Меню

Определение ложного схватывания цементного теста



ГЛАВА 1. Портландцемент

Ложным схватыванием называют ненормальное преждевременное загустевание цемента в течение нескольких минут после его перемешивания с водой. Ложное схватывание отличается от мгновенного схватывания тем, что при нем выделяется незначительное количество тепла. Повторное перемешивание цементного теста без добавки воды восстанавливает и поддерживает пластичность цементного теста до тех пор, пока оно не схватится обычным способом и без потери прочности.

Некоторые причины ложного схватывания следует искать в дегидратации гипса в случае его помола с недостаточно охлажденным клинкером; при этом образуются полугидрат (CaSO4- —Н2О) или ангидрит (CaSO-i), которые при перемешивании цемента с водой гидратируются с образованием гипса. Таким образом, схватывание гипса имитирует общее загустевание цементного теста.

Другая причина появления ложного схватывания может быть связана с наличием щелочей в цементе. При хранении цемента они образуют карбонаты, которые, в свою очередь, реагируют с Са(ОН)2 — продуктом гидролиза C3S — с образованием СаСО3. Последний осаждается, вызывая загустевание теста.

Были высказаны также предположения, что ложное схватывание может быть следствием активации C3S в результате аэрации в условиях умеренно высокой влажности. Вода адсорбируется на зернах цемента, и активированные этим поверхности зерен могут быстро соединяться с большим количеством воды при перемешивании: такая быстрая гидратация будет также вызывать ложное схватывание.

Контрольные испытания на заводе позволяют гарантировать отсутствие ложного схватывания у цемента. Однако если появится ложное схватывание, оно может быть устранено повторным перемешиванием бетонной смеси без добавки воды. Xoтя это не так легко, однако удобоукладываемость будет повышена и бетон может быть уложен обычным способом.

Источник

Предупреждение ложного схватывания цементов

Применение пластифицирующих добавок и комплексов на их основе в последние десятилетия стало признанным фактором совершенствования технологии производства бетона, так как это направление позволяет улучшить физико-механические свойства бетонов и бетонных смесей, направленно формировать структуру цементного камня и, в ряде случаев, снизить себестоимость производства.

На рынке России пока не получили широкого распространения гиперпластификаторы на основе поликарбоксилатов и акриловых сополимеров, и основными пластифицирующими добавками остаются лигносульфонаты и продукты конденсации сульфированного нафталина с формальдегидом (С-3). Повышая удобоукладываемость, эти добавки одновременно замедляют наступления конца схватывания портландцемента, что является принципиально важным при монолитном бетонировании в летний период. Вместе с тем, в связи с рядом изменений технологии на большинстве цементных заводов, в последнее время участились случаи ненормально быстрой потери подвижности бетонной смеси при использовании пластифицирующих добавок, особенно технических лигносульфонатов. В технологии бетона такое явление получило название «ложное схватывание», так как за ним следует длительный индукционный период без набора прочности. Ложное схватывание является нежелательным явлением, так как препятствует качественной укладке и уплотнению бетона.

Причиной ложного схватывания является воздействие компонентов добавки на скорость гидратации клинкерных минералов, прежде всего, на трехкальциевый алюминат. На ранней стадии ускоряется образование эттрингита, что и приводит к потере удобоукладываемости. После образования эттрингита, он адсорбирует компоненты добавки и соответственно тормозит гидратацию трехкальциевого алюмината вследствие замедления превращения эттрингита в моносульфоалюминат кальция. В дополнение к этому концентрация компонентов добавки остается на таком уровне, что одновременно тормозится гидратация трехкальциевого силиката. Воздействие этих факторов и приводит к увеличению длительности индукционного периода.

На первый взгляд, выходом из ситуации при наличии ложного схватывания может послужить применения комплекса лигносульфонатов с суперпластификатором С-3, так как в этом случае удается уменьшить расход каждого из компонентов для достижения высокого пластифицирующего эффекта. Однако такой подход не учитывает известного факта, что добавки обоих типов адсорбируются на одних и тех же компонентах, прежде всего, на продуктах гидратации трехкальциевого алюмината. На кафедре «Строительные материалы и технологии» ПГУПС были выполнены экспериментальные исследования влияния пластифицирующих добавок на кинетику набора пластической прочности цементного теста. Следует учитывать, что реологические характеристики цементного теста нельзя механически переносить на свойства бетонной смеси, хотя общие тенденции, безусловно, сохраняются.

Читайте также:  Ленточный конвейер для цемента

В качестве пластифицирующих компонентов применялись суперпластификатор С-3 Новомосковского завода и лигносульфонат технический Котласского завода (ЛСТ). В качестве вяжущего применялся Белгородский портландцемент марки ПЦ-500Д0, относящийся к низкоалюминатным. Для уточнения воздействия пластифицирующих добавок на особенности твердения цементного теста при постоянном водоцементном отношении было исследовано влияние на кинетику набора пластической прочности добавок С-3, ЛСТ и их комплекса.

