Стройматериалы

При смешивании с водой частицы портландцемента начинают растворяться, причем одновременно может происходить гидролиз (разложение водой) и гидратация (присоединение воды) продуктов растворения с образованием гидратных соединений.

По этой схеме (гидролиз и гидратация) взаимодействуют с водой главные компоненты клинкера алит C3S и белит C2S:

2(ЗСаО • S02) + 6Н20 -> ЗСаО  S02 • ЗН20 + ЗСа(ОН)2 2(2СаО • S02) + 4Н20 -> ЗСаО S02 • ЗН20 + Са(ОН)2 О "

Необходимо подчеркнуть особенности этих реакций:

•          C3S взаимодействует с водой намного активнее, чем C2S;

•          при взаимодействии силикатов кальция с водой выделяется растворимый в воде компонент Са(ОН)2 — воздушная известь, создающая щелочную реакцию в твердеющем цементе;

•          C3S выделяет Са(ОН)2 в 3 раза больше, чем C2S; общее количество Са(ОН)2 достигает 15 % от массы цементного камня.

Алюминат кальция С3А подвергается только гидратации, причем этот процесс идет очень быстро с образованием крупных кристаллов

ЗСаО - А1203 + 6Н20 ~> ЗСаО • А12Оэ - 6Н20

Добавка гипса, вводимая при помоле клинкера, изменяет характер начального периода твердения С^А и замедляет схватывание цемента на несколько часов из-за образования эттрингита ЗСаО • А12Оэ «3CaS04 • .(31-33)Н20.

Четырехкальциевый алюмоферрит C4AF взаимодействует с водой медленнее, чем С$А, образуя гидроалюминат и гидроферрит кальция.

Основной продукт твердения портландцемента — гидросиликаты кальция — практически нерастворимы в воде. Они выпадают из раствора сначала в виде геля (жесткого студня). Этот гель пронизывают, укрепляя его, кристаллы Са(ОН)2. Гель гидросиликатов кальция со временем кристаллизуется. Остальные продукты взаимодействия клинкера с водой также участвуют в формировании структуры цементного камня и, естественно, влияют на его свойства.

Процесс гидратации зерен портландцемента из-за малой их растворимости растягивается на длительное время (месяцы и годы) ( 8.4). Чтобы этот процесс мог протекать, необходимо постоянное присутствие воды в твердеющем материале. Однако нарастание прочности со временем замедляется. Поэтому качество цемента принято оценивать по прочности, набираемой им в первые 28 суток твердения.