Портландцемент
Хотя изучение гидратации чистых цементных составляющих само по себе полезно для прослеживания гидратационных процессов в портландцементе, оно не может быть непосредственно применено к цементам вследствие сложности протекающих реакций. В портландцементе минералы состоят не из чистых фаз: они являются твердыми растворами, содержащими Аl, Mg, Na и т. д. Изучение гидратации алита, содержащего различные количества Al, Mg или Fe, показало, что при той же степени гидратации Fe алит достигает большей прочности. Очевидно, что C-S-H, образующийся из различных видов алита, неодинаков.
На гидратацию С3А, C4AF и C2S в цементе влияет изменение количества Са2+ или ОН- в гидратном растворе. Реакционная способность C4AF может зависеть от количества S04 -ионов, потребляемых СзА. Концентрация S04~ -ионов может быть понижена их адсорбцией на фазе C-S-H. Известно также, что гипс воздействует на скорость гидратации силикатов кальция. Значительные количества А1 и Fe связаны в структуре C-S-H. На гидратацию индивидуальных фаз оказывает влияние также присутствие щелочей в портландцементе. По их влиянию на скорость гидратации портландцемента в ранние сроки твердения (несколько дней) минералы цемента можно расположить в следующем порядке: С3А> C3S> C4AF> C2S.
Скорость гидратации составляющих портландцемента зависит от размеров кристаллов, их дефектности, размеров частиц и их распределения по размерам, скорости охлаждения клинкера, площади поверхности, наличия добавок, температуры и т. д. В гидратированном портландцементе образуются такие продукты гидратации, как гель C-S-H, Са(ОН)2, эттрингит (А, F-3-фазы), моносульфатная (A, F-1 фаза), гидрогранаты и, возможно, аморфные фазы с высоким содержанием ионов.
Фаза C-S-H представлена в цементном камне аморфными или полукристаллическими гидратами силикатов кальция (дефис означает, что в геле молекулярное соотношение СаО: SiCb не обязательно равно 1:1). Строение порошка C-S-H из цементного камня сходно с таковым в камне из C3S. Состав C-S-H (в смысле отношения C/S) меняется в зависимости от времени гидратации. Через 1 сут. отношение C/S близко к 2, приходя к 1,4—1,6 после нескольких лет гидратации. C-S-H может захватывать значительные количества ионов Al3+, Fe3+ и SO2-. Последние исследования показали, что в камне как из C3S, так и в цементном, мономер, присутствующий в исходных C3S и C2S (тетраэдр Si04), полимеризуется во времени в димер и более крупные ионы. Газожидкостные хроматографические анализы с получением триметилсилильных производных показали, что отсутствуют анионы с тремя и четырьмя атомами Si. По мере гидратации возрастает количество полимеров с пятью атомами Si и более и уменьшается количество димеров. В камне из C3S мономеры исчезают в результате образования полимеров. В цементном камне, даже после того как C3S и C2S прогидратировались, обнаруживается некоторое количество
