За счет чего цемент твердеет

Твердение бетона после заливки

• 1. Усадка бетона
• 2. Факторы отрицательно влияющие на твердение бетона
• 3. Рекомендации по уходу за свежезалитым бетоном
• 4. Чем накрыть бетон
• 5. Ускорение процесса твердения бетона

Твердение бетона после заливки неизбежный процесс. Качество залитого бетонного изделия напрямую зависит от мероприятий проведенных в момент твердения бетона.

После укладки и начала схватывания бетон выстаиваться в условиях, которые обеспечивают набор нужной прочности и качества.

Твердение бетона – это сложный физико-химический процесс взаимодействия воды и цемента, результатом которого станет возникновение новых соединений. Проникновение воды в частицы цемента происходит постепенно, что и является причиной долгого набора прочности.

Большое значение при наборе прочности имеет влажная среда. Бетон, который твердеет во влажных условиях значительно прочнее твердеющего в сухом пространстве. При сухой среде вода быстро испаряется из бетона и его твердение замедляется или совсем останавливается. В связи с этим, преждевременное высыхание бетона, до достижения нужной прочности допускать нельзя.

Технические характеристики и виды

Строительный рынок предлагает следующие разновидности расширяющегося цемента:

1. Гипсоглиноземистый. Является отличным безусадочным гидроизолятором, дает очень прочное покрытие. Состоит из высокоглиноземистого клинкера и двуводного сульфата кальция, которые перемалываются в пыль и смешиваются между собой. Скорость застывания такого состава высокая — начальное схватывание заметно уже спустя 20 минут после заливки. Полное отверждение происходит за 70-85 часов.
2. Водонепроницаемый. В состав входят глиноземистый цемент, гипс, алюминат кальция. Первая фаза застывания стартует уже через 4 минуты, при этом полностью материал отверждается за 18-26 часов. Готовый бетон считается влагостойким, ведь его компоненты активно расширяются при контакте с влагой, благодаря чему даже самые мелкие поры оказываются заполненными.
3. Расширяющийся РПЦ 20. Состав материала включает портландцемент, доменный и глиноземистый шлаки, а также сульфат кальция. Раствор схватывается за 12 часов, полностью твердеет за 80 часов, но этот период может сократить в 2 раза пропаривание. За счет введения доменного шлака материал получается сверхпрочным, поэтому идеально подходит для постройки монолитных железобетонных конструкций.
4. Напрягающийся. В составе присутствуют гипс, глиноземистый цемент, портландцемент. Раствор подходит для создания конструкций, находящихся под напряжением. К примеру, с его помощью можно бетонировать трубы под давлением или обустраивать хранилища воды. В быту применение напрягающегося бетона не оправдано.
5. Пластифицированный. Кроме обычного портландцемента, в состав добавляют концентраты сульфитно-спиртовой бражки или иные современные пластификаторы. Готовый материал обладает повышенной прочностью и пластичностью.

Что делать, если состав в мешке затвердел

Если цемент затвердел, не стоит спешить замешивать из него раствор. Сначала необходимо понять, будет ли он пригоден для приготовления бетона, не скажется ли его использование на прочности, надежности, долговечности элемента, конструкции, здания.

Почему твердеет цемент

Цемент твердеет в основном из-за попадания в порошок влаги. Ведь главным условием схватывания и застывания цемента является прохождение химический реакции гидратации. Вода и цемент взаимодействуют, образовывают кристаллогидраты, потом проходит две стадии: схватывание и твердение смеси. Между элементами формируются пространственные связи, после разрушения которых цемент уже не придет в первоначальный вид.

Вопрос о том, можно ли использовать затвердевший цемент в мешке по предназначению, уже не стоит. Для выполнения первоначальных задач он точно не подойдет.

Сухой строительный материал обладает сравнительно небольшим сроком годности. В заводской упаковке под навесом может лежать до 2-3 месяцев, потом каждый месяц теряет до 15% прочности. Через 6 месяцев хранения уходит 50% марочной прочности.

Происходит так из-за того, что цемент – материал гигроскопичный, впитывает влагу из окружающей среды. В нем начинает происходить процесс гидратации – пусть не так активно, как при замесе с водой, но материал твердеет и на химическом уровне меняет структуру.

Цемент любой марки предполагает определенный срок хранения в правильных условиях. Регулируется все нормативами ГОСТ 30515-97: мешки обязательно должны храниться только в сухих помещениях, аккуратно и плотно уложенными на поддонах из пластика или дерева с высотой штабеля максимум 180 сантиметров.

ГОСТ 10178-85 устанавливает такие сроки: 45 суток хранится быстротвердеющее связующее, 60 – остальные типы цемента. Гарантийный срок считают исключительно с момента отгрузки с завода-производителя.

Препятствовать твердению цемента можно, упаковав бумажные пакеты в полиэтилен, пересыпав цемент в герметичные бочки из пластика. В таком случае возможно продлить срок хранения, но мастера не советуют так поступать и приобретать материал в нужном количестве непосредственно перед использованием.

Как использовать

Цемент производится в формате материала мелкой фракции, его частички связывают наполнитель, другие материалы (щебень, песок, камни и т.д.). Раствор после застывания превращается в твердый бетон, если правильно приготовлен и уложен.

Если же цемент самостоятельно сцепляется друг с другом под воздействием влаги, получается хрупкий материал. И если он попадет в раствор, то все равно останется хрупким, понижая общую прочность и провоцируя появление трещин в монолите.

Так, если даже минимально изменил структуру цемент марки М400, то его прочностные характеристики в лучшем случае будут достигать показателей М300 или даже М200. Чтобы сделать цемент достаточно рассыпчатым опять, нужно положить мешок на ребро, подождать, потом поставить на другое и снова подождать.

Перекатывать таким образом мешок по полу нужно до тех пор, пока порошок не станет снова сыпучим. Вряд ли его консистенция будет такой же, как свежего, но использовать в работе его допускается.

Если цемент засох в мешке, реанимировать его и привести в пригодный вид для применения там, где предполагалось, уже нельзя. Но придумать, что делать и не потерять потраченные деньги, вполне реально. Замешанный из все еще сыпучего затвердевшего цемента раствор можно применить там, где нет больших механических нагрузок: бетонирование декоративных архитектурных сооружений, столбов, садовых дорожек, разного типа площадок для сушки белья и т.д.

Мастера в ответ на вопрос про слежавшийся цемент (можно ли использовать его в работе) отвечают категорично: только в качестве наполнителя и то в определенных пропорциях.

Цемент берут в качестве добавки – 3 части обычного наполнителя (гравий, щебень и т.д.) и 1 часть щебня из застывшего цемента. Можно разбить камни на куски размером 20-40 сантиметров или мельче и добавлять в подушки под монтаж стяжки пола, тротуарной плитки, бордюрных камней и т.д.

Часто в сети можно увидеть советы по поводу проверки качества цемента в домашних условиях – якобы, если испытание он проходит, то можно смело использовать его в работе.

Как проверить качество слежавшегося цемента:

Измельчить камни до состояния пыли
Сделать из бетонного раствора конус, выждать срок твердения
Разбить конус молотком и сравнить результаты с аналогичным испытанием нормального цемента

И если вы пользуетесь такими подсказками, то исключительно на свой страх и риск. Дело в том, что конус используют только для выявления подвижности бетона, но не прочности монолита. И цементному камню, который сформировался в мешках, никакое измельчение не вернет первоначальной химической формулы, которая изменилась навсегда.

Можно сделать вывод, что использовать цемент, который затвердел, можно очень осторожно и исключительно там, где не требуется обеспечения серьезных прочностных характеристик и стойкости к механическим нагрузкам. Однажды застывший цемент уже не вернется в прежнее состояние, поэтому рассчитывать на него не стоит.

Предотвращение испарения влаги с поверхности бетонной конструкции и из бетонной смеси

Почему вообще возникает необходимость защищать свежезалитую и уплотненную бетонную смесь от испарения влаги не только с ее поверхности, но и из самой бетонной смеси?

Для начала определимся, что такое бетон? В качестве структурных элементов бетонной смеси различают: цементный камень, крупный заполнитель и песок.

После затвердевания бетонной смеси структура тяжелого бетона представляет собой цементный камень с втопленными в него зернами заполнителя, имеющий множество пор и пустот разных размеров и происхождения.

Чтобы получился цементный камень, необходимо цемент смешать с водой. Причем воды должно быть достаточно, чтобы произошла гидратация цемента , а значит и набор прочности бетоном.

Разберем, что же такое гидратация цемента, какую роль она играет в производстве бетона.

Гидратация цемента

Гидратация цемента – химическая реакция цемента с водой, в процессе которой жидкий или пластичный цементный клей (цемент + вода) превращается в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием или схватыванием, вторая – упрочнением или твердением.

Процесс гидратации цемента – самый важный и решающий во всем производстве бетонной конструкции. Изменение любого свойства бетона определяется именно этим процессом. То, в каких условиях происходит процесс гидратации, определяет изменение как структуры бетона, так и его свойств.

При затухании и окончании процесса гидратации, затухают и стабилизируются во времени все изменения свойств бетона.

Само по себе цементное тесто, которое превращается в цементный камень – гигроскопическое вещество (способное поглощать водяные пары из воздуха) так как частицы цемента обладают гидрофильным характером (способностью хорошо впитывать воду), а в самом цементном тесте присутствуют микропоры.

В процессе гидратации цемента в цементном камне возникают крупные капиллярные поры, образовавшиеся при приготовлении цементного теста.

Почему появляются поры в цементном камне?

Дело в том, что для полной гидратации всех цементных минералов, то есть, для того, чтобы цемент полностью прореагировал с водой, воды необходимо примерно 18% от массы цемента (водоцементное отношение В/Ц = 0,18). Но для того, чтобы получить подвижную, а значит и удобоукладываемую смесь, воды добавляется намного больше, и значение водоцементного отношения в большинстве случаев варьируется от 0,4 до 1 (В/Ц = 0,4 ÷ 1). То есть, воды добавляется в 2 ÷ 4 раза больше, чем нужно для нормального затворения цемента.

Что происходит с лишней водой, которая не пошла на гидратацию цемента? Она испаряется, и на месте испаренной воды образуются капиллярные поры, доступные для миграции влаги. А основной закон прочности каменных материалов: кривая зависимости прочности от пористости носит гиперболический характер – чем больше пористость, тем меньше прочность.

К тому же, в процессе гидратации происходит перераспределение качества воды: за счет уменьшения количества свободной или капиллярной воды увеличивается количество химически и физико-химически связанной воды. То есть, для того, чтобы нормально происходила гидратация цемента, необходимо достаточное количество свободной воды.

ГОСТом предусмотрено определять нормативную прочность бетона в возрасте 28 суток. При этом он должен твердеть при нормальной температуре 20 ± 2°С и относительной влажности окружающего воздуха 90-100%.

Фактическое содержание воды в цементном камне зависит от влажности окружающей среды. Если относительная влажность воздуха падает ниже 50%, капиллярные поры быстро осушаются, необходимая для гидратации цемента свободная вода испаряется.

В сухой теплой среде через некоторое время после того, как свободная вода испарится, твердение бетона прекращается, а значит прекращается и набор бетоном проектной прочности .

К тому же, при достаточно жаркой погоде, да еще и с ветром, быстрое испарение воды с поверхности бетона может привести к пластической усадке и образованию усадочных трещин в бетоне. Подробнее об этом можно прочитать в статье «Усадочные трещины в бетоне».

Таким образом, повышенная температура наружного воздуха (более 20°С) и пониженная относительная влажность (менее 50%) вызывают не только быстрое испарение воды с поверхности конструкции, но и «вытягивание» воды из тела бетона через поры, а также ее растрескивание. Следовательно, в таких условиях или не следует бетонировать конструкцию вообще, дождаться более благоприятных условий, либо следует предпринять защитные меры: нужно любым способом сохранить влагу в бетоне.

