واکنش هایی که در اثر آنها سیمان پرتلند به عاملی چسباننده تبدیل می شود در خمیری از آب و سیمان رخ می دهند. به عبارت دیگر، در اثر مجاورت با آب، سیلیکات ها و آلومینات هایی که در جدول ۱-۱ آمده اند، محصولات هیدراتاسیون را به وجود می آورند که به مرور زمان، جرم سخت و محکمی را تولید خواهند نمود، که همان خمیر هیدراته شده سیمان است.

 ممکن است انواع ترکیبات موجود در سیمان به دو طریق با آب واکنش نشان دهند. در نوع اول تعدادی از مولکول های آب مستقیما به مولکولهای سیمان افزوده می شوند و این واکنش حقیقی هیدراتاسیون خواهد بود. واکنش نوع دوم به صورت هیدرولیز خواهد بود. به هر حال مناسب و متداول است که عبارت هیدراتاسیون برای کلیه واکنش های با آب به کار برده شود؛ یعنی هم برای هیدراتاسیون واقعی و هم برای هیدرولیز.

Le Chatelier اولین کسی بود که بیش از صد سال قبل مشاهده کرد محصولات هیدراتاسیون سیمان به لحاظ ترکیب شیمیایی به همان صورت محصولات هیدراتاسیون ترکیبات جداگانه موجود در سیمان، در شرایط مشابه می باشند. این موضوع بعدا به وسیله Bogue ,^1-6 Steinour Lerch- ^1-7مورد تایید قرار گرفت، با این شرط که ممکن است محصولات واکنش ها بر یکدیگر نیز اثر بگذارند و یا اینکه ممکن است خود با ترکیبات موجود در دیگری، در سیستم فعل و انفعال حاصل کنند. دو نوع سیلیکات کلسیم موجود در سیمان ترکیبات چسباننده اصلی آن را تشکیل می دهند و عملکرد فیزیکی سیمان در جریان هیدراتاسیون مشابه عملکرد این دو ترکیبات به تنهایی است^8-1. در بندهای بعدی هیدراتاسیون جداگانه هر یک از ترکیبات سیمان با شرح بیشتری توصیف خواهد شد.

محصولات هیدراتاسيون سيمان قابلیت حل شدن خیلی کمی در آب دارند که به وسیله ثبات خمیر هیدراته شده سیمان در تماس با آب معلوم می شود. سیمان هیدراته شده به ذراتی که واکنش حاصل نکرده اند کاملا می چسبد، ولی نحوه دقیق وقوع این امر روشن نشده است. ممکن است محصولات جدید هیدراته شده قشری تشکیل دهند که از درون به وسیله عمل آبی که به داخل نفوذ نموده است، متورم می شوند. شق دوم آن است که سیلیکات های حل نشده از این قشر بگذرند و به صورت یک لایه خارجی رسوب نمایند. احتمال سوم این است که پس از رسیدن به حالت اشباع، محلولهای کلوییدی در سرتاسر جرم رسوب نمایند و هیدراتاسیون بیشتری در داخل این بافت ادامه یابد.

رسوب محصولات هیدراتاسیون به هر نحو که انجام پذیرد، سبب می شود که روند هیدراتاسیون به طور مداوم کاهش یابد، به طوری که حتی پس از یک مدت طولانی، مقدار قابل ملاحظه ای از سیمان هیدراته نشده باقی خواهد ماند. برای مثال نتایج آزمایش ها نشان داده اند که ذرات سیمان پس از ۲۸ روز در تماس با آب بودن، فقط تا عمق 4μm ^1-9و پس از یک سال تا عمق 8μm هیدراته شدند. Powers ^1-10 محاسبه نمود که تحت شرایط عادی، هیدراتاسیون کامل فقط برای ذرات سیمان کوچک تر از 50μm امکان پذیر است، ولی توانسته اند هیدراتاسیون کامل را در ظرف ۵ روز از طریق آسیاب نمودن مداوم سیمان در آب به دست آورند.

