Твердение портландцемента

Твердение портландцемента это сложный физико-химический процесс, который, согласно теории советских ученых А. А. Байкова, В. Н. Юнга, Ю. М. Бутта и др., можно разделить на три периода. Первый период взаимодействие клинкерных минералов с водой. Трехкальциевый силикат подвергается гидратации (присоединяет несколько молекул воды) и гидролизу (разлагается), в результате чего выделяются новые соединения.

Второй период коллоидация. Гидратные соединения в силу своей плохой растворимости быстро насыщают раствор, поэтому новые порции продуктов взаимодействия клинкерных минералов с водой начинают выделяться в коллоидном состоянии, образуя клейкую коллоидную массу гель (студень). Гель склеивает частицы цемента; при этом цементное тесто теряет пластичность, т. е. начинает схватываться.

Третий период кристаллизация. Наименее устойчивые в коллоидном состоянии гидроокись кальция и трехкальциевый гидроалюминат постепенно переходят в более устойчивое состояние - кристаллическое. Одновременно с этим медленно кристаллизирующийся гель гидросиликата кальция уплотняется. Образующиеся кристаллы гидроокиси кальция и трехкальциевого алюмината срастаются и, пронизывая коллоидные массы, состоящие главным образом из гидросиликата кальция, создают прочный кристаллический сросток.

При благоприятных условиях твердение цемента продолжается несколько лет, и его конечная прочность может превысить марочную в несколько раз. Твердение цемента ускоряется с увеличением тонкости помола, при повышении температуры окружающей влажной среды и при введении некоторых веществ-ускорителей твердения (хлористого кальция, гипса и др.).

Реакция взаимодействия портландцемента с водой сопровождается выделением тепла (экзотермией), которое у цементов высоких марок всегда больше, чем у низкомарочных.