Структура затвердевшего цементного камня и бетона. Зависимость от водоцементного отношения, влияние условий твердения

Строение затвердевшего бетона — представляется в виде пространственной решетки из затвердевшего цементного раствора (цементного камня) с распределенными в ней включениями из мелких зерен песка и более крупных зерен щебня или гравия. Пустоты между зернами должны заполняться только цементным раствором, так как цементный камень является самой нестойкой частью бетона. Цементный раствор должен обволакивать зерна заполнителей очень тонким и в то же время по возможности плотным слоем; тонкие слои плотного цементного камня на поверхности зерен дают большую стойкость, чем толстые слои. Нельзя заполнять пустоты между зернами щебня лишь мелкими частицами, так как последние имеют большую общую поверхность, что вызывает перерасход цемента. Заполнять эти пустоты только крупными зернами также невыгодно. Нормальной плотный бетон должен состоять из зерен разных размеров, при этом пустоты между зернами щебня заполняются более мелкими зернами песка, а цементный раствор обволакивает все зерна тонким слоем.

Цементный камень включает: непрореагировавшую часть клинкерных зерен, содержание которых с течением времени уменьшается; гель, состоящий из частичек гидратных новообразований и гелевых пор; относительно крупные кристаллы таких новообразований, как Са (ОН)а и др., видимые в микроскоп и не обладающие свойствами коллоидов; капиллярные поры; сферические воздушные поры, они образуются в небольшом количестве (2—5%) вследствие вовлечения воздуха при изготовлении теста. Структура затвердевшего цементного камня получила название «микробетон».

Прочность бетона прямо пропорциональна активности цемента. С понижением водоцементного отношения до известного предела прочности бетона данного состава и при данном способе уплотнения повышается.

(Условия твердения оказывают сильное влияние на прочность цемента. Наоборот, высыхание цементного камня, а также его замораживание прекращают твердение, а последнем случае может произойти даже сброс прочности. Особенно отрицательное действие оказывает раннее замораживание (когда цемент еще не набрал достаточной прочности), которое может вызвать разрушение изделий. При низких положительных температурах твердение идет, но медленно.)

Нормальными условиями твердения бетона считаются относительная влажность воздуха 90... 100% и температура (20±2) °с. Высокая влажность воздуха необходима, чтобы избежать испарения воды из бетона, что может привести к прекращению твердения. Твердение бетона ускоряется с повышением температуры и замедляется с ее понижением.