Архитектура и строительство
 
Карта сайта · Обратная связь · Поиск
ArhPlan.ru
Город Здания Элементы Технологии Дизайн Мосты Индустрия История Материалы Справка  
  • Главная
  • Стройматериалы
  • Бетон и цемент
  • Особенности гидратации цементов с добавками ПАВ. Микроструктура цементного камня
 Подразделы
Все статьи раздела Общая информация Бетон и цемент Грунтосиликаты Кирпичи Камень и керамика Древесина Пластмасса и полимеры Сталь и металлы Фибролит Изоляционные материалы
 Социальные сети
 Похожие статьи
Реологические особенности цементного теста с добавками ПФМ, замедляющими схватывание цемента
Материалы: Бетон и цемент

Модифицирование структуры цементного камня посредством гидрофобно-пластифицирующих добавок
Материалы: Бетон и цемент

Фазовые изменения продуктов гидратации шлакощелочных цементов при нагревании
Материалы: Бетон и цемент

Исследование процессов твердения цементов с добавками стабилизирующих ПФМ
Материалы: Бетон и цемент

Основные свойства цементного фибролита и других теплоизоляционных бетонов на древесных заполнителях
Материалы: Фибролит

Замедление схватывания цементного теста
Материалы: Бетон и цемент

Влияние добавки ангидрита на свойства шлаковых цементов
Материалы: Бетон и цемент

Применение цементного фибролита в строительстве
Материалы: Фибролит

Особенности архитектурной композиций многоквартирных жилых домов
Здания: Жилые здания

Особенности автодорожных мостов с балочными пролетными строениями
Мосты: Металлические мосты

Особенности работы пролетного строения со стержневыми фермами
Мосты: Металлические мосты

Особенности конструкций пролетных строений с ездой поверху
Мосты: Металлические мосты

Особенности автодорожных мостов со сквозными фермами
Мосты: Металлические мосты

Особенности бетонирования в зимних условиях
Технологии: Бетонные работы

Аренда складских помещений в спб склад: аренда складов напрямую от собственника.

Особенности гидратации цементов с добавками ПАВ. Микроструктура цементного камня


Статья добавлена в Декабре 2018 года
            0


Рис. 9. Кинетика изменения содержания ионов Са2+ и жидкой фазе цементного теста 
Рис. 9. Кинетика изменения содержания ионов Са2+ и жидкой фазе цементного теста >
Особенности химических процессов взаимодействия с водой клинкерных минералов и цементов с добавками ПФМ изучали по кинетике изменения состава жидкой фазы и степени гидратации.

Исследования состава жидкой фазы гидратируемых цементов с добавкой С-3 впервые выполнены Т. Е. Тюриной на цементно-водных суспензиях состава 1:8 [59]. С-3 вводили с водой затворения (1% массы цемента). Как известно [44], данные, полученные па суспензиях, не всегда можно-перенести на цементные пасты, поэтому целесообразно изучить состав жидкой фазы в области реальных В/Ц.

Рис. 10. Кинетика изменения содержания Al2O3 в жидкой фазе цементного теста 
Рис. 10. Кинетика изменения содержания Al2O3 в жидкой фазе цементного теста >
Нами использовано цементное тесто с В/Ц=0,5. Жидкую фазу отделяли от твердой путем фильтрации под давлением [44]. Цементное тесто помещали над водой в специальный термостат, обеспечивающий поддержание температуры (20±0,5)°С. Из термостата через 10; 30 мин; 1, 2, 3, 4, 8 ч отбирали по 500...700 г теста, которое помещали в пресс-форму и отжимали жидкую фазу. В составе жидкой фазы определяли содержание ионов Са2+, а также Al2O3. Содержание Са2+ устанавливали комплексометрическим методом с индикатором кислотным хром-темносиним. Содержание Al2O3 находили люминесцентным методом. Результаты определения кинетики изменения состава жидкой фазы при введении различных добавок на среднеалюминатном портландцементе представлены на рис. 9, 10.

Рис. 11. Скорость гидратации трехкальциевого алюмината 
Рис. 11. Скорость гидратации трехкальциевого алюмината >
Из рис. 9, 10 следует, что введение С-3 способствует снижению содержания Са2+ и увеличению в жидкой фазе Al2O3. В [38, 59] показано, что из минералов цементного клинкера наибольшей адсорбционной способностью по отношению к С-3 обладает С3А, наименьшей β-C2S. Увеличение содержания Al2O3 в жидкой фазе при введении С-3 можно объяснить пониженным содержанием ионов кальция, которые препятствуют растворению С3А.

Рис. 12. Скорость гидратации трехкальцневого силиката 
Рис. 12. Скорость гидратации трехкальцневого силиката >
Введение наряду с С-3 замедлителей схватывания IV группы существенно снижает содержание в жидкой фазе не только ионов Са2+, но и оксида алюминия в период, соответствующий участку формирования структуры на кривых пластической прочности (рис. 10, 11). Однако в начале последующего периода содержание Al2O3 и Са2+ резко возрастает, при этом опережающий рост содержания характерен для Al2O3.

