Портландцементтің қатаюы

Портландцементті сумен араластырғ анда, жұ мсақ желім тү сті қ амыр пайда болады да, біртіндеп қ оюланып сонан кейін тас қ алпына кө шеді. Мұ ндай ө згеріс қ атаюшы ерітіндіде ө те кү рделі физикалық жэне химиялық процестердің жү руінің нә тижесінде болатындығ ы кө п ғ алымдардың ең бегінде анық талғ ан. Цемент сумен араластырылғ ан соң ә рбір минерал сумен эрекеттесіп, жаң а химиялық қ осынды қ ұ рады. Бұ л процестер цемент қ амырының кө лемінің барлығ ында бір-бірімен қ абаттасып немесе жарыса жү руі мү мкін. Осы процестердің нэтижесінде пайда болатын жаң а қ ұ рамдар ө зара бір-бірімен жэне клинкердің тың минералдарымен эрекеттесіп, қ осымша жаң а қ ұ рамдар береді. Бұ л жағ дайларды портЛандцементтің жэне басқ а минералдық байланыстырушы заттардың қ атаюына тә н минералдардың гидратациялық реакция тең деулерімен кө рсетуге болады. Бұ л реакциялар кезінде кейбір негізгі минералдар гидролизданып, екі -ү ш гидротациялық ө нім береді. Сонымен, портландцементтің қ атаю процесі оның қ ұ рамындағ ы кальцийлі силикаттардың, алюминаттардың жэне алюмоферриттердің гидратациясымен байланысты.

Ү ш кальцийлі силикаттың ІС_г8І гидролизі жә не гидротациясы

мынадай тең деумен тү сіндіріледі:

2(ЗСаО■ SiO₂) + 6Н₂0 = 3СаО ■ 2SiO₂ ■ 3Н₂0 + 3Са(ОН)₂

Екі кальцийлі силикатта кальций окисі аз, демек ү ш кальцийлі силикатқ а қ арағ анда кіші негізді. Сондық тан, оның гидролиздануы қ атаюшы жү йенің температурасымен кальций гидроксидінің концентрациясына байланысты. Бетондар мен қ ұ рылыс ерітінділерін кә дімгі температуралық жағ дайда дайындағ анда екі кальцийлі силикат ә детте гидролиздалынбай тек гидротацияланады:

2СаО ■ SiO₂ + 4Н₂0 = 2СаО ■ SiO₂ ■ 4Н₂0

Бірақ та, цементті - қ ұ мды араласпадан жасағ ан бұ йымдарды автоклавта ө ң дегенде екі кальцийлі силикат гидролизданып кальций гидроксидін бө ліп шығ арады. Ал, Са(ОН)2 ө з кезегімен қ ұ мдағ ы кремний гидроксидімен ә рекеттесіп тө менгі негізді кальций гидросиликаттарын қ ұ рады.

Ү ш кальцийлі алюминат С3А клинкерлік минералдардың ең

активті фазасы. Ол сумен араласқ аннан соң бірден ә лі химиялық реакцияғ а араласпағ ан /қ атыспағ ан/ тү йіршіктердің бетін жұ қ а пластинкалардан тұ ратын тұ рақ сыз бос гидраттармен

4СаО-АІ₂О₃9Н₂0 жә не 2Са0-А1₂0₃-H₂0 каптайды. Осы гидроалюминаттардың бос структурасы цемент тасының аязғ а тө зімділігін жә не химиялық коррозияғ а қ арсы тұ рақ тылығ ын нашарлатады. Міне, осы жағ дай аязғ а тө зімді бетон жә не темірбетон жасау ү шін қ олданатын арнаулы портландцементте ү ш кальцийлі алюминаттың мө лшерін шектететін себептің бірі. Кә дімгі жай температуралық жағ дайда ү ш кальцийлі алюминаттың сумен ә рекеттесуі ө те тез жә не кө п жылу бө ле жү реді. Реакциядан пайда болатын гидроалюминаттардың ішінде тұ рақ тылауы кубты формада кристалданатын алты сулы ү ш кальийлі гидроалюминат. Оның қ ұ рылу реакциясы

