www.chms.ru - вывоз мусора в Люберцах


Почему витражи поражают или древнее искусство в интерьере


Панно в интерьере - модно, роскошно и практично


Наливные полы с 3D-эффектом - современное чудо дизайна


Что такое морской стиль и как его применить для оформления дома?


Почему эклектика в интерьере так популярна?

Перейти на главную  Журналы 

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

Несомненно, что контролю химического состава цемента придается особое значение. У типичных обычных и быстротвердеющих портланд-цементов общая сумма содержания двух силикатов меняется незначительно, в узких пределах,,поэтому различия в составе в большой степени зависят от соотношения между СаО и Si02 в сырьевых материалах.

ГИДРАТАЦИЯ ЦЕМЕНТА

При затворении портландцемента водой происходят реакции, обусловливающие твердение цементного теста. В присутствии воды силикаты и алюминаты, перечисленные в табл. 1.1, образуют продукты гидратации, которые постепенно затвердевают и превращаются в цементный камень.

При взаимодействии составляющих цемента с водой идут два процесса. Прежде всего происходит непосредственное присоединение молекул воды, или истинная гидратация. Второй процесс характерен взаимодействием минералов цемента с водой с их разложением - гидролиз.

Обычно применяют термин «гидратация» ко всем типам реакций цемента с водой, т. е. как к истинной гидратации, так и к гидролизу.

Ле Шателье около 80 лет назад впервые установил, что при одинаковых условиях продукты гидратации цемента имеют тот же химический состав, что и продукты гидратации его отдельных составляющих. Позже это было подтверждено Стейнором, а также Боггом и Лерчем, хотя и с оговоркой, что продукты реакции могут воздействовать друг на на друга или даже взаимодействовать друг с другом в системе. Силикаты кальция - основные составляющие цемента, поэтому физические свойства цемента во время гидратации определяются поведением каждого из этих составляющих в отдельности.

Продукты гидратации цемента характеризуются низкой растворимостью в воде, о чем свидетельствует высокая водостойкость цементного камня. Гидратированные новообразования цемента прочно связываются с непрореагировавшим цементом, однако механизм этой связи пока не ясен. Возможно, что гидратные новообразования создают оболочку, которая растет изнутри под воздействием воды, проникающей через эту оболочку. Или возможно, что растворенные силикаты проникают через оболочку и осаждаются на ней в виде внешнего слоя. И третья возможность: образование и осаждение коллоидного раствора во всей массе после того, как достигнуто насыщение, дальнейшая гидратация продолжается внутри этой структуры.

Каким бы ни был способ осаждения продуктов гидратации, скорость гидратации непрерывно уменьшается, так что даже после длительного времени остается заметное количество негидратированного цемента. Так, например, через 28 суток после затворения водой зерна цемента прогидратировали только на глубину 4я. Пауэре подсчитал, что полная гидратация при нормальных условиях возможна только для цементных зерен размером менее 50ji, но при непрерывном размельчении цемента в воде полная гидратация была получена в течение 5 суток.



Микроскопическое исследование гидратированного цемента не подтверждает прохождения воды в глубь зерен цемента и выборочной гидратации наиболее реакционно способных составляющих (например, C3S), которые могут находиться в центре зерна. Поэтому представляется, что гидратация развивается вследствие постепенного уменьшения размеров цементных зерен. Действительно, было обнаружено, что в возрасте нескольких месяцев негидратированные зерна цемента грубого помола содержат как C3S, так и C2S и, возможно, что мелкие частицы C2S гидратируются раньше, чем завершается гидратация крупных частиц C3S.

Различные составляющие цемента обычно присутствуют во всех его зернах, и исследования показали, что оставшиеся зерна цемента после определенного периода гидратации имеют тот же относительный минералогический состав, что и целое зерно до гидратации. В течение первых 24 ч может все же происходить избирательная гидратация.

Основными гидратами являются гидросиликаты кальция и трех-кальциевый гидроалюминат. Полагают, что C4AF гидратируется с образованием трехкальциевого гидроалюмината и аморфной фазы, возможно CaO-Fe203-aq. Возможно также, что некоторое количество ЕегОз присутствует в твердом растворе гидроалюмината кальция

Степень гидратации цемента может быть определена различными способами посредством измерения: количества Са (ОН)2 в тесте; тепловыделения при гидратации; удельного веса теста; количества химически связанной воды; количества негидратированного цемента (с помощью рентгеноструктурного анализа), а также косвенного по прочности цементного камня.

ГИДРОСИЛИКАТЫ КАЛЬЦИЯ

Если гидратация протекает в ограниченном количестве воды, например в цементном тесте и бетоне, полагают, что C3S подвергается гидролизу с образованием в конце концов гидросиликата кальция низкой основности C3S2H3 с отделением окиси кальция в виде Са(0Н)2. Однако неизвестно, приводит ли гидратация C3S и C2S к образованию одинаковых, гидратов. Так можно полагать на основании данных о теплоте гидратации и удельной поверхности продуктов гидратации, но исследования физическими методами указывают на то, что возможно образование нескольких различных гидросиликатов кальция. Ли полагает, что эти гидраты

Скорость гидратации отдельных минералов цементного клинкера при их совместном присутствии, а также степень гидратации цементов различной тонкости помола зучалась и советскими исследователями. Здесь следует упомянуть представление В. Н. Юнга о структуре цементного камня как микробетона [2]. Оригинальные взгляды развиваются А. Е. Шейкиным и Т. Ю. Якуб [11] на схему процессов гидратации и на роль осмотических явлений в образовании и разрыве оболочек гидратированных новообразований цементных зерен. С. В. Шестоперов [12] изучил роль гипса при гидратации цементов разного минералогического состава и сформулировал представления о «действующем» минералогическом составе цемента, указав, что количество, например, оыстрогидратирующегося минерала - трехкальциевого алюмината, способного также и к взаимодействию с гипсом в первые часы гидратации, зависит от тонкости измельчения цемента, от величины его удельной поверхности. {Прим. ред.)




wo 180

Время б сутках

Рис.

1.1. Скорость гидратации клинкео-ных минералов

могут быть солями ортокремниевой кислоты (H4Si04); при этом возможны четыре значения отношения - окись кальция: двуокись кремния-1 : 2, 1 : 1, 3:2 и 2: 1. Если бы некоторое количество окиси кальция было адсорбировано или удержано в твердом растворе, то могли бы встретиться и другие значения указанного отношения. Существует веское доказательство образования в результате гидратации C2S конечного продукта с величиной отношения окись кальция двуокись кремния, равной 1,65. Это может быть следствием того, что гидратация C3S регулируется скоростью диффузии ионов через гидратные оболочки, в то время как гидратация C2S определяется скоростью реакции. Кроме того, на образование продуктов гидратации двух силикатов может оказывать влияние температура, поскольку от нее зависит проницаемость геля. Скорости гидратации C3S и C2S значительно различаются (рис. 1.1).

Общий состав гидросиликатов кальция можно примерно представить как C3S2H3; эти гидраты иногда относят к тобермориту кальция из-за структурного сходства с встречающимся в природе минералом. Поскольку образованные при гидратации кристаллы имеют неправильную форму и крайне малые размеры, нет необходимости, чтобы граммолекулярное отношение воды к двуокиси кремния было целым числом.

Предположив, что C3S2H3 является конечным продуктом гидратации как C3S, так и C2S, реакция гидратации может быть схематически записана следующим образом:

для C3S : 2c3s 4- 6Н C3S2H3 + ЗСа (ОН)2 соответствующие веса 100+24->75+49;

для C2S : 2C2S+4H-Сз52Нз+Са(ОН)2 соответствующие веса 100+21->99+22.

Таким образом, оба силиката требуют примерно одинакового количества воды для гидратации, но C3S образует более чем в два раза больше Са(0Н)2 по сравнению с C2S.

Физические свойства гидросиликатов кальция представляют интерес в связи со способностью цемента схватываться и твердеть. Эти гидраты обычно считают полностью аморфными, однако электронный микроскоп позволяет увидеть их кристаллическую структуру. Интересно отметить, что один из гидратов, обозначенный Тэйлором CSH(I), имеет слоистую структуру, аналогичную структуре некоторых глинистых минералов, таких как монтмориллонит и галлуазит.

Отдельные слои в плане по двум осям хорошо закристаллизованы, между тем как расстояния между ними определены менее четко. Такая решетка способна присоединять различные количества окиси кальция без



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