بررسی های میکروسکوپی سیمان هیدراته شده هیچ اثری از راه یافتن آب به داخل ذرات سیمان، جهت هیدراته نمودن بعضی از ترکیباتی که واکنش بیشتری با آب بروز می دهند (مانند C₃S) و ممکن است در مرکز ذرات سیمان باشند، نشان ندادند. لذا چنین به نظر می رسد که با کاهش تدریجی اندازه ذرات سیمان، هیدراتاسیون پیشرفت می نماید. در حقیقت مشاهده شده است که ذرات درشت سیمان هیدراته نشده پس از چندین ماه، هم حاوی C₃S و هم C₂S می باشند^11-1؛ و احتمال دارد ذرات کوچک C₂S قبل از کامل شدن هیدراتاسیون ذرات درشت C₃S هیدراته شوند. معمولا ترکیبات مختلف در سیمان در کلیه دانه های آن مخلوط شده اند، و برخی از تحقیقات نشان داده اند که باقی مانده یک ذره پس از زمان معین هیدراتاسیون دارای همان درصد ترکیبات ذره اصلی خواهد بود^12-1. ولیکن ترکیبات باقی مانده، طی مدت هیدراتاسیون سیمان تغییر می کنند^49-1 و به ویژه ممکن است در جریان ۲۴ ساعت اول هیدراتاسيون بعضی از ترکیبات به وجود آیند.

به طور کلی می توان هیدرات های اصلی را به صورت هیدرات های سیلیکات کلسیم و هیدرات سه کلسیم آلومینات طبقه بندی نمود. عقیده بر آن است که C₄AF در اثر هیدراتاسیون به هیدرات سه کلسیم آلومینات و یک فاز بی شکل (آمورف) احتمالا CaO.Fe₂O₃ آبدار، تبدیل می شود. همچنین احتمال دارد قدری Fe₂O₃ به صورت محلول جامد در هیدرات سه کلسیم آلومینات وجود داشته باشد.

پیشرفت هیدراتاسیون سیمان را می توان با سنجش های مختلف زیر تعیین نمود: الف) مقدار Ca(OH)₂ در خمیر؛ ب) میزان حرارت ایجاد شده در اثر هیدراتاسیون؛ ج) وزن مخصوص خمیر؛ د) مقدار آبی که به صورت شیمیایی ترکیب شده است؛ هـ) مقدار سیمان هیدراته نشده موجود (با به کار بردن تجزیه کمی اشعه X)؛ و همچنین به صورت غیر مستقیم، از طریق مقاومت خمیر هیدراته شده. روش های وزنی - حرارتی و توزیع تفرق اشعه X پیوسته در خمیرهای تازه ای که در حال هیدراته شدن هستند^50-1. را می توان در مطالعه واکنش های اولیه به کار برد. همچنین می توان ریز ساختار خمیر هیدراته شده سیمان را در یک میکروسکوپ الکترونی از طریق بررسی تصاویر الکترونهای به عقب پخش شده، مورد مطالعه قرار داد.

 

هیدرات های سیلیکات کلسیم

همان طور که در شکل ۳-۱ نشان داده شده است روندهای هیدراتاسیون C₃S و C₂S در حالت خالص به نحو چشمگیری با یکدیگر متفاوت اند. در سیمان های تجاری، سیلیکات های کلسیم حاوی مقادیر کمی از ناخالصی های بعضی از اکسیدهای موجود در کلینکر می باشند. C₃S «ناخالص» را Alite و C₂S ناخالص را Belite می نامند. این ناخالصی ها تاثیر زیادی بر خواص هیدرات های سیلیکات کلسیم دارند.

عقیده بر آن است که وقتی هیدراتاسیون در مقدار محدودی آب رخ دهد (مانند هیدراتاسیون خمیر سیمان در ملات یا در بتن)، هیدرولیز C₃S صورت می گیرد و سیلیکات کلسیم با قدرت قلیایی کمتر تولید می نماید و نهایتا C₃S₂H₃ با آهک احیا شده به صورت Ca(OH)₂ جدا می شود. ولیکن در مورد اینکه آیا نهایتا C₃S و C₂S تبدیل به یک نوع هیدرات می شوند یا خیر تردیدهایی وجود دارند. از ملاحظات حرارت هیدراتاسیون^6-1 و مساحت سطح محصولات هیدراتاسیون^13-1 به نظر می رسد که این امر واقعیت داشته باشد، ولیكن مشاهدات فیزیکی دال بر آن است که ممکن است بیش از یک احتمالا چندین نوع هیدرات سیلیکات کلسیم مشخص، به وجود آید. چنانچه قسمتی از آهک جذب گردد و یا به صورت محلول جامد در آید، نسبت آهک به سلیس C:S تغییر خواهد نمود.

شواهدی قوی وجود دارند که محصول نهایی هیدراتاسیون C₂S، دارای نسبت آهک به سیلیسی برابر با 1/65 می باشد. این امر ممکن است ناشی از این حقیقت باشد که هیدراتاسیون C₃S به وسیله روند پخش یونها از میان قشر هیدراتی که در بالای آن قرار دارد، کنترل می گردد، در حالی که هیدراتاسیون C₂S ، به وسیله روند کند واکنش زایی ذاتی خود کنترل می شود^14-1. به علاوه، ممکن است دما بر محصولات هیدراتاسیون این دو نوع سیلیکات تاثیر بگذارد، زیرا نفوذپذیری ژل تحت تاثیر دما واقع می شود.

نسبت C:S را نمی توان با اطمینان زیاد تعیین نمود، زیرا روش های مختلف نتایج متفاوتی به دست می دهند^74-1. اختلاف می تواند به زیادی 1/5 از طریق تجزیه شیمیایی و ۲ از طریق تجزیه وزنی - حرارتی گردد^66-1. از سنجش الكترون - نوری همچنین مقادیر پایینی برای نسبت C:S به دست آمده است^72-1. همچنین نسبت فوق با زمان تغییر می کند و تحت تاثیر عناصر یا ترکیبات دیگر موجود در سیمان قرار می گیرد. امروزه هیدرات های سیلیکات کلسیم را عموما به صورت C-S-H توصیف می کنند و عقیده بر آن است که احتمالا نسبت C:S نزدیک به ۲ باشد. از آنجا که بلورهای تشکیل شده به وسیله هیدراتاسیون کامل نبوده و بی اندازه کوچک هستند، لزومی ندارد که نسبت مولکولی آب به سیلیس یک عدد کامل باشد. معمولا C-S-H حاوی مقادیر کمی از Mg , Fe , Al و یونهای دیگر می باشد. قبلا C-S-H را ژل تو برموریت (Tobermorite) می خواندند زیرا که از لحاظ ساختاری شبیه یک کانی به همین نام می باشد، اما ممکن است این عمل صحیح نباشد^60-1 و به همین دلیل امروزه این توصیف به ندرت به کار برده می شود.

با این فرض تقریبی که C₃S₂H₃ محصول نهایی هیدراتاسیون C₂S و C₃S باشد، می توان واکنش های هیدراتاسیون را (به عنوان یک راهنمایی، گرچه موازنه شده و دقیق نمی باشند) به صورت زیر نوشت:

برای :C₃S

2C₃S + 6H→ C₃S₂H₃ + 3Ca(OH)₂

جرم های مربوط به کار رفته عبارتند از :

100+24→75+49

برای :C₂S

2C₂S + 4 H → C₃S₂H₃ + 3Ca(OH)₂

  جرم های مربوط به کار رفته عبارتند از:

100+21→ 99+22

 

بنابراین بر مبنای جرمی، هر دوی این سیلیکات ها، برای هیدراتاسیون، تقریبا به مقدار آب یکسانی احتیاج دارند، ولی مقدار Ca(OH)₂ تولید شده به وسیله C₃S، بیش از دو برابر مقداری است که توسط هیدراتاسیون C₂S تشکیل می گردد.

