Kts23.ru

АЗС оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Скорость твердения цемента

Скорость твердения цемента

Необратимый процесс потери подвижности бетона или цементно-песчаного раствора называется — время схватывания цемента. Это важный, нормируемый показатель качества для всех общестроительных цементов портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый цемент, композиционный цемент и др. Содержание Свернуть Начало схватывания цемента Сроки схватывания цемента Ускорители схватывания цемента Замедлители схватывания цемента Ложное схватывание цемента Заключение.

Практическое применение данного показателя заключается в определении времени возможности продолжения строительных, а также возможности использования бетонной конструкции по прямому назначению.

скорость твердения цемента

После затворения строительных смесей бетона или цементно-песчаного раствора в состав которых входит цемент, начинается химическая реакция — гидратация цемента.

В гидратации участвуют цемент и вода. В ходе протекания реакции пластичное связующее обволакивающее наполнитель раствора щебень, песок, гравий, строительный мусор, шлак и т. Реакция гидратации является необратимо экзотермической — протекает с выделением теплоты.

При этом время затвердевания схватывания зависит от температуры окружающей среды, количества затворителя, тонкости помола цемента, влажности воздуха, присадок и типа цемента. Также ГОСТ определяет предельные отклонения начала схватывания. Для медленносхватывающихся и нормально схватывающихся цементов — минус 15 минут от нормируемого показателя, для быстросхватывающихся — плюс 5 минут от нормируемого показателя. На скорость гидратации цемента кардинально влияет температура воздуха.

Поиск по сайту

При понижении температуры до 5 градусов Цельсия и ниже процесс гидратации практически останавливается. В этом случае конструкцию укрывают специальными матами, строят над ней временный шатер, либо прогревают другими доступными способами. Сроки схватывания любого цемента можно как увеличить, так и уменьшать внесением специальных добавок.

В зависимости от конкретных условий строительства и ремонта застройщику необходимо ускорить начало и период времени схватывания. Например, близится холодное время года и стоит задача максимально ускорить все виды строительных работ, Ускорить схватывание цемента можно с помощью внесения в бетонную смесь специальных присадок.

Указанные и другие присадки для ускорения схватываемости цемента вносятся в момент затворения и начала перемешивания бетонного раствора. Максимально уменьшить время начала и конца схватывания цемента может потребоваться в следующих случаях. Производится заливка масштабной конструкции фундамент многоэтажного здания, конструкции гидротехнического или подземного сооружения, чаша бассейна или бетонной емкости.

Активация портландцемента — новые горизонты

Его можно предупредить глубоким охлаждением клинкера, помолом его, преимущественно в сепараторных мельницах, либо охлаждением корпуса мельниц открытого цикла, сильной аспирацией, а также подачей распыленной водновоздушной смеси в последнюю камеру мельницы.

Испытание цемента на ложное схватывание заключается в видоизменении стандартного определения нормальной густоты цементного теста с повторением испытания через короткие интервалы — 3—5 мин с промежуточным перемешиванием.

На скорость ложного схватывания бетонной смеси влияют температура, условия и время перемешивания, вид заполнителя и др. Возможна локализация явлений ложного схватывания цемента путем введения небольшой добавки СДБ, гипса либо минерального масла. Однако не у всех цементов даже при высокой температуре их измельчения наступает ложное схватывание.

Полагают, что оно может быть вызвано наличием большого количества свободной извести либо недожога в измалываемой шихте клинкера.

Химия процесса

При затвореиии цемента с высокой удельной поверхностью часто образуются уплотненные комочки, которые при дальнейшем перемешивании распадаются. Замечено, что быстрое их схватывание вызывается переходом щелочей в карбонаты в результате взаимодействия с углекислотой при длительном хранении цемента на воздухе. В некоторых случаях оно носит характер ложного схватывания. Имеются данные о других кроме гипса видах замедлителей схватывания, их действие в большинстве случаев зависит от дозировки.

Можно считать, что карбонаты, хлориды и нитраты являются ускорителями схватывания; сульфаты и фосфаты — замедлителями, за исключением сульфата глинозема, который действует как ускоритель.

О влиянии добавок цветных металлов сведения разные. Их считали замедлителями схватывания, однако последние работы показали положительное влияние добавок небольших количеств цинка на твердение портландцемента.