Механизм стабилизации процессов гидратации цементного теста различен в зависимости от характера воздействия компонентов, входящих в ПФМ. Адсорбционный механизм влияния СП доказан в [38, 59]. При этом одним из ведущих физико-химических процессов в механизме действия СП является хемосорбция, что приводит к большему проявлению добавки в смесях с повышенным расходом цемента. Вместе с тем повышенной проницаемостью адсорбционных слоев, создаваемых СП на клинкерных минералах и гидратах, можно объяснить сравнительно небольшой стабилизирующий эффект, вызываемый СП. В [38] высказано предположение, что адсорбционная пленка, образуемая СП, с сетчатым строением, достаточно проницаемым для молекул воды, не создает препятствий для гидратации цемента и образования прочной структуры цементного камня.


Совмещение СП с другими ПАВ как гидрофилизирующего, так и гидрофобизирующего типа и, в частности, с СДБ и КО СЖК, должно увеличивать толщину и снижать степень проницаемости адсорбционных пленок. Наличие гидроксильных функциональных групп предопределяет адсорбцию молекул лигносульфонатов в значительной мере на гидратных новообразованиях, что замедляет структурообразование [16, 38, 41].

Замедляющее действие растворимых фосфатов большинство исследователей [45, 52] объясняют образованием нерастворимых в воде фосфатов на поверхности зерен цемента.

Влияние сахаросодержащих веществ на процессы начальной гидратации цементов — комплексное [45, 49]. С одной стороны, они, будучи сильными ионогенными гидрофилизующими ПАВ, адсорбируются на зернах цемента, экранируют кристаллизационные контакты и тормозят гидратацию. С другой стороны, сахара взаимодействуют с гидроксидом кальция, получающимся преимущественно при гидролизе алита, и образуют кальциевые сахараты. Это снижает степень перенасыщения раствора Са(ОН)2 в начальный период гидратации цемента, что дополнительно замедляет образование коагуляционной и кристаллизационной структур цементного камня. Экранирующее влияние сахаров на гидратацию и твердение цементов резке усиливается с повышением их дозировки. Последнее отрицательно сказывается на прочности цементного камня. Для практического применения в качестве замедляющих агентов, очевидно, целесообразно вводить в цемент сахара в виде сахаратов кальция. При этом сохраняется адсорбционный характер действия замедлителя и устраняется его химическая активность, которая резко снижает степень перенасыщения раствора цементного теста гидроксидом кальция и соответственно уменьшает прочность цементного камня. Поэтому имеет смысл предварительно обрабатывать, например, молочную сыворотку известковым молоком. Таким образом нами получен замедлитель ИСС, позволяющий существенно тормозить схватывание цемента практически без снижения прочности цементного камня в возрасте 28 сут (рис. 11).

Анализ кинетики изменения химического состава жидкой фазы гидратируемых цементов с добавками ПФМ показывает, что после определенного периода стабилизации существенно ускоряется гидратация цементов, что можно объяснить увеличением удельной поверхности реагирующих с водой цементных частиц за счет дефлокуляции.


Исследования кинетики изменения состава жидкой фазы гидратируемых цементов дополнены определением скорости гидратации клинкерных минералов (рис. 11, 12). Скорость гидратации находили как изменение степени гидратации в единицу времени. Степень гидратации определяли по содержанию гидратной воды, используя формулу


где h — количество воды, не испаряющейся при 105°С и присоединенной к 1 г исходного цемента к тому или иному сроку твердения; W — количество не испаряющейся воды, присоединенной к 1 г цемента при его полной гидратации в условиях заданной температуры.

Степень гидратации С3А и C3S изучали в тесте при В/Ц=0,5 и фиксировали при обработке образцов через определенные промежутки времени этиловым спиртом. Из рис. 11, 12 следует, что без введения каких-либо добавок и при добавке С-3 скорость гидратации С3А через 1 ч после затворения водой более чем в три раза превышала скорость гидратации C3S. В последующий период (от 1 до 6 ч) скорость гидратации С3А и C3S изменяется значительно медленнее: от 30 до 35% для С3А и от 7 до 12% для C3S. Добавление к одной части по массе С3А 3,5% гипса (в пересчете на SO3) и одной части Са(ОН)2, т. е. примерное моделирование условий его гидратации в цементе, снижает скорость гидратации почти в два раза. Все добавки ПФМ с замедлителями схватывания IV группы резко понижают скорость гидратации С3А, в том числе при введении гипса. На скорость гидратации C3S, как и следовало ожидать, наибольшее влияние оказывают ПФМ, включающие сахаросодержащие добавки (КП и МС). Перевод сахаров в кальциевые сахараты (добавка ИСС) значительно ослабляет это влияние.

Рис. 13. Микроструктура цементного камня без добавок 
Рис. 13. Микроструктура цементного камня без добавок >
Рис. 14. Микроструктура цементного камня с добавкой С-З+СДБ 
Рис. 14. Микроструктура цементного камня с добавкой С-З+СДБ >
Рис. 15. Микроструктура цементного камня с добавкой С-З+КО СЖК 
Рис. 15. Микроструктура цементного камня с добавкой С-З+КО СЖК >

Рис. 16. Рентгенограмма цементного камня с ПФМ на среднеалюминатном цементе 
Рис. 16. Рентгенограмма цементного камня с ПФМ на среднеалюминатном цементе >
С учетом значительного воздействия на механические свойства микроструктуры и особенностей фазового состава цементного камня выполнены комплексные исследования с применением рентгсноструктуриого и электронно-микроскопического методов. На рис. 13—15 показана микроструктура цементного камня без добавок и с различными добавками. Микроструктура без добавок имеет большое количество мелкозернистых гидросиликатов кальция. Можно предположить, что сульфогруппы, соединенные с карбоциклическими олигомерами нафталин-формальдегидных смол, входящих в состав исследованных добавок ПФМ, образуют комплексы с СаО и водой, которые модифицируют Са(ОН)2. О возможности образования таких комплексов между сульфатами лигнина и Са(ОН)2 утверждается в ряде исследований. Наиболее вероятно образование комплексов между Са(ОН)2 и сульфированными полимерами в присутствии ионов щелочесульфонатной группы (с одновалентным катионом) плотного строения, а также крупноблочных кристаллов гидроалюминатов и гидроксида кальция. Структура микропрепаратов цементного камня, твердевшего в присутствии добавки СДБ, оказалась весьма сходной со структурой цементного камня без добавок, однако фазы гидроалюмината и гидросульфоалюмината кальция просматривались в виде кристаллов, завуалированных тончайшей пленкой адсорбированных добавок. Микроструктура цементного камня, твердевшего в присутствии добавок ПФМ (рис. 14, 15), отличалась от микроструктуры других препаратов. Цементный камень, модифицированный добавками ПФМ, характеризуется более высокой плотностью и дисперсностью зерен гидратных образований; крупные блоки из кристаллов Са(ОН)2 не наблюдаются. Такая структура цементного камня,(коллоидально-метамиктная), как правило, способствует повышению прочности материалов. Современные теории разрушения твердых тел основаны на представлениях о движении дефектов кристаллов вещества (дислокаций) и объединении их в ручьи (трещины). В случае мелкозернистой структуры камня распространение дислокаций затруднено вследствие наличия большого количества препятствий на пути их движения в виде границ раздела микрозерен, поэтому дефекты кристаллов локализуются в микрообъемах и не получают распространения.

При сравнении рентгенограмм препаратов цементного камня в возрасте 28 сут (рис. 16) различия в степени гидратации цемента с добавками и без них не установлены. Интенсивность линий Са(ОН)2 на рентгеновских дифрактограммах (линии 4,90; 2,62; 1,922 Å) в препаратах с добавками ПФМ в несколько раз ниже, чем интенсивность линий в препаратах с СДБ и без добавок. Это может быть обусловлено наличием в препаратах с добавками ПФМ высокодисперсного (аморфовидного) гидроксида кальция.
Источник: «Эффективные литые бетоны», Л. И. Дворкин, В. П. Кизима, 1986

Понравилась ли вам эта публикация?
+3


« Предыдущие статьи
Реологические особенности цементного теста с добавками ПФМ, замедляющими схватывание цемента
Исследование процессов твердения цементов с добавками стабилизирующих ПФМ
Замедление схватывания цементного теста
Полифункциональные модификаторы литых бетонов
Суперпластификаторы. Механизм их влияния на цементное тесто
Технико-экономическое обоснование применения шлакощелочных бетонов
Несущая способность и жесткость шлакощелочных бетонов
Опыт производства конструкций и изделий из шлакощелочных бетонов
Следующие статьи »
Совместимость компонентов ПФМ литых бетонных смесей Разжижение бетонных смесей с добавками стабилизирующих ПФМ Влияние длительности выдерживания и температуры на подвижность литых бетонных смесей Водоотделение и расслаиваемость литых бетонных смесей Воздухововлечение в литых бетонных смесях Прочностные свойства литых бетонов с добавками ПФМ Упругость и деформативность литых бетонов с добавками ПФМ Ползучесть и усадочные деформации литых бетонов с добавками ПФМ



Ссылка на эту статью в различных форматах
HTMLTextBB Code


Комментарии к этой статье


Еще нет комментариев


Сколько будет 49 + 38 =

       



 
Мобильная версия · Карта сайта · Обратная связь · Поиск · ARHPLAN.ru © 2014–2025
Градостроительство · Конструкция зданий · Элементы зданий · Технологии строительства · Архитектурный дизайн · Мостостроение · Промышленные предприятия · История архитектуры · Стройматериалы · Справочная информация