Исследование физического строения и пористости цементного камня и бетона

В последние два десятилетия проведены ценные исследования физического строения цементного камня и бетона. Для изучения физического строения цементного камня применялись сорбционные методы.

Определяя удельную поверхность частиц цементного геля, Пауэрс и Броунярд использовали уравнение Брунауэра, Эм-мета и Теллера (БЭТ) для полимолекулярной адсорбции.

Капиллярная конденсация при низких давлениях пара мала, поэтому Пауэрс применял уравнение БЭТ при давлениях пара в пределах от 0,05ps до 0,4/ps. Количество адсорбированного пара определялось по изотермам сорбции (при постоянной температуре изменяется в зависимости от p/ps).

На основании адсорбционных данных с помощью уравнения БЭТ определялась величина m, а затем удельная поверхность гидратированного цемента. Пауэре и Броунярд экспериментально установили, что при p/ps < 0,4 адсорбция водяного пара прямо пропорциональна степени гидратации цемента, которая оценивалась количеством связанной (неиспаряющейся) воды.

Прямая пропорциональность между m и wn показывает, что удельная поверхность продуктов гидратации (т. е. цементного геля) является постоянной величиной и не зависит от степени гидратации цемента. С другой стороны, она позволяет заключить, что развитие внутренней поверхности цементного камня, т. е. увеличение его удельной поверхности, происходит в прямой зависимости от степени гидратации портландцемента, которая оценивается количеством связанной воды.

В качестве модели цементного геля приготовляли цементный камень с водоцементным отношением от 0,12 до 0,32 (по весу), который длительное время (в некоторых опытах до 10 лет) твердел во влажных условиях.

Из рассмотрения изотерм адсорбции водяного пара Пауэрс и Броунярд установили, что этот цементный камень способен адсорбировать наибольшее количество водяного пара (при p/ps = 1), равное примерно 4m. На основании этих экспериментальных данных было принято, что количество испаряющейся воды, удерживаемое плотным, хорошо гидратированным цементным камнем, может быть охарактеризовано как количество воды wg, которое способен удержать цементный гель (по весу, т. е. в г/г сухого вещества).