Marketokon.ru

Маркет Окон и замков
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сколько затвердевает цемент и от чего это зависит

Сколько затвердевает цемент и от чего это зависит?

В соответствии с общепринятой теории, если бетон или цементный раствор изготовлен в соответствии с правилами и пропорциями начинает затвердевать сразу после заливки. При этом его прочностные характеристики увеличиваются постепенно.

Этот процесс занимает некоторое время и зависит от марки цемента и температурных условий, при которых происходит заливка и выдержка конструкции. В общем случае, для продолжения строительства достаточно 30 суток выдержки, в отдельных случаях, для высоконагруженных конструкций, этот срок увеличивают до 90 суток. Если речь идет о бетонных полах, площадках и отмостках, ходить по их поверхности можно уже через 72 часа после заливки.

Этапы твердения бетона и раствора

Процесс отвердевания бетона (раствора) состоит из двух этапов – схватывание и отвердение. Первый этап проходит достаточно быстро – не более 24 часов с момента замешивания. При этом на скорость схватывания более всего влияет температура окружающего воздуха.

При плюсовой температуре ( 20-22 градуса Цельсия)смесь начинает схватываться через 2 часа после замешивания, а окончится через час после начала схватывания. При температуре воздуха около 0 градусов Цельсия время схватывания существенно увеличивается. Обычно это не менее 20 часов на полное схватывание и 6-10 часов на начало схватывания.

Второй этап – твердение занимает значительно больше времени. При всех прочих равных условиях на полное твердение бетона уйдут годы. Надо понимать, что срок 30 дней, который обычно указывают в инструкциях, подразумевает не окончание твердения, а достижение такой степени твердости, которая позволяет продолжать строительные работы.

Способы влияния на время сушки

Строго соблюсти все требования технологии бетонирования бывает трудно. Природа редко подстраивается под наши проблемы и зачастую в самый разгар стройки могут начаться ночные и утренние заморозки, пойдет дождь и даже снег. В связи с этим разработан ряд приемов, с помощью которых можно управлять процессом схватывания бетона или раствора:

  • При понижении температуру ниже допустимого уровня бетон или раствор принято подогревать тем или иным способом: тепловой пушкой, паром, созданием тепляков, мощным электрическим тепловентилятором и другими доступными способами;
  • Процесс бетонирования можно ускорить с помощью специальных солевых или бессолевых присадок сокращающих время схватывания. Это различные варианты химических соединений натрия, калия, кальция. Самой популярной и недорогой присадкой является всем известный поташ;

Зачастую стоит обратная задача – замедлить процесс схватывания. Обычно такая потребность возникает при доставке готового для заливки материала на строительную площадку. В этом случае также используют присадки – ПАВы. Причем количество ПАВов определяется в каждом конкретном случае в зависимости от пропорций компонентов (марки бетона или раствора).

Скорость схватывания цемента.

По стандарту начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец — не позднее 12 ч от начала затворения. Как слишком быстрое, так и чересчур медленное схватывание существенный недостаток цемента. Если цемент слишком быстро схватывается, то он превращается в камневидное тело прежде чем его успевают употребить в дело. При работе с такими цементами необходимо быстро их транспортировать и укладывать после затворения водой, что очень трудно. Использование же медленно схватывающихся цементов часто сильно замедляет темпы строительства.

Читайте так же:
Госты цемента пц 400 до

Скорость схватывания цемента зависит от ряда факторов. Большое значение имеет его минералогический состав, в особенности содержание трехкальциевого алюмината, который ускоряет схватывание. Степень обжига цементного клинкера также влияет на скорость схватывания. Сильно обожженный цемент схватывается медленнее, а слабо обожженный — быстрее, чем цемент нормального обжига. С увеличением тонкости помола ускоряется схватывание цемента вследствие большей удельной поверхности цементного порошка. Повышенное количество воды при затворении цемента замедляет его схватывание, а уменьшенное — ускоряет. С повышением температуры окружающей среды процесс схватывания ускоряется, а с понижением — замедляется. Магазинирование клинкера и силосование цемента замедляют схватывание, так как при хранении цемент реагирует с влагой и углекислой воздуха, в результате чего зерна цемента покрываются оболочкой, состоящей из углекислого кальция и других новообразований, а это затрудняет взаимодействие цемента с водой при затворении.

