Структура цементного камня.

Полученный в результате твердения минерального вяжущего вещества цементный камень представляет собой сложное по составу, микроскопически неоднородное по структуре твердое тело, содержащее значительное количество микропор и капилляров, заполненных воздухом, водой или паровоздушной смесью.

Этим объясняется чувствительность цементного камня к изменению влажностного состояния окружающей среды и связанные с ним объемные деформации цементного камня и бетона.

В состав цементного камня входят:

1. Цементирующее вещество в виде гидратных новообразований вяжущего, которые в свою очередь слагаются из гелевидной и кристаллической структурных составляющих;

2. Из-за не успевших прореагировать с водой (цемента);

3. Различных по размеру и происхождению микро- макропор, общий объем, которых может составлять до 40%.

Рассмотрим свойства.

Прочность портландцемента характеризуется пределом прочности его образца при сжатии.

Марка портландцемента обозначается по пределу прочности при сжатии образцов в виде кубов с ребром 7,07 см., изготовленных из жесткого цементного раствора составом 1:3 и испытанных в возрасте 28 дней.

Для портландцемента установлены марки 300; 400; 500; 600 и 700.

На прочность портландцемента оказывает влияние начального водозатворения и тонкость помола. Чем больше берется воды, тем ниже прочность в возрасте 28 суток.

Скорость нарастания прочности портландцемента не одинаковое во времени.

Однако прочность портландцемента в 28 дней, не окончательна. В благоприятных условиях твердение цементного камня или бетона продолжается несколько лет.

Сроки схватывания.

Различают начало и конец схватывания цемента. За начало схватывания принимают первый период потери подвижности цементным тестом, а конец схватывания характеризуется некоторым его затвердением.

Начало схватывания портландцемента наступает не ранее 45 мин., а конец – не позднее 12 час. Для строителей совершенно необходимо знать сроки схватывания цемента, потому что транспортирование и применять свежеприготовленные бетоны или растворы можно только до начала схватывания. Если это условие не выполнено, прочность растворов и бетонов будет низкой.

С повышением температуры сроки их схватывания ускоряются, а с понижением – замедляются.

Стойкость портландцемента.

Бетоны на портландцементе применяются в самых разнообразных эксплуатационных условиях.

I. Стойкость портландцемента в воде.

Различают три вида разрушения:

а) Коррозия первого вида. Появляется при действии пресных вод, когда составные части цементного камня растворяются и уносятся фильтрующей водой. Особенно подвержен растворению в пресных водах гидрат Ca(OH)₂.

Для повышения стойкости цемента в пресных водах применяют активные минеральные добавки, которые связывают выделяющуюся известь.

Коррозия второго рода возникает при действии вод, содержащих химические соединения, которые вступают в реакцию с цементным камнем. Образовавшиеся при этом продукты реакции либо легко растворяются и уносятся водой, либо выделяются в виде аморфной массы, не обладающей вяжущими свойствами.

Защитить портландцемент от этого вида коррозии можно также применяя гидравлические добавки.

Ca(OH)₂ + MgSO₄ = Mg(OH)₂ (вымывается водой) + CaSO₄

Коррозия третьего вида происходит в результате накопления в порах цементного камня малорастворимых солей, которые затем кристаллизуются с увеличением объема.

Так сернокислый кальций (гипс), взаимодействуя с трехкальциевым алюминатом образует гидросульфоалюминат кальция:

3CaO · Al₂O₃ · 6H₂O + 3CaSO₄ + 25H₂O = 3CaO · Al₂O₃ · 3CaSO₄ · 31H₂O

Морозостойкость.

Бетоны отличаются высокой морозостойкостью. Наиболее высокой морозостойкостью обладают цементы с высоким содержанием C₃S. Наихудшую морозостойкость имеют цементы, в которых трехкальциевого алюмината более 10 - 12%.

Стойкость при действии высоких температур. До температуры порядка 70⁰ цементный камень не притягивает каких-либо механических изменений.

При 200⁰ прочность снижается в 2 раза, а при 500⁰ разрушается.