4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цементное тесто при твердении

Журнал бетонных работ по СП 70.13330.2012 в формате word и pdf

Прочность цементного камня при нормальных условиях (теплая и влажная среда) продолжает нарастать многие годы. Опыты показали, что прочность его в воденарастает в течение 30 лет (дальнейшие систематические исследования не производились).

Твердению предшествует схватывание, т. е. процесс, в течение которого цементное тесто постепенно теряет пластичность, загустевает, но еще не приобретает прочности.

В соответствии с теорией твердения цемента, созданной академиком А. А. Байковым и развитой в дальнейшем другими советскими учеными (профессорами В. Н. Юнгом, Ю. М. Буттом, А. Е. Шейниным), процесс твердения представляет собой сложное физико-химическое явление: в составе цементного камня образуются новые соединения, которых не было в цементном клинкере.

Основное химическое соединение, входящее в состав цементного клинкера трехкальциевый силикат —- подвергается гидролизу разложению водой) и гидратации (соединению с водой) с образованием двух новых соединений: двухкальциевого гидросиликата 2СаО • SiO2 ад и гидрата окиси кальция.

Разложение идет по следующей реакции:

ЗСаО • SiO2+nН,О=2СаО • SiO2(n-1 )Н2 О + Са(ОН)2.

Таким образом, при твердении цемента выделяется свободный гидрат окиси кальция Са(ОН)2. Это легко установить при помощи фенолфталеина, при действии которого получается яркомалиновое окрашивание. Другое соединение в цементном клинкере — двухкальциевый силикат—гидратируется очень медленно и образует

2СаО • SiO2 •mH2O.

Трехкальциевый алюминат подвергается быстрой гидратации по реакции:

ЗСаО • А12О3+6Н2О=ЗСаО • А12О3 • 6Н2О.

Под воздействием воды на поверхности цементных частиц образуются двухкальциевый гидросиликат, гидрат окиси кальция и трехкальциевый гидроалюминат. Гидросиликат кальция почти нерастворим в воде и выделяется в коллоидальном состоянии, в виде студенистых оболочек, на поверхности црментных частиц.

Гидроокись кальция и трехкальциевый гидроалюминат растворяются в воде, но в небольшом количестве, и раствор быстро становится насыщенным, а в дальнейшем пересыщенным. Вследствие этого при продолжающейся химической реакции новые порции гидроокиси кальция и трехкальциевого гидроалюмината выделяются также в коллоидальном состоянии. Все указанные вещества образуют вокруг частиц цемента оболочку так называемого геля (студня).

Гель обладает склеивающей способностью, которая тем больше, чем меньше он разжижен водой, т. е. чем меньше водоцементное отношение ; -гель склеивает частицы цемента, а в цементно-песчаном растворе и зерна песка. В результате цементное тесто начинает густеть и терять пластичность — оно схватывается.

В дальнейшем гидроокись кальция и трехкальциевый гидроалюминат из коллоидального состояния переходят в более устойчивое мелкокристаллическое; выделяющиеся микрокристаллы пронизывают гель и срастаются. Одновременно гель, состоящий теперь главным образом из гидросиликата кальция, уплотняется, отчасти потому, что высыхает (если цемент твердеет на воздухе), отчасти из-за что внутрь цементных частиц отсасывается вода. Вода проникает в глубь частиц цемента постепенно, и в результате все и новые его порции вступают в химическую реакцию.

Гидросиликат кальция может в дальнейшем частично выкристаллизоваться. Соотношение между объемами гелеобразной и кристаллической частей твердеющего цементного камня в каждый данный момент влияет на его прочность, усадку, ползучесть и другие свойства, как это доказано проф. А. Е. Шейкиным. Если цемент твердеет на воздухе (всегда содержащем углекислый газ), то имеет место еще карбонизация гидроокиси кальция:

Она происходит главным образом с поверхности цементного камня или бетона. Это доказывается тем, что при действии фенолфталеина на поверхность затвердевшего цементного камня он не окрашивается в малиновый дает; если же разломать этот камень и подействовать фенолфталеином на место свежего излома, то легко обнаружить, что свободная гидроокись кальция содержится в середине образца, а по краям ее нет.

Процессы образования геля, его кристаллизации и уплотнения, а также карбонизации приводят к превращению цементного теста в искусственный высокопрочный каменный материал. Эти процессы протекают сначала быстро, затем медленнее; в особенности медленно гель уплотняется. В соответствии с этим прочность цементного камня в первые 3—7 дней нарастает быстро, затем медленнее, а спустя 3 месяца — очень мало. Прочность цемента обычно испытывают через 3, 7 и 28 дней. Даже через несколько месяцев твердения цемента внутренняя часть его зерен, наиболее крупных, еще не успевает вступить в реакцию с водой. При повторном помоле затвердевшего цемента и смешивании с водой он может снова твердеть, но прочность получается уже невысокой.

Нарастание прочности цементного камня

Нарастание прочности цементного камня имеет большое значение для строительства, так как позволяет постепенно увеличивать нагрузки на сооружения. Однако такое непрерывное повышение прочности может происходить только при твердении цементного камня в теплой и влажной среде. Если цементный камень будет находиться в сухой среде, то после испарения воды и уплотнения геля твердение приостановится. При твердении в течение длительного срока в воде цементный камень получается более прочным, чем при твердении на воздухе.

Нормальными условиями для твердения бетона считаются: температура 15—20° и относительная влажность окружающего воздуха 90—100%, создаваемая в специальной камере или путем засыпки бетона песком либо опилками, которые постоянно увлажняют.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Схватывание и твердение растворов на основе цемента обусловлено его химическим взаимодействием с водой. Силикаты, алюминаты и алюмоферриты, которые входят в состав портландцемента, обеспечивают повышение прочности на различных стадиях отверждения.

Скорость химических реакций зависит от наличия катализаторов (специальных добавок) и температуры.

Бетонные конструкции бывают разные, исходя из этого следует рассчитывать соотношение компонентов раствора и предполагать сроки схватывания и твердения.

Стадия схватывания

В состав цементного порошка входит трехкальциевый алюминат (3СаО*Al2O3), трехкальциевый силикат (алит, 3СаО*SiO2), двухкальциевый силикат (белит, 2CaO*SiO2) и алюмоферрит. Алит, который занимает большую часть массы портландцемента, участвует в обеих стадиях отверждения. При затворении водой и в начале стадии схватывания он выделяет тепло, которое увеличивает скорость реакции.

Стадия схватывания проходит в первые часы после заливки опалубки. Скорость начала реакции и длительность процесса зависят от состава смеси и температуры воздуха. При нормальных температурах (+18…+22°С) бетон схватывается через 2,5-3 часа. Из них 1,5-2 часа проходит до начала реакции, а 1 час уходит непосредственно на схватывание.

В горячей среде схватывание происходит активнее и начинается более быстро. Весь процесс может занять менее 1-2 часов, из которых реакция — 15-20 минут.

Стадия твердения

Стадия формирования бетонного камня начинается по завершении схватывания. Твердение материала происходит за счет удаления свободной воды. Часть жидкости испаряется во внешнюю среду, а другая — связывается с молекулами силикатов и алюминатов, образуя стойкие комплексы. Чтобы не нарушить баланса между связываемой и испаряющейся водой, нужно обеспечить оптимальную влажность и температуру среды.

Основным реагентом на стадии твердения является алит. Белит обеспечивает постепенное упрочнение материала в процессе эксплуатации: за счет его свойств прочность материала через 2-3 года может составлять до 250% прочности после твердения.

профессия пекарь, оформление выпечки, опыт пекарей, рецепты, советы

ДЛЯ ЗАМЕСА ТЕСТА НУЖНО ВСЕГО ЛИШЬ: МУКА + ВОДА + ДРОЖЖИ(или закваска) + СОЛЬ

Существуют несколько способов развития клейковины, часто их используют комплексно:

Механический – вымешивание теста. В процессе вымешивания тесто обминается, складывается и растягивается и, таким образом растягиваются клейковинные нити.

Химический — развитие клейковины происходит под действии кислоты- при замесе добавляется аскорбинка или сыворотка.

Ферментативный, когда клейковина развивается под действием ферментов, которые содержатся в муке. Чтобы ферменты сделали свою работу – нужно просто замесить тесто и дать ему подольше постоять в прохладном месте.

Тесто из пшеничной муки высшего сорта требует достаточно интенсивного и продолжительного вымешивания – около 10 минут. Тесто с большим содержанием ржаной муки вымешивают менее интенсивно, так как в ржаной муке практически нет клейковины.
При замесе важна температура теста, которая влияет на качество изделий. Она зависит от температуры основного сырья воды и муки.
Приготовление дрожжевого теста основано на способности дрожжей вызывать брожение сахара муки в спирт с образованием углекислого газа. Тесто не только разрыхляется углекислым газом, но и приобретает новые вкусовые качества. Этот вид теста иногда называют кислым.

БРОЖЕНИЕ И СОЗРЕВАНИЕ ТЕСТА

Созревание и разрыхление теста происходит не только при его брожении, но и во время разделки, расстойки и в первые минуты выпечки, так как по температурным условиям брожение на этих стадиях продолжается.

При брожении значительно меняются реологические свойства теста, снижается его упругость и вязкость, тесто становится более пластичным. Газоудерживающая способность теста увеличивается. Количество и качество сырой клейковины изменяется.

Содержание поваренной соли до 0,1 % массы муки способствует лучшему процессу брожения. Количество соли 1,5–2 % (по рецептуре) тормозит брожение.

Выброженная опара должна иметь равномерную структуру, резкий спиртовой запах. При слабом нажатии пальцев на ее поверхность опара должна опадать.

&nbsp Хорошо выброженное тесто увеличивается в объеме в 1,5—2 раза, имеет выпуклую поверхность и специфический аромат.

Брожение теста, в отличие от опары, должно быть закончено до его опадания.

Дрожжевые грибки и молочнокислые бактерии неподвижны и, использовав вокруг себя все питательные вещества, постепенно прекращают свою деятельность.

