Как сделать цементное тесто

Формирование структуры и свойства цементного теста.

Приготовление массы

Компоненты цементного теста – это вода и сухое вяжущее. При смешении они вступают в реакцию химическую реакцию, получается пластичная масса, именуемая цементным тестом.

Соединение воды и цемента осуществляют в лабораторной лопастной мешалке. Для отдельных типов цемента используют индивидуальные пропорции воды и сухого вяжущего.

Тип цемента	Отношение воды и цемента В/Ц
I, II	0,50
III-Об	0,60-1,30
III-Ут	0,30-0,40

В ёмкость наливают воду, далее вводят вяжущее и смешивают их в среднем 180 секунд согласно требованию ГОСТ 26798.1-96 «Цементы тампонажные. Методы испытаний».

Типы цементных растворов

Клинкерное тесто применяется для кладки стен, облицовки поверхностей и выравнивания полов.

Кладочные смеси приготавливаются из цемента, песка и гашеной извести. Пропорции компонентов зависят от цементной маркировки:

Ц:П:И 1:3:0.2 – для М 500;
Ц:П:И 1:2,5:0.3 – для М 400.

Клинкер тщательно перемешивается с наполнителем и заливается водным раствором гашеной извести. Готовый материал наносится на кирпичи при возведении порядовой кладки. Марка готового раствора должна совпадать с маркой кирпича.

При проведении штукатурных работ строители используют различные составы для набрызга, грунтовки и отделочного слоя:

цемент: наполнитель (песок/гипс) 1:4 – подготовительный слой;
Ц:Н 1:3 – для грунтовки;
Ц:Н 1:2 – для отделки.

Допускается добавление в гипсовые составы 0.1 части гашеной извести для повышения его прочностных характеристик.

Материал для укладки кафеля и напольных плит отличается повышенной вязкостью. При его производстве используются цемент, песок и клеевые добавки (ПВА) в соотношении 1:5:0.5 для клинкеров М 400, либо 1:6:0,6 для 500 марки. Составы для выравнивания полов изготавливают с учетом эксплуатационных характеристик поверхности. Для помещений с высокими нагрузками и большим механическим воздействиям используют цементно-песчаные растворы с пропорциями 1:4. Для жилых домов допустимо использовать 1 часть портландцемента и 3 части речного песка. При уменьшении доли наполнителя снижаются прочностные характеристики заливки, что провоцирует растрескивание и неравномерную усадку пола.

Некоторые строители рекомендуют добавлять в стяжку пластификаторы и полипропиленовое фиброволокно. Волокна снижают пластическую усадку полотна и предотвращают его деформацию.

Измерение густоты

«Нормальная густота» — это термин, относящийся исключительно к цементному тесту, помогает определить водопоглощение вяжущего, показатель которого учитывается в результате замеса рабочих растворов в правильных пропорциях для создания качественных конструктивных элементов.

Определение «нормальной» густоты цементного теста осуществляют на основании правил ГОСТ 310.3-76 с использованием прибора Вика. В опыте не обойтись без пестика из нержавейки длиной 5 см и диаметром 1 см с полированным наконечником.

Смесь готовят таким образом:

В конусовидную чашку насыпают 400 граммов сухого цемента горкой;
Лопаткой в вершине насыпи делают углубление и вливают в него 25-28% от массы порошка (100…112 мл)
Выжидают 30 секунд, пока жидкость проникает в цемент;
Далее в течение 5 минут вымешивают массу до однородного состояния с растиранием.

Далее производят испытательные действия:

В кольцо со смазанными техническим маслом внутренними стенками укладывают получившуюся массу, простукивают о столешницу, снимают излишки, устанавливают в прибор Вика под штатив;
Откручивают фиксатор и пестик на стержне вводится в цементное тесто;
Спустя 30 секунд оценивают проникновение.

«Нормальной» густотой называют явление, когда конец пестика не вошел до дна кольца на 5-7 см. Если заглубление показало меньший результат, делают повторный замес, увеличивая количество жидкости. Пестик достиг стеклянного основания – действия повторяют с меньшим количеством воды, значит цементное тесто получилось очень жидким.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ ГУСТОТЫ,

СРОКОВ СХВАТЫВАНИЯ И РАВНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА

Cements. Methods for determination of standard consistency, times of setting and soundness

Дата введения 01.01.78

Настоящий стандарт распространяется на все виды цемента и устанавливает методы испытаний для определения нормальной густоты, сроков схватывания цементного теста, а также равномерности изменения объема цемента.

