Время реакции цемента с водой

Гидратация цемента

Данная химическая реакция является основополагающим химическим процессом, благодаря которому мы с вами можем видеть окружающие нас здания и конструкции, дороги и тротуары и огромное число других сооружений. В этой статье мы с вами рассмотрим процесс гидратации цемента и его основные аспекты и постараемся объяснить его простыми словами.

Процесс гидратации цемента

Конечным результатом данной химической реакции является образование цементного камня. Это происходит благодаря смешению цементного клея с водой. Их взаимодействие образует кристаллогидраты, которые образуют кристаллическое соединение, удерживающее частицы и молекулы применяемого сыпучего компонента (щебень, гравий, песок и т.д.).

Как мы с вами знаем, первоначальным этапом набора прочности и сушки цемента является схватывание. Во время этого процесса происходит образование пространственных связей между молекулами. За это отвечают иглообразные кристаллы, получаемые при смешивании воды и цемента. Спустя примерно 10 часов после замеса, начинается застывание, выраженное в формировании силикатной структуры.

Спустя 28 суток образуется силикатная структура максимальной прочности (в зависимости от марки.

Стоит отметить, что несмотря на то, что реакция является экзотермической (выделяется тепло), очень важно соблюдение подходящих температурных условий. Нарушение температурного режима приведёт к снижению эксплуатационных свойств бетонной смеси. Из за этого могут появиться трещины, разрушения и дефекты.

Степень гидратации цемента напрямую зависит от соотношения воды и цемента в смеси. Она достигает своего пика в течении 1-5 лет.

Как можно повлиять на гидратацию цемента?

При строительстве во время холодного времени года, когда среднесуточная температура ниже, чем нужно для хорошего схватывания, допускается использование специализированных добавок. Компания Полихим предлагает вам несколько решений и положительных дополнений к вашему бетону:

  • Противоморозные добавки – такие вещества повышают температуру смеси, предотвращая замерзание;
  • Ускорители тверденияи набора прочности – ускорят процесс твердения, что позволит сократить время на строительные работы;
  • Замедлители схватывания – предотвращают преждевременное застывание цементной и бетонной смеси. Это позволит выделить необходимое количество времени для завершения физико-химических процессов.

Другие статьи:

Статья расскажет вам о том, что такое подвижность бетонной смеси, как её определить и на какие свойства бетонной смеси она влияет.

В этой статье поговорим о том, почему же крошится бетон и как этого избежать.

В статье мы обсудим гидроизоляцию бетона, узнаем зачем она нужна и какие на сегодняшний день существуют средства защиты бетона от влаги

Источник

Что такое гидратация цемента и для чего нужно знать процессы, происходящие с ним

Гидратация цемента – это процесс прохождения реакции между компонентами смеси и водой. Без воды бетонный раствор получить не удастся, так как именно при ее добавлении начинается стадия схватывания цемента, а потом и твердения. Эти два этапа считаются основными для приобретения смесью заявленных характеристик (в первую очередь прочности, а также других важных параметров).

Согласно стандартам, начало схватывания портландцемента должно наступать через 45 и более минут после замеса смеси. После того, как процесс схватывания завершился (до 3 часов по регламенту), начинается твердение цементного раствора. Это более длительный процесс, который может занимать годы.

Марочной прочности бетонная смесь достигает через 28 дней, но и по истечении этого периода процесс твердения и набора камнем прочности продолжается.

Знать о том, каким образом проходит схватывание и твердение портландцемента, нужно обязательно. Уделив внимание этим этапам, удастся избежать ошибок при замесе и заливке, которые часто приводят к потере раствором клеящей способности, понижению прочности, деформациям и другим неприятным последствиям. Немаловажны эти знания и для производства, использования разнообразных добавок к цементу, которые меняют определенные характеристики и свойства монолита, способны продлевать или сокращать стадии.

Гидратация – что это такое

Гидратация цемента – это физико-химический процесс связывания воды и ингредиентов цементного порошка. Тут стоит внимательнее изучить состав цемента и понять, каким образом взаимодействуют с водой различные компоненты, как они влияют на сроки схватывания цемента и другие характеристики.

