Коллоиды и процесс твердения вяжущих веществ (теория Байкова)

Портландцемент — важнейшее гидравлическое вяжущее вещество. Процесс твердения его состоит из следующих основных этапов.

• 1. Период насыщения — порошок вяжущего (портландцемент) взаимодействует с водой, при этом происходит растворение минералов и образование гидратов до состояния насыщения. Основные минералы цемента — силикаты и алюминаты кальция — подвергаются гидролизу, в результате чего повышается щелочность раствора (насыщение гидроокисью кальция). Частицы гидросиликатов и гидроалюминатов кальция находятся в высокодисперсном состоянии — в виде золя.
• 2. Период застудневания (коагуляции) — образование коллоидно-дисперсной структуры, в которой содержатся кристаллы Са (ОН)₂ и гидросиликаты кальция в виде геля.

Кристаллы реагируют с водой, при этом температура теста повышается, содержание свободной воды уменьшается, что способствует обволакиванию кристаллов гелем и упрочнению связей между частицами — идет процесс схватывания и твердения вяжущего с образованием коллоидных фаз из гидросиликатов и гидроксида кальция. Образующиеся гели имеют структуру, и могут терять дисперсионную среду (воду) без изменения объема и с сохранением пористости.

Со временем гели стареют, изменяют структуру с выделением дисперсионной среды, что сопровождается уплотнением и уменьшением объема (синерезис).

3. Период твердения — твердение и перекристаллизация гелеобразных продуктов, коагуляция коллоидных частиц с образованием кристаллических сростков — цементного камня.

Твердение гипса по Байкову происходит за три этапа.

1. Гидратация. При смешении гипса с водой он гидратируется и образует его насыщенный раствор

• 2. Коллоидирование. Образуется коллоид CaS0₄-2H₂0 в виде геля, что сопровождается схватыванием массы.
• 3. Коагуляция и кристаллизация. Коллоидные частички CaS0₄-2H₂0 коагулируют, кристаллизуются с образованием более крупных кристаллов, что сопровождается твердением системы:
  • — замедлители схватывания — столярный клей, сульфит-спиритовая барда;
  • — ускорители схватывания — молотый природный гипс CaS0₄-2H₂0 или поваренная соль NaCl.