Характерным для щелочноземельных силикатов, алюминатов и алюмосиликатов является то, что низкоосновные минералы практически не гидратируются, степень их гидратации повышается с ростом основности. Алюминаты и силикаты гидратируются легче, чем алюмосиликаты. Все они при затворении водой дают щелочную реакцию, при этом pH среды возрастает по мере увеличения основности соединений. С повышением щелочности минералов возрастает прочность новообразований на их основе. Гидратация щелочноземельных вяжущих ускоряется при введении щелочей в воду затворения. Соли щелочноземельных металлов и слабых кислот в водных растворах дают щелочную реакцию, а соли сильных кислот не создают щелочной среды.
Гндратационные свойства соединений щелочных металлов также зависят от вещественного состава. В связи с этим условно их можно разделить на шесть групп:
- 1) едкие щелочи ROH;
- 2) несиликатные соли слабых кислот, например, R2CO3, R2SO3, R2S, RF и т. п.;
- 3) силикатные соли типа R2O(0,5—4,0)·SiO2;
- 4) алюминатные соли типа R2O·Al2O3;
- 5) алюмосиликатные соли состава R2O·Al2O3·(2—6)SiO2;
- 6) несиликатные соли сильных кислот: RCl, R2SO4 и т. п.
Последние в воде не дают щелочной реакции, в связи с чем они как самостоятельные компоненты шлакощелочных вяжущих не используются.
Для установления влияния природы соединений щелочных металлов на свойства вяжущих были проведены опыты, в которых в качестве алюмосиликатной составляющей вяжущего использовался основной гранулированный шлак. Это влияние можно проследить по данным табл. 1, в которой приведены прочностные показатели шлакового теста нормальной густоты, содержащего щелочные компоненты в количествах, обеспечивающих содержание Na2O в вяжущем в пределах 3%.
Из данных табл. 1 следует, что активность вяжущего на основе соединений щелочных металлов первой, второй и четвертой групп, а также высокоосновных соединений третьей группы достаточно высока, а на низкоосновных соединениях третьей группы и высокоосновных соединениях пятой — несколько выше активности шлака, затворенного водой. Низкоосновные соединения пятой группы практически не оказывают влияния на активность вяжущего. Они не повышают, но и не снижают в заметных пределах активности шлака. Степень взаимодействия силикатных солей — растворимых стекол со шлаками — возрастает по мере увеличения их основности. С уменьшением основности щелочных силикатов их реакционная способность уменьшается. Четырехмодульные силикаты в условиях опыта практически уже не реагируют со шлаком. Это свидетельствует о том, что активность щелочных силикатов определяется их растворимостью и степенью диссоциации в водных растворах, т. е. щелочностью возникающей среды. Алюмосиликатные щелочные соединения, которые, как известно, в воде практически не растворяются, при контакте с ней также дают щелочную реакцию, обусловленную слабой диссоциацией этих соединений, сопровождающейся отщеплением едких щелочей. Щелочность среды при этом падает по мере уменьшения основности алюмосиликатов.
Таким образом, соединения первой, второй и четвертой групп могут служить активными компонентами шлакощелочных вяжущих. Эти функции могут выполнять и высокоосновные соединения третьей группы; соединения же пятой группы, особенно низкоосновные, для этой цели мало пригодны, но они могут быть использованы в качестве активных минеральных добавок к этим вяжущим, а высокоосновные — и в виде самостоятельных вяжущих.
Итак, из приведенных выше данных следует, что силикаты, алюминаты и алюмосиликаты щелочных металлов гидратируются водой. Степень и скорость гидратации повышается с ростом их основности. Высокоосновные силикаты поддаются более полному гидролизу в водных растворах, чем низкоосновные. Водные растворы таких силикатов имеют явно выраженную щелочную реакцию, их pH повышается с увеличением основности. Активность вяжущих на основе щелочных силикатов также повышается с возрастанием их основности [6, 21]. Щелочные алюминаты и силикаты гидратируются водой легче, чем щелочные алюмосиликаты. Гидратация этих соединений ускоряется при введении в воду едких щелочей. Соли щелочных металлов и слабых кислот в водных растворах дают щелочную реакцию, а pH растворов солей сильных кислот около 7,0.
Таким образом, свойства соединений щелочноземельных металлов, определяющие их склонность к гидратационному твердению, присущи также и щелочным соединениям.