скорость твердения цемента

Юдович и Н. Власова отмечают, что высокомарочные алитовыс цементы, не содержащие добавок, кроме гипса, могут характеризоваться аэрациопным ложным схватыванием. Оно вызвано образованием эттрингита в тонких слоях конденсата на дислокационной сетке поверхности частиц цемента. Водоудерживающая способность. При затворении цемента водой как в лабораторных, так и промышленных условиях можно видеть, как некоторые цементы полностью удерживают воду в период схватывания, другие же отделяют небольшой слой разной толщины.

Поскольку водоцементное отношение при приготовлении бетонной смеси обычно всегда превышает значение, установленное при определении нормальной густоты цементного теста, то водоотделение становится особо заметным.

Гидратация цемента

От него во многом зависит однородность бетона и прочность сцепления в нем цементного раствора с крупным заполнителем и стальной арматурой.

При послойной укладке бетона отделяющаяся из него вода скапливается на поверхности укладываемых слоев. В результате образуется контактная прослойка бетона с большим содержанием воды, что вызывает расслаивание бетона, нарушающее его монолитность, а это особенно нежелательно при укладке массивного бетона.

Расслоение может идти и внутри бетона; образующаяся в результате водоотделения пленка воды может заметно понизить сцепление цементного раствора с крупным заполнителем и арматурой. Испарение этой воды вызывает образование дополнительного количества пор, содействующих диффузии агрессивной воды в глубину бетона. Повышение водо-удерживающей способности достигается введением в исходный цемент активной минеральной добавки в виде трепела, опоки , а также применением некоторых поверхностно-активных веществ.

Читайте так же:
Технология работы с цементом

Химия и химическая технология

Дозировка и вид добавки должны быть предварительно определены экспериментальным путем. Равномерность изменения объема — важное свойство цемента, которое определяется в соответствии с требованиями стандарта. Цементный камень при определенной влажности дает усадку либо несколько расширяется.

Однако изменения объема камня весьма малы и заметно на равномерность изменения объема при стандартном испытании не влияют.

Влияние В/Ц и возраста на скорость твердения бетона на цементе III типа

Расширение цементного камня, вызывающее искривление исследуемых образцов либо появление на них волосных трещин,-— результат запоздалой, но весьма сильной по своему действию гидратации химически не связанного свободного оксида кальция в клинкере. Такое расширение называют кажущимся, поскольку объем гашеной извести меньше суммы объемов исходных оксида кальция и воды, вступивших в реакцию. Такое явление происходит при гидратации крупнозернистых кристаллов оксида кальция, требующей длительного взаимодействия с водой.

Цементный камень расширяется также при избыточном содержании крупнокристаллических зерен пери-клаза оксида магния , а также при большом количестве добавки гипса. На заводах получают клинкер с минимально допустимым количеством свободного оксида кальция в цементе, содержание периклаза и гипса в котором обеспечивает равномерность изменения объема.

Достигается это при помощи тонкого помола сырьевой шихты равномерного состава, качественного обжига и быстрого охлаждения клинкера. Поскольку расширение цементного камня может проявиться в опасных размерах спустя много лет после за-творения цемента, стандартом предусмотрен ускоренный метод испытания цемента.

По ГОСТ стандартно изготовленные лепешки цементного теста подвергаются через сутки после затворения кипячению в воде; после охлаждения они не должны иметь искривлений и даже волосных трещин.

В ряде стран испытание ведут по методу Ле Шателье путем кипячения через сутки после затворения цилиндрика цементного теста, разрезанного по длине и снабженного двумя иглами, концы которых расходятся под действием напряжений, возникающих в результате расширения цементного камня. Допустимое расширение составляет 3—10 мм, причем максимальный его размер предусмотрен в большинстве стандартов. В ряде стран регламентирован автоклавный метод испытания образцов призм в течение 3 ч при давлении 2,1 МПа.

Гидратация цемента сопровождается выделением тепла, что может быть установлено по изменению температуры цементного теста, помещенного немедленно после его затворения в термос. В тонкостенных бетонных конструкциях это тепло сравнительно быстро рассеивается и заметно не влияет на структуру цементного камня. Проблема тепловыделения привлекла внимание исследователей в связи с тем, что в массивном бетоне гидротехнических и других видов сооружений заметно повышается температура до значения, часто превышающего, примерно на К, температуру бетона при его укладке.