1.1. Аппаратура

Прибор Вика с иглой и пестиком.

Кольцо к прибору Вика.

Мешалка для приготовления цементного теста.

1.1.1. Прибор Вика (черт. ) имеет цилиндрический металлический стержень 1, свободно перемещающийся в обойме станины 2. Для закрепления стержня на требуемой высоте служит стопор-нос устройство 3. Стержень снабжен указателем 4 для отсчета перемещения его относительно шкалы 5, прикрепленной к станине. Шкала имеет цену деления 1 мм.

При определении нормальной густоты цементного теста в нижнюю часть стержня вставляют металлический цилиндр-пестик 6.

При определении сроков схватывания пестик заменяют иглой 7.

Пестик должен быть изготовлен из нержавеющей стали с полированной поверхностью. Игла должна быть изготовлена из стальной жесткой нержавеющей проволоки с полированной поверхностью и не должна иметь искривлений. Поверхность пестика и иглы должна быть чистой.

1 — цилиндрический металлический стержень; 2 — обойма станины;

3 — стопорное устройство; 4 — указатель; 5 — шкала; 6 — пестик; 7 — игла

Массу перемещающейся части прибора сохраняют взаимной перестановкой пестика и иглы. Отдельные детали перемещающейся части прибора подбирают таким образом, чтобы их общая масса находилась в пределах (300±2) г.

Размеры иглы и пестика должны соответствовать указанным на черт. и .

1.1.2. Кольцо к прибору Вика и пластинка, на которую устанавливают кольцо, должны быть изготовлены из нержавеющей стали, пластмассы или другого не впитывающего воду материала. Форма и размеры кольца должны соответствовать указанным на черт. .

1.1.3. Мешалка для приготовления цементного теста должна отвечать требованиям соответствующих технических условий.

1.1.4. При отсутствии в лаборатории механизированной мешалки для приготовления цементного теста применяют чашу сферической формы (черт. ), изготовленную из нержавеющей стали.

Рабочая часть иглы

Рабочая часть пестика

Кольцо к прибору Вика

Лопатку для перемешивания цементного теста изготовляют из упругой нержавеющей стали. Основные размеры лопатки указаны на черт. .

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.2. Проведение испытаний

1.2.1. Нормальной густотой цементного теста считают такую консистенцию его, при которой пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо.

Чаша для затворений

Лопатка для перемешивания

(Измененная редакция, Изм. № 1).

Нормальную густоту цементного теста характеризуют количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента.

1.2.2. Пробу цемента подготавливают по ГОСТ 310.1.

1.2.3. Перед началом испытания проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое показание прибора, соприкасая пестик с пластинкой, на которой расположено кольцо. При отклонении от нуля шкалу прибора соответствующим образом передвигают.

Кольцо и пластинку перед началом испытаний смазывают тонким слоем машинного масла.

1.2.4. Для ручного приготовления цементного теста отвешивают 400 г цемента, высыпают в чашу, предварительно протертую влажной тканью. Затем делают в цементе углубление, в которое вливают в один прием воду в количестве, необходимом (ориентировочно) для получения цементного теста нормальной густоты. Углубление засыпают цементом и через 30 с после прилипания воды сначала осторожно перемешивают, а затем энергично растирают тесто лопаткой.

Продолжительность перемешивания и растирания составляет 5 мин с момента приливания воды.

Цементное тесто на механической мешалке готовят в соответствии с прилагаемой к мешалке инструкцией.

1.2.5. После окончания перемешивания кольцо быстро наполняют в один прием цементным тестом и 5-6 раз встряхивают его, постукивая пластинку о твердое основание. Поверхность теста выравнивают с краями кольца, срезая избыток теста ножом, протертым влажной тканью. Немедленно после этого приводят пестик прибора в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляют стержень стопорным устройством, затем быстро освобождают его и предоставляют пестику свободно погружаться в тесто. Через 30с с момента освобождения, стержня производят отсчет погружения по шкале. Кольцо с тестом при отсчете не должно подвергаться толчкам. При несоответствующей консистенции цементного теста изменяют количество воды и вновь затворяют тесто, добиваясь погружения пестика на глубину, указанную в п. 1.2.1. Количество добавляемой воды для получения теста нормальной густоты определяют с точностью до 0,25 %.

