Структурообразование бетона

называют периодом формирования структуры
1 стадия
в процессе гидролиза трехкальциевого силиката выделяется гидрооксид кальция, образуя перенасыщенный раствор ( кидрооксид кальция, ионы сульфата, гидрооксида, щелочей, а также небольшое количество кремнезема, глинозема и железа)
из перенасыщенного раствора начинается процесс выделенияновообразования – гидрооксид Ca – Ca(OH)2 и эттрингит 3CaOAl2O33CaSO431H2O или ГСАК

индукционный период
образование мелких гидросиликатов кальция CSH - гидратные фазы, называющиеся цементным гелем (гидросиликатным) характеризуются чрезвычайно тонкой гранулометрией
с увеличением количества новообразований и плотности их упаковки пограничный слой становится малопроницаемым для воды (2–6 часов)

притяжения между цементными частицами малы.
Тесто приобретает связность и подвижность:
происходит постепенное поглощение поверхностными оболочками цементных зерен воды, толщина прослоек между зернами уменьшается, постепенно понижается подвижность теста и бетонной смеси.
в гелевых оболочках появляется осмотическое давление
внутренние слои цементных зерен, реагируя с водой, стремятся расшириться
наступает разрушение гелевых оболочек, отмечается доступ воды к внутренним слоям цементных зерен, ускоряется процесс гидратации.

Ca(OH)2 и ГСАК в виде длинных волокон, которые делят крупную пору на более тонкие с помощью волокнистых «мостков»
возникают пространственные связи, усиливающие сцепление между гидратными фазами и зернами цемента
между гидратными фазами возникают непосредственные контакты, число их множится – цементное тесто схватывается и затвердевает, образуя цементный камень

объем пор и их размеры уменьшаются, возрастает количество контактов кристаллов и коллоидных частиц, утолщаются и уплотняются гелевые оболочки на зернах цемента, срастающиеся в сплошной цементный гель с включением непрореагировавших частиц цемента

цемента
а – цементные зерна в начальный период гидратации; б – образование гелевой оболочки на цементных зернах – скрытый период гидратации; в – вторичный рост гелевой оболочки после осмотического разрушения первоначальной оболочки, образование волокнистых и столбчатых структур на поверхности зерен и в порах цементного камня – третий период гидратации; г – уплотнение структуры цементного камня при последующей гидратации цемента

Снаружи появляется 55 % новообразований, а 45 % остается внутри первоначальной границы зерна
В конце гидратации размеры волокон гидросиликатов кальция могут быть в 10–100 раз меньше размеров первоначальных волокон
В геле полностью гидратированного цемента остаются внутренние пустоты, называемые порами геля (новообразованиями(15×10-8¸40×10-8 см), в которых невозможно образование зародышей, они остаются незаросшими новообразованиями(пористость геля составляет 28 %)

в зависимости от В/Ц:
1 – минеральный наполнитель; 2 – негидратированный цемент; 3 – цементный гель; 4 – капиллярная вода (поры)

Изменение объема твердой и жидкой фазы в системе цемент–вода при гидратации цемента (В/Ц < 0,5): 1 – объем негидратированного цемента; 2 – первоначальный объем воды; 3 – объем твердой фазы гидратированного цемента; 4 – объем гелевой воды; 5 – объем контракционных пор; 6 – объем цементного геля вместе с порами

Цемент гидратируется длительное время (десятки, иногда сотни лет)

Степень его гидратации к определенному времени

a = wt /wполн

W-количество связанной воды

меньший, чем суммарно объем цемента и связанной воды (на 0,254 от объема воды)
Уменьшение объема системы вода-цемент в процессе гидратации называется контракцией
Составляет 7–9 мл на 100 г цемента
Зависит от:
минералогического состава цемента,
помола цемента,
В/Ц,
содержания добавок и др

при полной гидратации цемента (в геле) составило 47–52 %.
при твердении бетона без доступа воды извне для полной гидратации цемента необходимо, чтобы В/Ц было больше 0,5.
при твердении бетона в водных условиях полная гидратация возможна при В/Ц = 0,38
 при В/Ц , меньших 0,38 полная гидратация цемента невозможна

Изменение пористости бетона в процессе твердения:
1 – общая пористость; 2 – контракционная пористость;
3 – пористость геля; 4 – капиллярная пористость