4.3 : Гидратация цемента

Гидратация цемента — это химическая реакция между частицами цемента и водой. Этот процесс происходит в основном по двум механизмам: через раствор и топохимически. В процессе, идущем через раствор, безводные соединения растворяются в своих компонентах, гидраты образуются в растворе, а затем выпадают в осадок из перенасыщенного раствора. Топохимический процесс включает твердофазные реакции на поверхности частиц цемента. Процесс через раствор доминирует над топохимическим процессом на ранних стадиях гидратации.

Алюминаты быстро гидратируются, немедленно реагируя с водой с выделением значительного количества тепла. Гипс добавляется для замедления этой реакции за счет высвобождения сульфатных ионов, которые снижают растворимость алюминатов, тем самым контролируя скорость схватывания. Продуктами гидратации алюминатов являются гидрат алюмината кальция и гидрат алюмоферрита кальция. Силикаты кальция гидратируются с образованием гидрата силиката кальция (C-S-H) и гидроксида кальция, причем C_3S гидратируется быстрее, чем C_2S. Полная гидратация трикальциевого силиката (C_3S) приводит к образованию 61% гидрата силиката кальция (C-S-H) и 39% гидроксида кальция, тогда как гидратация дикальциевого силиката (C_2S) приводит к образованию 82% C-S-H и 18% гидроксида кальция. C-S-H имеет решающее значение для прочности цемента, поэтому увеличение содержания C_2S относительно C_3S может повысить предельную прочность бетона.