Структура бетонной смеси

Структура бетонной смеси. В процессе изготовления и твердения бетона можно выделить 2 периода: 1. пер: до схватывания цемента и превращение бетона в твердое тело. 2. пер: в процессе твердение и эксплуатации, когда материал обладает всеми свойствами твердого тела.

Бетонная смесь – многокомпонентный композиционный материал, получаемый при затворении цемента водой, который может включать в себя некоторые количество добавок и вовлеченного воздуха. В следствии наличия внутренних связей и взаимодействие между частицами твердой фазы и воды, бетонная смесь обладает связанностью характерных для вязких жидкостей.

Свойства бетонных смесей зависит от структуры и свойств составляющих, бетонные смеси отличаются от других материалов как бы псевдоразжижаться под влиянием механических воздействий (тексторопия). Взаимодействие между частицами твердой фазы: наличие воды; силами внутреннего взаимодействия между частицами твердой фазы; от качества жидкой фазы, которая может меняться с ведением пластификаторов; от величины поверхностного натяжения, Зерна песка и щебня достаточно велики, удельная поверхность мала, поэтому действие поверхностных сил ничтожна. Смесь такая не имеет связанности, вода вытекает из пустот под действием гравитации между зернами крупного заполнителя и песка. С уменьшением частиц до размера от 1мм до 0,1мм возникают капиллярные силы смесь начинает приобретать связанность. Капиллярные силы присутствуют только при небольшом количестве воды, они возникают в местах контакта частиц, когда поры между частицами заполняются воздухом. Действие сил поверхностного натяжения в образующихся водных менисках, обеспечивает сцепление между частицами. Смесь приобретает жесткую консистенцию. С увеличением частиц от 0,1 до 10^-4 начинается появляться силы поверхностного взаимодействия, которые называются – флокуляционными. На поверхности кристаллических материалов (цемент, тонкодисперсные добавки) возникают электрические заряды. Эти заряды способствуют образованию флоккул в следствии притяжения положительных и отрицательных зарядов. Воды делается во флоккулах неподвижной. Смесь обладает высокой связностью и требует больше количества воды. Если рассматривать частицы от 10^-4 до 10^-6 взаимодействие между частицами таких размеров возникает на поверхности сольватных оболочек, состоящих из воды, связанной на поверхности твердой фазы.

Формирования структуры бетона. Структура бетона образовывается в результате затвердевания или схватывания бетонной смеси и в процессе дальнейшего твердения бетона. Основным влиянием на структуру образования оказывает схватывание и твердение цемента.

В начальный период при затворении цемента водой в результате гидрооксида C3S образуется пересыщенный раствор гидрата окиси кальция в этом растворе содержится: сульфаты, гидрооксиды, щелочи, а так же в небольшом количестве кремнезем, глинозем и железо. В течении нескольких минут из раствора начинают осаждаться первые новообразования Ca(OH)2 и эттрингит.

Приблизительно через час наступает 2 стадия гидратации. Образуется очень мелки гидросиликаты кальция новообразования возникает в 1 очередь на поверхности цементных зерен с увеличением их количества и плотности упаковки, пограничный слой становится непроницаемым для воды в течении от 2-6 часов. 2 стадию замедление периода называют скрытым или индукционном периодом гидратации.

В течении всего скрытого периода цементное тесто представляет плотную суспензию. Поверхностная вода поглощается зернами цемента. Подвижность бетонной смеси понижается. Внутренние слои цементных зерен, реагируют с водой стремятся расширятся, гелиевые оболочки постепенно разрушаются, открыв доступ воды в глубь зерен, ускоряется процесс гидратации цемента.

Наступает 3 стадия твердения цемента. Характеризуется начало кристаллизации гидраоксидов кальция из раствора, этот процесс идет очень быстро. В пространстве между частицами зерен цемента, происходит рост тонких пластинок гидрасиликата кальция и годраоксида. Волокна проходят через поры и разделяют на более мелки и создают пространственную связь между гидратными фазами и зернами цемента.

Цементное тесто схватывается затвердевает и образует цементный камень. Образовавшаяся структура начало является очень рыхлой, но постепенно уплотняется объем пор и их размеры уменьшаются. При полной гидратации цемента в хим. связь с его минералами вступает 20-25% воды от массы цемента. Гидратация цемента сопровождается изменением относительного объема его разности фаз. В процессе гидротации вода вступает в реакцию с цементом приобретает регулярную структуру и общий объем систем Ц, В уменьшается. В то же время объем твердой фазы за счет присоединения воды увеличивается. Гидратированный цемент занимает объем в 2,2 раза больше чем цемент до гидратации, но меньше на 0,254 от объема воды чем суммарный объем цемента и воды. Уменьшение системы цемент-вода по объему в процессе гидратации получило название

КОНТРАКЦИЯ. 1.не гидратированный цемент, 2.первоночальный объем воды, 3.объем твердой фазы гидротированного цемента, 4.объем геливой воды, 5.объем контракционных пор, 6.объем цементного геля вместе с порами.

Структура бетона. плотная, с пористым заполнителем, ячеистая и зернистая. Плотная структура состоит из сплошной матрицы твердого материала (например, цементного камня), в которую вкраплены зерна другого твердого материала (заполнителя), достаточно прочно связанные с материалом матрицы.

Ячеистая структура отличается тем, что в сплошной среде твердого материала распределены поры различных размеров в виде отдельных условно замкнутых ячеек. Зернистая струк­тура представляет собой совокупность скрепленных между собой зерен твердого материала. Пористость зернистой структуры непрерывна и анало­гична пустотности сыпучего материала. Наибольшей прочностью обладают материалы с плотной структурой, наименьшей - с зернистой. Плотные материалы менее проницаемы, чем ячеистые, а те, в свою очередь, менее проницаемы, чем материалы зернис­той структуры. Последние обладают, как правило, наибольшим водопоглощением. Большое влияние на свойства материала оказывает размер зерен, пор или других структурных элементов. В этой связи в бетоне различают мак­роструктуру и микроструктуру. Под макроструктурой понимают структу­ру, видимую глазом или при небольшом увеличении (крупный заполнитель, песок, цементный камень, воздушные поры) Микроструктурой называют структуру, видимую при большом увеличении под микроскопом. Для бетона большое значение име­ет микроструктура цементного камня, которая состоит из непрореагировав­ших зерен цемента, новообразований и микропор различных размеров. Структура бетона, как правило анизотропная, т.е. её свойства по разным направлениям одинаковы. Но может быть придонна анизотропность, т.е. свойства в одном направлении будут отличатся от свойств в другом направлении. (бетон на заполнителе лещадными зернами).

Поиск по сайту: