Piatra de ciment în construcția de știri

Piatra de ciment este un adeziv mineral agregat lipirea cerealelor și trebuie să aibă o rezistență intrinsecă suficientă și aderență, care este bine angajată cu granulele agregate.
V. N. Yung a introdus conceptul de piatră de ciment ca microconcrete constând dintr-un gel și cristaline produse de ciment de hidratare și numeroase incluziuni ca nehidratat grains clincher. Reacția Neoplasmele vrac ciment cu apă, se obține în masă formă gelevidnoy constând în principal din particule submicrocrystalline de silicat de calciu. masa gelatinoasă pătrunse cristale relativ mari de hidroxid de calciu.

Un astfel de tip de structură „compozite“ determină proprietățile specifice ale pietrei de ciment, brusc care diferă de proprietățile altor materiale - metale, sticlă, granit, etc. De exemplu, prezența componentului gel contracție legat atunci când durificare în aer și umflarea în apă, în special sub sarcină .. și alte proprietăți.

Citește ciment, de asemenea, coroziunea de piatră

Piatra de ciment include:

1) produsele de hidratare cimentului: a) gel silicat de calciu și alte tumori cu proprietățile coloizi; b) cristalele relativ mari de Ca (OH) 2, ettringit;

3) porilor: a) un porilor gelului referitor la micropori (mai puțin de 1000 A), b) porii capilari sunt macropori (de la 1000 A până la 10 m), dispuse între particulele de unități de gel; c) golurile de aer și pori (50 m până la 2 mm) - o cavitate umplută cu aer: aspirat în pasta de ciment, datorită contracției induse de vid; implicată în producerea aluatului sau stivuire precum și cu adăugarea de agenți de aer antrenând speciale; rămânând în testul din cauza nedouplotneniya sale.

Clasificarea mărimii porilor gelului și Dana Kondo Daimon (dimensiunea porilor in clasificatoriu caracterizat jumatate de raza hidraulică):

1) pori foarte fine penetrante particulele de gel: mezhkristallitnye - A mai mic de 6, și transgranular - 6 - 16A;

2) porii dintre particulele de gel mai mari - 16-1000 A. Toate aceste pori gel de ciment structural inerent, adică, există întotdeauna în porii gelului, deoarece acesta este un sistem dispers format din particule de agregate coloidale și nivelul lor separate prin spațiu poros .. . În funcție de compoziția cimentului, cantitatea inițială de apă și tehnologia porozitate gel poate fi de 28 - 40% din volumul de gel cu aproximativ ¼-1/3 porozitate (adică 7 - .. 12%), reprezentat de contracția volumului.

Contracția (contracție) fenomen este o scădere a volumului absolut al sistemului (ciment + apă) în timpul hidratării. De exemplu, ia în considerare sistemul (a se vedea tabelul 1): 3CaO Al2O3 + 6H2O = 3CaO Al2O3 · 6H2O.

Tabelul 1. Schimbarea sistemului de valori absolute de C3A - apă

Valoarea absolută a reactanților - NWA și apă - a fost de 196.97 cm3, iar hydroaluminate volum - 150,11 cm3 numai deci contracție în acest exemplu a fost de 46,86 cm3. Deoarece contracția cu greu reduce volumul sistemului extern, consecința ei este formarea în hidratată contractarea volumului de ciment. In piatra de ciment și beton există un vid sub influența care porii sunt umplute cu apă sau aer, în funcție de mediul în care materialul. Contracția pentru portland obișnuit cimenturi după 28 - 29 de zile de intarire este de 6 - 8 litri la 100 kg de ciment, adică în 1 m³ de beton, la o rată de 300 kg de liant / m3 este format aproximativ 18 - .. 24 l de contracție a porilor interni.

Fiecare caracteristică de ciment mineral contracție; începe după amestecarea cu apă și atinge un maxim la hidratare completă.

Figura-1. Scăderea volumului absolut al sistemelor de întărire „minerale clincher - apă„(100 ml per g de mineral)

Figura 1 comparativ contracție care apar în timpul hidratare mineralelor principale de clincher. Cea mai mare contracție se produce atunci când aluminat tricalcic hidratat (23,79%), aceasta poate fi cauza tensiunilor interne în piatră de ciment. Dihidratul gips se adaugă în timpul clincherului de măcinare, se aliniază contracție deoarece reacția chimică a formării etringitului NWA, gips și apă (vezi. De mai sus), contracție este doar 6,14%.

-Figura 2. Un model simplificat al csh gel (prin Kondo și Daimon):

1 - un gel de particule; 2, 4 - pasaj îngust; 3 - timp între particulele de gel; timpul lui intracrystallite - 5; 6 - apa mezhdusloevaya; 7 - este timpul să intergranulara

Figura 2 prezintă un model simplificat de gel CSH. Structura de gel poros, deoarece cele mai importante produse de hidratare a cimentului, are un efect asupra proprietăților mecanice, permeabilitatea și rezistența la rece a pastei de ciment; prin urmare, este necesar să se ia în considerare proprietățile fizice speciale ale porilor de gel, datorită dimensiunii lor mici.

Porii gelului poate fi de la câteva angstromi la 1000 A, prin urmare, prin proprietățile de etichetare, acestea reprezintă un microporos. Apa de umplere a porilor gelului (abreviat ca „apa gel“) are o legătură solidă în fază de adsorbție, deoarece stratul de apă multimolecular adsorbție (pentru B. V. Deryaginu) are o grosime de 0,15 microni.

gel de apă îngheață la o temperatură scăzută (în conformitate cu unele - 78 ° C) și nu trece în gheață sub înghețurile cele mai severe și, prin urmare, porii gelului nu afectează rezistența la îngheț a pietrei de ciment și beton. Apa adsorbită în porii, reduce secțiunea vii și fără că porilor gelului mic, astfel încât permeabilitatea la apă a gelului de ciment este destul de mic.

O parte din apa de amestec, nu este adecvată în porii gelului, gelul este agățat și formează pori capilari.

Porii capilare au un diametru mare efectiv (peste 1000 A) și accesibilă de apă în condiții normale de saturație. În cazul în care porii extinse capilare penetrant piatra de ciment, beton are o rezistență la rece slabă și o permeabilitate ridicată, slab rezistă la atacurile chimice, și nu protejează în siguranță, armare din oțel.

Apa este un element activ al structurii de piatră de ciment, care participă la formarea compușilor hidrat în formarea porilor. Porozitatea pastei de ciment nu depinde numai de raportul inițial de apă-ciment, dar, de asemenea, pe forme de apă din cauza fazei solide.

Conform clasificării P. A. Rebindera, construit pe principiul intensității energetice obligatorie a tuturor formelor de comunicare de apa din piatra de ciment poate fi împărțit în trei grupe.

Legătura chimică este cel mai puternic. Apa legată chimic este îndepărtată în timpul calcinării, așa că se numește apă „nevolatile“. Cantitatea de apă legată chimic W este de obicei exprimat în% în greutate sau fracțiuni de obligațiuni tsementa.Fiziko-chimică este caracteristic pentru adsorbție legată de apă prezentă în porii gelului de ciment; această legătură este rupt atunci când sunt uscate.

conexiune fizică și mecanică - în acest caz, rezultatele de presiune capilară în retenția apei în porii capilare ale pietrei de ciment. Adsorbția și capilară legat de apă este îndepărtat când uscarea, de asemenea, numit „evapora“. .. Numărul evaporată, adică nu apă legată chimic este determinat prin utilizarea ca agent de uscare, la o temperatură de gheață - 78 ° C Pierdere la calcinare din proba uscată este determinată piatra de ciment de apă legată chimic (nevolatile).

Ciment de piatră. fiind un clei mineral, fixare agregat de cereale trebuie să aibă rezistență intrinsecă suficientă și aderență, t. e. interlock bun (Coalesce) cu granule agregate. Aceste proprietăți ale pastei de ciment depinde de calitatea și numărul leziunilor, cantitatea și natura porilor.

neoplasme piatra de ciment de calitate este determinată de compoziția și de finețe a acestora. Numărul de tumori direct proporțional cu gradul de hidratare al cimentului α este numeric egal cu raportul dintre partea reacționat a cimentului cu apă până la o greutate totală de ciment. Gradul de hidratare poate fi determinată prin metoda cu raze X cantitativă sau conținutul legat W de apă, nu se evaporă în timpul uscării.

Cantitatea de apă legată la hidratarea completă a portland W max poate varia 0.25-.3 (în greutate de ciment); când W max = 0,25, α = W = 4W sau 0,25α.Sledovatelno dacă în 28 de zile de ciment vechi legat 15% apă (în funcție de greutatea cimentului), atunci α = 4 x 0,15 = 0,6 .Acest lucru înseamnă că în beton de ciment, cu un debit de 300 kg / m³ la 180 kg de liant (60%) din apa nereacționat și 120 kg (40%) au rămas încă sub forma fondului de clincher. In general, α poate varia la 0 la 1 (la hidratarea completă de ciment).

Gradul de hidratare este de o mare importanță tehnică și economică. Prin creșterea gradului de hidratare a cimentului este crescut neoplasme cantitate scade ciment pasta de porozitate și o calitate îmbunătățită a porilor. Acest lucru crește rezistența și durabilitatea betonului. Prin urmare, este necesar să se îmbunătățească tehnologia betonului, realizarea cea mai bună utilizare a unui liant, care este echivalent cu economia.