Процесс брожения в результате этого замедляется и может совсем прекратиться.

Чтобы восстановить брожение, тесто обминают, при этом:

  • тесто частично освобождается от накопившегося углекислого газа;
  • дрожжи и молочнокислые бактерии перемещаются в другие, более питательные участки;
  • набухшие сгустки клейковины растягиваются и образуют мелкоячеистую сетку.

    После обминок возрастает скорость брожения и тесто вновь быстро увеличивается в объеме. Обминкой создается более мелкая и равномерная пористость теста.

    Чем гуще тесто и сильнее клейковина, тем больше делается обминок. Жидкое тесто и тесто со слабой клейковиной обычно готовят без обминок.

    Способы, ускоряющие созревание теста.

    Для ускоренного созревания теста применяют в различной комбинации следующее:

  • увеличивают дозировку дрожжей, опары (закваски);
  • интенсифицируют замес теста, повышают начальную температуру теста (но не более 33°С);
  • добавляют улучшители.

    РАССТОЙКА

    При разделке теста объем его уменьшается (из-за частичной потери углекислого газа).

    Для того чтобы тесто вновь обогатилось углекислым газом и объем тестовых заготовок увеличился, их помещают для расстойки в теплое, влажное место.

    В домашних условиях –просто накрывают пленкой, в пекарне помещают в расстоечный шкаф с температурой 35–40 °C и относительной влажностью 70–80 %.

    СОВЕТ- как дома произвести расстойку теста:
    Поставить в микроволновку стакан воды и кипятить воду в течении 3-5 минут.
    Быстро (но аккуратно) достать стакан, поставить туда емкость с тестом и закрыть дверцу.

    Расстойка продолжается 25–40 минут, в зависимости от активности дрожжей, температуры воздуха и влажности помещения, величины изделий, рецептуры теста, «силы» муки.

    Чем больше влажность в камере для расстойки, тем меньше требуется времени для подъема изделий.

    Мелкие изделия при формовке теряют больше углекислоты, поэтому требуют более длительной расстойки.

    ВЫПЕЧКА

    Для выпечки хлеба требуется переменная температура: 1/3 времени 200-250° С и 2/3 времени -180°С. Тепло расходуется на испарение влаги из тестовой заготовки и ее прогревание.

    Жизнедеятельность дрожжей и бактерий в первые минуты выпечки повышается, что обеспечивает резкое увеличение объема на 10 – 30%.

    Тестовые заготовки прогреваются постепенно и послойно — от поверхности к центру.

    Корочка должна образоваться не сразу, а через 5-7 минут после начала выпечки.

    Для этого в печку подают пар (распыляют воду). Преждевременное образование корочки прекратит рост теста.

    В первые минуты выпечки после подачи пара крахмал на поверхности заготовки клейстеризуется. Жидкая масса крахмала заполняет поры, расположенные на поверхности тестовой заготовки, сглаживает неровности, придает корке блеск и глянец.

    При прогревании заготовки до 55°С отмирают и дрожжи и молочнокислые бактерии.

    Температура и процессы, происходящие в тесте

    30°С Набухание, образование газа, образование сахара
    45— 50°С Усиление этих процессов. Прекращение деятельности бродильных грибков
    50— 60°С Энергичная деятельность энзимов. Начало клейстеризации
    60— 80°С Клейстеризация крахмала, свертывание белка, ослабление и окончание деятельности энзимов
    100°С Образование водяного пара, распределение его по всему мякишу. Отвердевание отдающей воду корки.

    В выпекаемом хлебе одновременно образуется большая разность влагосодержания корки и мякиша, и разность температуры внешних и внутренних слоев хлеба.

    Температура внутри хлеба не превышает 100° С, на этом уровне держится сравнительно недолго (10—15 минут).

    Поэтому в мякише не может происходить таких существенных изменения, какие происходят в корке.

    Влажность мякиша в процессе выпечки повышается на 2%. Влажность корочки к концу выпечки составляет всего 6-8%.

    Температура и время выпечки зависят от величины заготовки и консистенции теста.
    Тесто высокой влажности и пористости прогревается быстрее.

    Важно так поставить процесс выпечки, посредством регулирования тепла и испарения воды в печи, чтобы корка образовалась постепенно, чтобы переход темных слоев в светлые хлеба происходил равномерно.

    Готовность определяется органолептически — по цвету . У хорошо пропеченного хлеба при постукивании по нижней корке слышен глухой звук.

    Упек — это уменьшение массы теста при выпечке. Величина упека зависит от формы и массы тестовой заготовки и составляет 6 -12 %. Чем меньше масса изделия –тем больше упек (удельное содержание корочки у мелкоштучных изделий больше, чем у крупных).

    ОХЛАЖДЕНИЕ

    После выпечки изделия начинают усыхать за счет того, что из них частично испаряется влага.

    Корочка готовых изделий почти безводна, но она быстро остывает, и влага из мякиша в результате разности концентраций и температур внутри и снаружи изделий устремляется к ней.
    Во время остывания корочка увлажняется примерно до 12 %.

  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector