Aktywność hydrauliczna

Glinian trójwapniowy występuje w klinkierze zwykle w stanie struk- turowym wolnym, lecz niekiedy zawiera on niewielką ilość Na_zO. Na przykład znany jest związek Na₂0*8Ca0 3Al₂0₃. Faza ferrytowa (celit) zawiera przeważnie ferryt dwuwapniowy C₂F, żelazoglinian czterowapniowy C₄AF i C₆A₂F w stałym roztworze z przeważającą zawartością C₄AF (program uprawnienia budowlane na komputer).

Aktywność hydrauliczna poszczególnych faz klinkieru cementu portlandzkiego jest różna. Najszybciej przy hydratacji narasta wytrzymałość alitu. Po upływie 28 dni wytrzymałość jego zwykle stabilizuje się, a niekiedy nieznacznie maleje. Belit w odróżnieniu od alitu twardnieje wolniej. Jego 28-dniowa wytrzymałość wynosi zwykle ok. 12,5% wytrzymałości alitu, ale po 6 miesiącach ich wytrzymałość niekiedy wyrównuje się, a przykładowo po roku wytrzymałość belitu może być większa niż alitu (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Trzecie miejsce pod względem wytrzymałości zajmuje celit (faza ferrytowa), szczególnie C₄AF, który twardnieje bardzo szybko; jego wytrzymałość 3-dniowa wynosi ok. 70% wytrzymałości rocznej. Szybciej reaguje z wodą C₃A, ale według bezwzględnych wskaźników wytrzymałości znajduje się on na ostatnim miejscu. Jego wytrzymałość wynosi od 5 do 20% 7-dniowej wytrzymałości alitu i potem praktycznie nie wzrasta (uprawnienia budowlane).

Poszczególne fazy klinkieru w cemencie portlandzkim wywierają na siebie przy twardnieniu określony wpływ, przy czym wytrzymałość mieszanki przygotowanej z poszczególnych składników cementu nie jest proporcjonalna do aktywności każdego z tych składników. Na przykład mieszanka z alitu (90%) i C₃A (10%) daje wytrzymałość końcową wyższą niż czysty alit, chociaż wytrzymałość uwodnionego C₃A jest niewielka (program egzamin ustny).

Hydratacja minerałów klinkierowych

Hydratacji alitu, podstawowego składnika cementu, towarzyszy zazwyczaj wydzielanie się wapna i w temperaturze 20°C przebiega ona mniej więcej według następującego schematu. W rzeczywistości stosunki CaO:Si0₂ i H₂0:Si0₂ wykazują pewne wahania. W ten sposób, przy normalnych temperaturach i małych stężeniach Ca(OH)₂ w roztworze tworzą się niskozasadowe hydrokrzemiany wapniowe o zmiennym składzie (opinie o programie).

Przy zwiększeniu stężenia Ca(OH)₂ w fazie ciekłej do całkowitego nasycenia zwiększa się zasadowość hydrokrzemianów. Nowsze badania wykazały, że całkowite uwodnienie w temperaturze 20°C prowadzi do rozkładu substancji wyjściowej: Produktem uwodnienia belitu są krzemiany podobne do tobermorytu, takie same jakie tworzą się przy hydratacji alitu.

Jedyną fazą klinkieru cementu portlandzkiego, która nie rozkłada się przy hydratacji, jest faza glinianu trójwapniowego. Produktem uwodnienia C₃A jest kilka nietrwałych związków, które stopniowo przemieniają się w C₃AH_s. W obecności rozpuszczonego w wodzie gipsu C₃A łączy się z nim, tworząc w nasyconym roztworze wapna uwodniony glinosiarczan wapniowy 3CaO* Al₂0.,*3CaS0₄*31H₂0 (związek o dużej zawartości siarczanu wapniowego) i 3CaO*Al₂0₃*CaS0₄* 12H₂0 (związek o małej zawartości siarczanu wapniowego, który tworzy się przy małych stężeniach Ca(OH)₂) (segregator aktów prawnych).

Żelazoglinian czterowapniowy C_ĄAF przy zarobieniu wodą uwadnia się w warunkach środowiska nasyconego wapnem i tworzy C₃AH₆ i uwodnione żelaziany wapniowe CFH_n. Te ostatnie, pochłaniając dodatkowe ilości rozpuszczonego wapna, przemieniają się w bardziej zasadowe uwodnione żelaziany. Uwodniony glinian może zawierać pewną ilość tlenków żelaza i odpowiadać wzorowi C₃(AF)H₆, co świadczy o powstaniu stałych roztworów C₃AH₆ - C₃FH₆. W twardniejącym zaczynie cementowym ujawniono również roztwory stałe, zwane hydrogranatami.

Za twórców nowoczesnych teorii o twardnieniu spoiw mineralnych uważa się A. Le Chateliera, który w 1882 r. wysunął teorię krystalizacyjną twardnienia, i W. Michaelisa, który kilka lat później - w 1893 r. - zaproponował inną teorię, nazwaną teorią koloidową. Według teorii krystalizacyjnej spoiwo zarobione wodą rozpuszcza się z utworzeniem roztworu nasyconego, z którego wykrystalizowują produkty wyjściowe. Przeplatanie się tworów krystalicznych i ich wzajemne zrastanie się zapewnia dobrą wytrzymałość materiału (promocja 3 w 1).