Компоненты, входящие в состав цемента:

  • С2S – двухкальцивеый силикат
  • С3S – трехкальциевый силикат
  • С3А – трехкальциевый алюминат
  • С4АF – четырехкальциевый алюмоферит

Влияние компонентов на гидратацию:

  1. Двухкальциевый силикат начинает работать через месяц после затвердения монолита. Все время он пребывает в покое, ожидая очереди. Специальные пластификаторы, добавляемые в смесь, позволяют существенно сократить этот период покоя без риска потери прочности бетоном. Данный компонент работает в долговременной перспективе, положительно влияет на укрепление бетонного монолита.
  2. Трехкальциевый силикат работает все время существования цемента. Он является основой смеси, запускает процесс гидратации. При его прохождении выделяется тепло, значительно повышая температуру раствора.
  3. Трехкальциевый алюминат в ответе за процесс схватывания, так как является самым активным минеральным компонентом и обеспечивает нарастание прочности бетона на протяжении первых дней. Дальше он перестает работать.
  4. Четырехкальциевый алюмоферит минимально воздействует на процесс набора прочности бетона и его твердение, но все равно очень важен в составе. Он работает в финале, когда затвердевание цемента уже запущено, улучшая характеристики и завершая процесс.

Все минеральные составляющие цемента важны для его качества и правильного прохождения процесса гидратации. При смешивании портландцемента с водой в составе сразу создаются новые внутрикристаллические связи, демонстрирующие постепенно нарастающую прочность и доводящие бетон до состояния искусственного камня.

Ввиду того, что сроки схватывания цемента невелики и составляют в норме от 45 до 90 минут, готовить смесь нужно непосредственно перед использованием, чтобы успеть залить и выполнить все работы до начала достижения реакцией того этапа, когда работать со смесью уже невозможно (трудно заливать) или бесполезно (понижается уровень прочности).

Для полного прохождения реакции гидратации соотношение объемов цемента и воды обычно берут равное 3:2. Химически связывается до 25% молекул воды, остальные же остаются в гелевых порах бетона, пребывая в физически связанном виде. Уменьшение объема воды приведет к неполной гидратации, повышение – к появлению капиллярных пор в процессе связывания, что понижает прочность. Точные объемы составляющих всегда указываются в инструкции к цементу или рецептуре приготовления конкретной марки бетона.

Схватывание цемента

Стандартные сроки схватывания цемента:

  • При комнатной температуре – до 3 часов
  • При низкой температуре – до 20 часов
  • При высокой температуре (если бетон находится в камере пропаривания) – до 20 минут

Существуют разные типы цемента, которые выделяют в соответствии со временем схватывания. Медленный цемент начинает схватываться по истечении 2 часов после замеса, средний – через 45-120 минут, быстрый – через 45 минут. Даже если условия неблагоприятные для прохождения реакции, цемент схватывается максимум за сутки.

После того, как бетон схватился, он еще не обладает всеми параметрами по стандарту и продолжать строительные работы запрещено. Бетон может разрушаться даже при минимальных нагрузках, терять характеристики, неравномерно застывать и т.д. Поэтому в процессе набора прочности цемента нужно прекратить работы и обеспечить идеальные условия.

Процесс твердения цемента

Это второй и более длительный этап, который следует сразу за схватыванием. Твердеть цемент может на протяжении многих лет. Максимальных (100%) показателей прочности смесь достигнет через несколько лет, но уже через 28 суток набирает большую часть (до 90-95%), пригодных для выполнения дальнейших работ и эксплуатации.

Обычно процесс твердения цемента запускается через сутки после начала реакции гидратации. Сначала бетон не прочный и подвержен негативному воздействию среды: частицы цемента уже кристаллизировались, скрепили заполнитель смеси вокруг себя, но пока связи чрезвычайно хрупкие и могут легко разрушиться.

Минимальные механические воздействия разрушают связи и восстановлению они не подлежат. Так, если походить по твердеющей стяжке, соединения разрушатся и уже никогда не схватятся: в местах, где было воздействие, в скором времени бетон начнет высыпаться, трескаться и крошиться.

Для обеспечения нормальных характеристик бетона застывания его нужно дожидаться правильно – в первые 14-20 дней создать влажную среду, брызгать водой при необходимости, защищать от ультрафиолета. Бетон должен застыть, но никак не высохнуть (в таком случае не избежать трещин, деформаций, увеличения усадки и других неприятностей).

Гидратация цемента – самый важный процесс, который должен проходить по технологии. Поэтому до начала работы с раствором необходимо правильно определить водо-цементное отношение, пропорции компонентов, изучить инструкцию и обеспечить раствору идеальные условия для прохождения всех реакций.

Источник

Гидратация, процесс коллоидации цементной смеси и ложное схватывание? Давайте разбираться!

Цемент – это минеральное вещество вяжущей консистенции, которое производится искусственно и превращается после взаимодействия его с водой в пластичную массу, затвердевающую после высыхания. От прочих вяжущих субстанций данный стройматериал отличается своей способностью схватываться, набирая прочность, даже при повышенной влажности. Цемент используют в основном для приготовления бетонной смеси, а также различных растворов. Чтобы научиться грамотно использовать этот уникальный стройматериал, необходимо изучить все его свойства и характеристики и понять, какие процессы происходят в бетоне либо цементных растворах (штукатурных, клеевых и других назначений).

Гидратация
Как известно, цемент представляет собой вяжущее гидравлическое вещество. Иными словами, для получения твердого камнеподобного тела, используемый порошок следует залить водой. Добавив необходимое количество воды, вы запустите необратимый процесс, которым можно при желании управлять.
Что же происходит в ходе этого необратимого процесса?
Проясним простыми словами. Начинается химическая реакция: молекулы воды соединяются с молекулами минералов, которые входят в состав цемента. Это приводит к растворению порошка и образованию пластичной массы. Явление, в ходе которого вода соединяется с растворенным в ней материалом, называется гидратацией.

В ходе гидратации происходит постепенное насыщение раствора продуктами реакции, отвечающими за прочностные характеристики будущего изделия.

В определенный момент процесс растворения заканчивается, а цементная масса утрачивает свою подвижность и схватывается, превращаясь в желеподобную массу. Схватывание происходит вскоре после замешивания раствора – в первые же часы.

Время начала данного процесса, называемого коллоидацией , а также его продолжительность зависят:

  • от количества использованной воды;
  • температурного режима;
  • состава цемента;
  • тонкости помола цементного порошка;

Чем мельче помол, тем более быстрым будет схватывание. Что отсрочить процесс схватывания и растянуть его, подвижную массу следует постоянно перемешивать. Но поддерживать пластичность раствора бесконечно долго невозможно, вязкая масса в определенный момент начинает утрачивать полезные свои свойства.

Рекомендуется изучить цемент заранее, что поможет определить фактические сроки схватывания этого материала и при необходимости скорректировать их при помощи специальных добавок. Иногда материал схватывается очень быстро, почти сразу после взаимодействия с водой, и выделяет при этом много тепла. Это явление называют ложным схватыванием! И чтобы его не допустить, раствор можно «оживить» путем перемешивания.

«Ложное схватывание» — негативное свойство цемента, такой материал обычно отбраковывают.

Когда раствор утрачивает свою подвижность, растворенные в нем частички цемента начинают кристаллизоваться, увеличиваться и переплетаться, сращиваясь в цементный камень. Данный процесс протекает с различной скоростью – вначале масса быстро становится все более прочной, а затем ее кристаллизация несколько замедляется.

Окончательное затвердевание может продолжаться годами, однако проектная марка прочности получаемых изделий достигается за двадцать восемь дней, распалубка при благоприятных влажности и температуре возможна уже через три-пять дней.

Опишите в комментариях под этой статьёй свой опыт, если вам удавалось оживить схватывающийся раствор! Что вы для этого предпринимали?

Возможно эти статьи будут Вам интересны:

Источник

Бетон в землю. Уходит ли цементное молочко из бетона и как проходит реакция цемента и воды?

Добрый день, уважаемые гости и подписчики канала «Строю для Себя»!

Под цементным молочком в простонародье подразумевается жидкая пластичная масса, состоящая из цемента и воды.

Бытует мнение, что при заливке фундаментов в землю, бетонировании площадок или при использовании дырявой опалубки без соответствующих пленок — цементное молочко частично может уйти в грунт или через щели в опалубке, вследствие чего прочность готовой бетонной конструкции уменьшается за счет потери связующего.

Хотел бы в статье разобрать данные моменты, остановиться на реальных фактах и рассказать о заблуждениях. И начнем с такого химического вещества, как цемент.

Цемент — искусственное вяжущее вещество в форме порошка, которое при взаимодействии с водой образует пластичный состав, через некоторое время, превращающийся в искусственный цементный камень. Взаимодействие (реакцию) его с водой принято научно называть гидратацией цемента .

Как наступает твердение

При соприкосновении с водой, частица цемента уже с первых минут начинает образовывать кристаллы иглообразной формы, которые сцепляются с кристаллами соседних частиц.

Уже через 12 часов кристаллы заполняют весь объем между заполнителем (песком, отсевом, щебнем) бетонной конструкции, представляя монолитный тонкопористый материал, который и принято называть цементным камнем.

Скорость реакции тесно связана с температурой окружающей среды, чем выше температура — тем быстрее проходит реакция, но установлено, что при температуре выше 30° С прочность связей теряется за счет испарения воды и дефицита её для реакции (Поэтому, в жару плитку или кирпич мастер замачивает, а при стыковании бетонных участков — холодный шов обильно проливается водой). При этом, несмотря на рекомендуемые пропорции (60-70% воды), для реакции цемента требуется всего 40% воды в единицах массы, оставшаяся лишняя вода остается в порах камня до её испарения.

Реакция цемента и воды

Начальный этап замеса — обволакивание заполнителя цементным клеем:

В процессе реакции, прореагировавшие вода и цементное зерно неотделимы — эта смесь и называется в народе как «цементное молоко».

В процессе замеса, цементный клей (цементное молочко) обволакивает заполнитель (песок, отсев) и из-за образованных связей не может быть отделен от него, соответственно оторваться и уйти в землю — задача для него не по силам. За счет пространственных связей, кристаллизованный цемент настолько сильно удерживается на частице песка (щебня), что даже через щель в опалубке он никуда не уходит, — связующее будет находиться всегда вокруг заполнителя.

Уйти в землю или через щель может только свободная (лишняя) вода, оставшаяся незадействованной в реакции, которую собственно мы и наблюдаем как вытесненную жидкость с пленочкой, образованную поверх уложенного бетона.

Видели ли Вы часть пролитого бетона, упавшую на землю или на песок? Пытались ли разбить эту лепешку? Если нет, то скажу, что она после твердения обладает колоссальной прочностью, присущей бетону. Всё потому, что цементное молочко никуда и вовсе не уходило.

Сталкивались ли Вы с бурением фундаментов, залитых в землю? Задача не из простых! Это и доказывает на практическом примере, что цементное молочко, так часто упоминаемое на различных форумах, никуда не уходит.

Бетон заливают в опалубку, предварительно затянутую в пленку, — лишь для одной цели — создать тепличный эффект, чтобы не дать испариться воде, которая в свою очередь должна прореагировать с максимальным количеством цементных зерен. А при бетонировании фундаментов в землю, проводятся мероприятия, которые ограждают осыпание земли в траншею с целью избежания перемешивания грунта и бетона, но никак не с целью предотвратить утечку цементного клея («молочка»)!

Важно отметить, что описываемое в статье поведение и свойства цементного клея — соответствуют правильным пропорциям компонентов при замесе. При верном соотношении, достигается необходимая пластичность смеси, что опытный строитель может легко оценить, взяв некоторое количество бетона на лопату или кельму (мастерок). Таким образом, мастера в полевых условиях приблизительно понимают параметры «осадки конуса», т.е. подвижность и удобоукладываемость смеси.

Конечно, если бухнуть 2 ведра воды на 1 ведро цемента, то здесь и речи не может быть о качестве цементного клея, а соответственно и цементного камня.

На этом всё, думаю, в статье ответил на вопрос! Надеюсь, что материал Вам понравился.

Источник

 Построй сам