Теория твердения вяжущих веществ по Байкову

1,Подготовительный этап – частицы Ц смачиваются водой и растворяются с поверхности. Процесс продолжается до образования насыщенного раствора, Цное тесто пластично, легко поддается формованию. 2,Коллоидация - происходит присоединение воды к твердой фазе вяжущего вещества, концентрация гидратных новообразований, раствор становится пересыщенным по отношению к новообразованиям. В дальнейшем новообразования выделяются из раствора в виде мельчайших коллоидных частиц субмикрокристалы, образующие Цный гель 3,Кристализсция – перерастание частичек в более крупные соединения ведет к твердению всей системы. Байков установил, что всякое твердое вещество проходит стадию коллоидальное состояние. При твердении ПЦ присутствуют гидратация (присоединение воды) и гидролиз (разложение водой). Оба этих термина называют гидратацией, которую принято рассматривать в трех направлениях: как хим. процесс, как физ. процесс, как пространственный процесс (объем и структура новообразований).

7. Состав и структура новообразований ПЦ-го камня: Гидратация как химический процесс:

Сразу после затворения цемента водой начинается химические реакции. Уже в начальной стадии процесса гитратации цемента происходит быстрое взаимодействие алита с водой с образованием гидросиликата кальция и гидрооксида:

2(2CaO*SiO₂)+4H₂O=3CaO*SiO₂+Ca(OH)₂

Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция:

3CaO*Al₂O₃+6H₂O=3CaO*Al₂O₃*6H₂O.

Для замедления схватывания при помоле клинкера добавляют небольшое количество природного гипса (3-5% от массы цемента). Сульфат кальция играет роль химически активной составляющей цемента, реагирующей с трехкальциевым алюминатом и связующей его в гидросульфоалюминат кальция (минерал эттрингит) в начале гидратации ПЦ:

3CaO*Al₂O₃+3(CaSO₄*2H₂O)+26H₂O=3CaO*Al₂O₃3*3CaSO₄*32H₂O

Четырехкальциевый алюмоферрит при взаимодействии с водой расщепляется на гидроалюминат и гидроферрит:

4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃+m* H₂O=3CaO*Al₂O₃*6H₂O+CaO*Fe₂O₃*nH₂O/

Гидроалюминат связывается добавкой природного гипса, а гидроферрит входит в состав цементного геля.

Из всех соединений гидросиликат не растворим в воде и он в коллоидном состоянии выделяется, за счет этого раствор быстро насыщается. Вокруг зерна образуют оболочку – гель. Затем тесто начинает густеть (происходит схватывание цементного теста). Трехкальциевый алюминат и известь переходит в более устойчивое состояние (кристаллическое). Одновременно происходит уплотнение геля. Если твердение вяжущего происходит на воздухе, то происходит процесс корбонизации известис поверхности цементного камня, либо бетона. Таким образом, гидратация как физический процесс: образования геля, кристаллизация, уплотнение геля, корбонизация.

Гидратация как пространственный процесс:

Начинается хим. Реакция. Через несколько минут на поверхности зерен и в воде образуются иглообразные кристаллы. Затем через 6 часов кристаллов становится много и между ними возникают пространственные связи (схватывается цементное тесто), через 8-10 часов весь объем уже заполнен скелетом иглообразных кристаллов из C₃S и C₂S (силикатная структура). Носиелем прочности является силикатная структура. Через сутки силикатная структура вытесняет алюминатную, когда это происходит, идет быстрый набор прочности. И уже к 28 суткам цементный камень состоит из силикатной структуры.

Для полной гидротации цементного зерна необходимо В/Ц=0,4 на 100г Ц – 40г воды(60% связывается химически, остальные 40% - остаются в порах геля слабосвязанными («гелиевые поры»), когда происходит гидротация гель – 30% из пор. Эти поры не избежны, это служит причиной тонкопористого строения. Когда воды меньше, зерна цемента остаются не прореагированными, когда воды больше, часть воды не участвует в гидротации, возникают капиллярные поры.