View/Open - AperTo

2.2 Idratazione dei silicati
2.2.1 Generalità
Le più importanti caratteristiche fisiche, chimiche e meccaniche delle paste
indurite di cemento Portland, sono riconducibili in gran parte ai silicati di
calcio idrati, formati per idratazione di C3S e C2S.
Velocità e stechiometria delle reazioni delle due fasi mineralogiche con l’acqua
di impasto sono piuttosto diverse, ma i prodotti finali di idratazione presentano
analogie in termini composizionali, morfologici e superficiali.
Dall’idratazione dei silicati di calcio si formano idrossido di calcio (CH) e un
silicato di calcio idrato quasi amorfo, chiamato C-S-H, che ha le proprietà di un
gel rigido.
Tali geli vengono indicati genericamente con il simbolo C-S-H (calcio-silicati-
idrati), intendendo un intervallo composizionale continuo nel quale si ha la
variazione di alcuni parametri come: rapporto molare CaO/SiO2 e H2O/SiO2,
morfologia, porosità, ecc. I trattini sono necessari perché CSH, nella
nomenclatura chimica del cemento, indica un composto di composizione
specifica CaO SiO2 H2O.
Le reazioni dei silicati, nelle prime ore di idratazione, possono essere ridotte
all'idratazione dell'alite (C3S, ss). La belite (C2S, ss) non apporta contributi
significativi alle reazioni di idratazione durante le prime 24 ore dall’impasto e
si ritiene che ciò sia dovuto alla maggiore compattezza della sua struttura
cristallina, che non favorisce l’ingresso delle molecole d’acqua.
Esistono diverse teorie relativamente all’idratazione del cemento. Le
più autorevoli, condividono l’idea di un processo caratterizzato da cicli di
idratazione ed di interruzione dell’idratazione dipendenti dalla velocità di
diffusione dell’acqua all’interno degli strati di silicati idrati formatesi.
Le opinioni discordanti sono relative a come iniziano questi processi, cioè se la
fase iniziale avviene per nucleazione di silicati idrati da una soluzione satura
oppure per formazione di strati idrati sulla superficie dei grani.
In Figura 2.1 è mostrato l’andamento della velocità di idratazione del C3S in
funzione del tempo.
Immediatamente dopo il contatto con l’acqua, esso subisce una reazione
intensa e di breve durata, chiamata periodo di pre-induzione (I).
30