Силикатный цемент время затвердевания

Схватываемость цемента – скорость схватывания при различных условиях

Необратимый процесс потери подвижности бетона или цементно-песчаного раствора называется – время схватывания цемента. Это важный, нормируемый показатель качества для всех общестроительных цементов (портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый цемент, композиционный цемент и др. видов) кроме тампонажных.

• Начало схватывания цемента
• Сроки схватывания цемента
• Ускорители схватывания цемента
• Замедлители схватывания цемента
• Ложное схватывание цемента
• Заключение

Для тампонажных цементов нормируется «время загустевания». Практическое применение данного показателя заключается в определении времени возможности продолжения строительных, а также возможности использования бетонной конструкции по прямому назначению.

Гидратация цемента – особенности процесса

Гидратация – это необратимый процесс, при котором молекулы воды соединяются с молекулами минералов, входящих в состав цемента. В результате таких взаимодействий образуется пластичная масса, которая после затвердевания преобразуется в камнеподобное твердое тело.

В нормативной документации указываются допустимые водоцементные соотношения, которые зависят от применяемой марки цемента и требуемых характеристик получаемых продуктов. При достаточном количестве химически связывается примерно 25 % воды, остальная жидкость переходит в физически связанное состояние. Введение в материал воды в количестве меньше допустимого приводит к неполной гидратации, а больше допустимого – к образованию пор. В обоих случаях прочностные характеристики конструкции снижаются.

Силикатные цементы

Силикатные цементы представляют собой систему «порошок-жидкость». Порошок — тонко измельченное алюмосиликатное стекло (оксиды кремнии, алюминии, кальции, фторид натрия — до 15%, оксида цинка в нем тет). Жидкость — смесь фосфорных кислот. При отверждении силикатного цемента в результате взаимодействия фосфорной кислоты с частицами порошка образуется кремниевая кислота. Эта реакция подобна процессу полимеризации пластмасс. С течением времени, по достижении определенною рН происходит структурирование геля. Застывший силикатный цемент состоит из нерастворенпых частиц порошка и матрицы, представляющей собой силикагель. В момент внесения цемента в подготовленную кариозную полость его рН=1,6. Нейтральным рН становится лишь через 24 часа. В силикатной пломбе длительное время присутствует свободная фосфорная кислота. За счет этого силикатные цементы при наложении без изолирующей прокладки оказывают выраженное раздражающее действие на пульпу. Следует отметить, что применение силикатных цементов требует строгого соблюдения рекомендуемого времени замешивания и пломбирования. При несоблюдении этих требований образование геля может начаться до заполнения цементом подготовленной кариозной полости. В таком случае нарушается гелеобразование, структура цемента становится слабой и растворимой в ротовой жидкости.

Положительные свойства силикатных цементов:

• удовлетворительные эстетические качества;
• противокариозное действие (за счет содержания фторидов);
• коэффициент температурного расширения цемента приблизительно равен коэффициенту температурного расширения тканей зуба;
• простота применения;
• низкая стоимость.

• высокая токсичность для пульпы (обязательна изолирующая прокладка!);
• недостаточная механическая прочность;
• растворимость в ротовой жидкости;
• отсутствие адгезии к тканям зуба;
• значительная усадка при твердении.

Серьезные недостатки силикатных цементов привели к тому, что эти цементы, длительное время бывшие «классическим» материалом для пломбирования фронтальных зубов, в настоящее время практически полностью вытеснены более совершенными реставрационными материалами — композитами, стеклоиономерными цементами, компомерами, вкладками и т.п.

Показаниями к применению силикатных цементов в настоящее время считаются:

1. Полости III класса.
2. Полости V класса во фронтальных зубах.
3. Полости II класса в премолярах (видимые поверхности).

При пломбировании полостей II класса силикатным цементом, учитывая его низкую механическую прочность, дополнительная площадка не формируется. Силикатные цементы, как правило, применяются для пломбирования в тех случаях, когда пациент не имеет возможности оплатить лечение с использованием композиционных пломбировочных материалов, СИЦ или вкладки. В настоящее время выпуск силикатных цементов в мире значительно сократился. В нашей же стране пока выпускаются такие цементы как «Силицин» и «Белацин», за рубежом — «Fritex» (SpofaDental), «Silicap» (Vivadent).

