Файл: Михайлов В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции.pdf

Представление о частице коллоидного размера ясно из ее модели (рис. 2.5). Модель изображает частицу си­ ликата кальция в среде гндратированных ионов в ка­ кой-то момент времени и фиксирует расположение ио­ нов, участвующих в общем тепловом движении. В углах решетки силикатной частицы, где экспонированные ионы

кристалла обладают наибольшим потенциалом, в пер­ вую очередь адсорбируются катионы различных ве­ ществ, которые конкурируют с диполями воды, вытесняя их из комплекса. В некотором отдалении от частицы рас­ полагаются свободно движущиеся ионы веществ и ди­ поли воды. Если в среде при насыщении появятся новые гндратированные силикатные ионы, они будут погло­ щаться комплексом частицы и ее кристаллическая осно­ ва будет расти.

30

/ Если бы в массе цементного теста не было воздуха, то каждый промежуток между несколькими зернами це­ мента был бы заполнен водой (см. рис. 2.3) и в ней сво­ бодно могли бы перемещаться ионы гндратпрованных ве­ ществ, образуя единый большой кристалл. Воздух пре­ пятствует образованию единого кристалла, и ионы, выбрасываемые на поверхность «цементный клей — воз­ дух», образуют на этой поверхности большое число цент­ ров кристаллизации. В результате получается очень дисперсная структуралпоказанная на рис. 2.3.//Структура теперь принимает вид разветвленного пространственного каркаса — сростка гндратпрованных алюмннатных и ферроалюминатных соединений, заполненного до отка­ за коллоидной структурой гидросиликатов кальция, вза­ имно соединенных капиллярными контактами коллоид­ ных частиц, в той пли иной степени проросших новооб­ разованиями. Роль капиллярного контакта в прочности и деформативностп цементного камня, раствора и бето-1 на, как это будет пояснено ниже, является решающей.]

Э.Фрейсине назвал цементный камень псевдотвердым

Э. Фрейсине, Геллер и др. изображают цементный камень в виде твердого тела, пронизанного во всех на­ правлениях каналами самых разнообразных диаметров и заполненных или не заполненных водой. На основании общеизвестной теории капиллярности вода в капилляре находится всегда во взаимодействии и в установившем­ ся режиме с содержанием влаги в атмосфере. Когда че­ рез капиллярный мениск нет перехода влаги, капилляр­ ное давление равно:

ся в виде пространственной диаграммы (рис. 2.6).

31

При изменении влажности воздуха часть влаги ухо­ дит из бетона и все капилляры, диаметр которых боль­ ше D , определенные но выражению (2.2), должны вы­ сохнуть. Практически использование изложенной теории представляет большие трудности вследствие полного не­ соответствия структуры цементного камня условной схеме пересекающихся каналов. В качестве более обо­

Рис. 2.6. Зависимость между Пп< D и ф, поз­

воляющая определять капиллярное давление в структуре цементного камня

снованной схемы следует принять схему полидисперсной структуры бетона (см. рис. 2.3 и 2.4), подробно рассмот­

32

между коллоидными частицами без учета слоев воды, прочно за­ крепленных на частицах, в см.

При нарушении равновесия влажности, например при повышении влажности среды, влага переходит из среды в капиллярный контакт, вследствие чего взаимо-

действующие частицы отодвигаются и устанавливаются на расстоянии x'l>xl (см. рис. 2.4). При этом диаметр контакта г2 и кривизна мениска г, меняются на г'2 и г [ , а новое равновесное капиллярное давление П1П становит­ ся меньше Пи (см. рис. 2.9).

Из выражения (2.4) легко получить величину усадки цементного камня при изменении влажности окружаю­ щего образец воздуха ср, в зависимости от характери­ стик цементного камня а и Х\. Принимая, что на 1 см2 приходится п контактов, капиллярное давление на 1 см2 составит K—k\n. Если средний радиусГкапиллярных ча­ стиц в цементном камне составляет г см, то число кон­ тактов будет п=—^— .

Величина усадки цементного камня равна:

После решения уравнения с учетом (2.4) получим:

34

= 0,1 см, получим значение усадки е у с = - ^ . Для цементного камня с £ G = 2 5 0 000 кгс/см2

В процессе гидратационного твердения цементного камня отсос воды в диффузный слой идет непрерывно; так же непрерывно происходит сжатие зерен новообра­ зований, в результате чего значение кривизны поверх­ ности жидкости в порах системы увеличивается.

Возникшее в какой-то момент времени равновесие между влажностью среды и содержанием воды в цемент­ ном камне вскоре вновь нарушается и происходит кон­ денсация влаги в контакте, вследствие чего капилляр­ ное сжатие частиц уменьшается, уменьшается и величи­ на усадки. При непрерывном и неограниченном притоке влаги из воздуха среды происходит полная компенсация усадочного сжатия. Это наблюдается при выдерживании образцов твердеющего бетона в воде, когда вследствие неограниченного ее притока в бетон не только компен­ сируется усадка, но бетон разбухает и увеличиваются размеры пор и каналов системы.

[Если с момента начала схватывания и твердения вла­ га среды меньше влаги бетона, то бетон будет отдавать влагу в среду тем энергичнее, чем крупнее поры новооб­ разований. Произойдет интенсивная усадка, и если сре­ да очень сухая, а диаметр поры велик, то воды окажет­ ся недостаточно для снабжения диффузионного слоя гидратируемых частиц клинкера и твердение бетона.за-