Действие по переходу смешанного цемента из жидкого состояния в твердое называется схватыванием цемента, а время, необходимое для его схватывания, – временем схватывания цемента. Время схватывания цемента такое же, как и время схватывания бетона.
Рассматриваются стадии схватывания цемента, время схватывания цемента, факторы, влияющие на начальное и конечное время схватывания различных цементов, а также различные процессы.
Когда вода смешивается с цементом, образуя пасту, начинается реакция. В чистом виде тонкоизмельченный цемент чрезвычайно чувствителен к воде. Из трех основных соединений, а именно C3A, C3S и C2S, быстро реагирует с водой, образуя желеобразное соединение, которое начинает твердеть и происходит схватывание цемента.
- 1. Начальное время схватывания
- 2. Окончательное время схватывания
Этапы схватывания цемента
Процесс схватывания цемента начинается после его смешивания с водой. Происходящие при этом химические явления делятся на 3 стадии,
1. Стадия гидролиза и гидратации
Процесс схватывания начинается после добавления воды. При этом происходит гидратация четырех соединений цемента (C3S, C2S, 3CA1, 4CAFe). Соединение C3S цемента гидратируется и образует комплекс гидросиликатов.
2. Стадия коллоидизации
Продукты, образовавшиеся на вышеуказанной стадии, выделяются в виде геля, который постепенно загустевает и действует как клей вокруг заполнителей. Тем самым инициируется схватывание цемента. На этой стадии раствор (цементно-водно-песчаная паста) становится полностью насыщенным и больше не может принимать воду.
3. Стадия кристаллизации
Как видно из названия стадии, большинство компонентов из гелеобразного или коллоидного состояния переходит в кристаллическое. Наименее стабильные соединения, такие как трехкальциевый гидроалюминат и гидроксид кальция, переходят в стабильную кристаллическую фазу. Гель гидросиликата кальция также затвердевает почти одновременно. Это почти одновременное развитие кристаллов и затвердевание геля приводит к образованию прочной и взаимосвязанной массы кристаллов и геля.
Время схватывания цемента
1. Начальное время схватывания
Время начального схватывания определяется как период времени между добавлением воды в цемент и моментом, когда игла квадратного сечения 1 мм не может проткнуть тестовый блок на глубину около 5 мм от дна формы. Период в 30 минут является минимальным временем начального схватывания, установленным ISI для обычных и быстротвердеющих портландцементов и 60 минут для низкотеплопроводных цементов.
2. Время окончательного схватывания
Время окончательного схватывания определяется как период времени между добавлением воды в цемент и моментом, когда игла квадратного сечения 1 мм с диаметром насадки 5 мм делает отпечаток на тестовом блоке. 600 минут – это максимальное время, установленное для окончательного схватывания для всех вышеперечисленных портландцементов. IS: 269-1976 определяет прочность при сжатии стандартного кубика раствора.
Аппарат Вика для испытания времени схватывания цемента
Факторы, влияющие на время схватывания цемента
На время схватывания цемента после смешивания с водой влияют многие факторы, а именно
- Состав цемента.
- Количество гипса в цементе
- Тонкость цемента
- Твердение
- Водоцементное соотношение
- Тип используемой добавки
- Хранение цемента
Начальное и конечное время схватывания различных видов цемента.
Таблица 1: Начальное и конечное время схватывания различных видов цемента.
Тип/название цемента
Начальное время схватывания в мин
Время окончательного схватывания в мин
ФПК(33)
30
600
ФПК(43)
ФПК(53)
Сульфатостойкий цемент
Пуццолановый портландцемент
Быстротвердеющий цемент
Шлакопортландцемент
Высокоглиноземистый
Суперсульфатированный
Низкий нагрев
60
Кладочный цемент
90
1440
Читать далее Цемент
- Начальное время схватывания и конечное время схватывания бетона.
- Время окончательного схватывания цемента согласно IS:4031 – часть 5.
- Начальное время схватывания цемента согласно IS 4031, IS 269.
- 13 видов цемента [PDF]: Свойства и применение в бетонном строительстве.
- Тест на определение времени схватывания бетонной смеси на основе ASTM C403M-16.
- Определение стандартной консистенции цемента.
- Роль хлорида кальция в бетоне.