Книги по строительству

 Свойства бетона

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Вода в цементном камне

О присутствии воды в цементном камне уже неоднократно упоминалось. Цементное тесто является гигроскопическим веществом вследствие гидрофильного характера частиц цемента и наличия в нем субмикроскопических пор. Фактическое содержание воды в цементном камне зависит от влажности окружающей среды. В частности, капиллярные поры из-за их сравнительно большого размера осушаются в тех случаях, когда относительная влажность окружающей среды падает ниже примерно 45%, в порах геля вода адсорбируется Даже при очень низкой влажности среды.

Таким образом, можно видеть, что вода в цементном камне может удерживаться с различной степенью прочности связи. С одной стороны, имеется свободная вода, с другой — химически связанная, образующая определенную часть гидратированных соединений. Между этими двумя крайними категориями находится вода геля, которая может удерживаться в цементном камне различными силами.

Вода, удержанная поверхностными силами частиц геля, называется адсорбционной водой. Часть этой воды, которая по данным некоторых исследователей удерживается между поверхностями определенных плоскостей в кристалле, называется цеолитовой водой.

Вода решетки — это часть кристаллизационной воды, которая химически не связана с основными компонентами решетки.

Свободная вода удерживается в капиллярах и находится вне поля действия поверхностных сил твердой фазы.

В настоящее время нет методики испытаний, которая позволила бы определить количество воды в указанных различных ее состояниях. Также нелегко предсказать эти величины исходя из теоретических представлений, поскольку величина энергии связи воды в гидрате такого же порядка, как и величина энергии связи адсорбированной воды

По существующей классификации полезная для исследовательских целей вода в цементном камне подразделяется на воду неиспаряющуюся и испаряющуюся.

Это разделение достигается при высушивании цементного камня до установившегося равновесия (т. е. до постоянного веса) при определенном давлении пара. Обычно высушивание выполняется при величине давления пара 8-10~3 ммрт.ст., получаемого над Mg(ClO4h 2H2O. Недавно было применено высушивание цементного камня под вакуумом, соединенным с влагоуловителем, охлажденным до температуры—79° С. Количество испаряющейся воды может быть определено также путем высушивания при повышенной температуре, обычно 105° С, в результате или вымораживания, или удаления с растворителем.

Все эти методы в сущности основаны на разделении воды в соответстви с возможностью ее удаления из цементного камня при определенном пониженном давлении водяного пара. Такое деление неизбежно является в какой-то части произвольным, поскольку зависимость между давлением водяного пара и содержанием воды в цементном камне имеет непрерывный характер. В противоположность кристаллогидратам в этой зависимости нет характерных точек, соответствующих определенным стехиометрическим количествам воды.

В целом, неиспарающаяся вода включает почти всю химически связанную воду, а также некоторое количество воды, не удерживаемой химическими связями. Эта вода характеризуется более низким давлением пара, чем вода в окружающей атмосфере; количество такой воды в действительности есть непрерывная функция давления окружающего пара.

Количество неиспаряющейся воды увеличивается по мере развития гидратации, но в насыщенном водой цементном камне количество неиспаряющейся воды никогда не может превысить половину общего количества имеющейся воды. В достаточно полно гидратированном цементе количество неиспаряющейся воды составляет около 18% веса безводного материала; такое соотношение возрастает примерно до 23% в полностью гидратированном цементе. Это вытекает из пропорциональной зависимости между количеством неиспаряющейся воды и объемом твердой части цементного камня, при этом последний объем может быть использован для определения количества присутствующего цементного геля, т. е. степени гидратации.

Способ удержания воды в цементном камне определяет энергию связи. Например, 400 калорий необходимо для связывания 1 г неиспаряющейся воды, в то время как энергия кристаллизационной воды Са(ОН)2 составляет 850 калорий на 1 г. Кроме того, плотность воды различна и составляет примерно 1,2 для неиспаряющейся воды, 1,1 для воды геля и для свободной воды. Было показано, что увеличение плотности адсорбционной воды при ее низких поверхностных концентрациях не есть результат уплотнения, а вызывается ориентацией молекул в адсорбированной фазе вследствие действия поверхностных сил.