Читать еще: Емкость для замеса извести цемента название

2.1. Аппаратура

Аппаратура — по п. 1.1.

Автоматический прибор для определения сроков схватывания.

2.2.Проведение испытаний

2.2.1. Перед началом испытания проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое отклонение прибора, как указано в п. 1.2.3. Кроме того, проверяют чистоту, поверхности и отсутствие искривлении иглы. Иглу прибора доводят до соприкосновения с поверхностью цементного теста нормальной густоты, приготовленного и уложенного в кольцо по п.п. 1.2.4 и 1.2.5. В этом положении закрепляют стержень стопором, затем освобождают стержень, давая игле свободно погружаться в тесто. В начале испытания, пока тесто находится в пластичном состоянии, во избежание сильного удара иглы о пластинку допускается слегка ее задерживать при погружении в тесто. Как только тесто загустеет настолько, что опасность повреждения, иглы будет исключена, игле дают свободно опускаться. Момент начала схватывания определяют при свободном опускании иглы.

Иглу погружают в тесто через каждые 10 мин, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попадала в прежнее место. После каждого погружения иглу вытирают.

Во время испытания прибор должен находиться в затененном месте, где нет сквозняков, и не должен подвергаться сотрясениям.

2.2.2. Началом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения (момента прилипания воды) до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 2-4 мм. Концом схватывания цементного теста считают время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1-2 мм.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2.2.3. Сроки схватывания цементного теста на приборе с автоматической записью определяют в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.

3.1. Аппаратура

Аппаратура — по п. 1.1.

Автоклав с рабочим давлением не менее 2,1 МПа.

Бачок для испытания кипячением.

Ванна с гидравлическим затвором.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.1.1. Бачок для испытания кипячением с регулятором уровня воды. Внутри бачка помещают съемную решетчатую полку для лепешек, которая находится на расстоянии не менее 5 см от дна бачка. Уровень воды в бачке должен перекрывать лепешки на 4-6 см в течение всего времени кипячения. Бачок с водой нагревают на любом нагревательном приборе, обеспечивающем доведение воды в бачке до кипения за 30-45 мин.

3.1.2. Ванны с гидравлическим затвором для хранения образцов (черт. ) изготавливают из стойкого к коррозии материала (оцинкованная сталь). В ваннах устанавливают решетки для размещения на них образцов. Под решеткой всегда должна быть вода.

Ванна с гидравлическим затвором

3.2. Проведение испытаний

3.2.1. Для испытания на равномерность изменения объема цемента готовят тесто нормальной густоты согласно п.п. 1.2.4 и 1.2.5.

Две навески теста массой 75 г каждая, приготовленные в виде шариков, помещают на стеклянную пластинку, предварительно протертую машинным маслом. Постукивают ею о твердое основание до образования из шариков лепешек диаметром 7-8 см и толщиной в середине около 1 см. Лепешки заглаживают смоченным водой ножом от наружных краев к центру до образования острых краев и гладкой закругленной поверхности.

3.2.2. Приготовленные по п. 3.2.1 лепешки хранят в течение (24±2) ч с момента изготовления в ванне с гидравлическим затвором, а затем подвергают испытанию кипячением.

3.2.3. По истечении времени хранения по п. 3.2.2. две цементные лепешки вынимают из ванны, снимают с пластинок и помещают в бачок, с водой на решетку. Воду в бачке доводят до кипения, которое поддерживают в течение 3 ч, после чего лепешки в бачке охлаждают и производят их внешний осмотр немедленно после извлечения из воды.

3.2.4. Цемент соответствует требованиям стандарта в отношении равномерности изменения объема, если на лицевой стороне лепешек не обнаружено радиальных, доходящих до краев, трещин или сетки мелких трещин, видимых невооруженным глазом или в лупу, а также каких-либо искривлений и увеличения объема лепешек. Искривления обнаруживают при помощи линейки, прикладываемой к плоской поверхности лепешки, при этом обнаруживаемые искривления не должны превышать 2 мм на краю или в середине лепешки. Допускается в первые сутки после испытаний появление трещин усыхания, не доходящих до краев лепешек, при условии сохранения звонкого звука при постукиваний лепешек одна о другую. Образцы лепешек, выдержавших и не выдержавших испытание на равномерность изменения объема, приведены на черт. 8.

3.2.5. В случае, когда содержание оксида магния MgО в клинкере, из которого был изготовлен испытуемый цемент, составляет более 5 %, следует дополнительно провести испытание равномерности изменения объема в автоклаве. Это испытание проводят только для цементов, выдержавших испытание по п. 3.2.3.

Лепешку из теста, приготовленную по п. 3.2.1 и хранимую по п. 3.2.2, вместо кипячения подвергают обработке в автоклаве по следующему режиму: подъем давления от атмосферного до 2,1 МПа -в течение 60-90 мин, выдержка при давлении 2,1 МПа -в течение 3 ч, снижение давления от 2,1 МПа от атмосферного -около 60 мин. После этого лепешку извлекают из автоклава, охлаждают до температуры помещения и немедленно ее осматривают.

Лепешки, выдержавшие испытания на равномерность изменения объема

Лепешки, не выдержавшие испытания на равномерность изменения объема

Цементное тесто

Пластичная смесь цемента с водой – это цементное тесто. Его готовят с целью определения основных параметров вяжущего, иногда используют в качестве ремонтного материала бетонных конструкций, а также при строительстве на морском шельфе и береговых линиях. Нормальная густота цементного теста – это показатель, от которого зависит качество готового изделия и свойства камня, проверяемые при испытаниях материала.

Приготовление массы

Тип цемента	Отношение воды и цемента В/Ц
I, II	0,50
III-Об	0,60-1,30
III-Ут	0,30-0,40

Измерение густоты

Смесь готовят таким образом:

В конусовидную чашку насыпают 400 граммов сухого цемента горкой;
Лопаткой в вершине насыпи делают углубление и вливают в него 25-28% от массы порошка (100…112 мл)
Выжидают 30 секунд, пока жидкость проникает в цемент;
Далее в течение 5 минут вымешивают массу до однородного состояния с растиранием.

Читать еще: Куда можно использовать затвердевший цемент

Далее производят испытательные действия:

В кольцо со смазанными техническим маслом внутренними стенками укладывают получившуюся массу, простукивают о столешницу, снимают излишки, устанавливают в прибор Вика под штатив;
Откручивают фиксатор и пестик на стержне вводится в цементное тесто;
Спустя 30 секунд оценивают проникновение.

Определение сроков схватывания цементного теста

Схватывание и отвердевание цементного камня из теста происходит за 3 этапа разной продолжительности:

Компоненты измельченного клинкера вступают в первичную реакцию с водой, происходит их растворение и образование первичных кристаллов;
Возникает структура коагулянта с увеличением роста кристаллической сетки;
Рост числа кристаллов и набор прочности с их уплотнением в испытуемом объеме.

Чтобы узнать срок первичного и конечного твердения цементного теста, можно воспользоваться тем же инструментом Вика, только пестик на рабочем стержне меняют на иглу из нержавейки. Для исследования подойдет заготовка теста по рецепту предыдущего опыта.

Кольцо, заполненное тестом, размещают под иголкой. Стержень выставляют так, чтобы иголка поверхностно касалась цемента без проникновения.

Далее самое интересное:

Вентиль держателя откручивают и игла проникает в тесто. Глубину ее введения отмечают в протоколе.
Операцию повторяют с интервалом 10 минут, перемещают кольцо с цементом с целью предотвращения заглубления в старое место. Необходимо протирать иглу начисто после каждого проникновения.

Стартом схватывания теста является время от минуты замеса раствора до погружения иглы, когда она не дойдет до основания кольца на 2-4 мм.

В конце схватывания игла проникает в тесто на 1-2 мм, не более. Испытания продолжаются достаточно долго – затвердевание происходит обычно через 4-10 часов (для нормального или быстротвердеющего цемента и портландцемента).

Видео инструкция приготовления цементных растворов

Для осуществления строительных работ по возведению зданий и сооружений, изготовлению конструкций, а также при отделке используется цементно-песчаный раствор. Он состоит не только из цемента, в него входят вода, песок и различные добавки, влияющие на состав и структуру смеси.

Так как в состав могут входить добавочные компоненты, раствор получается с разными техническими характеристиками. По виду он бывает:

Цементным.
Глиняно-цементным.
Цементно-известковым.

