Характеристики, а также основные свойства цемента

Цемент – это минеральное вещество вяжущей консистенции, которое производится искусственно и превращается после затворения его водой в пластичную массу, затвердевающую после высыхания и превращающуюся в камень. От прочих вяжущих субстанций данный стройматериал отличается своей способностью схватываться, набирая прочность, даже при повышенной влажности.

Цемент используют в основном для приготовления бетонов, а также различных растворов. Чтобы научиться грамотно использовать этот уникальный стройматериал, необходимо изучить все его свойства и характеристики и понять, какие процессы происходят в бетонах либо цементных растворах.

Гидратация

Как известно, цемент представляет собой вяжущее гидравлическое вещество. Иными словами, для получения твердого камнеподобного тела, используемый порошок следует залить водой. Добавив необходимое количество воды, вы запустите необратимый процесс, которым можно при желании управлять.

Что же происходит в ходе этого необратимого процесса? Начинается химическая реакция: молекулы воды соединяются с молекулами минералов, которые входят в состав цемента. Это приводит к растворению порошка и образованию пластичной массы. Явление, в ходе которого вода соединяется с растворенным в ней материалом, называется гидратацией.

В ходе гидратации происходит постепенное насыщение раствора продуктами реакции, отвечающими за прочностные характеристики будущего изделия. В определенный момент процесс растворения заканчивается, а цементное тело утрачивает свою подвижность и схватывается, превращаясь в студень. Схватывание происходит вскоре после замешивания раствора – в первые же часы.

Время начала данного процесса, называемого коллоидацией, а также его продолжительность зависят от количества использованной воды, температурного режима, состава цемента (если гипсовый камень не используется, подвижность теряется, практически, мгновенно), а также тонкости помола цементного порошка (чем мельче помолот порошок, тем более быстрым будет схватывание).

Что отсрочить процесс схватывания и растянуть его, подвижную массу следует постоянно перемешивать. Именно это происходит в специальных автомобилях-миксерах, транспортирующих бетон. Но поддерживать пластичность раствора бесконечно долго невозможно, вязкая масса в определенный момент начинает утрачивать полезные свои свойства.

Рекомендуется изучить цемент заранее, что поможет определить фактические сроки схватывания этого материала и при необходимости скорректировать их при помощи специальных добавок. Иногда материал схватывается очень быстро, почти сразу после затворения водой, и выделяет при этом много тепла.

Явление это называют ложным схватыванием, чтобы его не допустить, раствор можно «оживить» путем перемешивания. «Ложное схватывание» — негативное свойство цемента, такой материал обычно отбраковывают.

Когда раствор утрачивает свою подвижность, растворенные в нем частички цемента начинают кристаллизоваться, увеличиваться и переплетаться, сращиваясь в цементный камень. Данный процесс протекает с различной скоростью – вначале масса быстро становится все более прочной, а затем ее кристаллизация несколько замедляется.

Окончательное затвердевание может продолжаться годами, однако проектная марка прочности получаемых изделий достигается за двадцать восемь дней, распалубка при благоприятных влажности и температуре возможна уже через три-пять дней.

Цемент и температура

На процессы схватывания, а также твердения цементного камня температура воздуха оказывает непосредственное влияние. Чем более высокой будет температура, тем быстрее можно будет получить изделие нужной прочности.

К примеру, спустя пару часов после приготовления раствора при температуре в двадцать градусов начнется схватывание, а еще спустя один час оно прекратится. При более низкой температуре окружающего воздуха материал может сохраняться подвижным гораздо дольше (при нулевой температуре – до двадцати часов).

Между температурным режимом, а также стадией твердения бетона/раствора существует прямая зависимость. При отрицательной температуре процесс этот, практически, останавливается, тогда как при помощи искусственного повышения температуры изделие можно быстро довести до проектной марки.

Отдельно следует заметить, что в ходе гидратации цемента происходит выделение энного количества тепла. Этот явление в нормальных условиях в обязательном порядке контролируется, поскольку в массивных монолитных конструкциях внешние слои бетона остывают более быстро, чем внутренние, в результате чего могут появляться термические напряжения, провоцирующие образование в материале трещин.

В зимний период активное тепловыделение, несомненно, является плюсом, поскольку дольше поддерживается более высокая температура уложенного бетона, в результате чего продолжает увеличиваться его прочность. На количество выделяемого тепла влияние оказывает минералогический состав вещества, а также тонкость его помола.

Отрегулировать тепловыделение можно путем подбора конкретного типа строительного материала или с помощью минеральных добавок.