17. Тужавлення та твердіння портландцементу. Основні поняття, строки.

Твердіння портландцементу. В результаті взаємодії мінералів, які містяться в цементі, з водою утворюються нові сполуки – гідрати. При гідратації мінералів-силікатів такими сполуками є гідросилікати. Так, процес гідратації С3S можна представити рівнянням: 2(3СаО•SiO2) + 6Н2О = 3СаО•2SiO2•3Н2О + 3Са(ОН)2. Склад утворюваних при реакції гідросилікатів залежить від температури і концентрації гідроксиду кальцію. Трикальцієвий алюмінат С3А в присутності гіпсу, який міститься у цементі, і води утворює гідросульфоалюмінат кальцію (етрингіт), який сповільнює процес тужавлення цементного тіста: 3СаО•Аl2О3 + 3CaS04•2Н2О + 25Н2О = 3СаО•Аl2О3•3CaSО4•31Н2О.

Тужавлення Тужавлення – це перша стадія твердіння цементного тіста. Воно характеризується початком – часом від моменту зачинення до початку загустіння (голка приладу Віка не доходить до пластинки на 1…2 мм) і кінцем – часом від моменту зачинення до повної втрати цементним тістом пластичності (голка приладу Віка занурюється в тісто не більше ніж на 1 мм). Строки тужавлення цементу нормуються у межах, зручних для виготовлення бетонів і розчинів, і регулюються добавками, які містять двоводний гіпс (не більше 3,5 % по SО3). Початок тужавлення портландцементу повинен наступати не раніше 45 хв. для цементу марок М550 і М600 і 60 хв. – для марок 300, 400, 500, а кінець – не пізніше 10 год.

Технічні характеристики портландцементу Істинна щільність цементу без мінеральних добавок становить 3,0...3,2 г/см3, насипна щільність – приблизно 1300 кг/м3. Тонкість помелу цементу повинна бути такою, щоб при просіюванні крізь сито № 008 проходило не менше 85% маси вихідної проби. Водопотреба цементу – це мінімальна кількість води, необхідна для приготування тіста заданої консистенції, звичайно становить 24...28% . Строки тужавлення цементу – це час , протягом якого цементне тісто втрачає свою пластичність, переходячи майже в твердий стан. Для портландцементу марок М 400, М 500 початок тужавлення має бути не раніше 60 хв., марок М 550 і М 600 – не раніше 45 хв., а кінець – не пізніше ніж через 10 годин після замішування.

Рівномірність зміни об’єму пов’язана із запізнілою гідратацією деяких компонентів портландцементу. Основними причинами цього явища є гашення вільного вапна. Міцність цементу  встановлюють за показниками межі міцності при стиску половинок зразків – балочок розмірами 160x40x40 мм, які виготовляють із цементно-піщаної розчинової суміші складу 1:3 при В/Ц, що забезпечує нормальну консистенцію розчинової суміші. Протягом першої доби їх зберігають у камері з вологим повітрям, а після цього – у ванні з водою протягом 27 діб. Значення межі міцності при стиску таких зразків називають активністю. Округлене в бік зменшення значення активності в кг/см2 - – це е марка цементу. Згідно  зі  стандартами  України  встановлено  такі  марки  портландцементу:  М 300, М 400, М 500, М 550, М 600. При умовному позначенні цементу вказують його тип, марку і спеціальні ознаки (висока міцність в ранньому віці – Р; пластифікація і гідрофобізація – ПЛ, ГФ, використання клінкера нормованого складу – Н). Приклад: ПЦ-ІІ/А – ІІІ – 400Р – ПЛ ДСТУ Б В 2.7.-46-96 – це портландцемент марки М 400 з добавкою до 20%  шлаку, пластифікований, швидкотверднучий.