Испытания проводились на коническом пластометре с интервалом погружения конуса 30 минут. В качестве критерия применялась величина предельного напряжения сдвига (пластической прочности) в МПа, определяемая из выражения:

где F — нагрузка в г;
h — глубина погружения конуса в см;
K — коэффициент, зависящий о угла конуса при вершине, при 45° K=0,656.

Результаты испытаний влияния пластифицирующих добавок на длительность индукционного периода приведены на рис. 1.

Суперпластификатор С-3 способствует удлинению индукционного периода твердения цемента, хотя на первой стадии отмечается некоторая потеря подвижности цементного теста. Введение добавки ЛСТ приводит к явному ложному схватыванию исследуемого цемента с последующим длительным индукционным периодом. Совместное введение добавок С-3 и ЛСТ с водой затворения приводит к существенному усилению процессов ложного схватывания, причем воздействие добавок С-3 и ЛСТ носит синергетический характер, так как потеря подвижности цементного теста при воздействии комплекса значительно больше, чем суммарное воздействие добавок С-3 и ЛСТ, введенных по отдельности.

Возникновение явления ложного схватывания связано как с составом портландцемента (минералогический состав, содержание щелочей, количество сульфатов), так и с составом добавок, прежде всего, лигносульфонатов (молекулярная масса, содержание сахаров).

Рис.1 Влияние добавок ЛСТ, С-3 и их комплекса на длительность индукционного периода и раннюю потерю пластической прочности при постоянном водоцементном отношении

В строительной практике для предотвращения ложного схватывания и быстрой потери подвижности рекомендуется раздельное введение добавок, применение повторного перемешивания, повторное введение добавки, изменение ее концентрации, введение добавки со второй половиной воды затворения, использование других видов цемента. Проанализируем применимость этих мероприятий.

Раздельное введение добавок противоречит общей тенденции получения готовых комплексных добавок. Применение повторного перемешивания и повторное введение добавок усложняет технологию производства бетона и снижает производительность, а значит, повышает себестоимость, не гарантируя достижения заданной цели. Повышение концентрации добавок увеличивает эффект ложного схватывания, а снижение их концентрации уменьшает пластифицирующий эффект и делает бессмысленным применение комплекса. Введение добавки со второй половиной воды через несколько минут после затворения замедляет потерю подвижности, но не достаточно для нейтрализации исходного высокого эффекта ложного схватывания. Следовательно, внедрение данного комплекса требует применение другого вяжущего. Для проверки воздействия комплекса С-3 + ЛСТ на раннюю стадию гидратации портландцементов других производителей были выбраны Пикалевский цемент ПЦ 500 Д0 и Оскольский цемент ПЦ 500 Д0. Добавки С-3 и ЛСТ растворялись совместно и вводились с водой затворения при дозировке 0,5 и 0,2% от массы цемента. Как показали результаты испытаний, тенденция ранней потери подвижности при использовании комплекса С-3 + ЛСТ свойственна, хотя и в меньшей степени, Пикалевскому и Оскольскому цементам. Ложное схватывание под воздействием комплекса добавок на Пикалевском портландцементе растянуто во времени до 1 часа и в несколько раз меньше, чем на Белгородском цементе. В возрасте 1 часа пластическая прочность теста на Пикалевском цементе в три раза меньше, чем на Белгородском. При испытаниях установлено, что лежалые цементы при использовании пластифицирующих добавок в меньшей степени подвержены ложному схватыванию, чем свежемолотые, что объясняется предгидратацией трехкальциевого алюмината как и в случае введения комплекса со второй частью воды затворения.

Читайте также:  Цементный клинкер виды производства

Даже при наиболее благоприятном выборе из трех исследованных портландцементов потеря пластичности цементного теста под воздействием комплекса С-3 + ЛСТ наступает намного раньше, чем в тесте без добавок (30 минут против 120 минут), что ставит вопрос о целесообразности использовании С-3 и ЛСТ при их совместном введении и требует обязательной проверки на совместимость с конкретным портландцементом.

Как было отмечено ранее, участились случаи ложного схватывания бетонных смесей при использовании в качестве пластифицирующих добавок технических лигносульфонатов. Так как повлиять на состав портландцемента представляется затруднительным за исключением случая смены завода производителя, то остается модифицировать ЛСТ или создавать комплекс, где наряду с лигносульфонатами вводить компоненты, снижающие опасность ранней потери подвижности.

Исходя из механизма образования явления «ложного схватывания» в присутствии пластифицирующих добавок, изложенного выше, в Петербургском государственном университете путей сообщения совместно с ООО «ФОРТ» разработана комплексная добавка «Экспресспласт», включающая кроме ЛСТ компоненты, в значительной степени нейтрализующие раннюю потерю подвижности бетонной смеси и снижение прочности бетона в раннем возрасте.

Анализ процессов ложного схватывания требует разработки количественной оценки потери подвижности цементного теста в ранний период твердения. В качестве такого критерия предложена дифференциальная оценка величины пластической прочности, показывающая изменение пластической прочности в единицу времени и измеряемая в кПа/мин.

На рис.2 приведены результаты определения кинетики пластической прочности цементного теста на Оскольском цементе ПЦ-500Д0 в присутствии добавок ЛСТ и Экспресспласт при постоянном водоцементном отношении и одинаковом пластифицирующем действии добавок. По этим данным построен график дифференциала кинетики пластической прочности, представленный на рис.3.


Рис.2 Влияние добавок ЛСТ и «Экспресспласт» на длительность индукционного периода и раннюю потерю пластической прочности при постоянном водоцементном отношении


Рис.3 Дифференциал кинетики набора пластической прочности цементного теста с добавками ЛСТ и «ЭкспрессПласт»

Высота первого пика на рис. 3 является показателем величины ложного схватывания цементного теста. Как следует из полученных графиков, при равной пластифицирующей способности предрасположенность к ложному схватыванию теста с добавкой ЛСТ в пять раз больше, чем при использовании добавки «Экспресспласт». Перелом кривой вверх дает дополнительно достоверную информацию об окончании индукционного периода и начале формирования прочной структуры из гидросиликатов кальция.

Сервисная служба
(шеф-монтажные работы, пуско-наладочные работы, гарантийное обслуживание)

Павлов Павел
Тел.: +7 960 612-17-47

service@stroymehanika.ru

Источник

Определение ложного схватывания цементного теста

ГОСТ Р 56588-2015

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Метод определения ложного схватывания

Cements. Method for determination of false set setting

Дата введения 2016-04-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью Фирма «Цемискон»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации» . Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ( www.gost.ru )

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на цементы, изготовляемые на основе портландцементного клинкера (далее — цементы), и устанавливает метод их испытания в целях определения признаков ложного схватывания.

Читайте также:  Штукатурка известково цементная волма

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 1770 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 6139 Песок для испытаний цемента. Технические условия

ГОСТ 30515 Цементы. Общие технические условия

ГОСТ 30744 Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка

ГОСТ Р 51232 Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества

ГОСТ Р 53228 Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

4 Общие положения

Общие положения при испытании — по ГОСТ 30744.

5 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Прибор Вика по ГОСТ 30744 со следующими дополнениями. В нижнюю часть стержня прибора Вика взамен пестика вставляют усеченный металлический конус. Конус должен быть изготовлен из нержавеющей стали и иметь полированную поверхность. Размеры рабочей части конуса должны соответствовать размерам, указанным на рисунке 1. Шкала прибора Вика должна иметь диапазон измерения от 0 до 50 мм и цену деления 1 мм. Общая масса подвижной части прибора Вика должна быть (285±2) г.

Рисунок 1 — Конус

Форма прямоугольная с выступами для определения ложного схватывания (рисунок 2) должна быть изготовлена из листового коррозионно-стойкого металла толщиной не менее 3 мм и иметь водонепроницаемые стыки стенок.

Примечание — Допускается использование прямоугольной формы с плоским дном (без выступов).

Смеситель для приготовления раствора по ГОСТ 30744.

Весы по ГОСТ Р 53228.

Цилиндр мерный по ГОСТ 1770.

Рисунок 2 — Форма для определения ложного схватывания

6 Подготовка и проведение испытания

6 Подготовка к испытанию и проведение испытания

6.1 Приготовление стандартного цементного раствора

Для приготовления замеса цементного раствора взвешивают (1350±2) г цемента, используя одну упаковку стандартного полифракционного песка по ГОСТ 6139 массой (1350±5) г (соотношение 1:1 по массе) и отмеряя (472±1) мл воды по ГОСТ Р 51232 (В/Ц=0,35).

Для цементов с высокой удельной поверхностью (более 450 м /кг) при недостаточной пластичности раствора допускается проводить испытания при В/Ц=0,4 с использованием (540±1) мл воды.

В предварительно протертую влажной тканью чашу смесителя по ГОСТ 30744 высыпают песок, выливают воду и высыпают цемент, после чего смеситель включают на малую скорость. Дальнейшая процедура приготовления цементного раствора приведена в таблице 1.

Таблица 1

Наименование и последовательность операций

Ступени скорости вращения лопасти смесителя

Источник