セメントはCa, Al, Siの酸化物、硫酸塩に結晶水があるものです。水を加える前の酸化物(等)のことをクリンカー鉱物と言います。
エーライトAlite 3CaO・SiO2
ビ-ライトBelite 2CaO・SiO2
アルミネート相 3CaO・Al2O3
無水石膏(gypsum) CaSO4
フェライト 4CaO・Al2O3・Fe2O3
等があり、これらの微粉末を混合したものに水を加えて反応させます。水は結晶水となって固化セメントに取り込まれます。その際、体積が膨張します。また反応熱で発熱することもあります。
セメントの結晶水を含む固体化合物のことを「水和物」と呼びます。
まず、アルミネートが水和しますが、反応が急速すぎるので強度が弱くなるため、石膏を加えて
エトリンガイト(ettringite)ト 3CaO-Al2O3-3CaSO4-32H2O を生成させます。これは針状結晶で強度を増すと言われています。
エトリンガイトの生成は石膏が無くなると終わりますが、そのころエーライトが水和してトバモライトを作ります。これはゲル状で、針状結晶の隙間を埋めます。
その後3日たつとビーライトが水和します。その際トバモライトと水酸化カルシウムができます。これはゆっくり結晶化するので強度の高い大きい結晶を作ります。
セメントの微細構造の電顕写真は
https://en.wikipedia.org/wiki/Ettringite#/media/File:CaOH2SEM.jpg
https://en.wikipedia.org/wiki/Ettringite#/media/File:Ettringite-99753.jpg
にありました。ettringiteは確かに針状です。
youtube動画を探しましたが、結晶ができる様子などの動画は有料(1600USDなど)のようです。
https://www.youtube.com/watch?v=M3-T3_XmMm4
英語は https://en.wikipedia.org/wiki/Ettringite, https://en.wikipedia.org/wiki/Belite から。
hydrated cement paste 水和したセメントペースト
clinker クリンカー
“In practice, the composition varies with the bulk composition of the clinker, subject to certain limits.”
subject to certain limits 一定の制限の下にある
“Substitution of calcium ions or orthosilicate ions requires that electric charges be kept in balance.”
orthosilicate ion (SiO4)4- のこと。
the electric charges kept in balance 電荷は釣り合っている
“This rapid reaction is “chemically analogue” to the slow natural hydration of forsterite (the magnesium end-member of olivine) leading to the formation of serpentine and brucite in nature”
olivine カンラン石(橄欖石) Mg2SiO4-Fe2SiO4 の組成を持つ連続固溶体。マントル最上部の大部分を占める鉱物。「オリビン」で通じる業界もある。
forstertite 苦土橄欖石、白橄欖石 Mg2SiO4。フォルステライト ドープしてレーザーに用いることもある。 フォルステライト