Ложное схватывание цемента

Материал из СТ-Бетон
Перейти к: навигация, поиск

// см также https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27524634 //

Ложное схватывание - преждевременная частичная или полная потеря подвижности цементным тестом в течение нескольких минут после перемешивания цемента с водой. Повторное перемешивание цементного теста без добавки воды восстанавливает и поддерживает пластичность цементного теста до тех пор, пока оно не схватится обычным способом и без потери прочности. Явление ложного схватывания известно давно. [1] [2]

Ложное схватывание цемента и аномальное схватывание цементных систем в присутствии добавок

Явление ложного схватывания цемента необходимо отличать от явления аномального схватывания цементных паст, растворов, бетонов в присутствии добавок-пластикаторов. Механизм ложного схватывания цементных систем с добавкам ПАВ основан на воздействии компонентов добавки на скорость гидратации клинкерных минералов, прежде всего на трехкальциевый алюминат. На ранней стадии ускоряется образование эттрингита, что и приводит к потере удобоукладываемости. Образовавшийся эттрингит адсорбирует компоненты добавки и соответственно тормозит гидратацию трехкальциевого алюмината вследствие замедления превращения эттрингита в моносульфоалюминат кальция. В дополнение к этому концентрация компонентов добавки остается на таком уровне, что одновременно тормозится гидратация трехкальциевого силиката [3].

Причины ложного схватывания цемента

Общепризнано, что главной его причиной является дегидратация гипса, вызванная повышенной температурой (100—160 °С) в мельнице при размоле клинкера. При этом образуются полугидрат (CaSO4·0,5Н2О) или ангидрит (CaSO4), которые при перемешивании цемента с водой гидратируются с образованием гипса. При затворении такого цемента образовавшийся при помоле полугидрат интенсивно взаимодействует с водой и образует игольчатые кристаллы двугидрата. В результате резкого уменьшения содержания жидкой фазы и армирования цементного теста кристаллами двугидрата фиксируется увеличение жесткости цементно-водной системы [4]. Таким образом, схватывание гипса имитирует общее загустевание цементного теста. При этом двуводный гипс и ангидрит сразу после затворения цемента не участвует в замедлении гидратации С3А, которая протекает с большой скоростью при значительном выделении тепла [5], что обуславливает быстрый разогрев цементного теста изготовленного на цементе с признаками ложного схватывания.

// несколько другой механизм прописан у Нормантовича автореф. стр.1-2// //уменьшение в/о при замене двуводного гипса на полуводный - автореферат Нормантовича с.9-11, 14-15 //

Иногда ложное схватывание проявляется у цементов, длительно хранившихся в силосах при высокой температуре, вследствие дегидратации двуводного гипса до полуводного и ангидрита. Отмечается и сопутствующее указанным химическим процессам снижение сыпучести цемента. Помол и хранение цементов при низких температурах создают гарантию против получения этих вяжущих с нежелательными явлениями ложного схватывания. [6].

Другая причина появления ложного схватывания может быть связана с наличием щелочей в цементе. При хранении цемента они образуют карбонаты, которые, в свою очередь, реагируют с Са(ОН)2 — продуктом гидролиза C3S — с образованием СаСО3. Последний осаждается, вызывая загустевание теста[2],[7].

Были высказаны также предположения, что ложное схватывание может быть следствием активации C3S в результате аэрации в условиях умеренно высокой влажности. Вода адсорбируется на зернах цемента, и активированные этим поверхности зерен могут быстро соединяться с большим количеством воды при перемешивании: такая быстрая гидратация будет также вызывать ложное схватывание.[2]

Ложное схватывание цемента в нормативной литературе

Ложное схватывание является частным случаем аномального схватывания цемента, которое в отечественной нормативной документации раскрыто слабо.

По ASTM C 451: 

  Раннее схватывание ("early stiffening") - ранняя потери подвижности (или развитие жесткости) цементным тестом, раствором или бетоном, включающее как ложное схватывание ("false set"), так и мгновенное схватывание ("flash set"). 
  Мгновенное схватывание ("flash set") - ранняя потеря подвижности цементным тестом, раствором или бетоном, обычно с выделением значительного количества тепла, при этом жесткость смеси не может быть уменьшена, а подвижность не может быть восстановлена путем дальнейшего перемешивания без добавления воды; также известно как "быстрое схватывание" ("quick set").
  Ложное схватывание ("false set") - ранняя потери подвижности (или развитие жесткости) цементным тестом, раствором или бетоном, без выделения большого количества тепла, жесткость смеси может быть уменьшена, а пластичность восстановлена путем дальнейшего перемешивания без добавления воды.

По ГОСТ 30515-2013 "Цементы. Общие технические условия": 

  Ложное схватывание цемента - Преждевременная частичная или полная потеря подвижности цементным тестом, устраняемая с помощью механического воздействия.
  Ложное схватывание типа 1 - Резкая преждевременная потеря подвижности цементным тестом, обычно связанная с гидратацией полуводного гипса, образовавшегося в цементе при его помоле, устраняемая с помощью механического воздействия.
  Ложное схватывание типа 2 - Постепенная, обычно частичная преждевременная потеря подвижности цементным тестом по другим причинам, устраняемая с помощью механического воздействия.

ГОСТ Р 56588-2015 "Цементы. Метод определения ложного схватывания" 

  Дефектом цемента является ложное схватывание типа I, в этом случае цемент считают обладающим ложным схватыванием. 
  Ложное схватывание типа II и тенденция к быстрому схватыванию не приводят к существенному ухудшению строительно-технических свойств цемента и не являются дефектом цемента.

Ложное схватывание II типа связано с образованием гидросульфоалюминатов различного состава и в меньшей степени отражается на подвижности смесей. [8].

Методы испытания цемента на ложное схватывание

Возможность использования цемента с признаками ложного схватывания

6.2.3 Следует исключать применение цементов с признаками "ложного схватывания". Рекомендуется обеспечить проверку цементов на "ложное схватывание" в присутствии применяемых химических добавок. Не допускается применение "лежалых" цементов.[ОДМ 218.3.070-2016 "Методические рекомендации по разработке рецептуры самоуплотняющегося бетона с заданными свойствами по водонепроницаемости для буронабивных свай"]

Отмечается, что цементы с ложным схватыванием имеют низкую пластифицируемость, в частности, СП С-3; и бетоны быстро теряют подвижность во времени. Борисов А.А., Калашников В.И., Ащеулов П.В. Классификация реакционнной активности цементов в присутствии суперпластификаторов // Строительные материалы, №1, с. 10-12

К вопросу об аномальном схватывании и твердении портландцемента / Ш. М. Рахимбаев, Н. М. Толыпина, Т. В. Аниканова, Е. Н. Хахалева // Региональная архитектура и строительство. – 2022. – № 2(51). – С. 53-61. – DOI 10.54734/20722958_2022_2_53. – EDN MLFAUJ.

Предупреждение ложного схватывания

Ложное схватывание цемента может вызвать быструю потерю пластичности бетонной смеси во время перемешивания либо перевозки к месту потребления. Его можно предупредить глубоким охлаждением клинкера, помолом его, преимущественно в сепараторных мельницах, либо охлаждением корпуса мельниц открытого цикла, сильной аспирацией, а также подачей распыленной водно-воздушной смеси в последнюю камеру мельницы[7].





https://vekha.ru/preduprezhdenie_lozhnogo_shvatyvani

http://rifsm.ru/u/f/sm_07_2007.pdf

https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293800/4293800258.pdf

https://tekhnosfera.com/besproparochnaya-tehnologiya-betona-s-uchetom-anomalnyh-svoystv-plastifitsirovannyh-tsementnyh-sistem

Примечания

  1. ↑ Ли Ф.М. Химия цемента и бетона. — М.: «Госстройиздат», 1961. — 647 с. — 6000 экз.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 Невилль А.М. Свойства бетона. — М.: Издательство литературы по строительству, 1972. — С. 17. — 344 с.
  3. ↑ {{Статья|ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/mehanizm-lozhnogo-shvatyvaniya-tsementnyh-sistem-s-dobavkami-pav%7Cавтор=%7Cзаглавие=Серенко А. Ф., Петрова Т. М. Механизм ложного схватывания цементных систем с добавками ПАВ|год=2008|язык=ru|издание=Известия Петербургского университета путей сообщения|тип=|выпуск=2|страницы=240-249
  4. ↑ Теория цемента / под ред. Пащенко А.А.. — Киев: Будiвельник, 1991. — С. 123. — 168 с.
  5. ↑ Рояк С.М., Рояк Г.С. Специальные цементы. — М.: Стройиздат, 1983. — С. 53. — 279 с.
  6. ↑ В. К. Классен, Т. И. Тимошенко, В. В. Смирных. Способы повышения текучести цемента // Эффективные строительные композиты : Научно-практическая конференция к 85-летию заслуженного деятеля науки РФ, академика РААСН, доктора технических наук Баженова Юрия Михайловича, Белгород, 02–03 апреля 2015 года / Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова.. — 2015. — С. 263-268.
  7. ↑ 7,0 7,1 Рояк С.М., Рояк Г.С. Специальные цементы. — М.: Стройиздат, 1983. — С. 67. — 279 с.
  8. ↑ Никифоров Ю.В. Особенности цементов для применения в составах сухих строительных смесей (русский) // Доклады конференции BALTMIX-2006. — 2006.
Источник — «https://stroytechnolog.ru/wiki/index.php?title=Ложное_схватывание_цемента&oldid=1584»