Figura 1.37- Schimbarea ALITE conținutului, portlandite (Ca (OH) 2) și evaporarea apei de ciment aluminat [4, 134]
În 1976-1983gg. Locher, Rihards Sprung și a dezvoltat un model general pentru hidratarea cimentului, care este descris mai jos. Conform acestui punct de vedere (a se vedea. Figura 1.38), imediat după intrarea apei reacționează mică porțiune (aproximativ 10%) aluminat conținut în ciment. Hidratarea ALITE începe cu reacția inițială, și de la aproximativ 1 până la aproximativ 2% gr. Din ALITE reacționează cu apă (vezi. Figura 1.37). Deoarece produșii de reacție primar aluminat de calciu silicat și, astfel, sunt un număr limitat de etringitului și hidroxid de calciu.
Figura 1.38 - Secvența Schema de compuși hidrat în reacția de ciment cu apă (de Locher, Richartz Sprung) [134]:
porozitatea 1- din pastă de ciment; rezistență pastă de ciment - 2;
3 - bisulfat de calciu; 4 - trisulfate de calciu (ettringit);
5, scurt discontinue hydrosilicates de calciu;
6 - calciu hydrosilicates fibre lungi; 7 - aluat;
8 - apucat masa; 9 - structura cristalină a piatră dură; Structura de piatra de cristal care conține compuși stabili - 10
Creșterea elementelor de conținut în soluție, datorită dizolvării mineralelor în timp, și o scădere a conținutului lor a provocat intrarea lor în reacție între ele sau cu liantul original, pentru a forma un nou compuși pe bază de apă - cristalin.
După atingerea supersaturatiei cristalizează din soluție de Ca (OH) 2 și ettringit (Figura 1.38). Hidroxidul de calciu este eliberat sub formă de plăci hexagonale subțiri care pot crește rapid la o dimensiune mare. Ettringit dintr-o soluție suprasaturată cristalizeaza sub forma unor prisme scurte, reducând în același timp concentrația soluției până la starea de saturație - sub formă de prismatic alungit și ace. Cristalele de soluție de Ca formă (OH) 2 și ettringit precipită sub forma unei cruste dense pe imbogatite particulele de ciment C3 A și C4 AF din care împiedică difuzia apei la părțile nehidratate și astfel încetini procesul de hidratare. Rata de hidratare a procesului (viteza de eliberare a căldurii exprimate) depinde de cantitatea de sulfat de calciu injectat. Atunci când o cantitate mică de SO3 rată de eliberare de căldură inițial mare, dar granulele de ciment format imediat teaca cristale ettringit, întârziind mai mult fluxul procesului de hidratare. Cu cantități crescătoare a vitezei de eliberare a căldurii SO3 merge în jos și întinsă în timp, care este asociat cu formarea și distrugerea cochiliilor ciclice etringitului din cristale de boabe de ciment.
Pornind de la formarea de cristale de hydrosilicate de calciu este observată după aproximativ 1 chasa hidratarea cimentului. Cristalele fibroase ale hydrosilicate de calciu implicate cu cristale prismatice de ettringit și trombocite Ca (OH) 2 în formarea de coji de pe granule de ciment. Astfel, în cazul în care cristalele de hydrosilicates de calciu sunt tubulare, ele formează porțiuni de coajă în vrac, prin care apa difuzeaza intens.
În a doua etapă a procesului de hidratare este o alocare a unui număr mare de cristale hidrați.
Perioada de reacție inhibată (aproape de inducție) se extinde 1 ... 3 de ore sau mai mult, urmată de distrugerea cochiliilor care cresc sub formă de cristale de ettringit și procesul de formare a portlandite și hidratul inclusiv ettringit este accelerat din nou.
După 4 ... 6 ore de la începutul procesului de hidratare vine o etapă de reacție accelerată. Deoarece acumularea de noi produse de reacție distruse coajă și vindecã porțiilor procesul de hidratare din nou a inhibat până la următoarea haină cristalelor ruptură ettringit. Numai după reducerea concentrației ionilor SO4 2 - la echilibru în soluție, se elimină posibilitatea în continuare cristalizarea etringitului sub coajă și ruptura acesteia.
Se crede că procesul de legare a ionilor sulfat (transformându-se într-o soluție) în etringitic este finalizată după aproximativ o zi de hidratare. Dacă întreaga SO4 2 - a intrat în reacție și C3 Ahx au rămas încă în stare liberă, este posibil să curgă o cantitate mică de etringitului reacționează cu calciu pentru a forma calciu hydroaluminates gidrosulfoalyuminata (bisulfat de calciu):
Cantitatea de tiosulfat de calciu, ca rezultat al acestei reacții este redusă (vezi. Figura 1.38). Crește pe măsură ce cantitatea de soluție solidă de C4 (A, F) H13. Cristalele de hydrosilicates de calciu se formează în această etapă cea mai mare parte sub formă de fibre lungi au fost dezvoltate spațiu poros le permite să se dezvolte în mod liber. În același timp, o cantitate semnificativă de cristale tobermoritovogo gel. cristalin cadru rigidizarea principal de pasta de ciment se formează în această perioadă (Figura 1.38).
În a treia etapă (până la 28 zile), dezvoltarea procesului de hidratare limitată de viteza de difuzie a apei prin porii înguste în produșii de reacție din jurul boabe de ciment nehidratate. In acest stadiu, o hydroaluminate de calciu in loc de etringitului, partea de oxid de aluminiu, în care este substituit de oxid de fier; ettringit poate de asemenea tranziție în sare bisulfat.
Portland rata de ciment de hidratare este determinat de rata de hidratare minerale individuale. YM Butt aranjate individulnye minerale descendent gradul de hidratare în următoarele serii: termenii inițiali C3 A> C4 AF> C3 S> S C2 și C3 perioade ulterioare S> C3 A> C4 AF> C2 S.
Aceste relații sunt conservate și minerale în compoziția cimentului sintetic care conține numai CaO, SiO2. 2O 3 și Fe2 O3. În cazul în care sulfatul de calciu este prezent în compoziția cimentului, atunci distribuția compușilor au altfel: C3 S (ALITE)> C3 A> C4 AF> C2 S (belit).
Folosind tehnologia modernă - microscopie electronică de scanare ESEM - constatări STARK recent făcute de hidratare, ceea ce duce la modelul rafinat (figura 1.39), [135, 136, 137, 138, 139]. Diferența esențială din prezentarea anterioară sunt:
• o formațiune temporară a unei metastabil singenita faze minerale (K2 SO4 · CaSO4 · H2O) de agent, și sulfatul de potasiu, care se determină în funcție de gradul de sulfatare în ciment aluminat sau prezent ca K2 SO4 puțin solubil. Alcaline bogate singenetică ciment observate sub forma unor agregate mari, cu ciment-alcalin se observă în forma separată, cristale sub formă de benzi sub formă de placă sau (vezi. Figura 1.40). Primele cristale Singenita deja vizibile în câteva minute după adăugarea de apă. După 4-6 ore singenetică dispare gips secundar apare, ceea ce conduce la formarea crescută a etringitului. Potasiul este sub formă de sulfat de potasiu în soluție porilor;
• o formațiune temporară a singenita gips secundar;
• C-S-H-faze ale primei etape (până la 300 nm) și convertesc câteva zile în faza hidrat (lungime de 1,5 microni). Ideea anterioară care au format inițial fibre lungi C-S-H sunt transformate în cristale granulate scurte nu poate fi verificată prin imagine electronică ESEM.
Figura 1.39- Reprezentarea schematică a proceselor de hidratare cimentului în funcție de timpul de Stark [137]
Figura 1.40 - Cristale ciment singenita: o placă # 8203, # 8203; în formă de singenică sintetic (stânga); agregate singenita din ciment hidratantă alcaline bogate după 30 minute
De un interes deosebit sunt procesele de la suprafață și în interiorul boabelor de ciment. Figura 1.41 arată circuitul Shrivenera [127], indicând secvența de sincronizare a formării fazei hidratului pe suprafața sau în interiorul boabelor de ciment. Ca urmare a proceselor de hidratare în urma să aibă loc:
• la începutul particulelor vizibile ale diferitelor faze minerale ale clincherului;
• în decurs de 10 minute C3 O parte reacționează cu apa pentru a forma pe suprafața boabelor unui aluminat gel amorf; După dizolvarea mugurii CaSO4 apar „primare“ cristale Ettringit în soluția de pori și pe suprafața cerealelor;
• după aproximativ 10 ore de reacție cu C3 S apă a dus la apariția învelișului exterior format din C-S-H;
• după aproximativ 18 ore Ettringit ac format datorită procesului de recristalizare și din tumori; hidratarea începe C3 S, care este controlat prin procesul de difuzie din zonele grain interne;
• 1-3 zile ettringit reacționează cu A pentru a forma un bisulfat C3 (forma de bisulfat de calciu gidrosulfoalyuminata GSAK - 1);
• aproximativ 2 săptămâni de hidratare a fazelor de silicat a avansat adânc în cereale. Deoarece viteza de formare a C-S-H-faze depinde de viteza de difuzie, apoi granulele procesului de hidratare cimentului completat numai după câteva luni, iar particulele mai mari de ciment - după mai mulți ani.
Procesul are loc hidratarea inițial numai într-un strat limită foarte subțire de boabe de clincher. Educație strans produse straturi de hidratare pe suprafața cerealelor pe de o parte, împiedică pătrunderea apei în clincher zonele anhidre, în al doilea rând, acest strat împiedică difuzia ionilor din interiorul boabelor hidratantă de ciment. Numai după distrugerea stratului protector, are loc hidratarea din nou rapid și atinge straturile profunde ale clincherului. Continuarea cursului de hidratare este controlată prin difuzie. În funcție de mărimea particulelor, hidratare poate dura timp de câteva săptămâni, luni sau chiar ani. La începutul producției de tehnologii procesului de măcinare de ciment nu a fost atât de perfect, astfel încât cimentul folosit pentru a fi relativ grosier. Acest lucru ar trebui să însemne că betonul este realizat din ciment dur, puterea de rata de creștere este lentă, crește rezistența betonului se întâmplă pentru o lungă perioadă de timp. Cand suficient procesul de hidratare cimentului cu apă are loc înainte până când toate particulele nu sunt complet clincher progidratiruyutsya. De exemplu, rezistența betonului 1 buncăr de protecție și două război mondial până în prezent continuă să crească. Astfel, rezistența betonului poate fi crescut de zeci de ani.
Figura 1.41- Reprezentarea schematică a hidratării boabelor de ciment [5] la [127] la Shriveneru
Hidratarea cimentului de clincher faze diferite apar la rate diferite, produsul obținut este rezistența de hidratare, de asemenea, foarte diferit. Aceste aspecte sunt discutate mai detaliat în secțiunea 2.1.11. Tabelul 1.22 oferă o prezentare generală a proprietăților de legare importante principalele minerale clincher [4, 134, 149].
Tabelul 1.22- Principalele caracteristici tehnice ale clincherului de ciment [33]