Fundamental hydration kinetic features of the major cement constituents : Ca₃SiO₅ and βCa₂SiO₄

Laboratoire de Recherches sur la Réactivité des Solides Faculté des Sciences Mirande, B.P. 138, 21004 Dijon Cedex, France.

Abstract

During the hydration of the major anhydrous constituents of cement such as Ca₃SiO₅ and βCa₂SiO₄, two hydrates form : calcium hydrosilicate and calcium hydroxide. The hydration appears to be a complex reaction resulting from three reactions which become progressively simultaneous. The initial time of the second and the third are delayed due to the fact that a suitable supersaturation degree must be reached prior to the beginning of the hydrate precipitation. Quasi steady states follow the steep period of precipitation.

This work is aimed to show that these kinetic features of the hydration are kept even though the anhydrous silicates are initially put in lime solutions of higher and higher concentrations instead of placing them in water. It seems that the generality of such a behaviour is evidenced for the first time.

Résumé

Au cours de l'hydratation des principaux composés du ciment tels que Ca₃SiO₅ et βCa₂SiO₄, deux hydrates se forment : l'hydrosilicate de calcium et l'hydroxyde de calcium. L'hydratation apparaît comme une réaction complexe résultant de trois réactions qui deviennent progressivement simultanées. L'instant initial de la seconde et de la troisième sont retardés du fait qu'un degré de sursaturation convenable doit être atteint avant que ne commence la précipitation de l'hydrate. Des états quasi stationnaires font suite à la période abrupte de la précipitation. Le but de ce travail est de montrer que ces caractères cinétiques de l'hydratation se conservent même si les silicates anhydres sont placés initialement au contact de solutions de chaux de concentrations de plus en plus élevées au lieu d'être mis dans l'eau. Il semble que la généralité d'un tel comportement est établie pour la première fois.