Состав бетона и требования ГОСТ

Основа силикатного бетона – известь и кремнеземистый компонент, разведенные водой. В качестве кремнеземистого вещества обычно выступает искусственный или природный пуццолан – зола из отходов ТЭЦ, доменный шлак, мелкий кварцевый или кварцево-полевошпатный песок. Итоговое качество составляющих в отдельности и раствора в целом отражено в ГОСТ 25214-82.

Пуццолановый цемент

Условия, которым должна соответствовать известь для силикатного бетона:

• содержание оксида магния – до 5%;
• обжиг частиц с одинаковой скоростью;
• гидратация со средней скоростью;
• период гашения – менее 30 минут.

При производстве силикатного бетона могут использоваться иные виды наполнителей – аглопоритовый песок или щебень, керамзит разной фракции, шлаковая пемза, шунгизитовые гравийные частицы.

Аглопорит

Важно! Согласно ГОСТу, вода тоже обязана иметь определенный химический состав.

В раствор могут вводится разнообразные добавки для улучшения свойств бетона:

• пластификаторы;
• пенообразователи;
• триэтаноламин (ТЭА);
• гипс;
• водоотталкивающие вещества и т.д.

к содержанию ↑

Сроки схватывания цемента

Сроки схватывания определяются испытанием цементного теста нормальной густоты. Стандартные значения: начало процесса схватывания не раньше, чем через 45 минут, и его окончание не позже, чем через 12 часов после заливки строительной смеси или раствора. Слишком быстрое и слишком медленное схватывание является недостатком этого стройматериала. В первом случае требуется очень быстрая укладка приготовленного раствора. Во втором – сильно замедляются сроки строительства.

На сроки схватывания теста влияют:

• Тонкость помола. Чем тоньше помол, тем выше прочность цемента, скорость его схватывания и твердения.
• Минералогический состав. Чем выше процентное содержание трехкальциевого алюмината, тем быстрее схватывается вяжущее, затворенное водой.
• Степень обжига. Чем выше температура термической обработки, тем медленнее схватывание.
• Водоцементное соотношение. Чем оно выше, тем медленнее протекает процесс схватывания.
• Температура окружающей среды. Чем она выше, тем быстрее схватывается цемент.

Что представляет собой компонент пуццолан?

Компонент пуццолан (Pozzolana), используемый в качестве добавки портландцемента, — это вулканический пепел, запасов которого достаточно много в Италии в районе расположения вулкана Везувий. Пуццолановый компонент содержит кремнезём и глинозём в реактивной форме.

Действующий вулкан «Везувий» — место существенных запасов вулканического пепла – главного компонента под производство пуццоланового строительного раствора

Сам по себе материал не обладает какими-либо цементирующими свойствами. Однако если смешать пуццолан с водой или известью, получается реакция с гидроксидом кальция, сопровождаемая образованием соединений, наделённых свойствами связывающего материала.

Состав римской цементной смеси более 2000 лет не был доступен широким слоям строительного сообщества. Лишь в конце прошлого столетия в США впервые произвели пуццолановый цемент, который появился на рынке в качестве экологически чистой связывающей структуры.

Теперь существуют два типа упомянутого компонента пуццолан:

1. Искусственный.
2. Натуральный.

Состав первого типа включает летучую золу, кремнезём, рисовую шелуху, доменный шлак. Состав второго типа включает обожжённую глину, пумицит, диатомовую землю.

Как производят пуццолановый портландцемент?

Основными сырьевыми материалами производства пуццоланового портландцемента являются известняк (CaCO₂) и глина (SiO₂, AI₂, O₃, Fe₂O₃). Оба вида горных пород добывают, транспортируют к месту обработки, где измельчают специальными дробилками.

Измельчённую массу частиц глины с известняком загружают на воздушные шаровые мельницы, в желаемых пропорциях и в соответствии с требованиями. Загруженный состав тщательно перемешивают перед отправкой в накопительные бункеры.

Приготовленный промышленным способом пуццолановый портландцемент – пример конкретного использования в строительной деятельности при заливке бетонного основания

На следующем этапе производства смесь в требуемом количестве извлекается из бункеров, предварительно нагревается до 800-1000°C. В результате прогрева получают из смеси CaCO₃ химический элемент CaO (негашёная известь).

Предварительно нагретую смесь затем направляют в технологическую вращающуюся печь, где прогревают до 1450°C. Получаемый в процессе такого обжига клинкерный порошок охлаждают роторным охладителем. Охлаждённый клинкер смешивают с гипсом и пуццоланом в требуемой пропорции. Как результат — получается пуццолановый портландцемент.

Какими свойствами обладает пуццолановый портландцемент?

Свойства описываемого строительного продукта можно отметить следующими деталями:

• время (минимум) начального схватывания — 30 минут,
• время (максимум) окончательного схватывания — 600 минут,
• упрочнение за 3 суток — 13МПа,
• упрочнение за 7 дней — 22 МПа,
• упрочнение за 28 дней — 33 МПа,
• усадка при высыхании не превышает 0,15%,
• крупность (тонкость) структуры не менее 300 м 2 /кг,

Начальная сила пуццоланового портландцемента меньше, чем для обычного портландцемента, но окончательная сила упрочнения равна 28-дневной силе упрочнения обычного портландцемента. Соответственно, пуццолановый портландцемент имеет несколько меньшую скорость наращивания силы упрочнения.

Где предпочтительно использовать пуццолановый портландцемент?

Предпочтительное использование стройматериала видится при строительстве гидротехнических сооружений, морских объектов, сооружаемых в зоне береговой линии моря, при строительстве плотин и т. п.

Портландцемент на основе пуццолана – это не просто экологически чистая конструкция, но также высоконадёжная для эксплуатации в «мокрых» условиях

Также очевидным является применение пуццоланового портландцемента при монтаже предварительно напряженных и постнапряженных бетонных элементов. Удачным применение видится в составе кладочных и штукатурных растворов, поскольку такой подход даёт лучшую отделку поверхности.

Явный пример — использование пуццоланового портландцемента в декоративных и художественных структурах. Также широкое использование раствора отмечается в производстве сборных канализационных труб в жёстких условиях бетонирования.

Преимущественные стороны экологически чистого раствора

Налицо экологически чистый цемент, учитывая, что компоненты, используемые в производстве, изготовлены на основе натуральных переработанных отходов. Стройматериал — очень «тонкий» цемент, следовательно, оптимально подходящий под исполнение штукатурных работ.

Пуццолан как материал относительно дешёвый по цене, следовательно, снижается общая стоимость цемента, что делает экономичным строительство в целом. Пуццолановый цемент отличается высокой степенью стойкости против сульфатного воздействия, поэтому подходит для гидротехнических сооружений широкого назначения.

Использование в предварительно напряженных и постнапряженных бетонных элементах снижает выбросы окиси углерода из бетона, что делает строительный объект экологически чистым. Поскольку пуццолан имеет тонкую структуру, качественно заполняются промежутки армирования. Таким образом, уменьшается усадка, образование ячеистых структур, трещин, что, в свою очередь, увеличивает прочность и долговечность бетона.

Недостатки строительного пуццоланового цемента

Уменьшенное значение начального упрочнения оказывает влияние на раннее снятие опалубки. Поскольку содержимое представляет более тонкий материал, подача бетона несколько затруднена.

По сравнению с обычным портландцементом время установки получается меньшим. Снижение уровня щёлочности снижает устойчивость по отношению к коррозии стальной арматуры.

Поскольку прочность этого вида бетона увеличивается медленно, процесс отверждения очень важен. Любая непреднамеренная ошибка в этом может вызвать проблемы долговечности конструкции.

21 .Металлокерамика. Способ получения, область применения, физико-химические свойства.

Высокая
прочность материалов на основе оксида
алюминия или циркония позволяет
изготавливать как единичные коронки,
так и зубные мостовидные протезы;

Эстетичность
внешнего вида. Современные керамические
покрытия имеют степень преломления
света, идентичную натуральной эмали,
что позволяет создавать конструкции,
не отличимые от родных зубов. Не видна
металлическая основа у линии десны,
что значительно влияет на общий внешний
вид;

Прочность
материалов дает возможность использовать
зубные коронки и мостовидные протезы
в течение длительного срока. В случае
использования циркониевых коронок,
срок службы может продлиться до 20 лет.
Покрытие
практически не поддается истиранию и
сколам;

Абсолютная
гипоаллергенность. Данное качество
позволяет использовать безметалловые
керамические конструкции пациентам,
страдающим сахарным диабетом, эндокринными
заболеваниями, туберкулезом, гипертонией,
заболеваниями сердечно-сосудистой
системы;

Возможность
установки керамических коронок на
импланты, вплоть до применения метода
All-on-four.

Недостаток
безметалловых керамических конструкций
– высокая цена, обусловленная стоимостью
материалов и сложностью процесса
изготовления. Однако
этот недостаток окупается длительностью
использования