Гидратация и твердение портландцемента

Процесс гидратации портландцемента, так же как и процесс гидратации СзЗ, может быть разделен на ряд последовательных стадий, хотя различия между отдельными стадиями в этом случае гораздо менее отчетливы. Можно выделить следующие стадии первая — начальный (или ранний) период протяженностью 1—3 ч, вторая — период завершения формирования эттрингита, продолжающийся примерно до 24 ч, третья — конечный (до полной гидратации) период твердения. Возможно выделение и большего числа стадий, но для обоснования каждой из них требуется еще накопление экспериментальных данных. [c.322]

Схватывание и твердение портландцемента — сложный физико-химический процесс. Содержащиеся в цементе силикаты, алюминаты и ферриты при замешивании с водой подвергаются процессам гидратации (присоединения воды) и гидролизу с образованием высокопрочных кристаллов. Реакция гидратации характеризуется тем, что происходит присоединение воды без распада основ юго вещества, например [c.160]

В монографии рассмотрены современные представления о природе твердения вяжущих веществ, включая вопросы состава тампонажных растворов, стехиометрии продуктов гидратации портландцемента, физико-химических основ процессов формирования дисперсных структур вяжущих веществ. Особое место занимают исследования механизма процессов структурообразования в дисперсиях минеральных вяжущих — трехкальциевого силиката, трехкальциевого алюмината, трехкальциевого алюмината в присутствии гипса и наполнителя, тампонажных цементных дисперсий. [c.6]

ГИДРАТАЦИЯ И ТВЕРДЕНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА [c.339]

При твердении пуццоланового портландцемента вследствие более медленного течения этого процесса выделяется меньше тепла, чем при твердении портландцемента. Однако снижение тепловыделения не пропорционально содержанию добавки (шо меньше), что объясняется ускорением гидратации портландцементных зерен. [c.426]

При изучении гидролиза и гидратации трехкальциевого силиката установлено, что если реакция происходит при температуре 150°, то получаются хорошо образованные кристаллы гидрата двухкальциевого силиката и кристаллы гидрата окиси кальция. При твердении портландцементов в условиях автоклавной обработки или длительного твердения также наблюдается образование кристаллических гидросиликатов кальция. [c.282]

Затвердевший цемент (цементный камень) состоит из соединений, образовавшихся в процессе его твердения. В нем содержатся также не-гидратированные зерна цемента, так как гидратация наиболее крупных частиц, развивающаяся от поверхности, в глубь этих частиц идет медленно и практически может не закончиться даже через несколько лет или десятилетий. Кроме того, в цементном камне имеются открытые и закрытые поры и капиллярные ходы, заполненные воздухом или водой. Таким образом, затвердевший цемент представляет собой микроскопически неоднородную систему. Камень портландцемента характерен еще тем, что в нем всегда имеется в большем или меньшем количестве свободная известь, образующаяся главным образом при частичном гидролизе трехкальциевого силиката. [c.186]

Число факторов, влияющих на механизм и скорость процесса гидратации портландцемента и твердения цементного камня, велико. Важнейшие из них следующие состав и структура клинкера, тонкость его измельчения, химические добавки и температура, среда, в которой происходит твердение. [c.364]

Схватывание и твердение портландцемента — сложный физико-химический процесс. Содержащиеся в цементе силикаты, алюминаты и ферриты кальция при замешивании с водой подвергаются процессам гидратации (присоединение воды) и гидролизу с образованием высокопрочных кристаллов. [c.145]

В связи с быстрым протеканием реакций, обусловливающих твердение цемента, глиноземистый цемент отличается и большой скоростью тепловыделения. За 24 ч он даст 75—80% от максимального количества теплоты, выделяемой при твердении. Экзотермия портландцемента тех же марок через сутки в 3—4 раза меньше. Общая же теплота гидратации глиноземистого цемента примерно такая же, как и у портландцемента высоких марок (70—90 кал/г). [c.195]

