Химические реакции после затворения цемента водой

Химические реакции. Сразу после затворения цемента водой на­чинаются химические реакции. Уже в начальной стадии процесса гидратации цемента происходит быстрое взаимодействие алита с водой с образованием гидросиликата кальция и гидроксида:

2(3CaO×SiO₂) + 6Н₂О = 3CaO×2SiО₂×3H2О + ЗСа(ОН)₂.

После затворения гидроксид кальция образуется из алита, так как белит гидратируется медленнее алита и при его взаимодействии с водой выделяется меньше Са(ОН)₂, что видно из уравнения химиче­ской реакции:

2(2CaO×SiO₂) + 4Н₂О = 3CaO×2SiO₂×3H2O + Са(ОН)₂.

Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция: ЗСаО×А1₂О₃ + 6Н₂О = ЗСаО×А12О₃×6Н2О.

Для замедления схватывания при помоле клинкера добавляют не­большое количество природного гипса (3-5% от массы цемента). Сульфат кальция играет роль химически активной составляющей цемента, реагирующей с трехкальциевым алюминатом и связываю­щей его в гидросульфоалюминат кальция (минерал эттрингит) в на­чале гидратации портландцемента:

ЗСаО×А1₂О₃ + 3(CaSO₄×2H₂O) + 26Н₂О = 3CaO×Al₂O₃×3CaSO₄×32H₂O.

В насыщенном растворе Са(ОН)₂ эттрингит сначала выделяется в коллоидном тонкодисперсном состоянии, осаждаясь на поверхности частиц ЗСаО×А1₂О₃, замедляет их гидратацию и затягивает начало схватывания цемента. Кристаллизация Са(ОН)₂ из пересыщенного раствора понижает концентрацию гидроксида кальция в растворе, и эттрингит уже образуется в виде длинных иглоподобных кристаллов. Кристаллы эттрингита и обусловливают раннюю прочность затвер­девшего цемента. Эттрингит, содержащий 31-32 молекулы кристал­лизационной воды, занимает примерно вдвое больший объем по сравнению с суммой объемов реагирующих веществ (С₃А и сульфат кальция). Заполняя поры цементного камня, эттрингит повышает его механическую прочность и стойкость. Структура затвердевшего це­мента улучшается еще и потому, что предотвращается образование в нем слабых мест в виде рыхлых гидроалюминатов кальция. Четырехкальциевьй алюмоферрит при  взаимодействии с водой расщепляется на гидроалюминат и гидроферрит:

4СаО×А12О₃×Fе₂О₃ + m×Н₂О = ЗСаО×А1₂О₃×6Н₂О + CaO×Fe₂O₃×nH2O.