скорость твердения цемента

Рост температуры вызывает напряжения, которые являются результатом неравномерного нагрева и охлаждения бетона; при малой его теплопроводности внутренние слои массива охлаждаются медленнее поверхностных. При возникновении больших термических напряжений в бетоне могут появиться трещины.

Для устранения этих явлений применяют по возможности тощие бетонные смеси или укладывают в толщу массива трубы, по которым поступает вода для охлаждения бетона. Изучение тепловыделения при гидратации портландцемента различного минералогического состава подтвердило, что наиболее термичнымн минералами в цементе являются C3S и С3А, причем C4AF замедляет тепловыделение других минералов.

Основное количество тепла выделяется в первые 3—7 сут твердения.

Примерное тепловыделение чистого, не содержащего добавок портландцемента для разной продолжительности твердения можно определить по разработанным в нашей стране коэффициентам, характеризующим долю участия клинкерных минералов в этом процессе.

Введение в портландцемент малых количеств активных минеральных добавок заметно не влияет на установленную зависимость. Стандартную термохимическую характеристику цемента находят по ГОСТ при помощи термосного метода.

скорость твердения цемента

Испытанию подвергают цементный раствор, в котором соотношение между цементом и песком устанавливается в зависимости от вида и марки цемента так, чтобы максимальное повышение температуры было бы близко к К. Расход цемента в единице объема раствора возрастает, если вместо портландцемента применяют пуццо-лановый и шлакопортландцемент. С увеличением расхода цемента в 1 м3 бетона тепловыделение возрастает практически линейно.

Справочник химика 21

У бетонов с одинаковым расходом цемента и подвижностью изотермическое тепловыделение не зависит от свойств заполнителей, удельной теплоемкости и средней плотности материала зерен. Пластифицирующие и воздухововлекающие добавки по-разному влияют на тепловыделение. Введение ускорителей твердения приводит к увеличению тепловыделения.

Набухание и усадка цемента. Набухание и усадка обусловлены способностью цементного камня и бетона изменять объем в зависимости от химических процессов, протекающих при твердении, и от влажности среды, в которой они находятся. Бетоны, находящиеся в воде, набухают меньше, чем цементный камень; через 6—12 мес.

От чего зависит скорость твердения

Набухание цементного камня следует рассматривать как результат взаимодействия с водой, при котором образующийся цементный гель адсорбирует на своей чрезвычайно развитой поверхности воду, раздвигающую гидратиые новообразования.

Поэтому при набухании внутренняя структура цементного камня уплотняется. Несомненно, что набухание вызывается также расклинивающим действием тонких пленок воды и осмотическими силами, возникающими в связи с разностью концентраций на поверхностях гидратированных частиц, и полу-проницаемостью, присущей цементному камню.

Читайте так же:
Цемент для утепления дома

Цементный камень и затвердевший бетон в воздушно-сухой среде дают усадку, сопровождающуюся потерей воды. Усадка наблюдается также при взаимодействии гидроксида кальция в цементном камне с углекислотой воздуха. Эта реакция протекает наиболее полно при определенной относительной влажности воздуха. Усадка бетона может привести к возникновению значительных напряжений, образованию микротрещин и макротрещин, нарушению монолитности конструкций и создать тем самым условия для активного действия других внешних агрессивных факторов.

Нежелательна также усадка в предварительно напряженных конструкциях. При вычислении потерь предварительного напряжения, а также в расчетах статически неопределимых систем нормативные значения деформаций усадки принимаются пока еще только в зависимости от марки бетона на сжатие без учета вида применяемого портландцемента, а также от жесткости или подвижности бетонной смеси. Прочность цемента — одна из наиболее важных его физико-механических характеристик, от которой в основном и зависит прочность бетона в различных условиях твердения.

Прочностные показатели цемента определяют, испытывая затвердевшие образцы из песчаного раствора в установленные сроки твердения.

Тип цемента по скорости твердения цемента

Современные экономические условия, в которых осуществляются работы в строительной отрасли, требуют повышения скорости работ. Во многих ситуациях очень важно иметь бетон с достаточной прочностью на ранних стадиях.

Такой бетон получают за счет использования некоторых добавок, таких как суперпластифицирующая добавка, снижающая содержание воды, добавки-ускорители схватывания, а также добавки-ускорители твердения. В стандартах для добавок для цементов и цементных растворов разграничиваются добавки, усиливающие схватывание, и добавки, ускоряющие твердение, а именно:

—Добавки – ускорители схватывания определяются как присадки, которые уменьшают начальное отверждение для перехода смеси из пластичного в жесткое состояние.

—Добавки – ускорители твердения определяются как присадки, которые повышают скорость формирования в бетоне ранней прочности, при этом на время отверждения может оказываться или не оказываться влияние.

Для того, чтобы получить бетон, имеющий уже на ранних стадиях достаточную прочность, использовались различные добавки; наиболее часто используемой в этой сфере добавкой – ускорителем схватывания был хлорид кальция. Тем не менее, с присутствием хлорида связано возникновение серьезных проблем с коррозией арматурных стержней, вмонтированных в бетонные детали. Это стало причиной возобновления интереса к разработке целого ряда добавок, не содержащих хлорида. Додсон [1] представил обзор солей, ускоряющих схватывание, которые не содержат хлорида и не вызывают коррозии. Он начал свои исследования в 1962 г. Было установлено, что в качестве ускорителя схватывания можно использовать муравьинокислый кальций, Ca[(CH[O.sub.2]).sub.2] [2]. Второй солью, которая удовлетворяла предъявляемым требованиям стал нитрат кальция, Ca[(N[O.sub.3]).sub.2], который и был запатентован в 1969 г. [3]. После энергичных исследований было установлено, что нитрат кальция является в то же время и очень эффективным ингибитором коррозии для металла, встроенного в бетон.

Воздействие добавок из нитрата кальция на параметры отверждения бетона и коррозию стали исследовалось Жустнесом [4-6]. Первоначально предполагалось, что ускоряющее воздействие обусловлено наличием в цементе алюмината. Это допущение не подтвердилось для цементов, используемых при низких температурах (5[градусов]C). Полученные результаты показали, что нитрат кальция не функционирует как ускоритель схватывания для цемента при температурах между 7[градусами]C и 20[градусами]C, но эффективность нитрата кальция как вещества, ускоряющего схватывание, в очень значительной степени зависит от типа используемого цемента. Было также установлено, что способность нитрата кальция ускорять схватывание, очевидно, повышается с повышением содержания белита в цементе или же с улучшением других параметров цемента, которые способствуют формированию белита при реализации клинкерной технологии.

Триэтаноламин (TEA), слабый третичный алифатический аминоспирт, используется как диспергирующее вещество при производстве цемента, а также как составной компонент в некоторых рецептурах добавок при выполнении бетонных работ. В зависимости от типа цемента и концентрации добавления из TEA можно получать как добавку, ускоряющую схватывание, так и добавку замедляющую его. При добавлении 0.02% к портландскому цементу типа 1, ТEA действует как ускоритель схватывания, при 0.25% как слабо действующий замедлитель схватывания, при 0.5% как сильный замедлитель, а при 1% как очень сильный ускоритель [7,8]. Воздействие на формирование прочности цементного теста также существенно зависит от количества добавляемого TEA [9,10]. Добавление небольшого количества более сильных третичных алканоламинов, таких как триизопропаноламин (TIPA), дает интересное повышение прочности цементного теста на различных стадиях [11,12]. В недавно проведенном исследовании механизма повышения прочности триизопропаноламина представлены данные по прочности при сжатии 10 портландских цементов, которые испытывались в составе цементного теста после 28 дней затворения [13]. Среднее повышение прочности составило при добавлении к воде для затворения раствора 200 промилле TIPA 10%.

Целью данного исследования является выявление сочетания нитрата кальция с другими компаундами таким образом, чтобы выполнялись условия соответствия критериям, как для ускорителя схватывания, так и для ускорителя твердения. В этом плане выбор алканоламинов, которые обладают развитой пространственной молекулярной структурой, таких как TEA и TIPA, представляется адекватным для подтверждения ранее указанных критериев.

Схватываемость цемента – скорость схватывания при различных условиях

Необратимый процесс потери подвижности бетона или цементно-песчаного раствора называется – время схватывания цемента. Это важный, нормируемый показатель качества для всех общестроительных цементов (портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый цемент, композиционный цемент и др. видов) кроме тампонажных.

Читайте так же:
Устройство цементных полов с железнение

Схватываемость цемента

Для тампонажных цементов нормируется «время загустевания». Практическое применение данного показателя заключается в определении времени возможности продолжения строительных, а также возможности использования бетонной конструкции по прямому назначению.

Начало схватывания цемента

После затворения строительных смесей (бетона или цементно-песчаного раствора) в состав которых входит цемент, начинается химическая реакция – гидратация цемента. В гидратации участвуют цемент и вода. В ходе протекания реакции пластичное связующее обволакивающее наполнитель раствора (щебень, песок, гравий, строительный мусор, шлак и т.п.), затвердевает и превращается в монолитный каменный материал.

Реакция гидратации является необратимо экзотермической – протекает с выделением теплоты. При этом время затвердевания (схватывания) зависит от температуры окружающей среды, количества затворителя, тонкости помола цемента, влажности воздуха, присадок и типа цемента.

Сроки схватывания цемента

Важная техническая характеристика любого бетонного раствора – начало схватывания цемента гост 30515-2013 при стандартных условиях (средняя температура окружающего воздуха 20 градусов Цельсия, средняя влажность окружающего воздуха 75%). «Святое писание» каждого строителя – ГОСТ 30515-2013, дифференцирует общестроительные цементы на три категории:

  • Медленносхватывающиеся. Время начала схватывания более 2 часов после затворения.
  • Нормально схватывающиеся. Время начала схватывания более 45 минут до 2 часов после затворения.
  • Быстросхватывающиеся. Время начала схватывания менее 45 минут после затворения.

Также ГОСТ 30515-2013 определяет предельные отклонения начала схватывания. Для медленносхватывающихся и нормально схватывающихся цементов – минус 15 минут от нормируемого показателя, для быстросхватывающихся – плюс 5 минут от нормируемого показателя. На скорость гидратации цемента кардинально влияет температура воздуха.

При понижении температуры до 5 градусов Цельсия и ниже процесс гидратации практически останавливается. В этом случае конструкцию укрывают специальными матами, строят над ней временный шатер, либо прогревают другими доступными способами. Сроки схватывания любого цемента можно как увеличить, так и уменьшать внесением специальных добавок.

Ускорители схватывания цемента

В зависимости от конкретных условий строительства и ремонта застройщику необходимо ускорить начало и период времени схватывания. Например, близится холодное время года и стоит задача максимально ускорить все виды строительных работ, Ускорить схватывание цемента можно с помощью внесения в бетонную смесь специальных присадок.

Схватываемость цемента - скорость схватывания при различных условиях

Популярные присадки для ускорения схватывания цемента:

  • Ускоритель твердения для бетона «УП2М», Россия, средняя цена 43 руб/кг.
  • Ускоритель твердения для бетона «Форт Ускорин», Россия, средняя цена 24 руб/кг.
  • Супер пластификатор ускоритель твердения «Реламикс Т-2», Россия, средняя цена 98 руб/кг.

Указанные и другие присадки для ускорения схватываемости цемента вносятся в момент затворения и начала перемешивания бетонного раствора. В общем случае при стандартных условиях (температура окружающей среды 20 градусов Цельсия, относительная влажность воздуха 75-80%) с помощью указанных видов присадок можно укорить период схватывания и набора марочной прочности в три раза без потери прочности и долговечности конструкции.

Замедлители схватывания цемента

Максимально уменьшить время начала и конца схватывания цемента может потребоваться в следующих случаях. Производится заливка масштабной конструкции (фундамент многоэтажного здания, конструкции гидротехнического или подземного сооружения, чаша бассейна или бетонной емкости).

Схватываемость цемента - скорость схватывания при различных условиях

В этом случае замедлитель срока схватывания цемента нтф и другие виды замедлителя схватываемости связующего позволяют обеспечить непривычность строительных работ при всех прочих равных условиях.

Замедлители схватываемости цемента:

  • «Бисил Ретардер», Испания, цена 285 руб /кг.
  • Пластификатор бетона «РЕТАДОЛ», Греция, цена 159 руб/ кг.
  • Гиперпластификатор «FREM GIPER S-SBlз», Беларусь, цена 112 руб/кг.

Использование замедлителей схватываемости цемента позволяют увеличить время необратимого процесса потери подвижности бетонных растворов в среднем до 24-48 часов после затворения.

Ложное схватывание цемента

При приготовлении бетонных растворов своими силами непосредственно на строительной площадке существует опасность ложного схватывания цемента. Лаборатории бетонных заводов четко отслеживают этот вредный показатель и принимают соответствующие меры. Поэтому приобрести готовый бетон с ложным схватыванием практически невозможно.

Определение ложного схватывания цемента – ложным схватыванием связующего принято называть сиюминутное загустевание бетона в течение нескольких минут после затворения. Причиной ложного схватывания, является нарушение технологии производства цемента либо наличие щелочи. В соответствии с ГОСТ 30515-2013 существуют следующие виды ложного схватывания

  • Ложное схватывание I типа. Моментальная потеря подвижности цементным тестом, связанная с нарушением технологии производства. Устраняется с помощью повторного перемешивания смеси без добавления затворителя.
  • Ложное затвердевание II типа. Временная либо частичная потеря подвижности цементной субстанции по другим причинам, также устраняемая с помощью повторного перемешивания смеси без добавления затворителя.

Заключение

Частным застройщикам, использующим готовый бетон или бетон собственного изготовления, следует, по возможности, производить масштабные бетонные работы в теплое время года. В противном случае неизбежны дополнительные затраты на приобретение ускорителей схватывания цемента и организацию утепления и прогревание бетонного сооружения.

Ускорители и замедлители схватывания и твердения цементных сухих строительных смесей

Сроки схватывания (время потери пластичности) и скорость твердения (темп набора прочности) цементных растворных и бетонных смесей, в том числе сухих строительных смесей, являются основными характеристиками, определяющими условия их применения в строительстве. Строго говоря, понятие "сроки схватывания" относится исключительно к вяжущему веществу — портландцементу и определяется в тесте 1:0 (ГОСТ 310); для смесей цемента с заполнителями и наполнителями пользуются характеристиками: потеря пластичности, подвижности, удобоукладываемости.

Читайте так же:
Разбивать цемент во сне

Для характеристики потери пластичности растворных смесей, полученных затворением сухих строительных смесей, более информативно понятие "живучесть (жизнеспособность) смесей". Это понятие более ёмкое и базируется не только на определении времени загустевания растворной смеси, но и на определении максимального времени, в течение которого растворная смесь может быть использована без потери свойств, предполагая возможность получения из этой смеси проектных показателей готовых изделий (растворов) при использовании растворной смеси в период, соответствующий времени её живучести. В этом случае живучесть характеризует не только время загустевания смеси, но и является гарантией качества при долгосрочных испытаниях. Очевидно, что показатели живучести смеси и скорости набора прочности прежде всего зависят от характеристик использованного в сухой строительной смеси цемента, однако, далеко не исчерпываются этим фактором и зависят от значения В/Ц, соотношения цемент:заполнитель:наполнитель, их природы и гранулометрии, наличия в смеси примесных компонентов и функциональных добавок, и от условий твердения (температуры и влажности). Влияние этих факторов может привести к тому, что смесь, приготовленная на основе нормально-схватывающегося цемента (45 мин.-10 час. по ГОСТ 10178) может оказаться как быстро-, так и медленно-схватывающейся. Тем не менее, в тех случаях, когда сроки схватывания (живучесть) смеси оказываются неприемлемыми, их регулирование (замедление или ускорение) осуществляют путем регулирования процесса гидратации цемента. Этот подход справедлив и в тех случаях, когда нужно повысить, или, наоборот, понизить скорость нарастания прочности или абсолютное значение прочности цементных сухих смесей. Наряду с изменением состава смеси (соотношения и вида заполнителей и наполнителей) и минимизации значения В/Ц основным приёмом регулирования скорости твердения, как и в случае регулирования сроков схватывания, является регулирование процессов твердения цемента. Сроки схватывания и кинетика нарастания прочности цемента, при прочих равных условиях, зависят от его вещественного состава (соотношения клинкер-минеральные добавки), минералогического состава клинкера (прежде всего от содержания фаз алита и алюмината), тонкости помола цемента и содержания частиц определённых фракций, содержания в цементе гипса, щелочных соединений, примесных фаз и др.

Однако, эти факторы складываются у производителя цемента, а потребитель цемента не может на них влиять и эффективным способом регулирования этих характеристик цемента становится введение в состав твердеющих цементных смесей (сухих строительных смесей) добавок — регуляторов схватывания и твердения цемента (ускорителей или замедлителей). Такие добавки, применительно к технологии сухих строительных смесей, в качестве отличительных признаков от добавок для традиционных растворов и бетонов, должны быть сухими, негигроскопичными и быстрорастворимыми в воде. Необходимость введения в состав цементных смесей ускорителей схватывания и твердения чаще всего возникает:
— для интенсификации твердения смесей, используемых при низких и отрицательных температурах;
— при производстве смесей, предназначенных для ремонтных и восстановительных работ;
— при производстве смесей для специальных работ: торкрет-масс, набрызг-растворов, инъекционных составов и др.
— для ускорения оборачиваемости форм при производстве изделий;
— для ликвидации побочного эффекта замедления гидратации цемента при использовании функциональных добавок некоторого типа (суперпластификаторов, редиспергируемых полимерных порошков, эфиров целлюлозы и др.).

Необходимость в замедлении схватывания и твердения цемента путём применения добавок-замедлителей может возникнуть при проведении работ в жаркое время года или в горячих цехах, при необходимости формования ослабленного ("жертвенного") слоя при отделочных работах, при тампонировании горячих скважин и др.

Добавки — ускорители схватывания и твердения сухих смесей на основе портландцемента чаще всего представляют собой неорганические соли, соли органических кислот или продукты на их основе. Перечень солей — ускорителей схватывания включает многие соединения: K2CO3, Na2SO4, NaAlO2, NaF, Na2O·nSiO2·mH2O, Ca(NO3)2, Li2CO3. В качестве ускорителя схватывания используют также формиаты кальция и натрия, щавелевую кислоту, технические продукты, содержащие алюминаты кальция, оксиды и гидроксиды алюминия. Поскольку в ряде случаев применение ускорителей схватывания приводит к некоторой потере конечной прочности изделий, выбор ускорителя схватывания является ответственным решением.

Общей тенденцией в настоящее время является применение веществ и соединений, не содержащих хлора и вредных веществ, в том числе вызывающих коррозию оборудования или арматуры, а также ограничение в ряде случаев применения щелочных соединений, обычно снижающих марочную прочность цементных растворов (бетонов).

Распространённым приёмом сокращения сроков схватывания смесей на основе портландцемента является введение в их состав алюминатных цементов (глинозёмистых и высокоглинозёмистых), а также ускорителей схватывания на основе g-Al2O3 [1].

Конкретный перечень добавок — ускорителей твердения, многие из которых являются также ускорителями схватывания, не включает классический ускоритель твердения СаCl2 из-за его гигроскопичности и ограничений, связанных с отрицательным влиянием ионов хлора на коррозию арматуры. Применение в сухих смесях других известных ускорителей (например, триэтаноламина) невозможно, поскольку они являются жидкостями. Из-за этих обстоятельств список рекомендуемых добавок — ускорителей твердения для сухих строительных смесей весьма ограничен и включает формиат кальция — СаС2Н2О4 (кальциевую смесь муравьиной кислоты), формиат натрия, нитрат кальция, тиосульфат кальция. Имеются сведения об использовании в качестве ускорителя твердения роданида (тиоцианата) кальция — Са(NСS)2. Ускорителем твердения для алюминатных (глинозёмистых) цементов и их комбинаций с портландцементом, используемых в качестве быстросхватывающихся композиций, является карбонат лития — Li2CO3. Действие перечисленных добавок в бoльшей степени проявляется в начальной стадии твердения (1-3 сут.) и в мeньшей степени в длительные сроки (28 сут.). Добавками-модификаторами сухих строительных смесей, в отличие от индивидуальных химических соединений перечисленных выше, могут быть комплексные добавки. По классификации В.Г.Батракова такие вещества относятся к полифункциональным модификаторам (ПФМ), основы технологии и состав которых, применительно к традиционным растворам и бетонам, приведён в [2].

Читайте так же:
Слежавшийся цемент как измельчить

В последние годы интенсивно развивается направление, связанное с применением в качестве упрочнителя растворов и бетонов различных форм микрокремнезёма в активном состоянии. Это могут быть синтетические формы кремнезёма, типа белой сажи и аэросила, а также промышленные отходы в виде тонкодисперсного кремнезёма или высококремнезёмистого стекла (конденсированная микрокремнезёмная пыль), например, золы уноса от сжигания твёрдого топлива на ТЭС, "микрокремнезём" в виде продуктов возгонки при синтезе кремния, карбида кремния, ферросплавов и др. Поскольку присутствие активного кремнезёма в сухой смеси увеличивает водоцементное отношение, эту добавку обычно применяют совместно с водопонизителями (суперпластификаторами) в виде комплексных добавок. Определённую перспективу применения в качестве добавок — ускорителей схватывания цемента представляют активные формы глинозёма и гидроксида алюминия. Производство добавки на основе аморфного гидроксида алюминия (АмГА) осваивает ОАО "Бокситогорский глинозём".

Иллюстрацией влияния микрокремнезёма (МК) на скорость нарастания прочности цементов, полученных совместным размолом клинкера, гипса и микрокремнезёма (ПО "Металлург", г.Пикалёво) являются результаты, приведённые в таблице 1 (испытания по ГОСТ 310).

Таблица 1. Свойства портландцемента, содержащего микрокремнезём (МК)

Перечень некоторых индивидуальных соединений — добавок ускорителей схватывания и твердения, применяемых в составе сухих строительных смесей, приведён в таблице 2.

Таблица 2. Добавки ускорители схватывания и твердения для сухих строительных смесей (примеры)

Следует различать "ускорители схватывания", т.е. добавки сокращающие период начала и конца схватывания цемента, и "ускорители твердения", хотя в отдельных случаях добавка может быть ускорителем как схватывания, так и твердения. Ускорители схватывания могут не только не изменять скорость гидратации после схватывания, но в некоторых случаях даже замедлять гидратационные процессы и снижать прочность цементного камня. Так, например, действуют такие известные ускорители схватывания как карбонаты калия и натрия (поташ, сода), гидросиликат натрия, алюминат натрия. В отличие от ускорителей схватывания, ускорители твердения или существенно не влияют на начало и конец схватывания, или, являясь ускорителями схватывания, повышают прочность камня как в начальные сроки (1-3 сут.), так и в более длительные.

Механизм действия добавок-ускорителей схватывания и твердения цемента достаточно сложен и не может считаться надёжно установленным. Влияние их сводится к ускорению гидратации цементных минералов, добавки этого типа не влияют на состав C-S-H геля (отношение СаO/SiO2, H2O/SiO2), однако в их присутствии меняется морфология образующихся гидросиликатов. Существенное влияние на твердение оказывают обменные реакции добавок с фазой портландита (Са(ОН)2) твердеющего цемента, что ведёт к образованию труднорастворимых гидроксидов, основных солей или солей кальция. Этот процесс является превалирующим, например, при введении в состав твердеющего цемента активных форм аморфного кремнезёма, глинозёма и Al(OH)3. Влияние добавок на свойства цементного теста достаточно разнообразно и зависит от концентрации соли, вида катиона и аниона. Так, например, ускоряющее действие карбонатов объясняют увеличением диффузионной проницаемости защитного слоя и удалением ионов Са 2+ из раствора. Формиат кальция увеличивает степень протекания начальной стадии гидратации C3S, но заметно не влияет на продолжительность индукционного периода и последующие стадии реакции гидратации [3].

Добавки — замедлители схватывания используют при твердении бетонов в условиях повышенных температур, а также для компенсации ускоряющего эффекта других функциональных добавок. Примерами составов, требующих применения замедлителей схватывания цементных смесей, могут быть смеси для устройства полов, некоторые ремонтные растворы. Перечень некоторых добавок-замедлителей приведён в таблице 3.

Таблица 3. Добавки — замедлители схватывания и твердения (примеры)

Добавки — замедлители схватывания достаточно эффективны в небольших концентрациях, при этом замедление схватывания вызывается адсорбцией добавок на продуктах гидратации цемента, особенно на Са(ОН)2, а также на поверхности исходных негидратированных минералов. Бoльшая часть введённого замедлителя расходуется на алюминатные фазы цемента, поэтому эффект действия добавок в большей степени проявляется в низкоалюминатных цементах, а также в цементах с минимальным содержанием щелочей, поскольку последние разрушают добавку. Следует иметь в виду, что во многих случаях замедление схватывания смесей на основе портландцемента является побочным эффектом введения других целевых добавок, причём их влияние может оказаться весьма значительным. Например, замедление сроков схватывания может быть результатом введения добавок-пластификаторов (водопонизителей), водоудерживающих и загущающих и др.

Список литературы:

1. Сари М., Лекселлент Дж. "Регулирование процессов схватывания и отверждения минеральных вяжущих".-Mix Build, СПб, 3-5 декабря 2002 г.
2. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. 2-е изд.-М.:Технопроект,1998.-768с.
3. Тейлор Х. Химия цемента.-М.:Мир,1996.-560с.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector