تومازایت می تواند در زیر دمای C°15 (به طور ایده آل در C°5-0) از طریق دو دسته از واکنش هایی که بسیار آهسته انجام می شوند، تشکیل شود. این واکنش ها به نام «مسیر مستقیم» و «مسیر وودفوردیت» معروف می باشند. توجه شود که وودفوردیت نام کانی مربوط به محلول جامد جزئی است که می تواند بین اترینگایت و تومازایت به وجود بیاید. با مکانیزم های اصلی حمله سولفات تومازایت در بتن در این مقاله بیشتر آشنا شوید.
در «مسیر مستقیم»، یک واکنش عمومی سولفات با کربنات، سیلیکات (ناشی از چسباننده سیمانی اصلی C-S-H) و آب اضافی در حضور یون های کلسیم، وجود دارد. این واکنش بسیار آهسته بوده و معمولا به دست آوردن یک محصول قابل ملاحظه، چندین ماه به طول می انجامد. هر دو فازهای الیت و بلیت از طریق هیدراسیون معمولی، چسباننده، C-S-H، تولید می کنند و سپس می توانند با دیگر اجزاء واکنش دهند تا تومازایت غیرچسباننده تشکیل شود. این واکنش می تواند به صورت بسیار ساده شده زیر ارائه گردد:
 (4-5) | CH | + |  24H 2[Cc.Cs.H15+] | + | 2Ce | + | 2CSH2 | + | C3S2H3 |
| پرتلندیت | | تومازایت آب | | کلسیت | | سنگ گچ | | (C-S-H) |
انتظار می رود که پرتلندیت تشکیل شده کربناته شود و با CO2 هوا که در آب محلول است واکنش داده و منجر به تشکیل کلسیت و آب بیشتری گردد که به ترتیب می تواند به عنوان واکنش دهنده برای تولید تومازایت بیشتر، استفاده شود:
(4-6) CH+c Cc+H
در مسیر وودفوردیت، آلومینات C3A و فاز فریت C4AF نیز شرکت می کنند. عنوان وودفوردیت مربوط می شود به محلول جامد جزئی که اجزاء انتهایی آن عبارتند از اترینگایت و وودفوردیت. شکل ساده شده «مسیر وودفوردیت» به صورت زیر می باشد:
(4-7) C3A.3Cs.H32 + C3S2H3 + Cc + c +xH 2[Cc.Cs.Cs.H15]+CsH2+AHx+3CH
ژل آلومینا تومازایت دی اکسید کربن اترینگایت
«مسیر وودفوردیت» نیز کند می باشد اما تا حدی از «مسیر مستقیم» سریع تر است. این وضعیت به این خاطر ایجاد می شود که اکنون یک آرایش هشت وجهی برای Al (و Fe) در اترینگایت وجود دارد که در آن Si مربوط به C-S-H می تواند جانشین Al (و Fe) شود که این فرآیند ابتدا از طریق محلول جامد به منظور تشکیل وودفوردیت و سپس با غوطه ور ساختن Al (و Fe) از طریق حل کردن این مواد در مرحله قبل، انجام می شود. پرتلندیت تشکیل شده به آسانی کربناته می شود تا سیلیکات Cc به دست آید که می تواند به عنوان واکنش دهنده برای تولید تومازایت بیشتری به کار رود.
دیگر مطالب کلینیک بتون را در این بخش دنبال نمایید
خصوصیات انواع الیاف های بتن
ژئوتکستایل چیست و چه کاربردی دارد؟
مقاومت بتن چیست و به چه عواملی بستگی دارد
سیمان های پرتلند مقاوم در برابر سولفات، اگر چه در برابر حمله معمولی سولفات ها مقاوم هستند، که مربوط می شود به تشکیل اترینگایت منبسط شونده، اما در هنگام قرارگیری در معرض حمله سولفات تومازایت، نسبت به سیمان های پرتلند معمولی بهتر نمی باشند، زیرا چسباننده اصلی سیمان یعنی C-S-H، واکنش دهنده ای است که تومازایت غیرچسباننده تولید می کند.
به عنوان مثالی از این مورد و نیز تصویری از اثر دما بر روی تشکیل تومازایت، اثرات قرارگیری نمونه های هیدراته با w/c بالا و ساخته شده از 50% پودر سنگ آهک/ 50% SRPC، در معرض محلول MgSO4 (mg/l 18000 نسبت به SO4) برای مدت 100 روز در دمای C°5 و C°20، در شکل 4-2 نشان داده شده است. حمله سولفات منیزیم، حمله سولفات تومازایت را تقویت نموده و وضعیت کلی تخریب را بدتر می نماید. با تشکیل تومازایت و بروسیت (MH) به عنوان محصولات، هر دو مسیرهای مستقیم و وودفوردیت در این فرآیند دخیل می باشند.
شکل 4-2- حمله سولفات تامازیتی در نمونه خمیر سنگ آهک SRPC/ پودری در معرض محلول MgSO4 برای مدت 100 روز در دمای C°5 (LHS) و بدون حمله بر روی نمونه ای مشابه در معرض C°20 (RHS)
تومازایت تنها یک شکل از حمله سولفات نیست، بلکه حالتی از حمله کربنات نیز می باشد. برخی مطالعات جالب توجه درباره نقش دی اکسید کربن در تشکیل تومازایت انجام شده است. نویسندگان اظهار داشته اند که مقادیر pH نسبتا بالا، عموما 5/10< برای تشکیل تومازایت مورد نیاز می باشد و این شرایط از طریق انحلال مداوم پرتلندیت از محصولات هیدراسیون سیمان در حضور CO2 خورنده و یون های بی کربنات محلول در آب زیرزمینی، برقرار می شود که نشان دهنده نیاز به حضور پرتلندیت به عنوان یک واکنش دهنده می باشد.
اما در مطلب اخیر از این حقیقت چشم پوشی می شود که دیگر هیدرات های سیمان، مانند C-S-H، محلول حفره ای را نیز در مقادیر pH بزرگتر از 5/10 در خود می گیرند و بنابراین انتظار می رود که تومازایت بدون حضور مستقیم پرتلندیت به عنوان یک واکنش دهنده اولیه، تشکیل گردد. به نظر می رسد که استریوشیمی نقش بسیار مهمی در کنترل سرعت واکنش ایفا می کند به گونه ای که مشخص شده است که تومازایت تولید نمی شود مگر آنکه واسطی یا حالت انتقال پایدار تشکیل گردد که این واسط دارای شش گروه OH به دور یک کاتیون بسیار پولاریزه کننده Si4+ با گروه های کربنات نزدیک بوده تا به جلوگیری از تجمع موضعی بارها و پراکندگی آنها از کاتیون سیلیسیوم کمک نموده و یک ساختار پایدار تومازایت را نتیجه دهد.
امکان تشکیل تومازایت تحت فشار در دمای محیطی و دماهای بالاتر
تومازایت معمولا در دماهای پایین تر از حدود C°15 و ترجیحا در دمای C°5-0 تشکیل می شود که به نظر می رسد که محدوده دمایی بهینه می باشد، زیرا حلالیت سیلیکات، هرچند بسیار کم (در حد ppm)، در این محدوده دمایی نسبتا بیشتر می باشد. تحت چنین شرایطی، احتمال ایجاد یک مکانیزم درون محلول بیشتر می شود و وجود آن، کندی عمومی واکنش تشکیل تومازایت را خصوصا طی چند هفته و ماه اولیه، توضیح می دهد. با این وجود، شواهد محیطی وجود دارد که در برخی موارد، تومازایت ممکن است واقعا در دمای بالاتر از حدود C°15 تشکیل گردد.
خوردگی بتون
امکان ظاهر شدن تومازایت در دماهای بالاتر، طعا ثابت نشده است، اما این ماده می تواند (حداقل به صورت تئوریک) در دماهای بالاتر تحت فشار به وجود بیاید، یعنی هنگامی که آرایش گروه های [Si(OH)6]2- ممکن است به اندازه کافی پایدار باشد تا امکان تشکیل تومازایت را تقویت نماید. در صورتی که فشارهای کریستالی شدن به اندازه کافی بالا باشند تا پایداری یک واسط حالت انتقال، متشکل از شش یون OH- احاطه کننده کاتیون های به شدت پولاریزه شده Si4+، را برای مدت کافی افزایش داده و امکان افزایش داده و امکان تشکیل تومازایت به عنوان یک محصول تخریب را فراهم نمایند، امکان ایجاد چنین شرایطی بسیار تسهیل می گردد.
آمار مربوط به حمله سولفات تومازایت نشان می دهد که حمله سولفات تومازایت ممکن است در دماهای بالاتر از C°15 نیز اتفاق بیفتد، اما هیچگونه شواهد قطعی از سوی این آمار ارائه نشده است. در اولین نشانه قطعی از تشکیل تومازایت در دمای بالاتر از C°15 مشخص شد که مقادیر کوچکی از تومازایت پس از 720 روز در دمای C°20 از طریق «مسیر مستقیم» تولید شده بودند. این مورد با وضعیت مشابه در دمای C°5 که در آن تشکیل مقادیر زیاید از تومازایت مشاهده شده بود مقایسه شد. این حالت با یک پیش بینی که قبلا انجام شده بود، مطابقت داشت.