Периодичность процессов гидратации и твердения цемента

Представлены результаты исследований процессов гидратации и твердения цемента с помощью новой конструкции дифференциального микрокалориметра, позволяющего с высокой точностью фиксировать изменение дифференциальной разницы температуры во времени между сухим (эталон) и увлажненным (проба) цементом. Температура системы является важным термодинамическим фактором, по изменению которого можно судить о характере протекающих процессов. Показано, что процессы гидратации и твердения сопровождаются возникновением нескольких индукционных периодов, в которых происходит перекристаллизация первичных коллоидных продуктов гидратации. Необходимым условием самопроизвольного формирования структуры цементного камня является достижение в индукционных периодах порога перколяции, при котором для дальнейшего протекания процессов в системе цемент–вода должно произойти изменение геометрической формы частиц из округлой, в коллоидном состоянии, в кристаллическое, сопровождающееся уменьшением объема твердой фазы и появлением свободной воды, которая вступает во взаимодействие с негидратированной частью зерен цемента. За счет этого взаимодействие цемента с водой протекает с определенной периодичностью и сопровождаются акустическими колебаниями, что подтверждает протекание процесса диспергирования частиц цемента.

В.А. ЛОТОВ, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634050, г. Томск, пр. Ленина, 30)

1. Вовк А.И. Гидратация C3S и структура C–S–H– фазы: новые подходы, гипотезы и данные // Цемент и его применение. 2012. № 3. С. 89–92.
2. Stark J. Recent advances in the field of cement hydration and microstructure analysis // Cement and Concrete Research. 2011. Vol. 41, pp. 666–678.
3. Thomas J.J. A new approach to modeling the nucleation and growth kinetics of tricalcium silicate hudration // Journal of American Ceram ties. 2007. Vol. 90. No. 10, pp. 3282–3288.
4. Juilland P., Galussi E., Flatt R., Scrivener K. Dissolution theory applied to the induction period in alite hudration // Cement and Concrete Research. 2010. Vol. 40, pp. 831–844.
5. Moser B. Progress in building materials analyses. // Zement Kalk Gips International. 2010. No. 2, pp. 63–72.
6. Jennings H.M. Colloid model of C–S–H and implication to the problem of creep and shrinkage // Journal Concrete Science and Engineering. 2004. Vol. 37, pp. 59–70.
7. Vandamme M., Ulm F.-J. Nanogranular origin of concrete creep // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2009. Vol. 106. No. 26, pp. 10552–10557.
8. Pelleng J.M., Kushima A., Shahsavari R. A realistic molecular model of cement hydrates. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2009. Vol. 106. No. 38, pp. 16102–16107.
9. Marchon D., Flatt R.J. Mechanisms of cement hydration // Science and Technology of Concrete Admixtures. 2016, pp. 129–145. https://doi.org/10.1016/B978-0-08- 100693-1.00008-4
10. Патент РФ № 2475714 Дифференциальный микрокалориметр и способ измерения тепловыделения / Лотов В.А., Иванов Ю.А. Заявл. 22.09.2010. Опубл. 20.02.2013. Бюл. № 5.
11. Лотов В.А. Использование дифференциального микрокалориметра новой конструкции при исследовании тепловыделения в дисперсных системах // International Conference on Thermal Analysis and Calorimetry in Russia (RTAC-2016). St. Petersburg. 2016. Vol. 2, pp. 428–431.
12. Сердюкова А.А., Рахимбаев И.Ш. Влияние водоцементного отношения на кинетику тепловыделения цементов // Цемент и его применение. 2012. № 3. С. 123–130.
13. Ушеров-Маршак А.В., Сопов В.П. Изотермическая калориметрия: стандартный метод изучения кинетики гидратации цемента // Цемент и его применение. 2009. № 5. С. 106–107.
14. Данилов В.В. О механизме гидратации в цементном тесте // Шестой международный конгресс по химии цемента. Т. 2. Кн. 2. Москва. 1976. С. 73–76.
15. Горленко Н.П., Саркисов Ю.С., Кузнецова Т.В. Генерация собственных низкочастотных колебаний в системе «цемент–вода» // Техника и технология силикатов. 2004. № 1. С. 29–34.