Proces dojrzewania zaczynu cementowego

Proces dojrzewania zaczynu cementowego

Dla uproszczenia mówi się krótko „”dojrzewanie” zamiast wiązanie i twardnienie cementu. rozumiejąc, że dany cement musi być w tym celu zarobiony wodą. a zatem w rzeczywistości zagadnienie dotyczy zaczynu cementowego. Zasada procesu dojrzewania zaczynu jest taka sama dla wszystkich cementów zawierających klinkier portlandzki. Podobnie przebiegają również zjawiska strukturo twórcze. Różnice polegają tylko na szybkości i kolejności procesów wynikających z różnicy składu chemicznego cementów i zastosowanych domieszek. Większe różnice w zakresie reakcji chemicznych i rodzajów tworzących się minerałów występują w cemencie ekspansywnym i glinowym, wykonywanych nie z klinkieru portlandzkiego.

Opisany poniżej, w uproszczeniu, proces dojrzewania zaczynu z cementu portlandzkiego można zatem bez większych błędów uznać za proces wszystkich cementów, w skład których wchodzi klinkier cementu portlandzkiego. W opisie procesu dojrzewania uwzględniono przede wszystkim te momenty, które konieczne są dla zrozumienia obowiązującego postępowania przy projektowaniu, wykonywaniu i eksploatacji betonu. Trzeba tutaj dodać, że kiedy mówić się będzie o procesie dojrzewania betonów, to proces ten będzie identyczny jak w zaczynach. Można zatem stwierdzić, że tzw. twardnienie betonu polega na twardnieniu zaczynu cementowego zawartego pomiędzy ziarnami kruszywa w betonie. Towarzyszy jednak temu bardzo istotne nowe zjawisko, a mianowicie łączenie się (przyklejanie, adhezja) zaczynu z powierzchnią ziaren kruszywa.

Spośród kilku teorii wiązania cementu portlandzkiego jako najbardziej uzasadnioną przyjmuje się teorię krystaliczno-koloidalną. Jest ona jak gdyby wypadkową wcześniejszych teorii: krystalicznej i koloidalnej.

Główną ideą teorii krystaliczno-koloidalnej jest przyjęcie, że stwardniały zaczyn stanowi niejednorodny układ krystalicznych i żelowych (bezpostaciowych) produktów hydratacji minerałów cementu. W każdym razie taki układ obserwowany jest w skali mikro.

Mimo nie w pełni jednolitego poglądu, zachodzące i dające się obserwować zjawiska w twardniejącym i w stwardniałym zaczynie dadzą się wytłumaczyć przywołaną teorią krystaliczno-koloidalną.

W procesie wiązania i twardnienia występują trzy charakterystyczne momenty przebudowy poszczególnych minerałów cementu:
•    rozpuszczenie się niektórych minerałów w wodzie,
•    hydroliza, czyli reakcja chemiczna minerału z wodą, której towarzyszy rozpad minerału na części składowe.
•    uwodnienie (hydratacja), czyli chemiczne przyłączenie wody przez minerał.

Wszystkie wymienione zjawiska oddziaływania wody określa się w praktyce krótko jako hydratację. Hydratacji towarzyszy twardnienie przetworzonych lub nowo utworzonych produktów. Przyjmuje się, że hydratacja trwa od chwili zmieszania cementu z wodą, aż do czasu uzyskania założonego produktu, co powinno nastąpić po 28 dniach. W rzeczywistości proces ten może trwać nawet kilka lat. Niektóre uwodnione minerały przybierają formy kryształów, inne są amorficzne (bezpostaciowe) lub po części przyjmują obie te formy.

Charakterystyczne jest, że w zasadzie każdy minerał reaguje z wodą samodzielnie. Dopiero po lej pierwszej przebudowie niektóre z nich wchodzą częściowo w związek z innymi uwodnionymi minerałami, tworząc dziesiątki różnych drobnych odmian związków do dziś zresztą w pełni nierozeznanych. Można jednak jednoznacznie ustalić zachodzące zasadnicze reakcje i ich produkty, o których wiedza jest potrzebna budowniczemu.

Podział procesu dojrzewania na okresy.
Można wyróżnić cztery charakterystyczne okresy w procesie przetwarzania się cementu zarobionego wodą, czyli w procesie dojrzewania.

Okres I – wstępnego dojrzewania. Trwa on od momentu wymieszania cementu z wodą do chwili, którą określa się początkiem wiązania. Początek tego okresu (do 10 minut) nazywa się okresem przedindukcyjnym.

Okres II – trwa od momentu oznaczonego jako początek wiązania do chwili zwanej końcem wiązania i nazywa się okresem wiązania. Określany jest też jako okres indukcyjny i stanowi jego zasadniczą część.

Okres III – trwa do chwili uzyskania przez cement pełnej wymaganej wytrzymałości na ściskanie. Według założeń normowych chwila ta następuje po 28 dniach od momentu zarobienia zaczynu. Okres ten nosi nazwę okresu tężenia. Dla cementów o opóźnionym procesie dojrzewania przyjmuje się 90 dni.

Okres IV – to już okres eksploatacji stwardniałego betonu. W sprzyjających warunkach następuje dalszy, choć bardzo powolny proces tężenia objawiający się wzrostem wytrzymałości Zakres wzrostu wytrzymałości zależy od rodzaju cementu.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *