Связь динамики гидратации цементов из специальных клинкеров с их зерновым составом
Исследования показали, что при повышении тонкости помола цемента с 2000 см2/г до 6000 см2/г (при оптимальном содержании гипса для каждого уровня дисперсности), степень гидратации (по содержанию неиспаряемой воды) и прочность в 1-3-суточном возрасте растут, а в 28-суточном увеличиваются лишь до определенных пределов, а затем значительно снижаются. Оптимальная дисперсность помола цемента зависит от минералогических особенностей клинкера, и в первую очередь от преобладания в нем тех или иных модификаций алита.
В некоторых случаях с повышением удельной поверхности цемента с 2000 до 3000 см2/г содержание фракции менее 5 мкм вообще снижается, что может вызвать уменьшение гидратации и отсутствие прироста прочности цемента с одновременным повышением его дисперсности.
Наличие максимума дисперсности цемента, превышение которого приводит к замедлению гидратации, сравнительно «молодое» открытие, тем не менее оно объясняет многие парадоксы, встречающие современных исследователей, которые в попытке получить быстротвердеющие цементы ограничиваются лишь его дополнительным измельчением.
Этот парадокс можно объяснить влиянием двух противоположно действующих факторов - увеличением реакционной поверхности частиц цемента, взаимодействующих с водой, и повышением экранирующей способности гидратных новообразований, которые, окружая частицы цемента, препятствуют доступу воды. При В/Ц = 0,4 степень гидратации мелкой фракции через 1 сутки равна 100 %, средней фракции - 20 %, крупная фракция еще практически не прогидратировала.
Через 3 суток вся мелкая и примерно половина всей средней и крупной фракций также прогидратируют. И только через месяц от 60 до 90 процентов всего цемента прогидратирует.
Такая «ступенчатая» гидратация цемента различных фракций формирует механизм (впервые предсказанный Г. Кюлем), при котором зоны контакта между продуктами гидратации средней и мелкой фракций «склеивают» именно продукты гидратации мелкой фракции.
Все это указывает на интенсифицирующее влияние мелкой фракции на гидратацию остальных фракций цемента. Эксперименты по смешиванию цементов различной дисперсности показали, что оптимальное соотношение мелкой и средней фракций в ВПЦ с ромбоэдрическим алитом составляет от 1:4.8 до 1:5.1. Без мелкой фракции ВПЦ получить нельзя в принципе!