خواص فیزیکی هیدرات های سیلیکات کلسیم با توجه به خصوصیات گیرش و سخت شدن سیمان قابل توجه می باشند. این هیدرات ها معمولا به صورت کاملا بی شکل ظاهر می شوند ولی نتیجه مشاهدات میکروسکوپ الکترونی خصوصیت بلوری بودن آنها را نشان می دهد. ذکر این نکته درخور توجه است که یکی از هیدرات هایی که توسط Taylor ^1-15به صورتCSH(I)  نشان داده شده است دارای ساختمان لایه ای، مشابه با بعضی از کانی های خاک رس (مانند مونتموریلونیت و هالوزیت) می باشند. لایه های منفرد در صفحات محوری a و b کاملا بلوری هستند در حالی که حد فاصل بین آنها دقیقا مشخص نیست. چنین شبکه ای قادر خواهد بود بدون اینکه تغییرات اساسی حاصل کند مقادیر مختلفی از آهک را در خود جای دهد . این نکته با نسبت های مختلف آهک به سیلیس که در فوق ذکر گردید، مرتبط است. در واقع منحنی های حاصل از پودر، نشان داده اند که متجاوز از یک مولکول آهک برای هر مولکول سیلیس به صورت تصادفی وجود دارد ^15-1. Steinour ^1-16این موضوع را به عنوان اثر توام محلول جامد و جذب سطحی توصیف نمود.

سیلیکاتهای کلسیم در حالت جامد هیدراته نمی شوند، اما احتمالا در ابتدا سیلیکات های بدون آب وارد محلول می شوند و سپس واکنش نشان می دهند تا هیدرات های سیلیکات با قابلیت حل کمتری تشکیل بدهند، که از محلول فوق اشباع شده جدا می گردد ^17-1و این نوعی از مکانیزم هیدراتاسیون می باشد که اولین بار توسط Le Chatelier در سال ۱۸۸۱ مطرح گردید.

مطالعات Diamond ^1-60نشانگر آن است که هیدرات های سیلیکات کلسیم در شکل های مختلفی وجود دارند. به صورت ذرات اليافی، ذرات ورقه ای، شبکه لوزی و مربع که توصیف همگی قدری مشکل است. ولیکن شکل عمده آنها به صورت ذرات الیافی، (احتمالأ جامد، و احتمالا تو خالی)، در بعضی مواقع ورقه ای، و در بعضی مواقع در انتها شاخه دار می باشد. نوعا طول آنها 0/5μm تا ۲μm و عرض آنها کمتر از 0/2μm می باشد. این توصیف تصویر دقیقی به دست نمی دهد، ولیکن ساختار هیدرات های سیلیکات کلسیم بسیار پیچیده تر از آن است که بتوان با روش های موجود، شامل ترکیبی از میکروسکوپ الکترونی و طیف سنج پخش انرژی اشعه ایکس چنین تصویری را به دست آورد.

هیدراتاسیون C₃S تا حد زیادی نشانگر رفتار سیمان می باشد و توصیفی از موضوع یاد شده مناسب به نظر می رسد. هیدراتاسیون با روند ثابتی پیشرفت نمی نماید، یا حتی با تغییر دائمی صورت نمی گیرد. آزاد شدن سریع اولیه هیدروکسید کلسیم به داخل محلول یک لایه خارجی از سیلیکات کلسیم، شاید به ضخامت ۱۰μm را به وجود می آورد^61-1. این لایه باعث توقف هیدراتاسیون بیشتر می گردد، به طوری که تا مدتی بعد از آن هیدراتاسیون کمی اتفاق می افتد.

از آنجا که هیدراتاسیون سیمان یک واکنش گرمازا است، روند ایجاد حرارت نشانه ای از روند هیدراتاسیون می باشد. این امر نشان می دهد که سه قله در روند هیدراتاسیون در سه روز اول (یا در همان حدود)، از زمانی که سیمان خشک در تماس با آب قرار می گیرد، وجود دارند. شکل ۴-۱ نمودار روند ایجاد تدریجی گرما بر حسب زمان است^81-1. ملاحظه می شود اولین قله، که بسیار بلند است و متناظر با هیدراتاسیون اولیه سطح ذرات سیمان می باشد، عمدتأ حاصل از هیدراتاسیون C₃A است. مدت این هیدراتاسیون با روند زیاد بسیار کوتاه است، و به دنبال آن یک دوره غير فعال، که برخی مواقع دوره القا نیز نامیده می شود، و در این دوره روند هیدراتاسیون بسیار کم است، ادامه می یابد. این دوره که طی آن خمیر سیمان از کارآیی مناسبی برخوردار است، یک یا دو ساعت طول می کشد.

سرانجام لایه سطحی احتمالا با مکانیزم اسمزی یا با رشد بلورهای هیدروکسید کلسیم، شکسته می شود. روند هیدراتاسیون (و بنابراین ایجاد حرارت) با روند نسبتا کمی افزایش می یابد و محصولات هیدراتاسیون دانه های منفرد، با یکدیگر تماس حاصل می نمایند، و سپس گیرش اتفاق می افتد. روند ایجاد حرارت نوعا در عمر حدود ۱۰ ساعت به قله دوم می رسد، اما در بعضی مواقع به زودی ۴ ساعت طول می کشد.

پس از این قله روند هیدراتاسیون در یک دوره طولانی کاهش می یابد، پخش از میان منافذ محصولات هیدراتاسیون از عوامل کنترل کننده می باشد^62-1. در اکثر سیمانها (اما نه در همه)، یک تجدید افزایش روند هیدراتاسیون، تا یک قله سوم کوتاه تر، در عمر بین ۱۸ و ۳۰ ساعت، وجود دارد. این قله به واکنش تجدید شده C₃A، به دنبال اتمام سنگ گچ، مربوط است.

پدیده قله دوم با حضور قلیایی ها، با نرمی بیشتر ذرات سیمان و با افزایش درجه حرارت، افزایش پیدا می کند.

به علت تشابه پیشرفت هیدراتاسیون سیلیکات های کلسیم خالص و سیمان پرتلند تجاری، آنها افزایش مقاومت مشابهی نشان می دهند^20-1. خیلی قبل از اینکه واکنش های هیدراتاسیون کامل شوند، مقاومت قابل توجهی به دست می آید و چنین به نظر می رسد که مواد هیدراته نشده باقی مانده توسط مقدار کمی از مواد هیدراته شده، به هم چسبانده می شوند؛ هیدراتاسیون بیشتر باعث ایجاد افزایش کمی در مقاومت می گردد. . او Ca(OH)₂ آزاد شده در اثر هیدرولیز سیلیکات های کلسیم، صفحات نازک شش وجهی را اغلب با ده ها میکرون پهنا، به وجود می آورند، اما سپس به تدریج به یک لایه رسوبی جرمی تبدیل می شوند^60-1.

 

هيدرات سه کلسیم آلومینات و نقش سنگ گچ

 

 

مقدار C₃A موجود در اکثر سیمانها نسبتا کم است، اما رفتار و ارتباط ساختاری آن با سایر فازهای موجود در سیمان، آن را در خور توجه می سازد. هیدرات سه کلسیم آلومینات ماده تیره رنگ منشوری شکلی در بین منافذ تشکیل می دهد (احتمالا با مواد دیگر در حالت محلول جامد است)، و اغلب به شکل صفحات مسطح جداگانه ای که هر یک با هیدرات های سیلیکات کلسیم احاطه شده اند، می باشد.

واکنش C₃A خالص با آب بسیار شدید است و به سفت شدن فوری خمیر که به گیرش آنی معروف است، منتهی می گردد. برای جلوگیری از این امر سنگ گچ (CaSO₄, 2H₂O) به کلینکر سیمان افزوده می شود. سنگ گچ با C₃A واکنش حاصل نموده و سولفو آلومینات کلسیم نامحلول (3CaO.Al₂O_3.3CaSO_4.31H₂O) تشکیل میدهد ولیکن نهایتا هیدرات سه کلسیم آلومینات به وجود می آید، گرچه احتمال دارد قبلا 3CaO.Al₂O₃.CaSO₄.12H₂O ناپایدار به جای سولفو آلومینات کلسیم اولیه با سولفات زیاد تشکیل گردد^6-1. هرچه هم بیشتری وارد محلول می گردد ترکیبات تغییر می کنند و مقدار سولفات ها به طور مداوم کاهش می یابد. روند واکنش آلومینات سریع است و اگر این تنظیم مجدد در ترکیبات، با سرعت کافی اتفاق نیفتد احتمال دارد هیدراتاسیون مستقيم C₃A رخ دهد. به ویژه اولین نقطه اوج (قله) در روند ایجاد حرارت هیدراتاسیون که معمولا در ظرف پنج دقیقه پس از افزودن آب به سیمان دیده می شود، به این معنی است که در این فاصله زمانی قدری از آلومینات کلسیم مستقیم هیدراته شده است و شرایط برای کندگیر نمودن توسط سنگ گچ هنوز فراهم نگردیده است.

می توان به جای سنگ گچ از سایر انواع سولفاتها نیز در تولید سیمان استفاده نمود: سولفات کلسیم با نیم مولکول آب تبلور (H₂O و CaSO₄) یا انیدرید .(CaSO₄)

شواهدی وجود دارند مبنی بر اینکه هیدراتاسیون C₃A به وسیله Ca(OH)₂ آزاد شده توسط هیدرولیز C₃S کند می شود^62-1. این امر به دلیل آن است که Ca(OH)₂ با C₃A و آب واکنش نشان داده و تشکیل C₄AH₁₉ می دهد، که قشر محافظی بر روی سطح ذرات هیدراته نشده هم می سازد. همچنین امکان دارد که به Ca(OH)₂ غلظت یونهای آلومینات در محلول را کاهش دهد و در نتیجه روند هیدراتاسیون C₃A کند شود^62-1.

شکل پایدار هیدرات آلومینات کلسیم که نهایتا در خمیر هیدراته شده سیمان وجود دارد، احتمالا به صورت بلورهای مکعبی C₃AH₆ خواهد بود، ولی امکان دارد که C₄AH₁₂ شش وجهی در ابتدا متبلور شود و متعاقبا به صورت مکعبی تغییر شکل یابد. بنابراین شکل نهایی واکنش را می توان به صورت زیر نوشت:

C₃A + 6H→C₃AH₆

این رابطه نیز تقریبی بوده و به صورت موازنه شده نمی باشد.

وزنهای مولکولی نشان می دهند که ۱۰۰ قسمت از C₃A با ۴۰ قسمت از جرم آب واکنش می دهد، که نسبت خیلی بیشتری از آب مورد نیاز سیلیکات ها می باشد.

وجود C₃A در سیمان نامطلوب است؛ زیرا به جز در عمرهای اولیه، سهم کمی (یا هیچ) در ایجاد مقاومت سیمان، دارد و وقتی که خمیر سخت شده سیمان به وسیله سولفاتها مورد حمله قرار می گیرد، ممکن است انبساط ناشی از تشکیل سولفو آلومینات کلسیم از C₃A ، منجر به از هم پاشیدن خمیر سخت شده گردد. وليكن هم به عنوان یک گداز آور عمل می نماید و لذا دمای لازم برای پخت کلینکر را کاهش میدهد و ترکیب شدن آهک و سیلیس را تسهیل می بخشد و بنابراین در مجموع، وجود C₃A در تولید سیمان مفید است. C₄AF نیز به صورت یک گداز آور عمل می کند. می توان یادآوری نمود که اگر در جریان پخت، قدری مایع تشکیل نگردد، واکنش های داخل کوره خیلی کندتر پیشرفت خواهند نمود و احتمالا ناقص می مانند. از طرف دیگر مقدار بیشتری از C₃A موجب افزایش انرژی لازم برای آسیاب نمودن کلینکر می گردد.

یکی از اثرات مثبت C₃A ، ظرفیت به هم متصل نمودن کلریدها می باشد.

سنگ گچ نه تنها با C₃A واکنش حاصل می کند بلکه با C₄AF سولفوفریت کلسیم و همچنین سولفو آلومینات کلسیم تشکیل می دهد، و ممکن است وجود آن هیدراتاسیون سیلیکات ها را تسریع نماید.

مقدار سنگ گچ اضافه شده به کلینکر سیمان را باید خیلی به دقت کنترل نمود، به ویژه مقدار زیاد آن منجر به یک انبساط و متعاقبا از هم پاشیدن خمیر سیمان سخت شده می گردد. مقدار بهینه سنگ گچ از مشاهدات حرارت هیدراتاسیون ایجاد شده در سیمان تعیین می گردد. همانطور که قبلا توضیح داده شد، اولین نقطه اوج در روند ایجاد حرارت هیدراتاسیون با نقطه اوج دومی که در ۴ تا ۱۰ ساعت پس از افزودن آب به سیمان اتفاق می افتد، دنبال می شود. با مقدار صحیح سنگ گچ و با ترکیب کامل آن، باید مقدار کمی از C₃A برای ایجاد واکنش باقی بماند و لذا هیچگونه نقطه اوج دیگری در حرارت آزاد شده نباید دیده شود. بنابراین مقدار بهینه ای از سنگ گچ به روند مطلوبی از واکنش اولیه منجر می گردد و از تراکم موضعی زیاد محصولات هیدراتاسیون جلوگیری می نماید. در نتیجه اندازه منافذ در خمیر هیدراته شده سیمان کاهش یافته و مقاومت افزایش می یابد^78-1.

مقدار سنگ گچ لازم با میزان C₃A و همچنین با میزان قلیایی های موجود در سیمان افزایش می یابد. افزایش نرمی ذرات سیمان اثر فزاینده ای بر میزان ممC موجود در عمرهای اولیه داشته، که خود نیاز به سنگ گچ را افزایش می دهد. آزمایشی برای تعیین مقدار بهینه SO₃ در سیمان پرتلند، در آیین نامه ASTM C 543-84 توصیه شده است. بهینه سازی بر اساس مقاومت یک روزه، که معمولا کمترین جمع شدگی را نیز ایجاد می کند، قرار داده شده است.

مقدار سنگ گچ افزوده شده به کلینکر سیمان بر حسب جرم SO₃ موجود بیان می شود. این پارامتر توسط استاندارد اروپایی ENV 197-1:1992 به حداکثر 3/5 درصد محدود شده است، اما در بعضی موارد درصدهای بیشتری را مجاز می دانند. SO₃ مربوط به واکنش های شیمیایی، همان سولفات قابل حل ناشی از سنگ گچ بوده و ربطی به SO₃ ناشی از سوخت های با گوگرد زیاد که به کلینکر می چسبد، ندارد. به این دلیل است که امروزه حد مجاز كل SO₃ بیش از مقادیر توصیه شده در گذشته است. مقادیر حداکثر SO₃ که در آیین نامه ASTM C 150-94 تعیین شده اند، به مقدار C₃A ربط داده شده است و در سیمان زودسخت شونده بیشتر است.

 

بازگشت به فهرست