Полимерцементные материалы относятся к композиционным вяжущим, получаемым на основе неорганической составляющей (портландцемент, глиноземистый цемент, гипс и др.) в сочетании с органическим компонентом [20]. В качестве органического компонента используются водорастворимые материалы (эпоксидные, карбамидные и фура-новые смолы, производные целлюлозы и др.) и водные дисперсии полимеров (поливинилацетат, латексы, эмульсии кремнийорганических полимеров). Применяются также мономерные и олигомерные соединения, которые полимеризуются при гидратации вяжущего материала под действием отвер-дителей и инициаторов, температуры, рН-среды и т. п. Полимерный компонент вводится либо в воду затворения, а затем используется при приготовлении растворной или бетонной смеси, либо вводится в виде порошкообразного компонента в состав сухой смеси на основе вяжущего вещества, а затем при затворении растворной или бетонной смеси водой диспергируется в водной среде, а при твердении растворов полимеризуется [10]. Свойства получаемых материалов зависят от многих факторов вида и качества цемента, вида полимера, полимерцемент-ного отношения (П/Ц), водоцементного отношения (В/Ц) и др. Полимерцементное отношение определяется как отношение массовой доли полимера (в расчете на сухое вещество) и цемента в композиционном вяжущем. Для полимерцементных материалов характерно отношение П/Ц > 0,2-0,4, когда полимерная фаза образует в цементном камне органическую структуру. При П/Ц = 0,2-0,25 кристаллизационно-коагуляционная структура цементного камня в местах дефектов (полы, трещины) укрепляется полимерной составляющей, что и обусловливает формирование более прочной и эластичной структуры. При П/Ц > 0,25 полимер образует непрерывную полимерную сетку. В полимерцементных композициях не наблюдается взаимодействие между органической и неорганической фазами [20]. Органические фазы взаимодействуют с гид-ратными фазами только за счет ионных и водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса. В присутствии полимерных добавок изменяется кинетика гидратации портландцемента, причем с ростом П/Ц наблюдается замедление скорости взаимодействия цемента с водой. [c.295]

Михаэлис, выдвинувший в 1893 г. так называемую коллоидную теорию, не отрицал образования при твердении портландцемента кристаллических продуктов, но не придавал им существенного значения, считая их образование побочным, второстепенным явлением, часто даже вредным. Основное значение в формировании прочности, водонепроницаемости и других ценных свойств цементного камня Михаэлис приписывал возникающим при твердении гидрогелям силикатов, алюминатов и ферритов кальция. По мере вовлечения в процесс гидратации все большего количества исходного материала гидрогели приобретают более высокую плотность и значительную цементирующую способность. Уменьшение относительного содержания воды в гидрогелях и прогрессирующее повышение их плотности при твердении портландцемента под водой Михаэлис объяснял ч<внутренним отсасыванием — тем, что внутренние, более глубоко лежащие слои цементных зерен, гидратируясь, отбирают избыточную воду от покрывающего их гидрогеля. При твердении на воздухе обезвоживание гидрогелей происходит также путем испарения свободной воды. [c.450]

Этот силикатный цемент относится к группе гидравлических вяжущих составов, способных после смешивания с водой превращаться в твердое тело — цементный камень. При твердении портландцемента протекают сложные процессы гидролиза и гидратации продуктов обжига, состоящих из силикатов, алюминатов и др. [c.394]

При повышенных температурах затвердевающие жидкости могут ие содержать гидратирующихся веществ. Процесс твердения таких жидкостей протекает в результате реакций гидротермального синтеза, дающих те же продукты, что и реакции гидратации вяжущих веществ, твердеющих по типу портландцемента. [c.143]