Porozitatea pastei de ciment obișnuit constă din P Pg gel, CPDADC capilar si aer porozitate aer P:

Porozitatea se calculează pe baza volumului de piatra de ciment Vtsk egală cu suma volumului de amestec de apă și volumul absolut al boabelor de ciment: Vtsk = (B / ρv) + (C \ ρts) în care ρts și ρv sunt, respectiv densitatea de ciment și apă zatvoreniya.Priem = ρv 1, neglijând variația temperaturii densitatea apei de amestec, atunci

Porozitatea gelului este direct proporțională cu cantitatea de ciment reacționat, care este egal cu αTs așa

Pg = ℜ [(αρts) / (1 + ρts / C]. Pe baza studiilor fizico-chimice coeficient ℜ = 0,29, în care m = 0,29 [(αρts) / (1 + ρts / C] .in formulele de calcul porozitatea α, B / C, ρts, ℜ și W- sunt relative adimensional cimentul velichiny.ρts densitate, luate în ceea ce privește densitatea apei egal cu 1. W-cantitatea de apă legată chimic kg de ciment, divizat la 1 kg de ciment.

Coeficientul ℜ = Pg, când [(αρts) / (1 + ρts / C] = 1 din porozitatea de gel poate fi distinsă de volum contractional Pkontr, folosind formula următoare .:

Astfel, porozitatea părții de gel și volumul contractional formarea porozității gelului, direct proporțional cu gradul de hidratare a cimentului. „Excesul“ apa nu se potrivesc în porii gelului de ciment este dispusă între particulele de gel si agregate forme pori capilari.

Capillary poristostPkap determinate ținând cont de faptul că gelul de ciment se leagă chimic de adsorbție și aproximativ aceeași cantitate de apă (25% în greutate ciment), adică cantitatea de apă în exces care formează pori capilari, va fi:

N capac = [(B / D-0,5α) ρts] \ 1 + ρts / C

Formula arată că piatra de ciment, fără pori capilari obținute în (B / D - 0,5 α) ρts = 0, adică, atunci când W / C = 0,5 și a = 1, care este posibilă doar cu intarire foarte lung .. ciment în condiții favorabile. De fapt, atunci când intră în instalația în funcțiune gradul de hidratare este mai mică decât 0.6-0.8 pentru aceste valori ale α porozitate minimă capilară obținută cu W / C<0,4.

Porozitatea totală a pietrei de ciment dens pus (când Pvozd = 0) este suma porozității gelului și capilar:

P tot = [B, C-0,21α) ρts] / 1 + ρts / C. Pasta de ciment Coeficientul de porozitate care caracterizează gradul de umplere a volumului său de substanță solidă este egal cu ℜtsk = 1 Pobsch.

Substituind Pobsch din revendicările precedente. obține ℜtsk = (1 + 0,21αρts) / (1 + ρts W / C), la dependența de ℜtsk = ƒ (w / c, α) este prezentată în figura 3.

Figura-3. Dependența raportului densitate de pastă de ciment de la B / D și α:

1 ℜtsk = 0,9; 2-ℜtsk = 0,8; 3 ℜtsk = 0,7; 4-ℜtsk = 0,6; 5-ℜtsk = 0,5; 6 ℜtsk = 0,4.

Porozitatea pastei de ciment se reduce și crește sale densitate cu o scădere inițială / D și creșterea gradului de hidratare a cimentului. La început, după amestecarea cimentului cu apă în pasta de ciment va numai porii capilari și volumul lor egal cu volumul de apa de amestec, deci Pobsch = P = capac (ρts / C) / (1 + ρts / C).

In timpul hidratarea porozitatea totală piatra de ciment este redus cu un dependent de gradul de hidratare cantitate:

Pobsch = (ρts / C) / (1 + ρts / C) - (0,21αρts) / (1 + ρts W / C) = ρts (B / D-0,21α) / (1 + ρts I / C).

Cu toate acestea porozitate capilară scade mai repede decât porozitatea totală. Acest fenomen este extrem de important pentru îmbunătățirea porozității matricei de ciment și deoarece porii capilari sunt umplute cu gel de ciment. După densitatea clincher boabe - 3,15 g / cm3, iar densitatea în vrac a gelului (luate împreună cu pori gel) - aproximativ 1,6 - 1,8 g / cm3, deci bobul de ciment, după hidratare ocupă un volum de două ori mai mult.

Datorită umplerii spațiului capilar al tumorilor nu reduce numai porozitatea totală, dar pori în loc mari capilare având porii fini ai gelului mai favorabile pentru proprietăți de piatră de ciment.