Начало схватывания До 45 минут; от 45 минут до 2 часов; более 2 часов; Конец схватывания не позднее 10 часов (В зарубежных стандартах конец схватывания не нормируют).

Требования по срокам схватывания должны быть обеспечены при производстве специальных изделий и конструкций, технологиях монолитного строительства. Цементы с повышенным содержанием алюминатов кальция характеризуются короткими сроками схватывания, для регулирования сроков схватывания расход гипсового камня увеличивают, но т.к. избыточное количество гипса повлияет на другие физико-механические свойства цемента, то его количество должно быть оптимальным.

В период схватывания происходит начальное структурообразование системы, в результате этого приобретается пластическая прочность. В технологиях производства ЖБИ проектируют пост выдержки, для того чтобы к началу тепловой обработки бетон приобрел пластическую прочность. Для регулирования сроков схватывания и ускорения процессов структурообразования при помоле вводят специальные добавки – ускорители или кристаллизаторы. Существует ряд мнений, что введение синтезированных минералов- эттрингита 3CaOAl₂O₃3CaSO₄32H₂O, CAH, CSH не оказывает должного эффекта, т.к. данные добавки имеют сформированную дефектную структуру и не обладают способностью вступать во взаимодействие с образующимися при гидратации кристаллогидратами с образованием сростка. В отдельных случаях подвергаются собственной перекристаллизации, что вызывает сброс прочности цементного камня. Разработаны в качестве кристаллизаторов применение отходов химико-минералогического производства – крентов, состава белитовый шлам+ аморфный оксид SiO_2, гидрооксид Si, гидрооксид Al, сложные сульфаты Al. Добавка способна образовывать гидратные фазы, которые служат подложкой для кристаллических новообразований. Добавка вводится в процессе помола в количестве 10% от массы цемента, свойства цемента с такой добавкой приближаются к быстротвердеющему.

· Седиментация (лат. Sedimentum – оседание).

Цементное тесто склонно к водоотделению, вследствие этого цементный камень имеет неоднородную структуру, поверхностные слои содержат менее плотный цементный камень, пронизанный капиллярами, → проблемы при производстве бетонов, водопроницаемость повышается, понижается долговечность, т.к. по капиллярам обеспечивается глубокое проникновение воды и агрессивных сред в тело бетона. Возникают процессы морозной деструкции и коррозионного разрушения. Водоотделение проявляется при вибрационном уплотнении, транспортировке. Снизить водоотделение можно применением добавок: активных минеральных типа диатомит, трепел, опока; пластифицирующих ПАВ.

· Тепловыделение.

При гидратации клинкерных минералов выделяется тепловая энергия

Q²⁸ C₃S = 487 Дж/г, Q²⁸ C₂S = 168 Дж/г, Q²⁸ C₃А = 873 Дж/г, Q²⁸ C₄АF = 376 Дж/г, в теплотехнических расчетах учитывают тепловыделение за 3 сут. Q³ = 113-376 Дж/г, наиболее интенсивное тепловыделение происходит в течение 6-10 часов.

В технологиях бетона может происходить самотермообработка, если применить «термосное» твердение, цементы с высоким тепловыделением выгодно применять при производстве работ в условиях отрицательных температур.

Цементы с высоким тепловыделением запрещено применять для бетонов массивных сооружений, т.к. в конструкции возникают высокие градиенты температур, возникают растягивающие напряжения, которые приводят к значительным дефектам- трещинам в массиве бетоне. Температурные деформации 9∙10^-6

· Изменения объема системы: цемент-вода, приводящие к усадке.

В первые часы после затворения водой происходит уменьшение объема за счет седиментации.

	Расход воды мл
Усадка портландцемента	0.15%	1.64%
Усадка портландцемента с добавкой трепела 20%	0.01%	0.42%

Температурное расширение

В конце индукционного периода происходит увеличение объема системы ≈ с 0.1 до 1%, это объясняется тепловым расширением, наличием осмотического давления в гелевых оболочках.