Гидратация и твердение. Гидратация шлакопортландцемента представляет собой более сложный процесс, чем гидратация портландцемента, так как в реакции с водой одновременно участвуют оба компонента вяжущего. При гидратации клинкерной части шлакопортландцемента образуются те же кристаллогидраты, что и при твердении портландцемента гидроалюминаты, гидросиликаты и гидроферриты кальция, комплексные соли и ги-драт окиси кальция. Под воздействием образующегося при атом насыщенного раствора извести проявляется активность стекловидных частичек гранулированного шлака и на их поверхностях также развиваются процессы гидратации и гидролиза. Гидрат окиси кальция действует как щелочной возбудитель, нарушающий структуру кислых гидратных оболочек на зернах шлака и приводящий к образованию алюминатов и силикатов кальция на основе стекловидной фазы. Алюминаты и силикаты кальция образуются в пределах оболочек из новообразований, окружающих частички шлака, при взаимодействии гелей кремневой кислоты и гидрата глинозема с гидроокисью кальция и кристаллизуются из раствора при взаимодействии гидратированных ионов алюминия, кальция и кремния. Присутствующий в составе шлакопортландцемента в качестве регулятора сроков схватывания гипс вследствие своей относительно хорошей растворимости также быстро насыщает раствор и действует как сульфат- ный возбудитель твердения шлака, приводя к образованию гидросульфоалюмината кальция. [c.442]

Среди факторов, обусловливающих величину пористости, одни зависят от технологического режима (водоцементное отношение, дисперсность цементного порошка, температурный режим твердения, обусловливающий степень гидратации а), другие связаны с видом минералов (плотность цемента рц, количество воды, необходимое для полной гидратации скорость гидратации). Для обеспечения гидратации и подвижности цементного теста необходимо, чтобы каждое зерно находилось в контакте с водой. Как показывают расчеты, для полной гидратации алюминатных и сульфоалюминатных цементов требуется большое количество воды (В/Ц=0,4. .. 1,14). Поэтому в отличие от портландцемента, полная гидратация которого требует соотношения В/Ц = 0,23, для алюминатных и сульфоалюминатных цементов минимальная величина В/Ц определяется не только подвижностью цементного теста, но и необходимостью повышения степени гидратации при минимально возможной пористости. [c.344]

Третья стадия технологии цемента относится к его использованию — это твердение цемента под действием воды. Считают, что первая стадия химического взаимодействия портландцемента с водой состоит в гидратации алита [c.47]

При низких положительных (283, 278, 274 К) и отрицательных (272, 253 К) температурах портландцемент гидратируется медленнее на 18—26% при 271 К (по сравнению со степенью его гидратации при 298 К), на 5—8% при 268 К и всего лишь на 1—2% при 253 К. Минералогический состав гидратов, образующихся при низких температурах твердения, в основном такой же, как и при гидратации вяжущего в нормальных условиях. [c.367]

В растворных и бетонных смесях гидрофобные цементы повышают пластичность и позволяют при сохранении подвижности н удобоукладываемости соответственно снизить водоцементное отношение и расход цемента. Гидрофобные пленки на зернах цемента тормозят процессы гидратации и твердения. Однако практически за счет пониженной водопотребности, а также повышенной тонкости помола прочность гидрофобных цементов почти не уступает прочности обычных. В соответствии со стандартом требования к гидрофобному портландцементу но прочности и другим свойствам такие же, как и для обычных портландцементов. Дополнительно требуется лишь, чтобы гидрофобный портландцемент не впитывал в себя воду в течение 5 мин. [c.388]

В практических условиях в качестве щелочных ускорителей твердения шлака применяются Са(0Н)2, Mg (ОН) 2 и портландцемент, при гидратации которого выделяются гидрат окиси кальция, сода, жидкое стекло и др., а в качестве сульфатных ускорителей — двуводный или полуводный гипс, ангидрит, сульфат натрия. [c.439]

За последнее время изучению структуры, химизма и свойств кристаллогидратов уделяется большое внимание. Это относится в первую очередь к гидросиликатам, гидроалюминатам, гидроферритам и гидросульфоалюминатам кальция, являющимся продуктами гидратации и твердения портландцемента — основного представителя гидравлических вяжущих веществ [132, 148, 2261. Из природных гидратов большое значение имеют гидросиликаты магния (серпентинит, хризотил-асбест и т. д.), гидросиликаты алюминия (каолинит и другие глинистые минералы) и другие водные силикаты и алюмосиликаты [29, 123]. [c.123]

