Структура цементного каменю
Отверділий цементний камінь являє собою мікроскопічно неоднорідну систему, що складається з кристалічних зростків і гелеобразних мас, що мають частки колоїдних розмірів. Неоднорідність структури цементного каменю посилюється і тим, що в ньому містяться зерна цементу, в повному обсязі прореагували з водою.
Істотно впливають на структуру цементного каменю гіпс і гідравлічні добавки, так як в результаті їх реакції з клінкерними компонентами цементного каменю утворюються нові продукти. Підбираючи мінералогічний склад клінкеру і отримуючи необхідний склад цементу, що дає при твердінні то кристалічні зростки, то гелеву структурну складову, можна впливати на структуру і фізико-механічні властивості цементного каменю і бетону.
Мал. 4.12. Структура цементного каменю
Різниця в фізико-механічні властивості кристалічного і колоїдного гелеобразного речовини є однією з причин впливу мінералогічного складу клінкеру на деякі, основні будівельні властивості цементу: деформативність, стійкість при змінному заморожуванні і відтаванні, зволоженні і висушуванні. Шляхом раціонального підбору мінералогічного складу клінкеру можна регулювати властивості портландцементу і отримати цемент, за якістю задовольняє конкретним експлуатаційних умов.
Мал. 4.13. Схема процесів перетворень в структурі цементного тесту і каменю при гідратації цементу:
а - цементні зерна в початковий період гідратації; б - утворення гелевою оболонки на цементних зернах - прихований період гідратації; в - вторинний зростання гелевою оболонки після осмотичного руйнування первісної оболонки освіту волокнистих і стовпчастих структур на поверхні зерен і в порах цементного каменю - третій період гідратації; г - ущільнення структури цементного каменю при подальшій гідратації цементу
Структура цементного каменю, а саме наявність в ньому пір і гелеобразного речовини, обумовлює схильність його до вологісним деформацій. При зволоженні він розбухає, а при висушуванні дає усадку. Знакозмінні стискають і розтягують напруги, що викликаються зміною вологості навколишнього середовища, розхитують структуру цементного каменю і знижують міцність бетону. Ступінь вологісних деформацій залежить від співвідношення гелеобразних і кристалічних фаз в цементному камені. Зі збільшенням останньої стійкість каменю в таких умовах, звана воздухостойкость, підвищується. На відміну від розглянутих далі пуцоланових портландцементов звичайний портландцемент відрізняється високою воздухостойкость.
Розширення і розтріскування цементного каменю можуть викликати також вільні СаО і MgO, присутні в цементі при низьку якість випалу. Гасіння їх супроводжується значним збільшенням в обсязі, і продукти цього гасіння розривають цементний камінь. Про таке цементі кажуть, що він не відповідає вимогам стандарту щодо рівномірності зміни об'єму при твердінні.