Применение вяжущих веществ имеет давнюю историю. Древние египтяне использовали обожженный природный гипсовый камень. Греки и римляне начали с применения обожженного известняка, позже научились к извести и воде добавлять песок, дробленый камень или кирпич и битые черепки. Это был первый в истории человечества бетон.

Известковый раствор не твердеет под водой, поэтому для подводных сооружений римляне применяли совместно размельченные известь и вулканический пепел или обожженные глиняные черепки. Использование активных кремнезема и глинозема, входящих в состав вулканического пепла и глины, позволяло получить вяжущее, впоследствии названное «пуццолановым цементом».

В ряде древних римских сооружений, таких как Римский колизей или мост Гард вблизи Ним, цементный раствор, на котором была сложена каменная кладка, сохранил до наших дней высокую прочность.

После застоя в применении цемента в средние века лишь в XVIII в. может быть отмечен некотор ...

На любой стадии гидратации капиллярные поры представляют собой часть общего объема, которая не была заполнена продуктами гидратации. Так как продукты гидратации занимают объем, превышающий более чем в два раза объем первоначальной твердой фазы (т. е. цемента), то по мере гидратации цемента объем капиллярной системы пор уменьшается.Таким образом, капиллярная пористость цементного камня зависит как от В/Ц смеси, так и от степени гидратации. Скорость твердения цемента сама по себе не имеет значения, но вид цемента влияет на степень гидратации, достигаемую в определенном возрасте. При В/Ц более 0,38 объем геля недостаточен для заполнения всего имеющегося пространства, поэтому некоторый объем капиллярных пор будет оставаться даже после завершения процесса гидратации.

Капиллярные поры невозможно видеть в оптическом микроскопе, но было установлено, что их размер составляет порядка 12,7-10~5 см. Они различаются по форме, но, как известно из результатов определения прони ...

Свойства бетона исследуют главным образом с целью проектирования состава бетона, поэтому в этой главе будут рассмотрены различные свойства бетона.
Требуемые свойства затвердевшего бетона определяются при проектировании конструкций, а свойства бетонной смеси устанавливают в зависимости от вида конструкции и способов ее укладки и транспортирования. Проектирование состава бетона — это процесс выбора необходимых компонентов бетона и определение их соотношения для получения наиболее экономичным путем бетона с минимумом заданных свойств, а именно необходимой консистенцией бетонной смеси, прочностью и долговечностью. ...

Многие механические свойства цементного камня и бетона зависят не столько от химического состава гидратированного цемента, сколько ют физической структуры продуктов гидратации. Поэтому необходимо иметь правильное представление о физических свойствах цементного геля.Свежеприготовленное цементное тесто представляет собой пластичную структуру из частиц цемента в воде, но как только тесто схватилось, его кажущийся или общий кбщм остается примерно постоянным. РЦ любой стадии гидратации твердеющее тесто (цементный камень) состоит из разч личных гидратных новообразований, которые в целом относят к гелю, кристаллов Са(ОН)2, некоторых второстепенных компонентов, негидратированного цемента и объема пор, которые были заполнены водой. Эти поры называют капиллярными порами, но в геле существуют внутренние пустоты, называемые порами геля. Таким образом, в гидратированном тесте различают два класса пор, представленных схематически на рис. 1.3. Крупные черные точки на схеме представляют гелевые част ...

В предшествующих разделах было показано, что тепловыделение цемента является аддитивной функцией его минералогического состава. По-видимому, различные гидраты сохраняют свою идентичность в цементном геле, который можно рассматривать как дисперсную физическую смесь, состоящую из сополимеров гидратов. Дальнейшие подтверждения этого были получены на основе измерения удельной поверхности гидратированных цементов, содержащих различные количества C3S и C2S. Результаты измерений согласуются с определениями удельной поверхности гидратированных C3S и C2S. Кроме того, количество воды для гидратации соответствует принципу аддитивности отдельных компонентов.

