Перетворення будівельних розчинів у штучний камінь відбувається в кілька етапів. Найперший і найкоротший з них – схоплювання (загусання) цементного тіста, засноване на явищі гідратації. Для розуміння фізики цього процесу потрібно знати компонентний склад цементу.

Що входить до складу цементу?

Цемент – сипкий матеріал штучної природи, що має виражену в'яжучу здатність. Сировиною для його виробництва є вапняно-глиняна суміш (шлам). Цемент виготовляють так:

• вихідні речовини поміщають у спеціальну піч, що обертається, і нагрівають до температури плавлення;
• до гранул клінкеру, що виходять в результаті високотемпературної обробки шламу, додають невелику кількість гіпсу;
• суміш клінкеру та гіпсу подрібнюють у пил.

Гіпс у цьому випадку виконує функції регулятора термінів схоплювання – порошок, виготовлений із чистого клінкеру, загусав би відразу після замішування суміші водою.

Що таке гідратація цементу?

Гідратацією називають процес утворення гідратів – речовин, до складу яких входять молекули води. Даний процес починається в момент додавання затворника в цемент-містить будівельну суміш і триває до остаточного набору міцності розчином. У міру перебігу реакції з водою кількість гідратованих новоутворень збільшується. Розчин стає їм пересиченим, і колоїдні частки випадають осад - утворюється цементний гель. Коли гелю стає дуже багато, цементне тісто починає загусати. Цей момент настає через кілька годин після замішування суміші водою і називається схоплюванням. Розчин, що схопився, має дуже невисоку міцність і використовуватися за призначенням не може.

Стадія схоплювання плавно перетікає в стадію твердіння – в її основі лежить та сама реакція гідратації. Обложені гелеві частки поступово перетворюються на кристалічні зростки. Зі збільшенням їхньої площі зростає міцність цементного каменю. Процес кристалізації цементу або матеріалу на його основі завершується повним закам'яненням розчину і може тривати кілька років.

Чи можна регулювати терміни схоплювання розчинів, що містять цемент?

Терміни початку схоплювання та його завершення мають величезне практичне значення. Справа в тому, що механічна обробка розчину можлива лише до початку його твердіння. Відстрочити процес затвердіння дозволяє використання добавок-сповільнювачів схоплювання. У деяких випадках потрібно навпаки скоротити період колоїдації. Для цього до складу суміші вводять добавки, що прискорюють цей процес.