Розчинення в'яжучих речовин

В'яжучі матеріали в розчині дисоціюють на іони. Наприклад, основні складові портландцементного клінкера при розчиненні у воді дисоціюють: аліт Са₃SiО₅·(3СаО·SiО₂ чи умовно С₃S) і беліт β- Са₂ SiО₄ (2СаО·SiО₂, чи умовно β- С₂S) на іони кальцію і силікатні іони; трикальцієвий алюмінат Са₃(AlО₃)₂ (3СаО·Al₂O₃, чи умовно С₃А) – на іони кальцію і алюмінатні іони, а чотирикальцієвий алюмоферит Са₃ (AlО₃)₂ · Са (Fe₂О₃)₂ (4 СаО·Al₂O₃·Fe₂O₃), чи умовно С₄АF) – на кальцій іони, алюмінатні і феритні іони (природно, що іони у воді гідратовані відповідно за звичайною схемою їх розчинення).

Технологічний процес виробництва портладцементного клінкеру при високій температурі забезпечує одержання термодинамічно хитливих, тобто метастабільних фаз, що обумовлюють багато властивостей в'яжучих.

Метастабільність в'яжучих речовин вносить істотні особливості в кінетику їх розчинення. Такі метастабільні, хитливі при взаємодії з водою сполуки утворюють розчини, пересичені стосовно кінцевих продуктів гідратації. Це і зрозуміло, адже вільна енергія системи може бути виражена через розчинність (точніше, активність) речовини за допомогою наступного співвідношення (8.1):

Δ Z = RT ℓg C + φ (p, T) (8.1)

Таким чином, умова С₁>С₂, де С₁ – розчинність в'яжучої речовини, а С₂ – розчинність новотвору, означає, що вільна енергія системи зменшується, тобто процес йде самовільно. Як випливає з таблиці 8.3, у всіх випадках розчинність в'яжучих перевершує розчинність термодинамічно стійких у даних умовах новотворів. В міру розчинення маса в'яжучої речовини систематично убуває, перетворюючись завдяки кристалізації через розчин у гідратні новотвори високої дисперсності.

Таблиця 8.3

Розчинність у воді деяких мономінеральних в'яжучих речовин

і продуктів їх гідратації