Hidratacija cementa

Građevinski Fakultet Univerziteta u Sarajevu
Student: Džana Lukovac
Građevinski materijali
Prof.dr. Azra Kurtović
Kada se doda voda, reakcije koje se javljaju uglavnom su egzotermne, to jest, reakcije generiraju
toplinu. Ilustrativan primjer krivulje evolucije toplina proizvedene hidratacijom prikazan je ispod:
Neki od cementnih minerala i sastojaka su vrlo topljivi, pa zbog toga se prilikom miješanja cementa i
vode javlja kratko razdoblje brze reakcije i proizvodnje topline koje traje manje od jedne minute (faza
1) u kojoj se cement otopi. Faza 1 je kratka, zbog brzog formiranja amorfnog sloja produkta
hidratacije oko čestica cementa, koja ih odvaja od otopine i sprječava daljnje brzo otapanje.
Nakon toga slijedi period indukcije, tijekom kojeg gotovo da i nema reakcije (faza 2). Tačna priroda
indukcije nije u potpunosti poznata, ili je možda bolje reći da zbog različitih mišljenja cementnih
kemičara ne postoji o tome konsenzus.
Tijekom faze 3, razdoblje brze reakcije, stopa reakcije brzo se povećava, dostižući maksimum u
vremenu koje je obično manje od 24 sata nakon prvog miješanja, a zatim naglo pada na manje od
polovine svoje maksimalne vrijednosti. Do toga dolazi gotovo u potpunosti zbog hidratacije C 3 S.
Maksimalna brzina reakcije, kao i vrijeme u kojem se javlja, jako ovisi o temperaturi i o prosječnoj
veličini čestica cementa. Ovu reakciju ponekad dijelimo u dvije faze (prije i nakon maksimalne brzine),
ali kako je za kontrolu brzine mehanizam isti, pravilnije je tretirati kao jednu fazu.
Na kraju faze 3 oko 30% inicijalnog cementa je hidratizirano, a smjesa je prošla kroz početno i završno
stezanje. Faza 3 je karakterizirana pomoću kontinuiranog i relativno brzog taloženja proizvoda
hidratacije (prvenstveno C-S-H gela i CH), u kapilarnu poroznost tj., je prostor koji je na početku
zauzimala mješavina vode. To uzrokuje veliki pad ukupnog volumena pora i porast čvrstoće. Mikrostruktura
smjese se u ovom trenutku sastoji od neizreagiranih jezgri čestica cementa okruženih
kontinuiranim slojem produkta hidratacije.
Da bi se nastavila hidratacija potrebno je da se otopljeni ioni iz cementa rasprše prema van i uvuku u
kapilarne pore, ili da voda dopre unutra do cementnih jezgri koje još nisu reagirale. Ovi difuzijski
procesi nastaju sve sporije i sporije kako sloj proizvoda hidratacije oko čestice cementa postaje deblji
i deblji. Ovo posljednje razdoblje (faza 4) naziva se periodom reakcija ograničen difuzijom.
2