Может иметь различные пропорции, поэтому сфера применения очень широка: для заделки фундамента в нижней части, наружной штукатурки здания и цоколя. Многие производители добавляют водонепроницаемые ингредиенты, которые способствуют защите конструкций от воздействия влаги. Этот вид используют для обработки обширных участков.

Глиняно-цементный подходит для внутренних отделочных работ, но помещение должно иметь оптимальный уровень влажности. Наружную штукатурку разрешается проводить только при сухих климатических условиях.

Компоненты и пропорции для изготовления

Раствор на цементной основе может дополнительно оснащаться крупными заполнителями в виде гранитного или гравийного щебня. При этом получается бетонная смесь, предназначенная для другого вида строительных работ. Классический вариант состоит всего из трех ингредиентов (цемент, песок, вода) и смешиваются в необходимой пропорции.

Для приготовления используется только свежий цементный порошок без твердых кусков, а песок рекомендуется брать речной. Но это достаточно редкое явление, чаще всего применяется карьерный, предварительно очищенный от мусора и различных примесей (глины, мела, известняка). Для замеса нужна только чистая вода комнатной температуры (около 22-24°C).

Стандартной пропорцией для замеса цемента с песком считается 1:3 соответственно. Вода составляет примерно 85% от количества цементного сырья, то есть 8,5 л к 10 л материала. Полученный раствор подходит для выведения кирпичной кладки или штукатурных работ. Однако в нем присутствуют существенные недостатки:

После приготовления обладает высокой жесткостью.
Можно использовать не дольше чем 1,5 часа, так как после истечения времени быстро застывает и теряет адгезионные качества.

Для увеличения срока применения опытные строители добавляют в цементно-песчаный раствор известковое молоко. Оно является самым распространенным ингредиентом, повышает пластичные свойства и продлевает время твердения более чем в 2 раза. Также молочко поддерживает вяжущие способности, поэтому при работе смесь лучше пристает к основанию и гораздо эластичнее.

Вторым методом повышения технических характеристик является использование небольшого количества моющего средства. В зависимости от качества бытовой химии берется около 70-100 г на 10 л материала. Этот вариант также увеличивает пластичность и срок схватывания.

Основные нюансы приготовления

Для изготовления понадобятся такие строительные инструменты:

Лопата совковая.
Большая емкость для замешивания.
Ведра для удобного применения.
Кельма.

Одним из самых популярных способов приготовления является первоначальное смешивание всех сухих ингредиентов для придания однородности, после чего вносится необходимое количество воды. Однако ее следует вносить небольшими порциями, чтобы облегчить процесс замеса и достичь нужной консистенции раствора: чем больше добавляется воды, тем жиже он получается. Такая смесь пригодна для цементирования бетонных конструкций или пола. Более густая предназначена для штукатурки, кладки или опалубочной заливки.

Чтобы сделать раствор с известью, вместо воды используется известковое молоко. Первым делом разводится тесто до консистенции, похожей на сметану. Затем процесс повторяется как в первом варианте, но с добавлением готовой жижи. Если жидкости недостаточно, вносится чистая вода.

Существует еще один народный способ, который основан на приготовлении вручную. Весь этап противоположен типовому методу:

Вода заливается в емкость в количестве 70-80%.
Вливается жидкое моющее средство.
На протяжении нескольких минут вода взбалтывается лопатой для полного растворения мыла и придания хорошей пены.
В таз или корыто засыпается цемент с песком в пропорции 1:1,5 соответственно и перемешивается в однородную массу.
Добавляется остальная часть песка, процесс замешивания должен быть тщательным.

Не рекомендуется пропускать сухие комки, состав должен полностью вымешиваться без скопления залежей цемента. Это может повлиять на качество смеси и ухудшить свойства нанесения на поверхность. Нельзя допускать появления чистого неразмешанного песка, он сильно снизить технические характеристики. Вследствие этого снижается надежность и долговечность наносимого раствора.

Преимуществом данного способа является то, что цемент с песком гораздо быстрее и легче смешивается в жидком состоянии. Чтобы правильно замесить ЦПС, необходимо подливать воду в малом количестве, тогда образуется однородная масса нужной консистенции.

Расход цементно-песчаной смеси

Объем зависит от толщины наносимого слоя. Зачастую расход рассчитывается на 1 м², при необходимости на 1 м³ (при заливке бетонных конструкций в опалубку). Например, для стяжки толщиной 1 см делают около 20-23 кг/м², если заливка достигает 4-5 см, то количество составит 20х5=100 кг/м². Если помещение имеет площадь 25 м², тогда вес будет равняться 25х100=2500 кг. При покупке готового сухого сырья в мешках массой 25 кг понадобится 100 штук.

Но чтобы сделать цемент еще крепче, можно зацементировать поверхность сухим материалом, который будет смешиваться с выделяющимся молочком в процессе заливки.

ГЛАВА 8. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО ТЕСТА И ЗАТВЕРДЕВШЕГО ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ

Как уже указывалось, портландцемент даже при полной гидратации при обычной температуре химически связывает до 5—27 % по массе. Обычно и при длительном твердении в течение десятков лет степень гидратации обычных цементов не превышает 80—90 %, поэтому 30—50 % воды, вводимой в цементное тесто, лишь частично химически взаимодействует с цементом и входит в твердую фазу. Количество химически связанной воды, не удаляемой при высушивании материала при 105 °С, достигает 10—15 % массы цемента через месяц твердения при 15—20 °С. При этом чем больше исходное ВЩ и чем выше дисперсность цемента, тем больше количество связанной воды.

Читать еще: Сырьевые материалы видов цемента

Заслуживает упоминания тот факт, что значение контракциошюй пористости прямо связано с содержанием неиспаряемой воды. Обычно у разных портландцементов оно колеблется в пределах 0,2—0,3 см3/г связанной воды. Характерно, что для шлакопортландцемента эти показатели повышаются до 0,4—0,5 см3/г.

Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что основная масса новообразований при взаимодействии цемента с водой возникает в виде гелевидных масс, состоящих преимущественно из субмикроскопических кри-сталлитных частичек гидросиликатов кальция. В общей гелевидной массе размещаются также иепрореагировав-шие остатки цементных зерен и относительно крупные кристаллы гидроксиДа кальция и некоторых других новообразований, видимые в оптический микроскоп.

Расчеты показывают, что при полной гидратации трехкальциевого силиката образуется около 60 % гидросиликатов типа CSH(B) и до 40 % Са(ОН)2, при гидратации же C2S тех же соединений образуется соответственно 82 и 18 % по массе. Эти цифры дают известное представление о соотношении в затвердевшей массе гелевидной и крупнокристаллической фаз. Вместе с тем следует еще раз подчеркнуть, что и те частички, которые слагают гель, характеризуются полукристаллической структурой, однако исключительно высокая дисперсность обусловливает их коллоидные свойства.

Таким образом, тесто, представляющее собой вначале пластичную смесь клинкерных частичек, воды и небольшого количества вовлеченного воздуха, в результате твердения превращается в прочный цементный камень, являющийся трехфазной системой (твердая фаза — вода — воздух) и характеризующийся капиллярно-пористым строением.

Цементный камень включает:

непрореагировавшую часть клинкерных зерен, содержание которых с течением времени уменьшается;

гель, состоящий из частичек гидратных новообразований размером 5—20-Ю-3 мкм и более и гелевых пор диаметром от 1—3 10—3 мкм до МО-1 мкм. Объем гелевых пор при твердении цемента в нормальных условиях, по Т. Пауэрсу, составляет 0,28 общего объема геля с порами. Это составляет 0,28/(1—0,28) =0,39 объема твердой фазы геля. При твердении цемента при повышенных температурах под давлением объем гелевых пор, по данным Д. Рой, может уменьшаться до 0,22. Объем пор между частицами гидратных новообразований других вяжущих может значительно отличаться от тех, какие свойственны цементному камню. Так, минимальный объем.пор в гипсовом камне, образующемся при взаимодействии полуводного гипса с водой, составляет 0,15—0,17 объема твердой фазы двугидрата с порами (при условии твердения системы без набухания);

относительно крупные кристаллы таких новообразований, как Са(ОН)2, видимые в микроскоп и не обладающие свойствами коллоидов;

капиллярные поры размером в поперечнике от 0,1 до 20 мкм;

сферические воздушные поры размером от 50— 100 мкм до 2 мм; они образуются в небольшом количестве (2—5 %) вследствие вовлечения воздуха при изготовлении теста.

Такая структура цементного камня позволила В. Н. Юнгу образно назвать его «микробетоном». По представлениям И. А. Рыбьева, подобные структуры являются конгломератными.

Объемы непрореагировавшей части цемента, гелевых и капиллярных пор в значительных пределах изменяются во время твердения цемента. Так, зерна цемента размером до 5 мкм почти полностью гидратируются в течение 1—3 сут, а через месяц полная гидратация наступает и у частичек до 10 мкм. При этом, естественно, возрастает объем самого геля и гелевых пор.

При изготовлении цементного теста, раствора или бетона воды берется обычно 40—?г0 % массы цемента, т. е. значительно больше, чем химически связывается. Избыточная вода размещается в гелевых порах, а также в промежутках между непрореагировавшей частью цементных зерен. После испарения свободной, не вошедшей в реакцию с цементом воды образуются поры, называемые капиллярными. С увеличением продолжительности твердения цемента объем капиллярных пор уменьшается, так как они заполняются гидратными новообразованиями. В зависимости от количества воды, введенной в тесто или в бетон при их изготовлении (В/Ц), а также от продолжительности твердения объем капиллярных пор в цементном камне колеблется в широких пределах — от 0 до 40 % и более. Таким образом, цементный камень характеризуется сложной тонкопористой структурой, оказывающей решающее влияние на многие его свойства (прочность, проницаемость, стойкость против действия агрессивных факторов, упруговязкопластические свойства и т. д.).

Рассмотрение капиллярных и иных пор по размеру позволяет классифицировать их следующим образом: микропоры, диаметр которых не превышает 0,01 мкм, переходные поры диаметром от 0,01 до 0,1—0,2 мкм, макропоры диаметром более 0,2 мкм.

Поры относятся к капиллярным, если их диаметр не превышает 20—30 мкм. В них вода удерживается силами поверхностного натяжения, причем поверхность мениска имеет вогнутую форму. Пустоты в цементном камне диаметром более 20—40 мкм не являются капиллярными и заполняются водой под действием гидростатического давления.

Объем пор определяют различными приемами —насыщением жидкостями, отсасыванием воздуха из пор и др. Распределение пор по размерам устанавливают методами капиллярной конденсации паров воды, ртутной по-рометрни при высоком (до 130 МПа) и низком (до 0,1 МПа) давлении, вытеснением газом жидкости из капилляров, оптической микроскопией.

Основной объем пор (70—80 %) в цементном камне месячного возраста обычно занимают капилляры диаметром меньше 1 мкм. Дифференциальные кривые распределения пор по размерам характеризуются наличием максимумов в пределах 0,01—0,1 мкм.

Рассматриваемая структура цементного камня обусловливает его исключительно высокую водонепроницаемость. Так, цементный камень, полученный из теста с В/Ц& 0,4. 0,45, характеризуется примерно такой же водонепроницаемостью, что и плотный естественный камень с объемом пустот до 2—3 %. Это объясняется огромным сопротивлением прохождению молекул воды через тончайшие микрокапилляры. Увеличение В/Ц до 60 % и более приводит к резкому росту водопроницаемости затвердевшего цемента. В десятки раз повышается водопроницаемость камня и после его высыхания. Последующее же водонасыщение не обеспечивает полного восстановления начальной непроницаемости, по-видимому, вследствие необратимых усадочных процессов, нарушающих тонкую капиллярную структуру цементного камня.

Бетоны и растворы характеризуются более высокой водопроницаемостью, чем цементный камень, что объясняется их меньшей однородностью и наличием крупных неплотностей, трещин и пор, возникающих в местах контакта цемента с заполнителями вследствие седиментационных явлений, а также различия показателей усадки и т. п. Введение в цемент хлоридов кальция, натрия и железа (2—5 %) и некоторых других веществ, по данным Ю. В. Чеховского, способствует значительному уменьшению как объемов и размеров макропор, так и проницаемости цементного камня.

Важно отметить большое влияние на свойства цементного камня сферических пор, образующихся в результате вовлечения воздуха при изготовлении теста и размещающихся в общей массе новообразований. Они являются или замкнутыми, или сообщающимися с капиллярами. Вследствие значительных размеров этих пор водяные пары в них не конденсируются. Расчленяя капилляры, поры препятствуют перемещению по ним воды.

0 0 голоса

Рейтинг статьи