Схватывание двухкальциевого силиката
Для получения цементов с различными характеристиками изменяют процентное содержание четырех главных составляющих. Прочность портландцемента регулируется содержанием С3Б и С28, которые вместе составляют около 70%.
Обычно применяют три вида портландцемента: портландцемент (вид I), быстротвердеющий цемент (вид III), сульфатостойкий цемент (вид V). Другие виды включают цемент с малой экзотермией (вид IV), модифицированный портландцемент (вид II) и цемент.
Все четыре химических компонента портландцемента при твердении вяжущего реагируют с разным количеством воды и с различной скоростью, поэтому путем подбора относительных количеств этих компонентов можно регулировать свойства цемента. При твердении вяжущих, органических или неорганических, выделяется тепло. В случае органических вяжущих это тепло является экзотермическим. Для гидравлических цементов идет процесс тепловыделения при гидратации. Чем быстрее схватывается цемент, тем выше будет экзотермическая температура. Цементы с быстрыми сроками схватывания, такие, как быстротвердеющий цемент, выделяют при твердении большое количество тепла; медленнотвердеющие вяжущие, например вида II, выделяют мало тепла.
Схватывание как трехкальциевого, так и двухкальциевого силиката проходит медленно, и если они являются единственными составляющими, то цемент будет оставаться пластичным в течение нескольких часов после смешивания с водой. Напротив, трехкальциевый алюминат при смешивании с водой схватывается почти мгновенно, с выделением значительного количества тепла. Несмотря на то, что содержание С3А в любом виде цемента незначительно, тем не менее его присутствие привело бы к мгновенному схватыванию всей бетонной смеси. Этим объясняется необходимость введения в состав цемента небольших количеств гипса. Последний предотвращает мгновенное схватывание и регулирует сроки твердения. Это результат быстрого соединения гипса с С3А и образования сульфоалюмината кальция, который содержит значительное количество химически связанной, или кристаллизационной, воды.