1. Адсорбция воды зерном цемента.

2. Поверхностная гидратация.

3. Растворение.

4. Гидратация в растворе.

5. Образование центров кристаллизации.

6. Кристаллизация.

Растворение минералов цемента идёт с разрушением структуры вещества и сопровождается поглощением тепла (эндотермические процессы), а гидратация – выделением тепла (экзотермические процессы).

Рассмотрим этапы взаимодействия зёрен цемента с водой.

Этап 1. (протекает в 2 стадии) Стадия 1.

Частица цемента находится в воде затворения, которая начинает адсорбироваться на её поверхности.

Стадия 2.

Адсорбированная вода создаёт на частице поверхностное поле и становится структурированной, т.е. по своему строению приближается к твёрдому телу, в котором молекулы воды имеют определённую ориентацию, что изменяет её плотность до значения1,3…1,9 г/см³.

Этапы 2 и 3. (протекают параллельно в две стадии)

Стадия 1.

Переход вещества в раствор в виде ионов и даже молекул, которые затем диссоциируют на ионы.

Стадия 2.

На этой стадии происходит гидратация ионов, и образуются основы гидратных фаз, т.е. тех фаз, которые в дальнейшем способствуют образованию субмикрокристаллов.

Этап 4.

Жидкая фаза становится сильно пересыщенной новообразованиями – субмикрокристаллами. Содержание ионов (концентрация) распределяется неравномерно. Максимальная концентрация находится у поверхности зерна цемента в результате непосредственного присоединения воды к твёрдой фазе. При этом образуется «внутренний» продукт гидратации, а именно, внутренний гидросиликат (СSH),имеющий тонкую и плотную структуру.

Внешние продукты гидратации образуются через растворение вне зёрен цемента и состоят из небольшого количества внешнего гидросиликата, крупных кристаллов Са(ОН)₂ и эттрингита 3CaO● AI₂O₃ ● 3CaSO₄ ● 32H₂O (гидросульфоалюминат кальция).

Этап 5. На этом этапе при повышенной температуре образование центров кристаллизации протекает в более короткие сроки. Происходит насыщение субмикрокристаллов адсорбированной водой и плотность всей системы меняется.

Этап 6. Субмикрокристаллы за счёт гравитационных сил и увеличения размеров соединяются и образуют пространственную структуру. Цементное тесто в бетоне теряет пластичность и приобретает свойства твёрдого тела. Повышение температуры среды до 80…100^оС ускоряет реакции гидратации и кристаллизации в 8…10 раз.

0. 1.3. Понятие о внешнем и внутреннем тепло-, массообмене и градиентах при тво

При затворении цемента водой за счёт реакции гидратации образуется пересыщенный раствор новообразований, из которого эти новообразования выделяются в виде геля и формируют первичную структуру цементного камня. Эта структура имеет вид рыхлого каркаса, который постепенно упрочняется.

Образующийся при гидратации гель занимает в два раза больший объем, чем зёрна цемента, из которых он образовался. Поэтому гель занимает то пространство, где раньше находились вода и воздух. Разница в занимаемых объёмах межу зёрнами цемента и образовавшимся гелем заставляет свободную влагу и воздух перемещаться по бетону, а сам бетон обмениваться влагой и воздухом с окружающей средой.

В процессе нагрева изделия пар отдавая теплоту, конденсируется на поверхности бетона. При этом изменяются температура (t_ПМ) и влагосодержание (U_ПМ) поверхности изделия и среды. Эти процессы являются внешними по отношению к изделию и поэтому их называют внешним тепло – и массообменом. Передвижение влаги и воздуха, а также изменение температурного поля внутри изделия называют внутренним тепло - и массообменом.