6.4.3. Твердение цемента при повышенных температурах.

Значительная часть цементов используется на занодах железобетонных изделия (ЖБИ), где изделия подвергаются обязательному пропариванию при температуре 80-90ºС и атмосферном давлении. Эта операция необходима для сокращения технологического цикла изготовления изделий. За 6-10 ч цементный камень и бетон набирают примерно 75% марочной прочности и направляются на стройплощадку, где процессы твердения продолжаются уже в обычных условиях.

При пропаривании общий характер гидратации клинкерных минералов не меняется, но повышение температуры заметно ускоряет реакции. Кроме того, в этих условиях достигаются большие пересыщения в жидкой фазе твердеющего цементного камня, что ведёт за собой образование большего количества зародышей новых гидратных фаз в единице объёма. Однако конечные размеры кристалликов новообразований меньше и, соответственно, меньше прочность контактов срастания, чем при твердении в условиях нормальных температур. В результате пропаренный цементный камень не добирает 10-15% своей прочности по сравнению с цементом такого же состава, но твердевшим при комнатной температуре.

Наиболее эффективны для тепловлажностной обработки цементы, обеспечивающие наибольшую прочность бетона в заданные сроки при минимально возможном их расходе. Прогрев в большей степени ускоряет твердение бетонов на смешанных и малоактивных цементах. Но в заводской практике для получения максимальной прочности бетона в более короткие сроки всё же применяют в основном портландцементы. Эффективность тепловлажностной обработки зависит от минералогического состава цемента. При кратковременном пропаривании лучшие результаты дают образцы бетонов на высокоалитовых цементах с содержанием C₃S 50-60% и С₃А не более 8%. При правильно установленном режиме тепловой обработки они позволяют после пропаривания и последующего естественного твердения бетона получить прочность не ниже, чем у бетонов нормального твердения в 28-суточном возрасте. Нецелесообразно использование при пропаривании высокоалюминатных цементов, недобор прочности которых к 28 суткам составляет примерно 20% по сравнению с тем же бетоном нормального твердения.

Химическое взаимодействие между клинкерными минералами и заполнителем (песком) при пропаривании не происходит, но оно возможно при более высоких температурах в условиях автоклавной обработки при повышенном давлении водяного пара. В последнем случае тонкомолотый кварцевый песок (его вводят в количестве до 30% в автоклавные материалы) достаточно активно взаимодействует с алитом и белитом. В результате этого вместо двухкальциевых гидросиликатов, дающих малопрочный сросток, возникают преимущественно волокнистые низкоосновные фазы серии CSH(B), обеспечивающие формирование высокопрочной структуры. Кремнезём наполнителя при автоклавировании активно связывает выделяющуюся при гидратации алита известь с образованием дополнительных количеств низкоосновных гидросиликатов кальция, и в целом количество продуктов гидратации в этих условиях выше, чем при естественном твердении. В результате автоклавная обработка бетона не только повышает его прочность, но также снижает усадку изделий, а в отдельных случаях повышает коррозионную устойчивость бетонов.