Камень, не подвергавшийся нагреванию, имеет белый цвет и неплотную структуру. В прозрачном шлифе его отчетливо видны сферолиты, которые по оптическим характеристикам могут быть отнесены к альбиту (Na20 А120з 6Si02). Среди сферолитов встречаются единичные призмы, оптические характеристики которых подтверждают наличие минерала типа нефелина (Na20 А1203 2Si02; ,β-форма). Взаимодействие между силикатом натрия и глиноземом происходит уже при затворении цементной смеси. Эта реакция препятствует взаимодействию силиката натрия с кремнефтористым натрием и мешает образованию плотной структуры цементного камня.
Камень, нагретый до 400°, имеет белый, слегка желтоватый цвет и пористую структуру. Этим цементный камень с глиноземом в значительной степени отличается от затвердевших цементов с другими тонкомолотыми заполнителями. Нагревание при 600 и 800° приводит к образованию еще более рыхлой структуры цементного камня. На дифференциальной кривой (рис. 80, в) при температуре 70— 125° наблюдается заметный эндотермический эффект, связанный с удалением гигроскопической влаги;слабый эндотермический эффект обнаруживается в интервале температур 720—750°. Изменение модуля жидкого стекла оказывает существенное влияние на характер дифференциальной кривой. При нагревании в интервале температур 100—300° образцов затвердевшего жидкого стекла с добавкой кремнефтористого натрия (без тонкомолотых наполнителей) происходит удаление гигроскопической влаги и обезвоживание геля Si(OH)4. Полное обезвоживание геля Si (ОН)4 и уплотнение затвердевшего цемента наблюдаются при температуре 300—400°.
Рис.80. Термограммы: а - цементного камня с андезитом; б - андезита; в - цементного камня с глиноземом.
Пpи нагревании до 600° структура затвердевшего цемента несколько разрыхляется. Это, по-видимому, объясняется тем, что образовавшийся Si02 при нагревании в результате обезвоживания превращается в субмикрокристаллическую систему β-кварца и, претерпевая при температуре 573° модификационное превращение, вызывает ослабление структуры затвердевшего цемента. Такая кристаллизация кремнезема вполне возможна. Устойчивая форма для кремнезема, находящаяся в природе и получаемая искусственно, существует в виде Si02, свободного кремнезема, точнее—кварца, к которой стремятся перейти все формы кристаллического и аморфного кремнезема. При прокаливании геля кремневой кислоты при температуре около 1000° и выше образуются мельчайшие кристаллики кристобалита и тридимита. При нагревании геля кремневой кислоты во влажных условиях при 250° в течение 6 месяцев происходит образование кварца и тридимита. При использовании же в качестве минерализатора NH4F кристаллизация настолько ускоряется, что она наблюдается уже после 10-часового нагревания до 300°.
Щелочная среда способствует кристаллизации кварца, которая успешно происходит при температуре 300°. Крупные кристаллы кварца наиболее интенсивно получаются в автоклаве при температуре 360—400° при наличии раствора Na2C03, т. е. в щелочной среде. Следовательно, при разложении щелочных силикатов с выделением кремнезема создаются благоприятные условия (наличие щелочной среды, минерализатора в виде фтористого натрия, температуры и давления внутри образца) для его кристаллизации. При температуре 600—700° в затвердевшем цементе образуются кристаллы бисиликата натрия в результате взаимодействия несвязанной окиси натрия и кремнезема, возникшего вследствие обезвоживания геля кремневой кислоты. Находящийся в цементе фтористый натрий ускоряет, кристаллизацию бисиликата. Введение в жидкое стекло с кремнефтористым натрием тонкомолотых заполнителей в большинстве случаев придает цементному камню плотную структуру. Нагревание цементного камня с кварцем приводит к взаимодействию молотого кварца с жидким стеклом с образованием полисиликатов натрия.
При нагревании цементного камня с шамотным заполнителем на поверхности зерен шамота образуется изотропное слегка буроватое вещество, свидетельствующее о взаимодействии шамота с жидким стеклом. Нагревание при 800 — 900° цементного камня с андезитовым заполнителем приводит к возникновению значительного количества стекла в результате повышенного содержания щелочей в андезите (около 8%). Взаимодействия между жидким стеклом и хромитом ни при обычных температурах, ни при нагревании не обнаружено. Отсутствие на термограммах различных цементов, эндотермического эффекта при температуре 500—600°, связанного с разложением Na2SiF6, указывает на то, что кремнефтористый натрий (в количестве 10—12%) в смеси с жидким стеклом подвергается гидролизу.