4.3 : Hydratacja cementu

Hydracja cementu to reakcja chemiczna między cząsteczkami cementu a wodą. Proces ten zachodzi głównie poprzez dwa mechanizmy: przez roztwór i topochemiczny. W procesie przez roztwór związki bezwodne rozpuszczają się w swoich składnikach, w roztworze tworzą się hydraty, a następnie wytrącają się z przesyconego roztworu. Proces topochemiczny obejmuje reakcje w stanie stałym na powierzchni cząsteczek cementu. Proces przez roztwór dominuje nad procesem topochemicznym na wczesnych etapach hydratacji.

Glinian hydratuje szybko, reagując natychmiast z wodą, aby uwolnić znaczną ilość ciepła. Gips jest dodawany w celu spowolnienia tej reakcji poprzez uwalnianie jonów siarczanowych, które zmniejszają rozpuszczalność glinianów, kontrolując w ten sposób szybkość wiązania. Produktami hydratacji glinianów są hydrat glinianu wapnia i hydrat glinożelazianu wapnia. Krzemiany wapnia hydratują, tworząc hydrat krzemianu wapnia (C-S-H) i wodorotlenek wapnia, przy czym C_3S hydratuje szybciej niż C_2S. Całkowite uwodnienie krzemianu trójwapniowego (C_3S) daje 61% uwodnionego krzemianu wapnia (C-S-H) i 39% wodorotlenku wapnia, podczas gdy uwodnienie krzemianu dwuwapniowego (C_2S) daje 82% C-S-H i 18% wodorotlenku wapnia. C-S-H ma kluczowe znaczenie dla wytrzymałości cementu, zatem zwiększenie zawartości C_2S w stosunku do C_3S może poprawić ostateczną wytrzymałość betonu.