Органические клеи характеризуются наличием активных полярных групп, таких, как гидроксильные, карбонильные, аминогруппы и др., которые способны образовывать водородные связи со склеиваемой поверхностью. Все эффективные неорганические клеи-цементы характеризуются 1) более или менее неупорядоченными структурами или склонностью к образованию неупорядоченной структуры с энергией, приблизительно равной энергии кристалла 2) образованием водородных связей. Это верно для кислых фосфатов, которые являются хорошими клеящими материалами, и для основных продуктов твердения портландцемента, образующихся при гидратации Са25104 и Саз5105. Продукты гидратации цемента имеют более кристаллический характер и образуют меньше водородных связей, чем фосфаты, при высушивании вязких растворов которых образуется прочный некристаллический материал. Степень стабильности некри- [c.34]

По мнению автора этой главы, при твердении портландцемента возможны оба описанных процесса гидроалюминаты и гидросуль-фоалюминаты кальция образуются, несомненно, через раствор , гидратация силикатов кальция протекает, вероятнее всего, в результате топохимических реакций (по А. А. Байкову). [c.451]

Первичные процессы, протекающие при схватывании и в начальный период твердения пуццоланового портландцемента, в основном те же, что и при твердении портландцемента трех- и двухкальциевые силикаты гидратируются с образованием гидросиликата 2SH2, тоберморитоподобных гидросиликатов SH(B) и с отщеплением Са(0Н)2 гидратация алюминатов и алюмоферритов кальция приводит к образованию гидросульфоалюмината и высокоосновных водных алюминатов и алюмоферритов кальция. [c.546]

Образование кристаллогидратов и процесс гидратации. Образование крис таллогидратов путем непосредственной гидратации безводных (или менее гидра тированных) солей играет большую роль в процессах твердения вяжущих строи тельных материалов (гипса, портландцемента и др.). Так как у всех кристалле гидратов с повышением температуры более устойчивыми становятся менее гидра тированные или безводные формы, то именно эти формы образуются при получении вяжущего материала в условиях высокой температуры обжига. При обычных же температурах такой продукт, присоединяя воду, переходит в более гидратированную форму. Гидратация может происходить в общем случае при взаимодействии с жидкой водой или с водным раствором какого-нибудь вещества или с водяным паром. При этом раствор не должен быть слишком концентрированным, чтобы давление насыщенного водяного пара над ним было выше давления диссоциации получаемого кристаллогидрата, а для гидратации паром давление его тоже должно быть выше давления диссоциации. [c.19]

При гидратации гипсо-шлакового цемента выделяется мало тепла (40—45 кал/г в течение 7 суток), что позволяет применять его в массивном бетоне, но затрудняет использование при пониженных температурах. Подогрев твердеющего теста до 40 ускоряет твердение, но при более высоких температурах прочность сильно понижается вследствие дегидратации и разложения сульфата кальция. Снижение прочности наблюдается и в процессе водотепловой обработки. Изделия на основе гипсо-шлакового цемента характеризуются достаточно высокой воздухо- и морозостойкостью. Однако преждевременное высыхание и служба в условиях попеременного замораживания и оттаивания снижают долговечность бетона. Недостатком цемента является также его относительно менее высокая связующая способность, что не позволяет применять тощие смеси. Длительное вылеживание снижает активность гипсо-шлакового цемента вследствие гашения и карбонизации окиси кальция. Поэтому целесообразнее применять в качестве щелочного активизатора твердения портландцемент. [c.588]

От крупности зерен в цементе в значительной мере зависят его свойства. Так, установлено, что наибольшей прочностью обладают цементы, которые наряду с мелкими фракциями содержат некоторое количество относительно более крупных частиц. Роль отдельных фракций необходимо рассматривать в свете теории твердения, по которой схватывание и твердение портландцемента происходят вследствие уплотнения масс геля за счет внутреннего отсасывания. Значительные массы геля образуются из зерен самых мелких фракций размером менее 20 мк, которые гидратируются полностью в сравнительно короткие сроки. По данным Ю. М. Бутта [37], зерна размером менее 5 мк гидратируются в течение двух-трех недель, а фракции размером 5—20 мк через один-два месяца. Фракция с зернами 20—40 мк частично служит для образования геля, но основное ее назначение уплотнять гель путем отсасывания из него воды, необходимой для продолжения гидратации этих зерен в болег [c.96]

Добавки в иортлаидцемснтах могут быть химически активными или инертными по отношению к вяжущему веществу. Химически активные добавки реагируют с минералами портландцемента или продуктами их гидратации, участвуя тем самым в процессе твердения. В некотором роде они являются частью вяжущего вещества цементного раствора. В качестве активных минеральных добавок могут применяться как вещества, которые не обладают способностью к самостоятельному твердению, так и другпе, вяжущие вещества. Например, металлургические щ лаки могут быть добавкой к портландцементу, в других случаях портландцемент может быть добавкой к шлаковому вяжущему веществу. [c.89]

При обычной тонкости помола в заводских мельницах степень использования активности цемента в растворах и бетонах через 28 сут твердения составляет лишь 55—60%, даже спустя много лет в затвердевшем цементном камне можно обнаружить ненрореаги-ровавшие зерна цемента. Для ускорения твердения цемента его нужно размалывать более тонко, по крайней мере до удельной поверхности не ниже 350 м2/кг вмёсто обычных 280—300 м /кг. Особо быстротвердеющий портландцемент размалывают до удельной поверхности не менее 400 м кг. Положительное влияние более тонкого помола заключается в ускорении процессов гидратации и гидролиза зерен цемента за счет увеличения его удельной- поверхности, а следовательно, и в повышении прочности в первые- сроки после затворения водой. При более тонком помоле цемента необходимо вводить в его состав повышенное,количество гипса. Нужно ие допускать при помоле повышения температуры цемента во избел ание ложного схватывания. [c.384]

Присутствии MgS04 ется осаждением ция, гипса и извести и также при взаимодействии раствора сульфа-т.а алюминия с известковой водой (иногда с добавкой гипса). Может быть получен также при взаимодействии насыщенных растворов СзА и гипса. Образуется на ранних стадиях гидратации портландцемента, при твердении сульфато-шлаковых и расширяющихся цементов. Встречается в природе в виде минерала эттрингита. [c.286]

В зависимости от назначения Б. подразделяют на обще-строительный (к нему относятся тяжелый и легкий Б.) и специальный-гидротехн., дорожный, химически стойкий, жаростойкий, декоративный. Дорожный Б. отличается повыш. прочностью, морозо- и износостойкостью. Химически стойкий Б. содержит разл. вяжущие и заполнители в зависимости от агрессивности среды. В кач-ве заполнителей для жаростойкого Б. используют огнеупорные материалы-шамот, динас, корунд. Декоративный Б. содержит большое кол-во заполнителя (гранитная или мраморная крошка и др.), вяжущее в нем-портландцемент с пигментами. Для создания высокопрочных Б. применяют суперпластификаторы, к-рые изменяют реологич. св-ва цемента, регулируют физ.-хим. прюцессы гидратации и твердения цементного те- [c.284]

Многими исследователями показано, что при одинаковой степени гидратации близких по типу вяжущих веществ образуется практически равнопрочный цементный камень. Так, по данным Ф. Лоуренса, нарастание прочности при растяжении образцов, приготовленных из теста 3S и 2S, при одинаковой степени гидратации в них соответственно QS и aS было практически идентично, т. е. в данном случае прочность не зависела от количества свободного Са(ОН)г, который выполнял функции микронаполнителя, а определялась лишь количеством тоберморитового геля. Весьма близкую прочность показывали (по данным А. В. Волженского) и образцы цементного камня, полученные из вяжущих удельной поверхности 300—500 м /кг и при В/Ц=0,25—0,35, если они характеризовались соизмеримой объемной концентр-ацией новообразований. Следовательно, одинаковая степень гидратации портландцемента является одним из важных условий достижения соизмеримых величин прочности образцами цементного камня разного состава и отличающихся режимом твердения. [c.362]

