3.2. Поровое пространство.

Основной объем пор (70-80%) в цементном камне суточного возраста приходится на микропоры (радиусом менее 1000 Å), т.е. твердение цементов в течение одних суток уже придает структуре цементного камня микропористый характер. Суммарная (интегральная) пористость цементного камня из высокоалюминатных цементов больше, чем из низкоалюминатных. Это превышение обусловлено в основном тем, что для камня из высокоалюминатных цементов характерно повышенное количество пор с размерами 100-1000 Å. Эти данные можно объяснить большими контракционными явлениями в начальный период твердения при повышенном содержании С₃А в цементе. Алитовые цементы образуют в суточном возрасте камень со структурой, отличающейся большим содержанием макропор (более 1000 Å), чем белитовые, что можно объяснить наличием кристаллов Са(ОН)₂ , разрыхляющих структуру. Абсолютное значение максимума на дифференциальных кривых в области пор радиусом 50 Å находится в прямой пропорциональной зависимости от содержания С₃S в цементах.

При переходе от 1 к 7 сут твердения микропористый характер структуры не претерпевает существенных изменений, суммарная пористость камня при этом значительно снижается, причем для малоалюминатных цементов это снижение особенно заметно. Закономерность в расположении цементов по суммарной пористости сохраняется. Некоторое увеличение количества крупных пор размером более 10000 Å можно объяснить возникающей более плотной упаковкой частиц твердой фазы и сопутствующим этому явлением освобождения части объема системы и, следовательно, образованием новых пор.

К 28 сут твердения содержание гелевых пор (радиусом менее 100 Å) возрастает. Количество пор радиусом 100-1000 Å снижается в результате кольматации их более дисперснымигелевидными новообразованиями.

К 28 сут твердения структура цементного камня уже сформирована, причем влияние минералогического состава цементов проявляется в заметной степени. Цементный камень на основе алитовых цементов в сравнении с белитовым отличается меньшей суммарной пористостью, повышенным содержанием крупных пор (более 10000 Å) и гелевых (менее 100 Å). Высокоалюминатные цементы образуют камень с большей суммарной пористостью за счет несколько большего количества контракционных пор.

В течение последующих сроков твердения (90,180, 365 сут) суммарная пористость цементного камня продолжает снижаться, однако в структуре камня на основе низкоалюминатных цементов этот процесс протекает более интенсивно.

Содержание пор радиусом более 10000 Å в структуре камня алитовых цементов в значительной степени сокращается вследствие зарастания их более дисперсными новообразованиями, однако остается несколько бóльшим, чем в структуре камня на основе белитовых цементов. В структуре последних можно отметить повышенное содержание капиллярных пор размером 1000-10000 Å (по сравнению с алитовыми).

Содержание гелевых пор (менее 100 Å) в структуре камня годичного возраста выравнивается для всех цементов и составляет приблизительно 40 %. Начиная с 90-суточного возраста, в структуре цементного камня на основе алитовых цементов содержание пор радиусом 100-10000 Å начинает расти за счет сокращения содержания гелевых пор, причем в структуре гидратов алитового цемента с повышенным содержанием С₃А этот процесс проявляется в более заметной степени. Такие же внутриструктурные изменения наблюдаются при твердении белитового высокоалюминатного цемента, но в более поздние сроки – одному году.

Изменения в поровой структуре цементного камня в возрасте 90-365 сут соответствуют протекающим процессам «старения» гидратных новообразований, заключающихся в кристаллизации и перекристаллизации метастабильных кристаллов гидросульфоалюминатов кальция. Эти процессы носят деструктивный характер и могут сопровождаться сбросами прочности. Внутриструктурные изменения протекают с большей интенсивностью при твердении цементов с повышенным содержанием С₃А, а также С₃S.

В таблице 4 указаны распределение пор по размерам и физико-химические объяснения их образования [12]:

Таблица 4. Поры в структуре цементного камня и физико-химические причины их образования

Макропоры			Микропоры
крупные радиусом более 104 Å	капиллярные радиусом 104 -105 Å	переходные радиусом 103 – 102 Å		геля радиусом менее 102 Å
Поры между малогидратированными частицами клинкера			Контаркционные поры; Поры в кристаллизационной		Поры в геле (преимущественно гидросиликатов кальция);
Поры от испарения свободной воды

Продолжение таблицы 4

Поры от недостаточного уплотнения при формировании, вовлеченного воздуха и т.п. Поры между кристаллами гидроокиси кальция;

Поры в продуктах перекристаллизации кристаллогидратов; микротрещины от внутриструктурных напряжений;

структуре гидратов (гидроалюминаты и гидросульфоалюминаты кальция, сростки гидросиликатов кальция); Макропоры, частично кольматированный гелем;