Nieoczekiwany wpływ cynku na czas wiązania cementu odpornego na
siarczany CEM I 52,5N 3-SR NA
Cynk jest, jak wiadomo znanym metalem opóźniającym hydratację cementu. Okazuje się jednak, że mogą zdarzać się przypadki, w których dodatek tlenku cynku, lub cynku do cementu portlandzkiego może znacznie przyspieszać proces wiązania. Nieznane są przyczyny tego nietypowego zachowania cynku. W związku z tym, celem pracy doktorskiej było wyjaśnienie przyczyn przyspieszającego wpływu tlenku cynku na proces wiązania cementu portlandzkiego, odpornego na siarczany CEM I 52,5N 3-SR NA. Jako regulator wiązania tego cementu producent zastosował anhydryt naturalny, czyli anhydryt II. Zastosowanie jako regulatora czasu wiązania cementu anhydrytu II spowodowało powolny przyrost stężenia jonów siarczanowych w fazie ciekłej zaczynu. Jest to równocześnie związane ze stosunkowo długim okresem do przekroczenia iloczynu rozpuszczalności ettringitu. Tlenek cynku przechodzi bardzo szybko do roztworu, a powstający wodorotlenek strąca się na powierzchni kryształów C3A i uniemożliwia powstawanie ciągłej warstewki ettringitu, hamującej hydratację glinianu trójwapniowego. Ettringit powstaje więc w wolnych obszarach w roztworze i łącząc ziarna cementu powoduje szybkie wiązanie „etringitowe”. Równocześnie wodorotlenek cynku tworzy nieprzepuszczalną dla wody otoczkę na powierzchni alitu, hamując jego hydrolizę. W związku z tym w procesie wiązania nie uczestniczy faza C-S-H. W pracy przedstawiono model procesu przyspieszjącego wiązanie cementu przez dodatek ZnO.
Zinc is known as a heavy metal which delays the hydration of Portland cement. However, in some cases, it can be the opposite situation that the addition of zinc or zinc oxide can significantly accelerate the setting of Portland cement. The reasons for this abnormal zinc behaviour were unknown. To learn these reasons was the aim of the doctor thesis and the industrial Portland cement sulphate resistant CEM I 52.5N 3-SR NA was used in the experiments. This cement has the anhydrite II as setting regulator. The application by the producer the anhydrite II caused the slow increase of the concentration of sulphate ions in the liquid phase of the cement paste. It is also related to the relatively long period until the ettringite solubility product is exceeded. On the other hand, zinc oxide is dissolved very quickly, and the resulting hydroxide precipitates on the surface of the C3A crystals and prevents the formation of a continuous ettringite layer, which inhibits the hydration of this phase. Ettringite is therefore formed in free areas in the paste and by joining the cement grains it causes the quick "ettringite" setting. Simultaneously the zinc hydroxide the impermeable layer for water on the alite surface is formed, hampering its hydrolysis. It is the reason that in the setting process the C-S-H phase did not participate. In the paper the model of the accelerating process of cement setting by the ZnO addition is presented.