Контракционная усадка – объем новообразований цементного камня меньше объема занимаемого веществами, вступающими в реакцию, т.е. усадка интенсивно развивается в момент протекания химических реакций

C₃А + Н₂О →С₃АН₆

V=196.97 → V=150.11, ∆ V=23%

C₃S → ∆ V=7-9%

C₄АF → ∆ V=до 10%

Контракция увеличивается с увеличением тонкости помола, с повышением водо-цементного фактора, с увеличением содержания C₃А. Контракция сопровождается напряжениями и, соответственно, деформациями в твердеющей системе.

Контракция состоит в самопроизвольном сжатии системы с уменьшением ее первоначального объема в основном в связи с образованием новых химических соединений (химическая усадка) с переходом некоторой доли жидкой фазы в химически связанное состояние. Продукт реакции является новой фазой микро- и макроструктуры, возникает контракционная пористость, величина которой от общего объема микродисперсных пор размером менее 0.1 мкм достигает 30%, что оказывает существенное влияние на качества цементного композита.

Кривую усадки можно представить графически:

Если, уменьшение объема цементного теста происходит когда тесто находится в пластичном состоянии, то это незначительно сказывается на его свойствах. Величина контракционной усадки составляет приблизительно 10% от влажностной

Карбонизационная усадка. Вызвана карбонизацией Са(ОН)₂ и развивается постепенно с поверхности вглубь, т.к. она происходит в затвердевшем цементном камне особенно опасна в преднапряженных конструкциях, изделиях с большим модулем поверхности.

Влажностная усадка. Объемные деформации в цементном камне связаны с удалением воды из влажного камня. Под влиянием сжимающих капиллярных сил, перехода водорастворимых компонентов в жидкое состояние с последующим заполнением пор и пустот жидкой средой, испарения части жидкой среды или ее синерезиса (выпотевания), снижения температуры в процессе охлаждения, в том числе вследствие экзотермического эффекта возникают сильные растягивающие напряжения в материале. В том случае, если величина напряжений больше предела прочности на растяжение, появляются микро- и макродефекты, которые вызывают трещинообразование камня. Удаление воды из микрокапилляров, обуславливает капиллярное давление и возникновение упругих деформаций, провоцирующих постепенное возникновение и развитие микротрещин.

Набухание. В отдельных системах вяжущих при повышении влажности цементного камня наблюдается разуплотнение с увеличением объема конгломерата – набухание. Одной из причин могут быть полиморфные превращения при большом количестве жидкой фазы происходит увеличение объема аморфных или кристаллических новообразований. Набухание, значительно меньше усадки, ≈ 30-50%, следовательно, усадка имеет необратимый характер.

В результате усадки и набухания, повторяющихся в технологический период изготовления конгломерата или в эксплуатационный период, нередко возникают самопроизвольные напряжения в материале и, как следствие, микротрещинообразование с возможным ухудшением физико-мехаческих свойств строительных изделий

На величину усадки может влиять тонкость помола, минеральный и вещественный состав цемента, содержание воды в бетоне и В/Ц фактор, усадка может достигать 3 мм на 1 метр. Усадка цементов тем больше, чем более дисперсность цемента, но лишь в первые 60 суток, затем усадка уменьшается. Более значимо на величину усадки влияет В/Ц фактор, так при увеличении В/Ц с 0.28 до 0.65 усадка возрастает в два раза.

Различными приемами регулирования режимов твердения, введением дополнительных компонентов в состав цемента и бетонов, удается уменьшить или полностью исключить влияние усадочных напряжений и деформаций, связанных с разупорядочением структуры. Для снижения усадки при помоле клинкера вводят добавки: микронаполнители, водопотребность которых меньше водопотребности цемента, например микродисперсный кварц; пластифицирующие добавки; гидрофобизирующие добавки. При введении большого количества активной минеральной добавки, цемент будет иметь усадку даже в воде (пуццолановый ПЦ). Самый эффективный прием введение добавок, обеспечивающих расширение цементного камня.