Całkowity efekt cieplny

Przegląd literatury dotyczącej obliczenia ciepła hydratacji na podstawie składu cementu podaje W. Roth, przytaczając interesujące metody obliczeń proponowane przez różnych autorów (program uprawnienia budowlane na komputer).
W celu uzupełnienia obu powyższych tablic należy podać dane liczbowe dotyczące efektów cieplnych związanych z obecnością w cemencie gipsu, który w czasie mielenia cementu ulega częściowemu, a czasem całkowitemu odwodnieniu do anhydrytu rozpuszczalnego, a po zarobieniu cementu wodą uwadnia się z powrotem do dwuwodnego siarczanu wapniowego. Tej rehydratacji towarzyszy wydzielanie znacznych ilości ciepła, które, pomimo niewielkiej zawartości gipsu w cemencie, mają wyraźny wpływ na jego całkowity efekt cieplny (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Rehydratacja anhydrytu wydziela 19,8 kJ/mol czyli 244 J/g SOs, a rehydratacji gipsu półwodnego towarzyszy wydzielanie 16,4 kJ/mol, czyli 205 J/g S03. Nie można też pominąć syntezy ettryngitu, która przebiega z wydzielaniem 624
J/g so3.
Całkowity efekt cieplny pełnej hydratacji zależy od fazowego składu cementu (uprawnienia budowlane).

Natomiast przy tym samym składzie fazowym decydujący wpływ na szybkość wydzielania ciepła, szczególnie w pierwszym okresie hydratacji, wywiera stopień zmielenia wyrażony powierzchnią właściwą. Przyrost powierzchni właściwej o 100 cmVg BI powoduje przyrost wydzielonego ciepła po 1 dniu o 13,4 J/g, po 28 dniach o 7,5 J/g, a po roku tylko o 2,9 J/g. Obszerniejsze omówienie zależności ciepła hydratacji cementu od zawartości gipsu i od stopnia zmielenia podaje W. Roth w swej, cytowanej już dysertacji doktorskiej. Bez obawy popełnienia większego błędu można przyjąć, że połowa całej ilości ciepła hydratacji wydziela się w pierwszym okresie współdziałania cementu z wodą, a więc, zależnie od stopnia zmielenia, a w ciągu pierwszych 1-3 dni hydratacji; po 7 dniach wydziela się ok. 75%), a po 6 miesiącach 90% ciepła.

Ciepło hydratacji, będące przyczyną samoogrzewania się betonu, nie daje powodów do obaw w przypadku konstrukcji stanowiących zespół elementów betonowych o wydłużonych kształtach i stosunkowo niewielkich przekrojach (program egzamin ustny). Elementy takie charakteryzują się stosunkowo dużą zewnętrzną powierzchnią stygnięcia przypadającą na jednostkę ich objętości, toteż ciepło odprowadzane jest szybko i nawet przy znaczniejszym cieple hydratacji cementu różnice temperatur między wnętrzem elementu a jego powierzchnią są niewielkie.

Konstruktorzy wielkich budowli

Niewielkie są też wewnętrzne naprężenia wywołane tymi nieznacznymi różnicami temperatur. W przypadku omawianych niewielkich elementów takie równomiernie rozłożone samoogrzewanie może być nawet korzystne, gdyż podwyższona temperatura betonu przyspiesza reakcję hydratacji w znacznej mierze przeciwdziała niekorzystnemu działaniu niskich temperatur otoczenia (opinie o programie).
Inaczej przedstawia się sytuacja w przypadku stosowania wielkich mas betonu, tak jak to ma miejsce przy betonowaniu fundamentów pod ciężkie maszyny, a w szczególności przy wznoszeniu wielkich budowli hydrotechnicznych.

Stosowanie do takich celów zwykłych cementów, które po 28 dniach wydzielają 335-M19 J/g, może doprowadzić do tego, że temperatura we wnętrzu bloku betonowego będzie o 40-60°C wyższa od temperatury zewnętrznych, szybko stygnących warstw betonu. Tak znaczne różnice temperatur są oczywiście źródłem poważnych wewnętrznych naprężeń, które często rozładowuje się w postaci niebezpiecznych i głębokich pęknięć (segregator aktów prawnych).
Z tego względu już od dawna konstruktorzy wielkich budowli hydrotechnicznych formułowali pod adresem przemysłu cementowego żądania dostawy cementów niskokalorycznych.

Producenci cementu zaspokoili te wymagania i obecnie w każdym kraju przemysł cementowy stawia do dyspozycji wyspecjalizowanych przedsiębiorstw budownictwa hydrotechnicznego cementy o obniżonym cieple hydratacji, które po 28 dniach twardnienia wywiązują nie więcej niż 251 J/g (promocja 3 w 1).

Cementy te są na ogół przedmiotem normalizacji i produkowane są jako czyste cementy portlandzkie bądź - ostatnio coraz częściej jako cementy mieszane, wytwarzane przez wspólne mielenie klinkieru portlandzkiego z granulowanym żużlem wielkopiecowym lub materiałami pucolanowymi naturalnymi bądź sztucznymi, jak na przykład popiołami lotnymi z zakładów energetycznych posługujących się paliwem stałym.