Быстротвердеющий портландцемент можно получить двумя способами путем увеличения содержания Сз8 по сравпению с содержанием СаЗ или путем более тщательного измельчения клинкера. Поскольку быстрое твердение связано с высокой скоростью тепловыделения, такой цемент нельзя использовать при изготовлении монолитных конструкций из-за возможностп растрескивания. В то же время эту разновидность портландцемента можно применять в условиях пизкой температуры окружающей среды, так как выделяемое прн гидратации тепло может предохранять цемент от разрушающего воздействия низких температур на ранней стадии гидратации. Рще больше повысить скорость твердения цемента можно путем совместного из.мельче-ния быстротвердеющего клинкера с 1—2% СаСЬ. [c.245]

В книге проанализированы технологические процессы производства основных строительных вяжущих веществ портландцемента и его разновидностей, гипсовых и известковых вяжущих веществ, глиноземистого, расширяющихся, напрягающих цементов и др. Дано теоретическое обоснование и практическое построение производственных процессов. Рассмотрены физико-химические процессы, протекающие при измельчении материалов и термическом превращении сырьбвых смесей, кинетика, механизм и термохимия высокотемпературных реакций в твердом состоянии и присутствии расплава, процессы спекания порошка обжигаемого материала в зерна клинкера. Подробно рассмотрены также физико-химические основы процессов гидратации и твердения вяжущих веществ, коррозии цементного камня и бетона. В учебнике описаны основные строительно-технические свойства портландцемента, шлакопортландце-мента, алюмофосфатных и других вяжущих веществ. [c.3]

Ко второму классу относятся добавки, химически взаимодействующие с вяжущими и продуктами их гидратации с образованием двойных солей. Эти добавки могут и ускорять и замедлять процесс твердения вяжущих. Например, хлористый кальций, добавляемый в количестве 1—2%, образует с трехкальциевым алюминатом портландцемента гидрохлоралюминат кальция ЗСаО-АЬОз-СаС гХ X 10 НгО. [c.40]

Гипсоцементнопуццолановое вяжущее (ГЦПВ), предложенное А. В. Волженским, может использоваться для производства строительных изделий, стойких в условиях повышенной относительной влажности окружающей среды. Это вяжущее состоит из 50—75% строительного гипса, 15—25% портландцемента и 10—20% активной минеральной добавки. Оно отличается водостойкостью и быстрым твердением в начальные сроки за счет гидратации гипса и последующим гидравлическим, твердением за счет новообразований, возникающих при гидратации цемента и взаимодействии друг с дру гом компонентов затворенного водой смешанного вяжущего. Положительной особенностью ГЦПВ является его способность к твердению во влажной и водной средах при такой же скорости схватывания и твердения, как и у строительного гипса. [c.49]

Влияние минералогического состава и кристаллической структуры клинкера. Портландцемент гидратируется тем быстрее, чем больше он содержит 3S. Однако цементный камень из высокоали-тового цемента по истечении примерно одного года твердения уступает по прочности цементному камню из белитового цемента, поэтому обычно содержание алита в цементах не превышает 65—75%. При увеличении содержания СзА до 14—16% начальная прочность промышленных цементов возрастает, что является следствием быстрого образования эттрингита и гидросиликатов кальция, в которых часть SIO2 замещена AI2O. Алюмоферриты кальция не играют решающей роли в формировании начальной прочности, но в отдаленные сроки продукты их гидратации способствуют упрочнению цементного камня. [c.364]

Твердеет шлаконортландцемент в первые 1—60 сут медленнее, чем портландцемент. Однако в дальнейшем скорость твердения его повышается и к 6—12 месяцам прочность образцов шлакопортландцемента приближается к прочности образцов из портландцемента или даже превышает их. Повышение прочности вызывается постепенной гидратацией шлака, а также хорошим сцеплением образующихся кристаллогидратов с негидратированными зернами шлака и клинкера. Этому способствует распределение новообразований в цементном камне на основе шлакоцортландцемента в виде весьма тонких прослоек между неполностью гидратированными твердыми зернами компонентов вяжущего. [c.443]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология