Machinewiremesh.ru

Стройка, мебель и декор
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Водоудерживающая способность цемента это

Водоудерживающая способность цемента это

Твердение цемента в бетонах (растворах) в зависимости от относительной влажности воздуха протекает неодинаково. Учитывая продолжительность формирования структуры цементного камня, снизывающего рыхлые каменные материалы в технический камень— бетон (раствор), нельзя ограничивать длительность обеспечения оптимальных условий твердения цемента, как это рекомендуется различными техническими указаниями.

Рассмотрим причины, вызывающие необходимость обеспечения длительных сроков твердения бетона при высокой влажности воздуха. Идеальные условия твердения бетона — это сохранение в нем всей воды, с которой он был приготовлен, в момент окончания уплотнения. Бетонные (растворные) смеси приготавливают с избытком воды против того количества, которое необходимо для образования новых гидратированных соединений в зависимости от их водоудерживающей способности и необходимой для производства работ пластичности-жесткости смесей. Следовательно, в бетоне (растворе) всегда будет свободная вода, которая в силу разности давления паров воздуха в образцах или в конструкциях (сооружениях) будет переходить из жидкого состояния в парообразное и испаряться в окружающее пространство.

Уточним, что надо понимать под термином «водоудерживающая способность цемента» и каковы причины, обусловливающие эту особенность. Эта особенность в общем виде сводится к полимине-ральности цемента, полидисперсности, наличию или отсутствию в нем мелкомолотых минеральных порошков (из кварцевого песка, карбонатных пород, гранулированного доменного шлака, молотой золы и др.), соотношению в цементе количества, реагирующего с водой (условно в первые сутки твердения) минерала СзА и гипса, наличия электролитов и органических ПАВ.

Рассмотрим свойство цемента удерживать различное количество воды в связи с другими существенно важными свойствами бетонов (растворов): прочностью, деформативностью, физической стойкостью, например при многократном попеременном воздействии воды и мороза. Из указанных таблиц видно, что основной причиной водоудерживающей способности следует считать химико-минералогический состав цемента, наличие или отсутствие в нем минеральных порошков. Действительно, наиболее высокий процент воды после центрифугирования образцов из цементного теста остается в цементном тесте, изготовленном из клинкера Чернореченского завода, содержащего наиболее высокий процент минерала С3А (в образцах на этом клинкере содержится примерно 11% минерала С3А). Цемент из клинкера завода «Комсомолец», содержащий около 5% минерала С3А, удерживает значительно меньше воды.

Эти опыты подтверждают положение о высокой водоудерживающей особенности минерала С3А. Из этого не следует считать, что ранее сказанное о роли разных факторов и, в частности, иные особенности цементов не влияют на водоудержание. В несколько Меньшей степени, чем минерал С3А, на водоудержание влияет наличие в клинкере щелочных фаз, содержащих окислы Na20 и К2О, различного количества мелких фракций, например, меньше 10 мкм, его петрографические особенности и количество гипса.

Следует сказать, что любые структуры цементного камня, в которых не весь гидратированный алюминат связан с гипсом в гидросульфоалюминат любого вида (низко- и высокосульфатного), образуют в цементном камне на этой основе различные коагуля-ционные структуры. Увеличение водоудерживающей способности, основанное на связывании воды гидратирующимися и гидролизи-рующимися минералами цемента, приводит к повышению стойкости структур таких формирующихся новообразований с образованием сильно разветвленной контракционной пористости в них. Водоудержание, связанное с формированием коагуляционных структур, создает в структуре цементного камня дефекты, снижающие строительно-технические свойства цемента. Следовательно, водоудерживающая способность регулируется как в процессе приготовления цементов, стремясь получить цементы с низкой водопотребностью, так и в строительном производстве, доводя образование коагуляционных структур до минимума.

Действительно, для цементов 1—3 введение гипса и с. с. б. влияет незначительно, что связано с наличием на зернах цемента относительно небольшого количества минерала СзА, который можно назвать «действующим» на поверхности зерен. Для цементов 4—6, в которых также содержится немного минерала С3А (6 против 5%) по отношению к цементам на основе клинкера завода «Комсомолец», действующее количество минерала С3А не-соменно выше, что сказывается на значительно большем удержании воды этими цементами, полученными на базе клинкера завода «Большевик». Для этих цементов только при В/Ц=0,5 можно видеть эффект действия комплексной минеральной и поверхностно-активной органической добавок (гипса и с. с. б.) по увеличению водоотделения из цементного теста, характерному для механизма их действия — разрушения коагуляционной структуры гидратированного алюмината.

Ранее сказанное о действующем минералогическом составе неразрывно связано с петрографической характеристикой клинкера. Исследователи, работающие над вопросами ускоренной оценки качества цемента по петрографии клинкера, широко используют особенности его строения.

Анализ указанного здесь различия в водоудерживающей способности цементов и ее связи, например, со стандартной характеристикой пластичности растворных смесей (состава 1:3) на Вольском песке, имеет исключительно важное значение для правильной оценки технических свойств цемента. При этом любой стандартный портландцемент, как правило, даже при определении нормальной густоты цементного теста (т. е. низких В/Ц-0,23—0,28) отделяет при постепенном структурообразовании большее или меньшее количество воды. При этом процессе цементный камень будет иметь более высокие технические свойства. Однако отделившаяся вода расположится у поверхности заполнителей, ухудшая их контакт с формирующимся цементным камнем, что наносит меньший ущерб текстуре бетона. Поэтому содержание воды в строительных смесях (растворных и бетонных) с высокой пластичностью должно быть; минимальным и не должно приводить к отделению части воды от цементного теста в процесс его загустевания. Это условие легко выполнить, вводя в цемент гидравлические добавки, обладающие высокой молекулярной влагоемкостью (например, трепел), т. е. применяя пуццолановые цементы с такими гидравлическими добавками.

Читайте так же:
Как правильно сделать раствор цемента с жидким стеклом

Для бетонов, используемых в конструкциях, подвергающихся многократному попеременному замораживанию и оттаиванию, эксплуатируемых в воздушных условиях, описанный прием использовать нельзя. Бетон на таких цементах обладает высокими техническими свойствами только при работе в воде или в стабильных влажных условиях (во влажных грунтах, например, при изготовлении фундаментов). Следовательно, при использовании цементов, у которых формирование цементного камня сопровождается выделением воды на поверхности зерен песка и щебня, бетон надо рассматривать состоящим из цементного камня, свободной воды, воздушных пузырьков разной крупности и каменных заполнителей. Различные способы позволяют улучшать свойства цемента, связанные с водоот-делением, значительно повышая качество бетона.
Особенности формирования структуры цементного камня из гид-ратирующегося минерала С3А в первый период процесса отражаются и на формировании структур полиминеральных и полидисперсных цементов на базе портландцементного клинкера. Действительно, если цементное тесто из минерала С3А образует только при В/С3А≥0,7 более или менее подвижную физико-химическую систему — тесто, то с гипсом такая же пластичность теста может быть получена уже при В/(С3А+гипс) ≥0,3. При более высоких значениях В/(С3А + гипс) не образуется тесто, аналогичное тесту из минералов С3А при В/С3А≈1,2. Любое увеличение содержания воды в тесте систематически отражается на росте пластичности и водоотделения. Учет характера изменения водоотделения цементного теста из минерала С3А находится в зависимости от времени, прошедшего с момента его получения и содержания в нем пластифицирующей добавки с. с. б., что видно из опытов с тестом при значении В/С3А=1,3.

Большее или меньшее извлечение воды из цементного теста прямым образом связано с особенностями цементов пластифицироваться иодой, т. е. возникновения на поверхности полиминеральных зе-рен таких новообразований, которые не создают коагуляционных структур, снижающих пластичность образующейся физико-химической системы, так как внутри ее задерживается много воды; она в этом случае уходит как смазка из контактной зоны между флокула-ми зерен цемента.

Свойство зерен создавать на своей поверхности слои смазки из воды при минимальной водопотребности цемента и минимальном водоотделении можно назвать самопластифицируемостью или автопластифицируемостью. Природа минералов создает различный эффект самопластифицирования как в мономинеральных, так и в полиминералышх цементах, где на его проявления, в отличие от мономинеральных цементов, влияет их физико-химическая совокупность 1 в зерне цемента. Так, цементное тесто на минерале C3S при В/Ц = 0,5 удерживает 36% воды, а на минерале С3А при В/Ц = 0,5 — 50%. Введение пластификатора в цементное тесто на минерале C3S обеспечивает длительный период отделения воды и в большем количестве, чем без с. с. б., а на минерале С3А процесс водоудержания изменяется в обратной зависимости.

Сказанное о свойстве цементов удерживать воду в цементном тесте является одной из его важных особенностей, определяющей при прочих равных условиях его строительно-технические свойства. По характеру этого свойства можно судить о минералогическом составе цемента.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Водоотделение в автоклаве протекает Б 1 3 — 1 5 раза интенсивнее, чем при нормальной температуре, вследствие снижения вязкости воды с повышением температуры. Хорошая устойчивость утяжеленных баритом растворов объясняется большими дисперсностью и гидрофильностью баритовых частиц, чем магнетитовых.  [2]

Водоотделение измеряют в миллиметрах по двум боковым линейкам. При этом, если показания левой и правой линеек 2 различны, то принимают величину, равную их среднеарифметическому значению.  [3]

Водоотделение проявляется тем меньше, чем меньше подвижность незатвердевших бетонных и растворных смесей и чем больше вязкость и водоудерживающая способность цементного теста.  [4]

Водоотделение является формой расслоения, при котором некоторая часть воды из смеси стремится подняться к поверхности свежеуложенного бетона. Это вызывается неспособностью твердых составных частей смеси при их оседании удерживать всю воду затворения. Пауэре трактует водоотделение как особый случай седиментации, который можно выразить количественно как общее оседание на единицу высоты бетона.  [5]

Водоотделение может быть значительным в тонких плитах, например плитах дорожных покрытий; именно для них мороз обычно составляет главную опасность.  [6]

Водоотделение не всегда бывает разрушительным. С другой стороны, если поднимающаяся вода несет с собой значительное количество тонких частиц цемента, то образуется слой цементного молока. Если он об -, разуется на поверхности плиты, то создается пористая, постоянно пыльная поверхность. На поверности слоя бетона цементное молоко препятствует сцеплению и связи его с последующим слоем бетона, поэтому слой цементного молока следует всегда снимать щетками и смывать.  [7]

Водоотделение зависит главным образом от свойств цемента и от некоторых химических факторов.  [8]

Водоотделение может поэтому ослабить поверхность, сделать ее недолговечной, содержащей менее плотный цементный камень с более мелкими частицами заполнителя.  [9]

Водоотделение — частный случай сегрегации, при котором вода выделяется на поверхности бетонной смеси. Поскольку в принципе водоотделение уменьшается с понижением во-доцементного отношения, суперпластификаторы, если их используют для снижения В / Ц, не вызывают ни расслоения, ни водоотделения. Это подтверждено в опытах на бетонных смесях с цементом типа I, II и V. При получении литых бетонных смесей с помощью суперпластификаторов возможны оба указанных процесса, если не предприняты соответствующие меры. С целью предотвращения расслоения и водоотделения необходимо повысить содержание в смеси песка и цемента.  [10]

Читайте так же:
Заляпали цементом окна что делать

Предельное водоотделение при измерении в стеклянных цилиндрах диаметром 36 мм при высоте столба цементного раствора 230 мм приведено ниже.  [11]

Водоотделение цемента с увеличением тонкости его помола уменьшается. Наоборот, сульфитно-спиртовая барда и приготовляемые из нее препараты ( пластименты), производя пептизирующее ( разжижающее) действие, могут в некоторых случаях даже повышать водоотделение.  [12]

Водоотделение цементного раствора может происходить в результате оседания частиц твердой фазы смеси вяжущего под действием силы тяжести и при превышении гидростатического давления жидкости над пластовым. В том и другом случаях водоотделе-ние нежелательно, так как образующийся при этом камень получается неоднородным. Для качественного крепления скважин лучшим считается тампонажный раствор, водоотдача которого наименьшая.  [13]

Водоотделение цементного теста в бетонных смесях приводит к образованию водных прослоек внутри бетонной смеси преимущественно на нижней поверхности зерен крупного заполнителя и арматуры. При высыхании пространство, которое занимала во да, заполняется воздухом. Таким образом, между зернами заполнителя и арматурой, с одной стороны, и цементным камнем, с другой, в бетоне образуются микрощели, снижающие механическую прочность бетона. В связи с этим количественное определение водоотделения цементного теста или бетонных смесей представляет технический интерес.  [14]

Водоотделение различных цементов колеблется в некоторых пределах. Количественно его выражают коэффициентом водоотделения, а иногда в объемных процентах выделившейся воды по отношению к суммарному объему цемента или по отношению к суммарному количеству воды, затраченной на изготовление теста или бетонной смеси.  [15]

Строительные материалы .ру

Водоудерживающая способность отражает свойство растворной смеси удерживать в своем составе достаточное для твердения вяжущего количество воды в условиях интенсивного ее отсоса пористым основанием. Знание этого свойства позволяет избежать получения малопрочных растворов в конструкции.
Водоудерживающую способность оценивают по потере воды слоем растворной смеси толщиной 12 мм (соответствует толщине шва в каменной кладке), уложенным на 10 листов промокательной бумаги. Расчет водоудерживающей способности V производят по формуле V= 100—ДВ, где АВ — относительное содержание воды, отсосанной промокательной бумагой, выраженное в процентах от первоначальной массы растворной смеси. Чем выше значения V, тем лучше водоудерживающая способность смеси. Раствор с хорошей водоудерживающей способностью при укладке на пористое основание отдает лишнюю воду постепенно, становясь при этом плотнее и прочнее.
Растворы с недостаточной водоудерживающей способностью, как правило, склонны к расслоению. Это выражается в отделении воды и оседании наиболее тяжелого компонента — песка. Расслоение нарушает однородность смеси и, следовательно, понижает прочность раствора. Смеси, расслоившиеся при перевозке, необходимо перемешивать на месте работ.
Нужная удобоукладываемость достигается при правильном выборе соотношения между составляющими строительного раствора и надлежащем зерновом составе песка. Опытами установлено, что удобоукладываемая смесь получается в том случае, когда пустоты в песке заполнены тестом вяжущего и поверхность песчинок покрыта тонким слоем этого теста.
Примерное количество вяжущего для изготовления вполне удобоукладываемой смеси определяют следующим расчетом. Пустотность крупного песка равна 35… 40%, следовательно, 1 м3 песка содержит в среднем 375 дм3 пустот. Для получения удобоукладываемой смеси необходимо заполнить эти пустоты вяжущим тестом с некоторым избытком (около 1,2…1,3). Таким образом, объем цементного теста должен составлять 450…500 дм3 на 1 м3 бетона. При таком расходе цемента получают очень прочный раствор. Между тем от строительных растворов обычно требуется невысокая прочность—1… 5 МПа, для достижения которой необходим гораздо меньший расход цемента. Так, вводя на 1 м3 песка около 100 кг цемента МЗОО, можно получить раствор с пределом прочности при сжатии 2,5 МПа. Однако такой раствор будет неудобоукладываемым. Таким образом, чтобы выполнить условие удобоукладываемости, следует расходовать цемента в 3…4 раза больше, чем необходимо по условию прочности, а это недопустимо по экономическим соображениям.
Как совместить эти противоречивые требования? Теория рекомендует два пути, позволяющие получать удо-боукладываемые растворы с необходимыми свойствами при умеренном расходе цемента. Первый заключается в применении специальных низкомарочных цементов, изготовляемых на цементных заводах путем совместного помола небольшого количества кликера (25…35%) с большим количеством минеральных веществ, например известняка, доломита, шлака. Активность смешанного вяжущего, как известно, обратно пропорциональна количеству тонкомолотой добавки, играющей роль наполнителя. Получаемый низкомарочный «кладочный» цемент, называемый также цементом для строительных растворов, имеет М200. Однако такой цемент выпускают пока в небольших количествах. Поэтому для получения удобо-укладываемых растворных смесей основным является другой путь: введение добавок-пластификаторов, сообщающих смесям необходимые свойства при небольшом расходе цемента.

Водоудерживающая (адсорбционная) способность цемента

Влага, адсорбированная из окружающего воздуха на поверхности цементных частиц, называется гигро­скопической, а наибольшее количество ее, поглощенное из воздуха при относительной влажности его, близкой к 0,94 (по аналогии с другими дисперсными система­ми), соответствует максимальной гигроскопичности цемента.

Наиболее обоснованной теорией адсорбции паров влаги является теория Лангмюра, согласно которой молекулы воды, ударяющиеся о поверхность твердого тела, удерживаются на ней под влиянием сил адсорбции. Тенденция паров сгущаться на поверхности твердого тела представляет собой общее явление, связанное с дипольным строением молекул воды. Удержанные по­верхностью частиц цемента молекулы воды могут снова испариться, причем скорость их испарения будет зави­сеть от поверхностных сил и, если они велики, испаре­ние происходит медленно, в результате чего твердые частицы покрываются слоем адсорбированных молекул. Молекулы воды, притянутые ранее адсорбированными молекулами, находящиеся на большем расстоянии от поверхности, удерживаются с меньшей силой, поэтому вода испаряется значительно быстрее. При влажности, соответствующей максимальной гигроскопичности це­мента, на поверхности его частиц образуется мономоле­кулярный слой адсорбированной влаги и с увеличением относительной влажности воздуха мономолекулярный слой превращается в полимолекулярную водную обо­лочку.

Читайте так же:
Виды отходов от производства цемента

Цемент, содержащий гигроскопическую влагу, при дальнейшем увлажнении способен связать на своей по­верхности еще некоторое количество воды. Эта «рыхло — связанная» вода образуется уже при адсорбции на частицах цемента влаги при конденсации пара. По сво­им параметрам рыхлосвязанная вода диффузионного слоя значительно меньше отличается от обычной воды, чем прочносвязанная (адсорбционная), и тем не менее она существенно влияет на свойства системы це — мент+вода.

Портландцементы, влажность которых не превышает величины максимальной гигроскопичности (порядка 2,5—5% массы цемента), следует относить к категории коллоидгидратов, считая, что диполи гигроскопической влаги, связанные с поверхностным слоем частицы, ус­тойчиво ориентируются в кристаллической решетке и входят в соединение с ее поверхностными ионами. Ес­ли диполи воды ориентированы в поверхностном слое кристаллической решетки цементных минералов, то расстояния между поверхностными ионами практичес­ки не изменяются.

Наличие гигроскопической влаги в частицах цемен­та (обусловленное гигрометрическим равновесием вла­ги в цементе и окружающей среде) сказывается глав­ным образом на снижении активности цемента еще до применения его в бетонах. На структурообразование цементного геля эта влага практически заметного вли­яния не оказывает.

При непосредственном контакте сухого цемента с водой (в стадии приготовления пластичной массы или суспензии) также происходит связывание воды, внут­ренние слои которой с большей силой удерживаются поверхностью цементных частиц, поэтому адсорбиро­ванная на твердых частицах вода не представляет со­бой однородную жидкость; прочность связи отдельных слоев ее минералами цемента различна, и слои жид­кой фазы, находящиеся на различном расстоянии от поверхности, неоднородны по химическому составу и неравноценны по физическим свойствам.

Главнейшими из сил, определяющих энергию ад­сорбции цемента, являются электростатические силы взаимодействия между ионами поверхности частиц и диполями воды. Эти силы имеют незначительный ра — диус’действия, не превышающий нескольких ангстремов. На расстояниях от поверхности частиц более диаметра молекул воды силы взаимодействия дополняются поля­ризационными или дисперсионными ван-дер-ваальсо- выми силами, обусловленными «мгновенными диполя­ми», возникающими благодаря движению электронов в молекуле.

Эти силы имеют большой радиус действия, дости­гающий нескольких молекулярных диаметров. Адсор­бция воды минеральными частицами зависит также от сил притяжения, действующих между адсорбирован­ными и свободными молекулами воды, так как адсор­бированная молекула принимает ориентированное поло­жение, притягиваясь к точке сорбции (активному цен­тру) своим положительным или отрицательным концом: поверхность первого слоя дипольных молекул может адсорбировать второй слой, второй—третий и т. д. Развивающиеся при этом силы могут достигать зна­чительной величины.

На поверхности твердой фазы появляется слой ио­нов, прочно скрепленных с массой частиц. За этим слоем ионов в жидкости расположен следующий проти­воположно заряженный и прочно связанный электро­статическими силами с первым слоем ионов. Таким образом, возникает двойной электрический слой Гель — мгольца. Однако второй слой не компенсирует всех отрицательных зарядов поверхности цементной части­цы, поэтому в жидкости на некотором расстоянии от поверхности раздела появляются заряды с таким же знаком, как и заряды второго слоя, которые уже менее прочно связаны со слоем зарядов на поверхности час­тицы и обладают некоторой подвижностью, всевозраста­ющей по мере удаления от этой поверхности. Такие заряды (ионы) образуют вокруг частиц диффузный слой, толщина которого может изменяться в зависи­мости от физико-химических свойств среды.

Полярные молекулы, попадая в электрическое поле поверхности частиц, ориентируются определенным об­разом; группируясь вокруг ионов диффузного слоя, они образуют гидратные оболочки и вследствие высокой полярности молекул водные оболочки диффузного слоя достигают значительной толщины.

Результаты исследований свойств связанной воды и ее влияния на передвижение влаги в почве показали [78], что связанная вода может передвигаться в почве от частицы к частице лишь в том случае, когда количе­ство ее будет не ниже максимальной гигроскопичности. При влажности, превышающей указанный предел, пе­редвижение влаги происходит под действием молеку­лярных сил. Однако вода, содержащаяся в твердой фазе в количествах, превышающих максимальную сма­чиваемость зерен, уже не удерживается ими и выпадает под влиянием силы тяжести.

Количество влаги (адсорбционной и рыхлосвязан — ной), которое удерживается в почве силами молеку­лярного притяжения, характеризует максимальную мо­лекулярную влагоемкость. Многократная проверка методов определения максимальной молекулярной влагоемкости грунтов показала, что она не стабильна, так как зависит от состава адсорбированных ионов, интенсивности механического воздействия, применяе­мого при определении значений максимальной моле­кулярной влагоемкости, и других факторов. Грунт, влажность которого соответствует величине макси­мальной молекулярной влагоемкости, сравнительно лег­ко отделяет воду под давлением. С возрастанием ее величины диффузная часть пленочной воды переходит в свободную и может быть отжата.

Коль скоро величина максимальной молекулярной влагоемкости включает в себя всю связанную воду (удерживаемую твердой фазой поверхностными сила­ми и содержащуюся в структурных ячейках между сольватированными частицами), физически обоснован­нее характеризовать ее предельной водоудерживаю — щей способностью дисперсной системы. Как показано [4], предельная водоудерживающая способность це­ментного геля связана корреляционно с рядом физичес­ких и физико-химических свойств цемента; она может изменяться в широких пределах в зависимости от ми­нералогического состава и дисперсности цементов, ко­личества и вида введенных добавок, а также способа и интенсивности внешнего механического воздействия на цементный гель.

Читайте так же:
Калькулятор расхода материал для цементной стяжки

Предельную водоудерживающую способность це­ментного геля Кп можно определить по водоцементно — му отношению, соответствующему некоторой оптималь­ной величине Кош пользуясь следующей зависимостью

Под Кои будем подразумевать такое количество адсорбционно связанной воды, при которой практически достигается относительно полное обводнение частиц цемента и агрегатов из них, в процессе вытеснения молекул газов с их поверхности; Х—В/Ц: Кн. г; Кн. г—В/Ц Цементного геля нормальной густоты.

Разогретые при размоле клинкерные частицы це­мента охлаждаясь адсорбируют на своей поверхности молекулы 02, N2 В небольшом количестве С02, а также молекулы воды при конденсации пара, и облекаются в газовые оболочки. При взаимодействии с водой по мере увеличения ее количества молекулы газов вытес­няются, так как дипольный момент Н20 больше соот­ветствующего момента О2, N2, С02 и т. д. Этому про­цессу препятствует шероховатость частиц и сама дис­персность системы, в связи с чем пузырьки вытесняемых газов (воздуха) застревают на отдельных участках по­верхности частиц и в порах. Перемешивание смеси с во­дой (особенно при сочетании с вакуумированием) уско­ряет выделение освободившегося воздуха. В результате частицы цемента покрываются водными оболочками, ко­торые удерживаются на них дисперсионными силами и силами поляризации.

Кинетику адсорбции воды на поверхности цементных частиц можно проследить по изменению коэффициента внутреннего трения /г и модуля контактной упругости Кк сиотемы цемент+вода, определившихся в лабораторных условиях. Для этой цели были использованы прибор, ос­нованный на принципе принудительного сдвига по конеч­ной плоскости при одноосном сдвиге [5], и стандартные приборы УКБ-1, УКБ-2, ДУК-20, предназначенные для измерения акустических показателей бетона по скорости прохождения продольной и поперечной ультразвуковых волн. Для этих определений использовали пьезопреобра — зователи с собственной частотой 40 кГц [6]. Пьезопре- образователи одновременно измеряли скорости продоль­ной CL и поперечной С волн без изменения контакта между датчиками и средой.

При испытании цементного геля на сдвиг величину силы сцепления (предельное напряжение сдвига то) и ко­эффициент внутреннего трения /г находили из опытов при различной величине вертикальной (нормальной) на­грузки по формуле Кулона, полагая, что первоначальное сопротивление (напряжение) сдвигу С (по Кулону) со­ответствует его предельному сопротивлению то (по Бин — гаму). Тогда полное сопротивление (напряжение) сдви­гу цементного геля т будет выражаться суммой

Т = т0 + /га. (1.4)

Уравнение (1.4) изображают прямой, пересекающей ось ординат на расстоянии т0 от начала координат, что поз­воляет определять графически величины fF и то.

Скорость распространения ультразвуковой продоль­ной волны изменяется нелинейно в зависимости от кон­центрации твердой фазы в цементном геле и отражает состояние структурных связей между сольватированны — ми частицами или флокулами (агрегатами частиц) це­мента. Упругость цементного геля в диапазоне значений водоцементных отношений, не превышающих значений Кои можно определить по обсчету модели трехфазной среды (твердая, жидкая, газообразная) при отсутствии взаимного смещения ее составляющих. В этом случае скорость распространения ультразвуковой волны описы­вается зависимостью [6]:

С2 = *С + К» , (1.5)

Где Кс — модуль объемной упругости среды в ненагруженном со­стоянии; Кк — контактная упругость, зависящая от внешнего давле­ния; Рг> Rrii (t= 1,2,3) — соответственно плотность и объемное содер­жание твердой, жидкой и газообразной фаз.

Для цементного геля Кк можно вычислить по фор­муле

TOC o "1-3" h z К °>608 Г Р + Рэ 6

2(1+6)Cos0 у ‘

Где Р — внешнее давление; Рэ — сила взаимодействия частиц; cos 6 — параметр упаковки твердой фазы; 26 — величина раздвижки частиц сольватными слоями воды; Еи Е2 — соответственно, коэф­фициент Пуассона и модуль Юнга частиц цемента и сольватного слоя; г — радиус частиц.

Результаты экспериментального определения значе­ний коэффициента внутреннего трения и модуля кон­тактной упругости цементного геля в зависимости от Х=В/Ц : /Сн. г (где /Сн. г — водоцементное отношение це­ментного геля нормальной густоты) приведены на рис. 1.11.

Кривые на рис. 1.11, а, б показывают, что зависимо­сти /г и Кк от X имеют сложный вид и характеризуются экстремальными точками а, 6, с, Dy Е, G. По этим кривым можно заключить, что адсорбция воды на поверхности частиц цемента идет вначале активно до Х=0,33 (точ­ка а), затем она замедляется до Х=0,6 (точка Ъ) из-за сопротивления, оказываемого защемленным воздухом. С увеличением количества воды затворения вытеснение воздуха ускоряется и частицы облекаются водными обо­лочками определенной толщины. Этот процесс при Х=0,876 (точка d) стабилизируется. При утолщении водных оболочек и раздвижке частиц твердой фазы ко­эффициент внутреннего трения и контактный модуль
упругости убывают до своих наименьших предельных значений, достигаемых при Х=1,65 (точка g).

Из приведенного следует, что упругость контактов при данном внешнем давлении зависит от силы взаимо­действия между частицами, плотности их упаковки, раз­меров частиц твердой фазы и толщины сольватных обо­лочек, а также упругих свойств частиц и их сольватных слоев.

Читайте так же:
Как сделать черным цементный раствор

Таким образом, оптимальное относительное водосо — держание цементного геля Коп может быть для различ­ных видов цемента установлено по Х=0,876, если Х—1, что соответствует водоцементному отношению цементно­го геля нормальной густоты, определяемого по юстиро­ванному методу. В таком случае можем написать

К0п = 0,876Кн. Г’ (1.7)

Консистенция цементного геля нормальной густоты, несмотря на некоторую условность пенетрометри — а’ f d

Водоудерживающая (адсорбционная) способность цемента

Водоудерживающая (адсорбционная) способность цемента

Рис. 1.11. Изменение.

А — коэффициент внутреннего трения /г ; б — модуля контактной упругости Кк в зависимости от X

Ческого метода, характе­ризуется достаточно ста­бильными физическими параметрами (свойства­ми). При содержании во­ды, соответствующем Дн. г, под влиянием легких встряхиваний создаются условия для формирова­ния прочносвязанной структуры цементного ге­ля с плотной пространст­венной упаковкой обвод­ненных частиц твердой фазы. Такой структуре соответствует: предель­ное напряжение сдвига (прочность структурных связей при одноплоскост- ном сдвиге) то=265 Па, коэффициенты вязкости [хв=90 П и внутреннего трения /г= 1,27.

В такой же мере ска­занное относится и к кон-

4—634
Систенции, которая достигается при Коп. Однако в этом случае связанное состояние системы цемент+вода, со­стоящей из отдельных цементных агрегатов (комков), достигается при механических воздействиях, способству­ющих образованию сплошной среды. Для достижения такой структуры необходима высокочастотная вибра­ция порядка 100 Гц и более, при которой не происхо­дят упругое соударение и отскок отдельных цементных комков в поверхностном слое под влиянием колебатель­ных импульсов.

В отличие от консистенции нормальной густоты, це­ментный гель при Коп не содержит в ячейках между об­водненными частицами цемента капиллярной влаги, ока­зывающей расклинивающее действие и снижающей по­этому структурную прочность системы цемент+вода.

ТАБЛИЦА 1.3. ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА (НАЛИЧИЯ ДОБАВОК) И ДИСПЕРСНОСТИ ЦЕМЕНТА НА КопИ К„

Водоотделение и водоудерживающая способность цементного теста.

При затворении цемента водой как при лабораторных испытаниях так и в процессе изготовления растворов и бетонов на стройках наблюдается водоотделение, величина которого различна. Одни цементы прочно удерживают во время схватывания взятую для затворения воду, другие же отделяют некоторое ее количество в виде слоя той или иной толщины. С уменьшением количества воды затворения уменьшается и водоотделение цементов. Однако даже при определении сроков схватывания цементного теста, когда водоцементное отношение составляет в среднем 0,25, можно заметить, что некоторые цементы дают в кольце прибора для определения сроков схватывания довольно заметный отстои воды. Это явление еще более заметно в бетоне.

Водоотделение препятствует получению однородного бетонного тела и полноценному сцеплению твердеющего в бетоне цемента с крупным заполнителем и стальной арматурой. Отделяющийся от бетона слой воды скапливается над последовательно укладываемыми слоями бетона. Это мешает сцеплению слоев и вызывает образование между соседними слоями более слабой по прочности прослойки с относительно большим содержанием воды. Такое расслаивание нарушает однородность бетонного монолита и в конечном счете ослабляет его прочность.

Расслаивание происходит не только по поверхности слоев уложенного бетона, но и внутри него, близ заполнителей. Отделяющаяся от цементного раствора вода обычно скапливается внутри бетонного тела под нижней поверхностью заполнителей и арматуры. Наличие же в этих местах даже очень тонкого слоя или пленки отделившейся воды ослабляет связь цементного камня с крупным заполнителем и арматурой. Кроме того, при испарении этой отделившейся воды образуются поры, которые облегчают проникновение агрессивных при родных вод внутрь бетона.

На крупных стройках с централизованными бетонными заводами бетон приходится транспортировать на относительно большие расстояния. В этом случае расслаивание бетонной смеси особенно недопустимо.

Таким образом, необходимо добиваться не только уменьшения водоцементного отношения, но и повышения водоудерживающей способности цемента, что обеспечивает равномерное распределение воды по всей массе бетона. Это дает возможность получать однородный бетон с повышенным сцеплением между цементным камнем, с одной стороны, и крупным заполнителем и арматурой, с другой.

Водоудерживающая способность имеет значение и при изготовлении из цементов растворов, причем при быстром водоотделении растворы теряют удобоукладываемость и перед укладкой их нужно дополнительно перемешивать.

В некоторых случаях большое водоотделение не оказывает вредного влияния и может быть даже полезным, например. При бетонировании конструкций небольшого поперечного сечения, опалубка для которых заполняется бетонной смесью в один прием, или при изготовлении центробежным способом бетонных труб. В этих случаях выделение воды вызывает некоторое уменьшение водоцементного отношения в твердеющей массе, что повышает ее механическую прочность. Чтобы уменьшить водоцементное отношение, в бетоне для таких сооружений устанавливают специальные водоотсасывающие опалубки.

Повышение тонкости помола, а следовательно, и удельной поверхности уменьшает водоотделение цементов. Влияет также увеличение содержания в цементе С3А, который, быстро гидратируясь и взаимодействуя с гипсом, ускоряет, структурообразование. Введение ряда добавок (трепел, глина, бентонит, известняк, доломит и ряд других) уменьшает водоотделение цементов, причем наиболее эффективно действуют трепел, глина, бентонит. Добавка доменного шлака, наоборот, несколько увеличивает водоотделение цементов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector