За якийсь час схоплюється бетон? Які процеси протікають в ньому під час перетворення напіврідкого розчину в твердий матеріал? Як на ці процеси впливає температура атмосферного повітря? Давайте розбиратися.
Схоплювання: хімія і фізика
Для початку давайте з'ясуємо, що це за процес - схоплювання бетону, як він протікає з точки зору хімічних реакцій і фізичної моделі (див.також статтю «Бетонні стовпчики - важливий елемент будівництва»).
Уточнимо: всі процеси в бетоні, строго кажучи, правильніше називати гидратацией цементу. Зі зрозумілих причин куди більш стійкі хімічно кварцовий пісок і щебінь в реакцію не залучаються.
Хімічна модель
При контакті портландцементу з водою одночасно запускається кілька хімічних процесів, що зводяться до перетворення окисів і солей алюмінію і кальцію в, відповідно, гідроалюмінати і гідросилікати.
Основні реакції мають такий вигляд:
- 3CaO * Al2O3 + 6H2O -> 3CaO * Al2O3 * 6H2O.
- Ca2SiO4 + H2O -> Ca2SiO4 * H2O.
- 3CaO * SiO2 + H2O -> 3Ca2SiO4 * H2O + Ca (OH) 2.
Всі три реакції протікають з виділенням незначної кількості тепла. Повна гідратація цементу вимагає його змішування з водою в пропорції 1: 0,4; при цьому в власне хімічні процеси втягується приблизно 60% від загальної кількості води. Решта рідина залишається замкненою в осередках майбутнього бетону, формуючи його пористу структуру; вона буде випаровуватися протягом декількох тижнів або навіть місяців.
Паралельно з гідратацією складових цемент мінералів в масі бетону протікає кілька більш повільних реакцій, які поступово приводять до набору бетоном марочної міцності:
- Гашене вапно Ca (OH) 2 в союзі з вуглекислотою поступово перетворюється в міцний і слаборозчинний карбонат кальцію CaCO3.
Кілька мінералів, здебільшого складаються з карбонату кальцію.
- Приєднання до цієї реакції двоокису кремнію породжує не менш міцні і стабільні силікати кальцію.
фізична модель
Як процес виглядає з точки зору що відбуваються в масі бетону фізичних процесів?