class 12 Макроэкономика
      • NCERT Solutions Для Класс 4
        • Решения NCERT для математики класса 4
        • Решения NCERT для класса 4 EVS
      • Решения NCERT для класса 5
        • Решения NCERT для математики класса 5
        • Решения NCERT для класса 5 EVS
      • Решения NCERT для класса 6
        • Решения NCERT для класса 6 Maths
        • Решения NCERT для класса 6 Science
        • Решения NCERT для класса 6 Общественные науки
        • Решения NCERT для класса 6 Английский
      • Решения NCERT для класса 7
        • Решения NCERT для класса 7 Математика
        • Решения NCERT для 7 класса Science
        • Решения NCERT для 7 класса Общественные науки
        • Решения NCERT для 7 класса Английский
      • Решения NCERT для 8 класса Математические решения
        • для 8 класса Математика
        • Решения NCERT для класса 8 Science
        • Решения NCERT для класса 8 Общественные науки
        • NCERT Solutio ns для класса 8 Английский
      • Решения NCERT для класса 9
        • Решения NCERT для класса 9 Общественные науки
      • Решения NCERT для класса 9 Математика
        • Решения NCERT для класса 9 Математика Глава 1
        • Решения NCERT Для класса 9 Математика 9 класса Глава 2
        • Решения NCERT для математики 9 класса Глава 3
        • Решения NCERT для математики 9 класса Глава 4
        • Решения NCERT для математики 9 класса Глава 5
        • Решения NCERT для математики 9 класса Глава 6
        • Решения NCERT для Математика 9 класса Глава 7
        • Решения NCERT для математики 9 класса Глава 8
        • Решения NCERT для математики 9 класса Глава 9
        • Решения NCERT для математики 9 класса Глава 10
        • Решения NCERT для математики 9 класса Глава 11
        • Решения NCERT для Математика 9 класса Глава 12
        • Решения NCERT для математики 9 класса Глава 13
        • Решения NCERT для математики 9 класса Глава 14
        • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
      • Решения NCERT для науки 9 класса
        • Решения NCERT для науки 9 класса Глава 1
        • Решения NCERT для науки 9 класса Глава 2
        • Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 3
        • Решения NCERT для 9 класса Наука Глава 4
        • Решения NCERT для 9 класса Наука Глава 5
        • Решения NCERT для 9 класса Наука Глава 6
        • Решения NCERT для 9 класса Наука Глава 7
        • Решения NCERT для 9 класса Научная глава 8
        • Решения NCERT для 9 класса Научная глава
        • Решения NCERT для 9 класса Научная глава 10
        • Научные решения NCERT для 9 класса Научная глава 12
        • Научные решения NCERT для 9 класса Научная глава 11
        • Решения NCERT для 9 класса Научная глава 13
        • Решения NCERT для 9 класса Научная глава 14
        • Решения NCERT для класса 9 Science Глава 15
      • Решения NCERT для класса 10
        • Решения NCERT для класса 10 Общественные науки
      • Решения NCERT для математики класса 10
        • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 1
        • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 2
        • решения NCERT для математики класса 10 глава 3
        • решения NCERT для математики класса 10 глава 4
        • решения NCERT для математики класса 10 глава 5
        • решения NCERT для математики класса 10 глава 6
        • решения NCERT для математики класса 10 Глава 7
        • решения NCERT для математики класса 10 глава 8
        • решения NCERT для математики класса 10 глава 9
        • решения NCERT для математики класса 10 глава 10
        • решения NCERT для математики класса 10 глава 11
        • решения NCERT для математики класса 10, глава 12
        • Решения NCERT для математики класса 10, глава 13
        • соль NCERT Решения для математики класса 10 Глава 14
        • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 15
      • Решения NCERT для науки 10 класса
        • Решения NCERT для науки 10 класса Глава 1
        • Решения NCERT для науки 10 класса Глава 2
        • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 3
        • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 4
        • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 5
        • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 6
        • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 7
        • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 8
        • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 9
        • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 10
        • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 11
        • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 12
        • Решения NCERT для 10 класса Science Глава 9
        • Решения NCERT для 10 класса Science Глава 14
        • Решения NCERT для науки 10 класса Глава 15
        • Решения NCERT для науки 10 класса Глава 16
      • Программа NCERT
      • NCERT
    • Коммерция
      • Класс 11 Коммерческая программа Syllabus
      • Учебный курс по бизнес-классу 11000
      • Учебная программа по экономическому классу
    • Учебная программа по коммерческому классу
      • Учебная программа по 12 классу
      • Учебная программа по 12 классам
      • Учебная записка по 12-му классу
          000000 000000
        • Образцы коммерческих документов класса 11
        • Образцы коммерческих документов класса 12
      • Решения TS Grewal
        • Решения TS Grewal Класс 12 Бухгалтерский учет
        • Решения TS Grewal Класс 11 Бухгалтерский учет
      • Отчет о движении денежных средств
      • eurship
      • Защита потребителей
      • Что такое фиксированный актив
      • Что такое баланс
      • Формат баланса
      • Что такое акции
      • Разница между продажами и маркетингом
    • P000S Документы ICSE
    • ML Решения Aggarwal
      • ML Решения Aggarwal Class 10 Maths
      • ML Решения Aggarwal Class 9 Математика
      • ML Решения Aggarwal Class 8 Maths
      • ML Решения Aggarwal Class 7 Математические решения
      • ML 6 0004
      • ML 6
    • Selina Solutions
      • Selina Solution для класса 8
      • Selina Solutions для класса 10
      • Selina Solution для класса 9
    • ICSE класс
      • ICSE класс 6
      • ICSE класс 7
      • ICSE
      • ICSE
      • ICSE Class 9
      • ICSE Class 10
      • ISC C девушка 11
.
Кинетическое гидратационное тепловое моделирование для высокопроизводительного бетона, содержащего известняковый порошок

Известняковый порошок все чаще используется для производства высокопроизводительного бетона в современной бетонной промышленности. Бетон, смешанный с известняковым порошком, имеет много преимуществ, таких как повышение прочности в раннем возрасте, сокращение времени схватывания, улучшение обрабатываемости и снижение теплоты гидратации. Это исследование представляет кинетическую модель для моделирования теплоты гидратации бетона с добавлением известняка.Во-первых, предложена улучшенная модель гидратации, которая учитывает эффект разбавления и эффект зародышеобразования за счет добавления порошка известняка. Степень гидратации рассчитывается с использованием этой улучшенной модели гидратации. Во-вторых, теплота гидратации рассчитывается с использованием степени гидратации. Выяснено влияние отношения воды к связующему и коэффициента замещения известняка на тепло от гидратации. В-третьих, температурная история и температурное распределение бетона с твердым составом из известняка рассчитываются путем сочетания модели гидратации с методом конечных элементов.Результаты анализа в целом согласуются с экспериментальными результатами для высокоэффективного бетона с различными пропорциями смешивания.

1. Введение

Использование цемента с известняковым порошком является обычной практикой в ​​современной бетонной промышленности. Выгоды от технических, экономических и экологических аспектов могут быть достигнуты при использовании бетона, смешанного с известняком [1]. Технические преимущества в основном относятся к известняковому порошку, который может повысить производительность бетона в раннем возрасте. Экономические выгоды означают получение цемента с прочностью на сжатие, аналогичной контрольному бетону при низких производственных затратах.Экологические аспекты - сокращение выбросов парниковых газов за счет использования известняка.

Многие исследования в экспериментальных или теоретических аспектах были сделаны о свойствах раннего возраста и долговечности бетона, смешанного с известняком. Бонаветти и соавт. [2] обнаружили, что добавление известняка может увеличить прочность бетона в раннем возрасте. Однако прочность в позднем возрасте ухудшается из-за эффекта разбавления добавления известняка. Мохаммади и Саут [3] сообщили, что добавление известняка может уменьшить кровотечение свежего бетона и увеличить вязкость и когезию свежего бетона.Мохаммади и Саут [4] также сообщили, что бетон с различным содержанием известняка до 12% имеет аналогичную стойкость к усадке при сушке и расширению сульфата с контрольным бетоном. Чен и Кван [5] измерили тепловыделение бетона с различными коэффициентами замены известнякового камня и содержанием связующего. Они обнаружили, что добавление известняка может значительно снизить тепловыделение бетона. Palm et al. [6] обнаружили, что высокое добавление известняка может увеличить глубину карбонизации и коэффициент миграции хлоридов бетона.Основываясь на оценке жизненного цикла, Palm et al. [6] также обнаружили, что добавки с высоким содержанием известняка могут снизить выброс CO 2 примерно на 25% по сравнению со средним цементом с такими же характеристиками.

По сравнению с многочисленными экспериментальными исследованиями, теоретические модели для бетона, смешанного с известняком, относительно ограничены. Лотенбах и др. [7] предложили термодинамическую модель для бетона, смешанного с известняком. Образование монокарбоалюмината и объемных составов гидратирующего цемента рассчитывают по термодинамическим моделям.Бенц [8] предложил модель гидратации, которая анализировала эффект разбавления, эффект нуклеации и химический эффект добавления известняка. Точно так же Mohamed et al. [9] также предложили модель для оценки степени реакции гидратации для бетона с различными добавками известняка. Однако Лотенбах и соавт. [7], исследования Бентца [8] и Мохамеда и др. [9] в основном сосредоточены на степени гидратации в цементно-известняковых смесях. Тепло гидратации практически не моделируется в их исследованиях. Poppe and Schutter [10] и Ye et al.[11] предложили модели для анализа тепловыделения самоуплотняющихся бетонных смесей. Но их исследования в основном сосредоточены на изотермических условиях или адиабатическом повышении температуры. Для бетонных конструкций на строительных площадках выделение тепла от гидратации и передачи тепла в окружающую среду происходит одновременно. В исследованиях Поппе и Шуттера [10] и Е. и др. [11] не рассматривается полуадиабатическое повышение температуры на реальных строительных площадках.

Чтобы преодолеть недостатки в существующих моделях [7–11], мы предложили интегрированную численную процедуру для анализа истории температур и распределения температуры затвердевшего известняка смешанного бетона.Модель гидратации сочетается с методом конечных элементов. Теплота гидратации рассчитывается по степени гидратации. Снижение теплоты гидратации за счет добавления известняка выясняется путем анализа.

2. Модель гидратационного нагрева бетона с известняковым порошком
2.1. Модель гидратации портландцемента

Ванг и Ли [12] предложили кинетическую модель гидратации портландцемента, которая учитывает влияние отношения воды к связующему (), составов составов цемента, тонкости цемента и капиллярного содержания воды на гидратация цемента.Модель кинетической гидратации анализирует вовлеченные кинетические процессы гидратации цемента, такие как начальный процесс бездействия, фа

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о