Этот аргумент, однако, не распространяется на все свойства цементного камня, а именно на усадку, ползучесть и прочность; тем не менее минералогический состав дает некоторое представление об изучаемых свойствах материала. В частности, минералогический состав цемента определяет скорость тепловыделения при гидратации и стойкости це ...

Сырьевыми материалами для получения портландцемента являются главным образом карбонатные горные породы, такие как известняк или мел, а также глинозем и кремнезем в виде глины или глинистого сланца. Возможно использование мергелей, состоящих из природной смеси карбонатных и глинистых пород.
Процесс производства цемента состоит из измельчения сырьевых материалов, тщательного их перемешивания в требуемом соотношении и обжига в больших вращающихся печах. При температурах около 1300—1400°С происходит спекание и частичное оплавление сырьевой смеси. Продукт, получаемый при этом, называют цементным клинкером. Клинкер охлаждают и тонко измельчают совместно с небольшой добавкой гипса, в результате получают портландцемент.
Подробное описание процесса производства портландцемента имеется в руководствах по технологии вяжущих веществ. ...

Гель является пористым веществом, поскольку он может содержать большое количество испаряющейся воды, а поры геля соединяют внутренние пространства между гелевыми частицами. Поры геля намного меньше капиллярных, их размер 15—20Ав диаметре, лишь на один порядок больше размера молекул воды. Поэтому давление водяного пара и подвижность адсорбированной воды отличаются от соответствующих свойств свободной воды. Количество обратимой воды указывает непос-редственно на пористость геля.

Поры геля занимают объем, составляющий около 28% общего объема геля. Фактическое значение пористости геля является характерным
для данного цемента и в основном не зависит от В/Ц смеси и степени гидратации. Следовательно, на всех стадиях гидратации образуется гель со сходными свойствами и продолжающаяся гидратация не влияет на уже образовавшиеся продукты. При увеличении общего объема геля с развитием гидратации, увеличивается также и объем пор геля. С другой стороны, объем капиллярных по ...

Термином «схватывание» характеризуют процесс загустевания цементного теста. Хотя во время схватывания тесто приобретает некоторую прочность, для практических целей целесообразно отличать схватывание от твердения, которое приводит к росту прочности схватившегося цементного теста.
На практике термины начало и конец схватывания используются для характеристики произвольно выбранных стадий схватывания. Возможно, что схватывание вызывается избирательной гидратацией клинкерных минералов первыми вступают в реакцию С3А и C3S. Добавка гипса замедляет образование гидроалюмината кальция, и в результате C3S схватывается первым.

В цементе с достаточной добавкой гипса каркас гидратированного цементного теста образуется из гидросиликата кальция. Если бы С3А схватывался первым, то это привело бы к образованию рыхлой структуры гидроалюмината кальция. Остальные клинкерные минералы гидратировались бы внутри этого пористого каркаса, что отрицательно повлияло бы на прочностные характер ...

Сырьевые материалы, используемые для производства портландце-мента, состоят в основном из окиси кальция, кремнезема, глинозема и окиси железа. В печи эти окислы химически взаимодействуют друг с другом с образованием ряда более сложных соединений, при этом достигается химическое равновесие. Обычно остается лишь небольшое количество химически не связанной окиси кальция. Однако во время охлаждения клинкера равновесие не сохраняется и в зависимости от скорости охлаждения изменяется степень кристаллизации минералов клинкера и количество аморфного вещества. Вещества одного и того же химического состава в аморфном, стеклообразном и кристаллическом состоянии значительно различаются по своим свойствам. Взаимодействие жидкой фазы клинкера с вновь образованными кристаллическими соединениями усложняет структуру клинкера.

Тем не менее цемент можно рассматривать как систему, находящуюся в равновесии, вследствие «замораживания» расплава в состоянии, существовавшем при температуре клинк ...

Прочность бетона обычно считается его основным свойством, хотя во многих случаях на практике другие характеристики, такие, как долговечность и непроницаемость, фактически могут быть более важными. Прочность обычно дает общую картину качества бетона, поскольку непосредственно связана со структурой затвердевшего цементного камня. Далее рассматривается влияние некоторых факторов на прочность бетона. ...