Защитные меры для предотвращения испарения воды

Для обеспечения сохранности воды в бетонной смеси и в твердеющем бетоне, необходимо забетонированную конструкцию закрыть водонепроницаемым или пароизоляционным материалом. Для предотвращения образования волосных трещин на поверхности при высыхании следует предотвратить потерю воды даже до схватывания бетона.

Поскольку бетон в данное время малопрочен, необходимо покрыть его поверхность. Эта защита требуется только в сухую погоду, но может также применяться для предохранения поверхности свежего бетона от дождя.

В настоящее время для этих целей чаще всего применяют герметические пленки или водонепроницаемую бумагу.

Однако, пленка эффективно предохранит бетон от испарения воды, но не допустит проникания воды для пополнения потери последней в результате самоусыхания.

Поэтому, когда бетон схватился, особенно при бетонировании летом, в жарких условиях, необходимо более интенсивно обеспечить увлажнение бетона в твердеющих конструкциях. Влажное выдерживание обеспечивается контактом бетона непосредственно с водой. Это может быть достигнуто распылением или поливкой, а также покрытием бетона мокрым песком или землей либо древесными опилками или соломой. Можно применять периодически увлажняемые хлопковые маты или маты из пеньки и джута, пропитанные битуминозным составом.

Как поливать бетон

• первый полив делают не позднее, чем через 10-12 часов после заливки и уплотнения бетона в жару и не позднее, чем через 24 часа в прохладную погоду;
• сроки увлажнения напрямую зависят от температуры окружающей среды:

— при температуре +15 и выше полив конструкции продолжают в течении 10-15 дней (до набора конструкцией 70% прочности);

— при температуре +10 полив продолжают в течении 5-10 дней.

• вплоть до шестого дня заливки бетонную поверхность поливать не менее, чем 5 раз в день. Далее полив конструкции сокращают до 2-3 раз в сутки, но только если на улице не очень жарко.

Воздухововлекающие агенты и уплотнители

Пластификаторы на основе ПАВ вовлекают в бетонную смесь мельчайшие пузырьки воздуха, за счёт чего повышается пористость бетона. Такое действие вторично и имеет слабо выраженный характер, при необходимости пористость бетона можно существенно увеличить или, наоборот, сделать его более плотным.

В качестве газообразующего агента широко применяется пудра-серебрянка в очень малых дозах, порядка 0,02–0,05% от массы цемента. При желании можно использовать органосиликатный гидрофобизатор под названием ГКЖ-94. Чтобы качественно приготовить добавку для бетона на его основе, концентрированную жидкость следует развести и тщательно смешать с водой в соотношении 1:3 до образования устойчивой эмульсии, а затем этим составом доводить смесь до нужной консистенции. Итоговое содержание концентрированной ГКЖ-94 в бетоне составляет порядка 2–3% от объёма используемой воды.

Если нужно сделать бетон более плотным, в него при затворении добавляют трёхвалентное хлорное железо в концентрации около 0,1% от массы цемента. Это один из наиболее распространённых и общедоступных химикатов, применяемый в травлении печатных плат. Иначе повысить плотность бетона можно с помощью менее распространенных сульфата железа или кальциевой селитры, но их содержание в смеси сильно зависит от качеств цемента и минерального наполнителя.

Гидрофобные цементы

Обычный цемент – является самым слабым звеном в смеси, которая должна выдерживать повышенную влажность. Именно цемент разрушается сам и постепенно ослабляет конструкцию, когда на строение происходит постоянное воздействие воды.

Можно либо тратиться на гидроизоляцию всех конструктивных и важных узлов при строительстве, а можно изначально использовать цемент улучшенной формулы. Экономически такой способ укрепления конструкции будет дешевле, чем постоянная борьба с водой при эксплуатации здания и значительное вложение денег при строительстве.

Производится он в двух разновидностях:

• Водонепроницаемый. Такой цемент обладает меньшей пористостью, что не дает воде проникать внутрь. Он отлично противостоит мокрому воздуху и снегу, не пропускает влагу в верхние слои бетонной конструкции. Неплохо справляется с напором воды, так же не пропуская влагу даже под высоким давлением.
• Водостойкий. Этот материал отталкивает воду. Он не пропускает ее внутрь, но она может просто скатываться по нему. Этот цемент не способен выдержать напор воды.

Водонепроницаемый

Гидравлическое вещество вяжущего характера – это водонепроницаемый цемент.

В его составе:

1. Тонкого помола глиноземистый цемент высокого качества.
2. Гипс.
3. Гидроалюминат кальция.

Такие же составляющие и у цемента водостойкого. Целесообразно его применение при строительстве объектов, которые будут эксплуатироваться в условиях повышенной влажности. Он отлично подходит для железобетонных конструкций, так как замедляет коррозийные проявления металла. Учитывая эту особенность материала, он заслуживает наивысшей оценки в 5 баллов.

Водонепроницаемый цемент в составе кладочной смеси

Для частного строительства нет особой необходимости в разделении гидрофобного цемента на влагостойкий и водонепроницаемый. А вот для профессионального возведения различных объектов разница, хоть и в мелочах, но все же существует.

Водостойкий (влагостойкий)

Для качества цемента главным является показатель гидроизоляции. Цемент с низкой влагостойкостью применим для внутренних работ. И абсолютно недопустимо его использование для наружных. Тогда как водостойкий (влагостойкий) цемент должен быть использован во всех растворах для наружных работ.

Влагостойкий цемент имеет в своем составе добавки, которые отвечают за его сопротивляемость к водной среде и, может быть, к морозам. В его состав входят те же компоненты, что и для водонепроницаемого цемента с единственной незначительной разницей в дозировке.

Для полусухой стяжки

Для изготовления раствора полусухой стяжки требуется:

• Песок должен быть первой категории чистый, сеяный крупность фракции не более 3 мм;
• Цемент — портландцемент не ниже марки ПЦ – 400 — 500 Д0, для достижения марочной прочности полусухого раствора М-150; М-200; М-200+;
• Фиброволокно армирующее полипропиленовое, обязательно сертифицированное (12-18мм);
• Металлическая сварная сетка;
• Пластификатор.

Первоначально перемешиваются между собой цемент и песок в пропорции от 1/4,5 до 1/6 (в зависимости от требования по марочной прочности), после чего в сухую смесь порциями добавляется вода с фиброволокном.

Технологический процесс приготовления полусухой смеси:

Соотношение воды и цемента для полусухой стяжки пола должно быть в пределах 0.34 – 0.45, что составляет 17-25 литров воды на одну загрузку стандартного бункера оборудования Putzmeister, Brikmann Estrich Boy, BMS Worker. Водоцементное соотношение 0.45 используется в помещениях, где уложены или устроены на полах какие либо инженерные сети и коммуникации, например как теплые полы или разводка электрических кабелей, с целью обеспечить раствору большую подвижность. Полусухая стяжка с более сухой смесью 0.34 применяют в помещениях, где нет или совсем отсутствуют коммуникации.

Загрузка компонентов для полусухой стяжки в виде песка, цемента и воды производиться обычно в два приема. Сначала мы загружаем в смесительный бак пневмонагнетателя ½ часть песка, это примерно 75кг., высыпаем цемент 50кг., это один стандартный мешок цемента. Заливаем 10-12 литров воды в бункер, добавляем фиброволокно и даем время компонентам перемешаться.

Далее необходимо засыпать в приемный бункер пневмонагнетателя вторую часть песка в 100 кг, залить окончательное количество воды 8-13 литров и добавить фибру. Раствор тщательно перемешивается в течение 3–5 мин и подается по шлангам на место производства работ. Возможна подача смеси на высоту до 70 м и расстояние до 120 м.

Для определения готовности раствора необходимо сжать небольшое количество смеси в руке, если в процессе сжатия образовалось незначительное количество влаги, но при этом получился прочный комок , значит раствор приготовлен правильно и готов для устройства стяжки.