Гидратация цемента

Гидратация цемента

Гидратация цемента — химическая реакция цемента с водой с образованием кристаллогидратов. [2] В процессе гидратации жидкий или пластичный цементный клей превращается в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием, или схватыванием, вторая — упрочнением, или твердением. [3]

Содержание

Безводные минералы клинкера при реакции с водой превращаются в гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты кальция. Все реакции являются экзотермическими, то есть протекают с выделением теплоты. На скорость гидратации влияют: степень помола цемента и его минеральный состав, количество воды, которой замешивается цемент, температура, введение добавок. [5] Степень гидратации зависит от водоцементного соотношения, и достигает своего максимального значения только через 1—5 лет. [6] [

1] Степень гидратации определяется различными способами: по количеству Ca(OH)₂, по тепловыделению, по удельному весу цементного теста, по количеству химически связанной воды, по количеству негидратированного цемента, [

2] либо косвенно по показателям прочности цементного камня. [7] Продукты гидратации различаются по прочности. Основными носителями прочности являются гидросиликаты кальция. [6] В процессе гидратации клинкеров C₃S и C₂S помимо гидросиликатов кальция образуется гашёная известь Ca(OH)₂, сохраняющаяся в цементном камне и препятствующая коррозии стали внутри цементного камня. [8]

Уравнения реакций для четырёх основных клинкерных минералов выглядят следующим образом [9] :

Энергетические аспекты

За процессом сольватации стоит учитывать множество энергетических аспектов. Во-первых: S-S, M-M и M-S взаимодействия.

Когда взаимодействия M-S, то есть между растворенным веществом и растворителем, очень превосходят (сильные и стабильные) по сравнению с взаимодействиями отдельных компонентов, мы говорим об экзотермическом процессе сольватации; и, следовательно, энергия высвобождается в среду, что можно проверить, измерив повышение температуры с помощью термометра..

Если, с другой стороны, взаимодействия M-M и S-S сильнее, чем взаимодействия M-S, то для «расширения» им потребуется больше энергии, чем они получают после окончания сольватации..

Затем говорится о процессе эндотермической сольватации. В таком случае регистрируется снижение температуры или, что то же самое, окружение охлаждается.

Есть два фундаментальных фактора, которые определяют, растворяется ли растворенное вещество или нет в растворителе. Первое — это изменение энтальпии растворения (ΔH_дис), как только что было объяснено, и второе — это изменение энтропии (ΔS) между растворенным веществом и растворенным растворенным веществом. Как правило, ΔS связан с увеличением расстройства, также упомянутого выше.

Активные природные минеральные добавки

Данный вид добавок получают путем измельчения различных горных пород, осадочного и вулканического происхождения.

К породам осадочного происхождения относятся:

• трепел;
• диатомит;
• опока.

К породам вулканического происхождения относятся:

• пепел;
• туф;
• трасса.

Активные природные минеральные добавки иногда называют «пуццоланы». Данное название впервые было применено к туфу, который добывали в одном и одноименных мест в Италии.

Природные минеральные добавки на 80-90% состоят из глинозема и кремнезема, которые определяют активность таких добавок. Эти добавки довольно широко применяются в производстве цемента. А самым большим недостатком таких добавок является повышенная водопотребность.