img258

125

Produkty uwodnienia alitu i belitu są podobne, powstają jednak w różnym czasie i w różnej ilości. Rodzaj powstającego hydrokrzemianu zależy od: stężenia jonów Ca²⁺ w fazie ciekłej, ilości wody zarobowej, temperatury oraz czasu trwania reakcji. W miarę upływu czasu powstające hydrokrzemiany ulegają dalszym przemianom.

Hydratacja alitu przebiega stosunkowo szybko, natomiast belitu wolniej. Stopień hydratacji C₂S zbliża się do stopnia hydratacji C₃S dopiero po dłuższym czasie (około 1 roku), dlatego też alit bierze udział w kształtowaniu się wytrzymałości zaczynu przede wszystkim w początkowym okresie hydratacji, podczas gdy wpływ belitu na wytrzymałość zaznacza się później. Powstałe w czasie hydratacji uwodnione krzemiany określa się mianem fazy CSH. Początkowo posiada ona strukturę wyspową, jednak z czasem - w wyniku reakcji kondensacji - tworzy bardziej złożoną strukturę łańcuchową. Z powstawaniem tych struktur wiąże się między innymi proces twardnienia i wzrostu wytrzymałości zaczynu cementowego.

Faza CSH jest to żelowa, amorficzna substancja o zmiennym stosunku molowym CaO/SiO, i o różnym stopniu uwodnienia (xCaO • ySiO, • zH₂0). Stosunek CaO/Si0₂ zależy od stężenia jonów wapnia w roztworze. W zależności od wartości CaO/Si0₂ wyróżnia się dwie odmiany fazy CSH:

-    CSH I o stosunku molowym CaO/SiO, od 0,8 do 1,5, tworzącą się przy małym stężeniu jonów wapnia w roztworze, wyglądem przypominającą pomarszczoną folię,

-    CSH II o stosunku molowym CaO/SiO, od 1,5 do 2,0, tworzącą się w roztworach nasyconych jonami wapnia, wyglądem przypominającą włókna.

Struktura, morfologia i stopień uwodnienia fazy CSH zależy od:

-    warunków dojrzewania, temperatury i ciśnienia - w temperaturze pokojowej jest żelowa, a w warunkach podwyższonej temperatury i ciśnienia (autoklawizacja) ma strukturę krystaliczną,

-    składu mineralnego klinkieru, w tym ilościowego udziału alitu i belitu,

-    obecności obcych jonów wbudowanych w sieć.

Faza CSH stanowi podstawowy składnik stwardniałego zaczynu cementowego. Jak wspomniano, w wyniku reakcji hydrolizy krzemianów powstaje również wodorotlenek wapnia: (6.19) i (6.20). Obecność Ca(OH), powoduje wysokoalkaliczny odczyn betonu, co ma szczególne znaczenie w odniesieniu do właściwości ochronnych otuliny cementowej dla stali zbrojeniowej. Z drugiej zaś strony wodorotlenek wapnia jest fazą krystaliczną, która jest bardzo reaktywna, przez co jest najbardziej narażona na działanie środowisk agresywnych (zob. rozdz. 7).

W skład klinkieru portlandzkiego, poza wspomnianymi krzemianami, wchodzą gliniany wapnia. Jak podano w tabeli 6.6, są to glinian triwapnia C₃A oraz żelazogli-nian tetrawapnia C₄AF.

Glinian wapnia reaguje z wodą najszybciej z wydzieleniem największej ilości ciepła, około 900 kJ/g. Tak duża ilość wydzielanego ciepła znacząco utrudnia reakcje hydrolizy i hydratacji krzemianów. W związku z tym, w celu opóźnienia uwodnienia C₃A, do klinkieru portlandzkiego w procesie produkcji cementu wprowadza