Vì sao xi măng lại làm cho bê tông cứng bền?

Xi măng là loại vật liệu xây dựng được dùng phổ biến. Khi trộn xi măng với nước, đá, cát ta sẽ được bê tông rất rắn chắc.

Tại sao bê tông lại đóng rắn được?

Xi măng thường là hỗn hợp của canxi silicat hoặc cacbonat. Xi măng được sản xuất bằng cách dùng đá vôi (canxi cacbonat); đất sét (hợp chất của nhôm, silic và oxy) cho vào lò rồi nung ở nhiệt độ cao mà thành. Khi đem bột xi măng trộn với nước. Khoảng sau 1 giờ, các hạt xi măng sẽ bị bao bọc bằng lớp mỏng bán thẩm thấu. Màng chất mỏng này chính là do canxi silicat và nước tạo nên. Người ta gọi đây là quá trình kết hợp nước. Xi măng thường sau khi tiếp xúc với nước khoảng 4 giờ mới bắt đầu đóng rắn. Bấy giờ nhờ hiện tượng bán thẩm thấu, phần nước bên ngoài sẽ ngấm dần vào bên trong lớp màng. Các hạt xi măng sẽ xảy ra sự hoà tan một phần tuỳ theo nồng độ. Do áp suất thẩm thấu, thể tích tăng lên, màng mỏng vỡ ra và lại hình thành màng keo mới, quá trình lặp đi lặp lại nhiều lần, bên ngoài hạt xi măng sẽ hình thành các tổ chức dạng sợi rỗng. Phần lớn các sợi rỗng giống như những "cây kim" rỗng lòng cứ thế phát triển ra phía ngoài. Các sợi nhỏ rỗng lòng giống như những "cây kim" lớn lên, kết hợp lại với nhau, nhờ đó các hạt sẽ kết dính với nhau tạo thành các "mạng lưới". Chính tổ chức mạng lưới tạo thành một hình khối có cấu trúc mạng lưới, nhờ đó cường độ của xi măng tăng lên.

Xi măng sau một số ngày sẽ dần dần rắn lại. Nếu đủ nước thì sau một số tháng, số năm cường độ bê tông sẽ tiếp tục tăng lên. Phản ứng giữa xi măng và nước xảy ra rất chậm. Để chứng minh điều đó, các nhà khoa học đã đem xi măng đã đóng rắn nghiền nhỏ, rồi trộn thêm nước, người ta thấy xi măng lại đóng rắn lần thứ hai. Khi xi măng đóng rắn có các kẽ nứt nhỏ có lúc sẽ tự liền lại. Nguyên nhân của hiện tượng tự liền lại là do khi có khe nứt, nước sẽ lọt vào, thẩm thấu vào bên trong, trên bề mặt của hạt xi măng lại xuất hiện các tổ chức sợi mới và làm cho khe nứt liền lại.