Для замедления сроков схватывания цемента к клинкеру при помоле добавляют гипс, однако количество его должно быть таким, чтобы содержание SО3 в цементе не превышало 3,5%, что в пересчете на CaS04*2Н2О составляет -7,53%, а на CaS04*О,5Н2О — 6,34%. Следует всегда учитывать, что сам клинкер содержит некоторое количество SО3. Величина оптимальной дозировки гипса зависит от минералогического состава клинкера, тонкости помола и некоторых других факторов и в ряде случаев приближается к верхнему пределу допускаемого стандартом, а в отдельных случаях, при большом содержании С3А и весьма тонком помоле, может даже превышать его. Объясняется это тем, что гипс добавляют цементу в первую очередь для того, чтобы, вступая во взаимодействие с трехкальциевым алюминатом, образовывать в начальный период твердения (до получения жесткой недеформирующейся структуры твердеющего цементного камня) гидросульфоалюминат, что регулирует (замедляет) сроки схватывания цемента и улучшает ряд его свойств. Наряду с этим следует учитывать, что при твердении цемента, содержащиеся в нем алюмоферриты хотя и медленнее, но также вступают во взаимодействие с гипсом, связывая определенное его количество в комплексные новообразования. Количество гипса, вступающего в реакцию с алюминатами и алюмоферритами кальция, зависит от тонкости помола цемента, температуры его при выходе из мельницы, режима охлаждения и связанного с этим содержания в клинкере стекловидной фазы степени присадки золы и ее состава, а также от ряда других производственных факторов. Поэтому для каждого завода оптимальная дозировка гипса будет иной.

Большой избыток гипса может привести к появлению внутренних напряжений, иногда вплоть до образования трещин вследствие запоздалого появления гидросульфоалюмината кальция в уже затвердевшем цементном камне за счет твердых исходных компонентов. При недостаточном количестве гипса не удается использовать все заложенные в цементе возможности для быстрого твердения; такой цемент чересчур быстро схватывается. Следует отметить, что добавка гипса также благоприятно влияет на процесс твердения содержащихся в цементе силикатов кальция. Поэтому ограничено и минимальное содержание SО3 не менее 1,5%.

Серьезное значение имеет нагревание цемента при помоле, так как вследствие развивающейся при этом температуры гипс в той или иной степени переходит из двуводного в полуводный, т. е. в модификацию, значительно более растворимую в воде, что изменяет условия твердения цемента.

Читайте так же:
Вцс вермикулито цементная смесь

Дозировку добавляемого гипса целесообразно определять исходя из того его количества, которое связывается в первые сроки твердения, когда реакции происходят за счет растворенных в воде компонентов. За оптимальную дозировку гипса, в случае твердения при обычных температурах, можно принять то наибольшее его количество, которое практически может быть химически связано в твердеющем цементе в течение первых 24 ч после затворения цемента водой.

Добавками, ускоряющими сроки схватывания, являются: хлористый кальций, соляная кислота, глиноземистый цемент, растворимое стекло, углекислый натрий (сода) и ряд других. К замедлителям схватывания наряду с гипсом относятся слабый раствор серной кислоты, сернокислое окисное железо и ряд других.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Когда операция по закачке в скважину цементного раствора требует меньше времени, чем промежуток между началом затво-рения и началом схватывания цементного раствора , к последнему следует добавлять ускорители схватывания. Это особенно важно для скважин с сильными водогазопроявлениями. В качестве ускорителя можно применять хлористый кальций, дозировка которого в каждом случае должна определяться на опытных образцах. Обычно величина добавки колеблется от 1 5 до 2 5 % хлористого кальция к весу сухого цемента. При этом нужно иметь в виду, что с увеличением температуры влияние хлоркальциевой добавки уменьшается, а с понижением — возрастает.  [16]

При тампонаже в глубоких скважинах приходится прокачивать довольно большой объем тампонажного раствора и продавочной жидкости за весьма ограниченное время, определяемое сроком начала схватывания цементного раствора . В таких условиях применяется двухступенчатый цементаж — тампонажный раствор закачивается в колонну и продавливается в затрубное пространство двумя порциями. Первая порция продавливается за колонну через башмак, а вторая — через отверстия в заливочной муфте, установленной в обсадной колонне на значительном расстоянии от башмака.  [17]

При цементировании обсадных колонн в глубоких скважинах приходится прокачивать довольно большой объем цементного раствора и продавочной жидкости за весьма ограниченное время, определяемое сроком начала схватывания цементного раствора . В таких условиях применяется двухступенчатое ц е ы, е н т и р о-ва н и е, при котором цементный раствор закачивается в колонну и продавливается в затрубное пространство двумя порциями. Первая порция цементного раствора продавливается за колонну через башмак, а вторая — через отверстия в заливочной муфте, установленной в обсадной колонне на значительном расстоянии от башмака.  [19]

Для цементирования по этому способу необходимо, чтобы время закачки цементного раствора и продавочной жидкости и время снижения уровня от Лд до / 10 в сумме были бы меньше времени начала схватывания цементного раствора . После исследования в скважину спускают заливочные трубы до верхних отверстий фильтра или до глубины дефекта в колонне.  [20]

Для вставки штучного стекла иногда применяют вместо замазки цементный раствор. Начало схватывания цементного раствора наступает через 45 мин. Проектная прочность цемента наступает через 28 дней. Цементные растворы для замазки следует приготовлять небольшими порциями и употреблять в дело не позже чем через час.  [21]

Была также рассмотрена взаимосвязь между загустеванием и схватыванием тампонажных суспензий при цементировании скважин. Взаимосвязь между началом схватывания цементного раствора ( в статике) и началом его загустевания в процессе прокачивания ( в динамике) очень сложна. Перемешивание и движение суспензий ускоряют взаимодействие цементных частиц с водой и их диспергирование, так как при этом быстрее разрушаются пленки продуктов гидратации, затрудняющие реакции между водой и вяжущими. Кроме того, в динамических условиях ускоряются процессы диффузии ионов и молекул в тампонажных суспензиях, что способствует возникновению зародышей частиц гидрат-ных фаз и их росту, приводя к ускорению структурообразования. В то же время движение суспензий вызывает разрушение коагуля-ционных и кристаллизационных контактов между ее частицами, что ведет к замедлению структурообразования. Взаимодействие между этими факторами и определяет разницу интенсивности структурообразования в статике и динамике.  [22]

Читайте так же:
Изготовление песчано цементной стяжки

Начало схватывания цементного раствора характеризуется потерей подвижности и загустеванием его. При разобщении пластов начало схватывания цементного раствора влияет на время цементирования скважины.  [23]

Для успешного цементирования скважины рекомендуется в процессе цементирования расхаживать колонну в интервале 2 — 10 м, обеспечивать разность удельных весов цементного раствора и промывочной жидкости не менее 0 2 гс / см3, закачивать буферную порцию воды перед началомподачи цементного раствора, обеспечивать скорость восходящего потока цементного раствора в затрубном пространстве не менее 1 5 м / с для промежуточных колонн и 1 8 — 2 0 м / с — для эксплуатационных ( если возникающие гидродинамические давления не вызывают опасности гидроразрыва пластов и вследствие этого поглощения промывочной жидкости), последние 1 — 2 мя прокачивать одним-двумя цементировочными агрегатами. Время цементирования не должно превышать 75 % времени начала схватывания цементного раствора .  [24]

На рис. XI.56 показано изменение начала схватывания раствора из тампонажного портланд-цемента от температуры. Уже при температурах, близких к 100 С, начало схватывания цементного раствора меньше 30 мин.  [25]

Расширяющийся цемент — быстро схватывающееся и быстро-твердеющее вещество. Камень из расширяющегося цемента не проницаем для воды: начало схватывания цементного раствора из него, зависящее от температуры и давления, изменяется в пределах от 10 — 15 мин. Линейное расширение этого цементного камня колеблется от 0 2 до 2 0 % и прекращается после 1 — 2 суток твердения.  [26]

Свойства цементных растворов регулируют химическими реагентами. Такие реагенты, как NaCl ( поваренная соль), СаС12 ( хлористый кальций), ускоряют начало схватывания цементного раствора и поэтому называются ускорителями. При необходимости их добавляют к цементному раствору в количестве 2 — 3 % от массы цемента. Такое количество ускорителей не влияет па качество цементного камня.  [27]

Как отмечается [78], в условиях отрицательных и низких положительных температур цементный камень формируется в течение длительного времени, сроки схватывания велики, благодаря чему наблюдаются расслоение цементного раствора и седиментация твердых частиц. При этом камень имеет неравномерную прочность, слоистую крупнозернистую структуру, высокую проницаемость, низкую адгезию. Так, при 5 С начало схватывания исследованного цементного раствора составляет 16 ч, прочность 7 кгс / см2, проницаемость 50 мД, а сила сцепления с металлом равна нулю. При дальнейшем понижении температуры свойства цементного раствора и камня еще более ухудшаются, а при 2 С цементная суспензия не схватывается.  [28]

Изменение водоцементного отношения ( отклонение от рецептурных данных) может вызвать удлинение сроков схватывания или резкое их сокращение. На рис. 5.2 приведена зависимость начала схватывания цементного раствора от водоцементного отношения ( В / Ц), построенная по результатам лабораторных испытаний одной из партий цемента Вольского завода.  [30]

Читайте так же:
Как мешать цемент с водой

Твердение цемента

Цемент – популярный строительный материал, получаемый искусственным путем. Он представляет собой мелкодисперсный порошок, который при взаимодействии с водой превращается в пластичную массу, способную затвердевать даже в условиях высокой влажности. Физико-химический процесс взаимодействия цемента с водой называется гидратацией. В результате его протекания растворы и смеси, изготовленные на базе цементного вяжущего, после твердения приобретают высокую прочность, водонепроницаемость, устойчивость к температурным перепадам.

Гидратация цемента – особенности процесса

Гидратация – это необратимый процесс, при котором молекулы воды соединяются с молекулами минералов, входящих в состав цемента. В результате таких взаимодействий образуется пластичная масса, которая после затвердевания преобразуется в камнеподобное твердое тело.

В нормативной документации указываются допустимые водоцементные соотношения, которые зависят от применяемой марки цемента и требуемых характеристик получаемых продуктов. При достаточном количестве химически связывается примерно 25 % воды, остальная жидкость переходит в физически связанное состояние. Введение в материал воды в количестве меньше допустимого приводит к неполной гидратации, а больше допустимого – к образованию пор. В обоих случаях прочностные характеристики конструкции снижаются.

Основные стадии гидратации

Первая стадия гидратации цементного вяжущего – схватывание, протекающее в первые часы после затворения сухих компонентов водой. Время начала схватывания и скорость протекания этого процесса определяют следующие факторы:

  • Температура окружающей среды. Чем она выше, тем быстрее протекает процесс. При комнатной температуре он длится до трех часов, при высоких температурах, созданных в камерах пропаривания, – до 20 минут. При 0 °C схватывание может занять до 20 часов.
  • Состав вяжущего – номенклатура и соотношение минеральных компонентов, применяемые добавки. По ГОСТу 30515-2013 выделяют по скорости схватывания при стандартных условиях (+20 °C, относительная влажность – 75 %) три категории цементов: медленно схватывающиеся (начало процесса – через 2 часа после затворения), нормально схватывающиеся (начало схватывания – от 45 минут до 2 часов после затворения), быстро схватывающиеся (начало схватывания – до 45 минут после затворения цемента водой).
  • Тонкость помола – чем порошок мельче, тем быстрее происходит схватывание.

Ненадолго отложить начало схватывания позволяет перемешивание пластичного материала. В вязком продукте даже при перемешивании через определенное время начинаются необратимые процессы, которые негативно влияют на прочность отвердевшего элемента. Строители называют такое явление «свариванием бетона». Скорость схватывания и последующего твердения можно изменить введением в состав раствора или бетона пластификаторов и других добавок.

