58. Взаимодействие портландцемента с водой.

Теория твердения (Байков, 1923): 1) вяжущее растворяется в воде до образования насыщенного раствора; 2) прямое присоединение воды к твердой фазе и образование гидратных соединений высокой коллоидной дисперсии; 3) идет процесс перекристаллизации коллоидных растворов частиц в более крупные и сопровождаются твердением системы и ростом прочности.

Очередность взаимодействия минералов с водой: С₃А; С₄АF; C₃S; C₂S.

В нач. период гидратации при соприкосновении частиц цемента с водой на контактной поверхности сразу же начинает идти реакция растворения кристаллов безводных минералов и результатом их протекания является насыщение воды затворения ионами Са²⁺; SO^2-; K⁺; Na⁺ и др. В присутствии в воде затворения даже небольших количеств растворенных веществ может приводить к изменению скорости гидратации цемента, состава кристаллогидрата и хода процесса новообразований в твердеющей системе. Кроме того скорость гидрат. цем. зависит и от структуры воды и водных р-ров электролитов.

Алит С₃S при взаимодействии с водой дает гидросиликаты кальция (ГСК) разного состава в зависимости от температуры среды и концентрации Ca(OH)₂. В начальной стадии образуется первичный ГСК (C₃SH_n), который, в следствие гидролиза, переходит во вторичные и третичные ГСК с меньшим С/S. При t до 100С ГСК характеризуются слабой степенью кристаллизации, имеют гелевидную структуру, обозначаются по Тейлору C-S-H. При концентрации Ca(OH)2 = 1,25г/л и t=20С образуются метастабильные неустойчивые, но с более высокой степенью закристаллизованности состава C_(1,5…2)SH_n или С-S-H(II) по Тейлору и C₂SH₂. Но при t=30…50С образуются ГСК состава C₃S₂H₃, относящихся по типу к группе C-S-H(I) по Тэйлору или CSH(B) по Боггу. При автоклавной обработке, t=250С образуется хорошо закристаллизованная структура ГСК (C₅S₆H₅ тоберморит). Реакция идет по схеме: 2(3CaO·SiO₂)+6H₂O=3CaO·2SiO₂·3H₂O+3Ca(OH)₄

Белит C₂S. При t до 160С образует C₂SH₂, при дальнейшем повышении t-ры переходит в C₂SH. Образуются ГСК по первому типу C-S-H(I) по Тэйлору или CSH(B) по Боггу.

Важно отметить, что С-S-H(II) по Тейлору дает большую прочность, чем C-S-H(I) по Тэйлору.

Трехкальциевый алюминат C₃A при гидратации в условиях обычных температур вначале дает метастабильное пластинчатое соединение 3CaO·Al₂O₃·(10…12)H₂O, эта фаза при относительно низких температурах теряет часть гидратной воды. При температуре выше 25С фаза С₃АН₁₂ переходит в кубический 3CaO·Al₂O₃·6H₂O, устойчивый при 105С. При автоклавной обработке С₃А с молотым кварцевым песком 1х1 образуется соединение C₃ASH_(6-2х), где х=0,3…0,5. При наличии в системе гипса образуется эттрингит 3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄∙31H₂O. (3CaO∙Al₂O₃+3CaSO₄∙2H₂O+25H₂O=3CaO∙Al₂O₃∙3CaSO₄∙31H₂O).

Целит С₄AF взаимодействует с водой по реакции: 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃+7H₂O=3CaO·Al₂O₃·6H₂O+CaO·Fe₂O₃·H₂O. Гидроферриты Са подобно гидроалюминатам образуют комплексные соединения с гипсом, хлоридом и сульфатом Са. При автоклавной обработке с молотым песком дают соединения высокой прочности