3СаО-А1₂0₃ + 6Н₂0 = 3СаО■ А1₂0. ■ 6Н₂0

Клинкерді диірменге тартар кезде цементтің ұ стасу мезгілін ұ зарту ү шін ұ сақ талғ ан табиги гипсті қ осатыны барлыгымызга белгілі. Цементті сумен араластырғ ан соң, кальций сульфаты цементтің активті қ ұ рамы ретінде ү ш кальцийлі алюминатпен тездете ә рекеттеседі. Осының нэтижесінде химиялық кү рделі қ осылыс -кальций гидросульфоалюминаты/ эттрингит/ қ ұ ралады: ЗСаО■ АІ₂О₃+ 3(СаS0₄ ■ 2Н₂0) + 2SН₂0 ғ ЗСаО■ АІ₂0₃ ■ ЗСаS0₄ • 31(32) • Н₂0 Қ анық қ ан Са(ОН) ерітіндісінде эттрингит алдымен ө те майда дисперсиялы коллоид қ алпына бө лініп шыгады да зСаОА1₂О₃тү йіршіктерінің бетін жауып, олардың гидратациялануын баяулатады. Сө йтіп, цементтің ұ стасу мезгілін ұ зартады. Аса қ анық қ ан ерітінділердегі Са(ОН)₂ кристалдануы оның ерітіндідегі концентрациясын тө мендетеді, осыган байланысты эттрингит ұ зын ине тү сті кристалдар болып қ ұ рылады. Цементтің алгашқ ы кездегі мық тылығ ы азда болса осы эттрингит кристалдарының қ ұ рамымен байланысты. Химиялық реакция тең деуінде келтірілгендей, қ ұ рамында 31 - 31 кристализациялық су молекулалары бар эттрингиттің кө лемі алғ ашқ ы реакцияғ а қ атысқ ан заттардың С₃А жэне СаS0₄ -2Н₂0/ кө лемінің қ осындысынан екі есе кө п. Сондық тан, ол элі онша қ атпаган цемент тасының кеуектерін толтырып, оның мық тылығ ын жогарылатады. Қ атайып келе жатқ ан цементтің структурасының жақ сы болуының тағ ы бір себебі - аталган процестер бос кальций гидроалюминаттарынан тұ ратын кристалдардың қ ұ ралуына жол бермейді. Сонымен, цементті сумен араластырган соң, бірталай уақ ытқ а дейін кальций гидроалюминат гипспен байланысып эттрингит қ ұ рады. Тек бірнеше сағ аттан соң, ягни ерітіндідегі барлық гипс таусылган соң, кальций гидроалюминаты қ ұ рала/ тү зеле/ басталып, цемент қ амыры қ оюлана біртіндеп ұ стасады. Демек гипсті клинкерге қ осқ андагы мақ сат алғ ашқ ы кезде жаң а дайындағ ан ерітінді мен бетонда ү ш кальцийлі алюминаттың біразын қ оршалап, сумен ә рекеттесуге жібермеу, сө йтіп цемент қ амырының ұ стасу мезгілін керекті уақ ытқ а созу.

Тө рт кальцийлі алюмоферрит сумен ә рекеттескенде гидролитикалық ажырап алты сулы ү ш кальцийлі гидроалюминат пен гидроферрит қ ұ райды. Ол процесті тө мендегіше ө рнектейді:

4СаО■ А1₂О₃■ Ғ е₂О₃ + тН₂0 = ЗСаО ■ А1₂О₃ -6Н₂0 + СаО■ Ғ е₂О₃пН₂0

Бір кальцийлі гидроферрит с_г5 гидролизінен пайда болғ ан кальций гидроксидімен ә рекеттесіп жогары негізді кальций гидроферритіне 3(АІСаО-Ғ е₂О₃ ■ пН₂О)кө шеді.

Қ ұ рылыс ерітіндісі жә не бетон ашық ауада қ атаятын жағ дайда айтылғ ан процестерге қ осымша карбонизация процесі жү реді:

Са(ОН)₂ + С0₂ = СаСО₃ +Н₂0

Бірақ бұ л процес ерітіндінің немесе бетонның тек бетінде жү реді. Себебі СаС0₃ олардың бетінде жұ қ а қ абық болып қ ұ ралып, кө міртегі қ ышқ ыл газын одан ары қ арай терең ге жібермейді

⇐ Предыдущая 17 18 19 20 212223 24 25 26 Следующая ⇒