Следующий после схватывания более длительный этап – твердение цемента. Этот процесс, который обычно начинается в течение суток после начала гидратации, может протекать в течение нескольких лет. В течение первых 7 дней созданная конструкция приобретает примерно 70 % прочности. Через 28 дней после заливки раствор или смесь набирают марочную прочность. Она составляет примерно 90-95 % от максимального показателя, для достижения которого требуется несколько лет.

Для получения качественного конечного продукта обеспечивают нормальные условия твердения цемента. Для этого необходимо:

  1. Оградить конструкцию от малейших механических воздействий, поскольку связи, созданные на начальных этапах гидратации, – непрочные. Они легко разрушаются и восстановлению не подлежат.
  2. Первые 2-3 недели для нормального протекания в гидратации создавать влажную среду и оберегать конструкцию от прямого воздействия солнечных лучей.
  3. Не допускать резких перепадов температуры. Для этого конструкцию засыпают небольшим слоем песка или опилок, укрывают утепляющими матами.
Читайте так же:
Водостойкий раствор цемента с жидким стеклом

Такие меры, принятые во время твердения цемента, позволят снизить усадку конструкции, избежать появления трещин и деформаций.

Зависимость процесса гидратации от химического состава цемента

Механизмы схватывания и твердения цемента зависят от номенклатуры и процентного соотношения компонентов вяжущего. Некоторые из них начинают взаимодействовать с водой на начальной стадии гидратации, другие – через определенный промежуток времени.

В состав портландцемента входят:

  • C2S – двухкальциевый силикат. Этот компонент вступает в реакцию с водой не сразу, а примерно через месяц после набора продуктом марочной прочности. Он положительно влияет на прочностные показатели бетона в долгосрочной перспективе. Применение пластификаторов ускоряет вступление двухкальциевого силиката в реакцию твердения цемента.
  • C3S – трехкальциевый силикат. Этот компонент участвует во взаимодействии с водой с самого начала приготовления смеси или раствора и в течение всего периода гидратации. Но наибольший вклад он вносит в период набора марочной прочности материала.
  • C3A – трехкальциевый алюминат. Способствует нарастанию прочности материала в первые дни твердения. В более поздний период он перестает работать.
  • C4AF – четырехкальциевый алюмоферит. Вступает в действие уже в ходе твердения. Улучшает характеристики бетона на самых поздних сроках набора прочности.

Как можно ускорить или замедлить схватывание и твердение цемента

При проведении строительных работ часто возникают ситуации, требующие сокращения времени схватывания и твердения цемента, решить эту проблему позволяет применение специальных добавок. Они понадобятся при проведении бетонирования в зимних условиях или при необходимости увеличить темпы строительства.

Наиболее популярные присадки-ускорители твердения цемента:

  • 4 %-е нитрат кальция или нитрат натрия, нитрит-нитрат кальция или хлорида кальция, нитрит-нитрат сульфата натрия;
  • 2 %-й сульфат натрия;
  • 2 %-й хлорид кальция – используется для армированных конструкций;
  • 3 %-й хлорид кальция – предназначен для неармированных бетонных элементов.

Замедлители гидратации цемента используются в основном при возведении масштабных конструкций – крупноразмерных фундаментов, чаш бассейнов, гидротехнических и подземных объектов.

Функции замедлителей выполняют пластификаторы и гиперпластификаторы. Применение таких добавок позволяет сохранить подвижность бетонных растворов и их рабочие характеристики в течение 24-48 часов после затворения вяжущего водой.

Гидратация цемента – важный процесс, который должен протекать с соблюдением правил, установленных государственными нормативами и проектной документацией для конкретного строительного объекта. Благодаря разработке широко спектра добавок стало возможным регулирование в широких пределах начала и скорости схватывания пластичного материала, его подвижности, прочности на разных стадиях твердения, коррозионной стойкости и других характеристик.

Андрей Васильев

  • Строитель с 20-летним стажем
  • Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector