До настоящего времени эту оценку, как правило, производят с помощью массовых или удельных характеристик, не дающих представления о содержании газовой фазы и свободного перового пространства на различн. Фазовый портрет процессов гидратации и твердения цемента

Отличительной особенностью процессов гидратации и твердения в системе цемент — вода является их самопроизвольный характер, при протекании которых происходит преобразование структуры низшего порядка и прочности — коагуляционной, в структуру более высокого порядка и прочности — кристаллизационной. Из этого следует, что переход системы цемент — вода из начального в конечное состояние сопровождается самоорганизацией структуры на протяжении всего периода взаимодействия компонентов системы, механизм которых зависит от многих факторов и при выяснении его закономерностей необходимы новые подходы для количественной оценки образующихся структур. До настоящего времени эту оценку, как правило, производят с помощью массовых или удельных характеристик, не дающих представления о содержании газовой фазы и свободного перового пространства на различных стадиях формирования структуры цементного камня. Малоперспективным направлением является использование таких характеристик, как размеры и число частиц или пор, расстояние между ними, число частиц или пор, приходящихся на единицу площади или объема и др., так как система цемент — вода является динамичной, развивающейся во времени и все первоначальные характеристики структуры непрерывно изменяются. Поэтому количественный состав системы цемент — вода целесообразно оценивать по объемному содержанию фаз, учитывающему их присутствие в равной степени, независимо от времени взаимодействия и типа образующихся структур.

Метод исследования процессов гидратации, твердения, формирования структуры и прочности цементного камня с использованием фазовых характеристик является весьма перспективным, так как предполагает изготовление экспериментальных объектов с фиксированным начальным фазовым составом, последующее изменение которого можно контролировать на любой стадии развития процессов и в любой момент времени. Необходимо отметить, что контроль за изменением фазового состава значительно упрощается, если использовать при исследованиях экспериментальные объекты, содержащие в исходном состоянии только твердую и жидкую фазы. Максимальное достижение двухфазного состояния объектов возможно при уплотнении предварительно увлажненного цемента (различные значения В/Ц) до водонасыщенного состояния при критических давлениях, исключающих отжатие жидкой фазы из материала, либо путем капиллярной пропитки уплотненного до заданной плотности слоя сухого материала.

Целью настоящей работы является выявление преимуществ использования объемных фазовых характеристик или их сочетаний при количественной оценке перестройки структуры в процессе гидратации и твердения цемента. В работе использовался цемент марки 400 Топкинского завода с удельной поверхностью 283 м2/кг, полученный из клинкера следующего минералогического состава, %: C3S - 57,32; C2S - 19,48; С3А - 7,21; C4AF — 12,3. Образцы размером 25х25х(25±1) мм изготовлялись методом двухстороннего прессования предварительно увлажненного цемента с использованием зависимости: , (1) где — плотность слоя сухого цемента в образце, кг/м3; , — плотность влажного спрессованного образца, кг/м3; W — абсолютное влагосодержание образца или водоцементное отношение в образце, кг/кг или отн. ед. Объемное содержание фаз в образцах определялось по формулам: Кт1 = /, отн. ед.; Кж1 = /, отн. ед.; Кг1 = 1 - (Кт1 + Кж1), отн. ед., (2) где Кт1, Кж1, Кг1 — соответственно объемное содержание твердой, жидкой и газовой фаз в начальном состоянии; = 3010 кг/м3; — плотность воды, = 1000 кг/м3. Данные по фазовому составу образцов пред — истинная плотность цемента, = 3010 кг/м3; — плотность воды, = 1000 кг/м3. Данные по фазовому составу образцов представлены в табл. 1. Таблица 1 В/Ц, отн. ед. , кг/м3 Кт1 Кж1 Кг1 0,108 2384 0,8 0,19 - 0,112 2235 0,75 0,25 - 0,144 2086 0,70 0,30 - 0,181 1937 0,65 0,35 - 0,221 1788 0,60 0,395 0,005 0,269 1639 0,55 0,440 0,010 0,300 1490 0,50 0,447 0,053 0,320 1415 0,475 0,453 0,072 После заданных сроков твердения в воздушно-влажных условиях определялись плотность затвердевших образцов, плотность в высушенном при t=80 оC состоянии и прочность при сжатии. Полученные после разрушения кусочки образца измельчались в механической ступке (без растирания) до порошкообразного состояния (0) и перекристаллизации первичных продуктов гидратации (dS/d