Твердение цемента

Современная сфера строительства не может обойтись без такого материала как цемент. Его производят на специализированных заводах из экологически безопасных компонентов. Это порошок мелкодисперсного типа. При химической реакции с водой образуется пластичная масса. Она способна затвердевать даже при высоких показателях влажности воздушной среды. Физико-химический процесс взаимодействия цемента и воды называется гидратацией. Она позволяет бетонному камню после полного застывания получить высокие прочностные характеристики, долговечность, устойчивость, водонепроницаемость, устойчивость к температурным качелям и иные значимые характеристики.

Гидратация относится к необратимым процессам. В результате довольно активной реакции молекулы воды объединяются с минеральной составляющей цемента с образованием пластичной массы. После окончания процесса твердения получается прочный и долговечный бетонный камень. Узнать допустимые соотношения воды и цемента в зависимости от марки и будущего назначения бетона поможет локальная и международная нормативная документация. При достаточном объеме цемента происходит химическое связывание около четверти объема воды. Остальные 75 % связываются физически. Если воды меньше рекомендованного допустимого количества, согласно технологической рецептуре, то процесс гидратации будет завершен не полностью. Если слишком много, образуется пористый искусственный камень. Прочностные характеристики и в том, и в том случае существенно снижаются.

1 стадия называется схватывание. Она длится в первые часы после затворения технологически годной водой сухих компонентов бетонной смеси годной для данной процедуры водой. Лучше взять жидкость из городского питьевого водопровода. На время старта процесса схватывание влияет ряд значимых факторов: 1. Температура окружающей воздушной среды. Чем выше показатель, тем быстрее происходит процесс схватывания. При комнатной температуре – до 3 часов. В камерах пропаривания – всего около 20 мин. При 00 C – до 20 часов. При отрицательных температурах в отсутствие противоморозных добавок процесс гидратации идет медленнее или полностью замирает. 2. Состав цемента. Номенклатурные минеральные составляющие и их соотношение, добавки и присадки. Оптимальными по многим нормативам являются условия для протекания реакции: температура 200 C, показатель относительной влажности – 75 %. На основании скорости протекания процесса схватывания выделяют три категории цементного порошка: медленно схватывающиеся (старт процесса через 2 час. после затворения водой), нормально схватывающиеся (от 45 мин. до 2 час.), быстро схватывающиеся (до 45 мин. с момента затворения водой); 3. Насколько тонкий помол у цемента. Чем он тоньше, тем лучше схватывается цементный бетон или раствор. 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. 2 этап. Твердение бетонной смеси. Он начинается через примерно сутки после начала гидратации. Может протекать даже несколько лет. За первую неделю качественная бетонная смесь успевает набрать до 70 % марочной прочности. Через 28 сут. смесь или раствор обычно набирают 90-95 % от этой величины. В течение нескольких лет добирает полную технологическую прочность (100 %).

Максимальное качество и прочность бетонного камня достигаются только при обеспечении нормальных условий для протекания процесса твердения: 1. Конструкцию следует оградить от любых воздействий механической природы. Это критически значимый нюанс. На начальных этапах гидратации связи в бетонной смеси еще слишком непрочные и уязвимые. Они разрушаются легко, то восстановить их не получится никакими методами; 2. первые 14-21 дней рекомендуют обеспечивать оптимальную влажность для эффективного протекания процесса гидратации. Необходимо защитить конструкцию не только от потери влаги, но и от воздействия прямого солнечного света; 3. Для неокрепшего бетона губительны резкие перепады температуры. Конструкцию необходимо засыпать тонким слоем песка либо опилок и укрыть матами для утепления. Такие несложные процедуры помогут снизить показатель усадки бетонной конструкции, являются профилактикой возникновения внутренних деформаций и растрескивания бетона.

Механизмы схватывания находятся в сильной зависимости от состава и процентного содержания компонентов в смеси. Часть вступает в химическое взаимодействие в процессе гидратации, остальные несколько позже. В составе бетонной смеси или раствора присутствуют следующие компоненты:

• C2S – двухкальциевый силикат. Начало реакции стартует примерно через месяц после затворения. Уже после того, как бетон набрал марочную прочность. В долгосрочной перспективе он оказывает положительное влияние на прочность готового искусственного камня;
• C3S – трехкальциевый силикат. Участвует в процессе гидратации. Помогает смеси или раствору набрать марочную прочность в положенные по нормативу сроки;
• C3A – трехкальциевый алюминат. Помогает ускорить процесс твердения в 1 дни после заливки в форму или опалубку. Потом просто перестает работать;
• C4AF – четырехкальциевый алюмоферит. Вступает в реакцию на стадии твердения. Улучшают прочностные характеристики в позднем периоде набора прочности.

Во время строительства могут возникать ситуации, когда требуется сократить период схватывания и твердения бетонной смеси. Для этого при затворении смеси добавляют специальные присадки и добавки. Особенно это важно в зимний сезон, если по условиям договора конструкция или здания должны быть завершены полностью к определенному сроку. Перенести работы компания не имеет права по условиям договора. Также они помогут, если требуется ускорить темпы проведения бетонных работ. Часто применяемые присадки для ускорения твердения бетонного раствора или смеси:

• 4 % нитрат кальция или нитрат натрия, нитрит-нитрат кальция или хлорида кальция, нитрит-нитрат сульфата натрия;
• 2 % сульфат натрия;
• 2 % хлорид кальция – подходит для конструкций с армированием;
• 3 % хлорид кальция – для элементов без дополнительного армирования.

Замедлители гидратации востребованы в случаях, когда возводятся масштабные строения: чаши бассейнов, подземные и гидротехнические сооружения, фундаментов крупных размеров.

В качестве добавок с замедляющими свойствами выступают гиперпластификаторы и пластификаторы. Они замедляют процесс гидратации. Бетонные смеси и растворы сохраняют пластичность до 24-48 часов после приготовления строительного материала. Гидратация цемента должна протекать с неукоснительным соблюдением правил, которые установлены локальными нормативами на государственном уровне, документацией по конкретному проекту.