У другому випадку вводять речовини ( розширюючи добавки), які в ході хімічної реакції між собою чи складовими ТР утворюють кристалічні продукти. Ріст кристалів таких речовин в порах ТК є причиною появи власних напружень, які викликані кристалізаційним тиском.

На початковій стадії твердіння тампонажного каменю притаманна відкрита пористість, тому гідравлічний тиск не чинить перепони деформації середовища і суттєво не впливає на розширення. Власні напруження в такому випадку регулюються кінетикою розвитку та величиною кристалізаційного тиску і визначається вибором розширюючої добавки відносно властивостей цементу та умов твердіння.

В більшості будівельних розширюючи цементів використовуються кристалізаційний тиск, який виникає при утворенні гідросульфоалюмінату Ca в три сульфатній формі. Для кристалізації цієї сполуки необхідна наявність у водяному розчині іонів Ca2+, Al3+, SO42- при досить високому pH середовища (?10,2). В таких цементах розширюю чого добавкою може бути гіпс (в гіпсоглимноземлистому цементі),суміш гіпсу з високоглиноземлистим шлаком, суміш гіпсу зі спеціально приготовленими алюмінатом кальцію, спеціально приготовлений безводний сульфоалюмінат кальцію.

Однак використання реакції утворення гідросульфоалюмінату кальцію для отримання розширюючи тампонажних цементів пов’язано з низькою проблем. Небезпека розширення ТК на пізній стадії твердіння може бути виключена тільки при точному регулюванні швидкості цієї складної хімічної реакції. Тому її використовують для отримання цементів з невеликим розширенням, яке допускає менш строгі вимоги до обмеження періоду розширення. Крім того, цементи гідросульфоалюмінатом кальцію в більшості випадків є швидкосхоплюючими.

Вадою цементів, які вміщують велику кількість гідросульфоалюмінату кальцію, а також інших алюмінатів кальцію, є їх низька термостійкість, вона руйнуються при t0 вище 1000С.

Для тампонажних цементів значно краще використовувати розширюючи добавки на оксидній основі. Вони утворюють кристалізаційний тиск в результаті кристалізації важкорозчинних гідрооксидів під час гідратації оксидів. Відоме явище розширення тампонажних розчинів та бетонів, яке викликане наявніст. В них не зв’язочних при обпалюванні клінкера оксидів Ca і Mg. Висока t0 обпалювання клінкера обумовлює утворення їх в клінкері у вигляді нерівномірного розподіленних вільних кристалічних фаз з малою хімічною активністю. Внаслідок цього при невисокій t0 середовища твердіння вони гід ратуються дуже повільно, визиваючи локальні власні напруження на пізніх стадіях твердіння, а розширення ТК супроводжується тріщиноутворенням і зниженням міцності каменя. Однак проста бімолекулярна реакція гідратації цих осадів легко регулюється, а її швидкість можна підібрати такою, щоб реакція закінчилася на потрібній стадії твердіння ТК. Швидкість гідратації оксидів Ca і Mg технологічно просто регулюється температурою їх обпалювання рпи отриманні з відповідних карбонатів та дисперсності.

На рис. (30 с. 139) зображені криві зміни різних показників для портландцементної суміші з добавкою розмеленого негашеного вапна в умовах вільного розширення. Крива 1 відображає зміну об’єму ?V/V, крива 2 – тепловиділення Q, крива 3 – міцність структури G. Крива тепловиділення характеризує швидкість реакції гідратації вапна. Для приготування суспензії використовувалася суміш портландцементу ( 90 масових часток) та негашеного вапна ( 10 масових часток) з вмістом 87% CaO, обпаленого при різних температурах. Тампонажні розчини з вапном обпаленим при 8500С і 12000С, незважаючи на порівняно більшу величину розширення, утворюють ТК, які не руйнується, а розчин з вапном обпаленим при t0 14000С дає типову картину нерівномірності зміни об’єму. Різниця у властивостях ТК пояснюється різним співвідношенням швидкостей структуроутворення в суспензії та гідратації розширюючої добавки. Якщо швидкість гідратації вапна надто велива ( t0 обпалювання 8500С ), то тампонажний розчин показує де яке розширення, яке закінчується до моменту початку схоплення. В міру сповільнення швидкості гідратації вапна ( підвищення t0 обпалювання до 12000С) крива розширення стає вологішою, а абсолютна величина розширення зростає. Більша частина розширення в такому випадку припадає на стадію пластичного стану системи, і, незважаючи, на більшу величину розширення, ТК не руйнується. Якщо ж швидкість тепловиділення, а як наслідок гідратація оксиду Ca зменшується, то недопустимо велике розширення ( більше 1%) відбувається вже після того, як пластична міцність перевищить величину 1 МПа. ТК у такому випадку зруйнується під дією внутрішніх напружень.

На ( рис. 31. с. 139) подані залежності розширення ТК від навантаження на нього. Склад суміші, температура обпалювання вапна та t0 оточуючого середовища такі ж як і у попередньому випадку. Величина навантаження при якому розширення припинялось складає відповідно 80, 360 та 490H. З урахуванням площі контакту ТК з елементом через якій передавалось навантаження на нього, тиск розширення складав відповідно 0,13 0,58 та 0,79 МПа. Ці дані наглядно ілюструють залежність тиску розширення від стадії твердіння ТК.

Цікаві та важливі дані для розуміння процесу розширення можуть бути отримані при вивченні пористості Тк зі звичайного та розширюю чого цементу. При дослідженні взірців ТК з портландцементу при W=0,5 , які тверділи 30 год. при

t =220С, оцінювались розміри пор каменів що не мали обмежень в розширенні під час твердіння, так і каменів в закритих формах де обмежувалось розширення. (табл. 1.23 та рис. 32) стор. 140.

Встановлено, що ТК зі звичайного тампонажного цементу має широкий максимум на кривій розподілу об’єму пор за розмірами ( крива 1) і відповідає перевазі пор радіусом біля 0,8 мкм, які належать до капілярних . Внаслідок невеликої кількості продуктів гідратації на цій стадії твердіння об’єм пор гелю та проміжних пор невеликий. При обмеженні розширення такого ТК крива