Химия цемента и вяжущих веществ. Андреева Н.А. - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

42 43
Н. А. Андреева. Химия цемента и вяжущих веществ Глава 2. Физико-химические основы получения вяжущих веществ
Fe
2
O
3
2–4;
MgO 0,5–5;
SO
3
0,3–1;
Na
2
O + K
2
O 0,4–1;
TiO
2
+ Cr
2
O
3
0,2–0,5;
P
2
O
5
0,1–0,3.
Химический анализ клинкера проводят по методикам, регламен-
тированным ГОСТ 5382–91 (Цементы и материалы цементного произ-
водства. Методы химического анализа). При этом определяют массо-
вую долю оксидов кремния, кальция (в том числе свободного), магния,
железа, алюминия, титана, серы, калия, натрия, марганца, хрома, фос-
фора, бария, хлорид- и фторид-иона, а также нерастворимого (в HCl)
остатка (состоит обычно из кварцевых частичек, не вступивших в ре-
акцию с CaO во время обжига) и потерь при прокаливании, что свиде-
тельствует о сроке хранения вяжущего, вызвавшем частичную гидра-
тацию клинкерных минералов и переход свободной CaO в Ca(OH)
2
.
2.4.2. Влияние содержания различных оксидов на свойства
клинкера и портландцемента [5]
Повышенное содержание оксида кальция (при условии обязатель-
ного связывания в химические соединения с кислотными оксидами)
обусловливает обычно повышенную скорость твердения портландце-
мента, его высокую конечную прочность, но несколько пониженную
водостойкость.
Цементы с повышенным содержанием кремнезема в составе клин-
керной части характеризуются пониженной скоростью твердения
в начальные сроки при достаточно интенсивном нарастании прочнос-
ти в длительные сроки; они отличаются повышенными водо- и сульфа-
тостойкостью.
При повышенном количестве Al
2
O
3
, а следовательно и алюмина-
тов в составе цементов, последние приобретают способность к уско-
ренному твердению в начальные сроки. Цемент при повышенном со-
держании глинозема характеризуется меньшими водостойкостью, суль-
фатостойкостью и морозостойкостью.
Соединения оксида железа способствуют снижению температу-
ры спекания клинкера. Цементы, богатые оксидом железа, при низком
содержании глинозема ведут себя аналогично высококремнеземистым.
Относительно медленно схватываясь и твердея в начальные сроки, они
в дальнейшем достигают высокой прочности. Цементы с повышенным
количеством оксида железа отличаются высокой стойкостью по отно-
шению к действию сульфатных вод.
Повышенное содержание в клинкере оксида магния вызывает не-
равномерность изменения объема цемента при твердении. По стандар-
ту MgO в клинкере должно быть не больше 5 %.
Ангидрид серной кислоты SO
3
в виде гипса необходим для регу-
лирования сроков схватывания портландцемента. Обычно содержание
гипса ограничивается пределами 1,5–3,5 %. Более высокое его содер-
жание может вызвать неравномерное изменение объема цемента вслед-
ствие образования гидросульфоалюмината кальция.
Диоксид титана TiO
2
входит в клинкер с глинистым компонентом
сырьевой смеси в количестве 0,1–0,5 %. При таком содержании он спо-
собствует лучшей кристаллизации клинкерных минералов, при содер-
жании 2–4 % TiO
2
, замещая часть кремнезема, способствует повыше-
нию прочности цемента, а при большем содержании снижает ее.
Фосфорный ангидрид P
2
O
5
и оксид хрома Cr
2
O
3
в небольшом ко-
личестве (0,1–0,3 %) оказывают легирующее действие на клинкер, уве-
личивая интенсивность твердения цемента в первые сроки и повышая
его конечную прочность. При большем их количестве (1–2 %) скорость
твердения цементов замедляется, а прочность снижается.
Оксиды щелочных металлов Na
2
O и K
2
O обычно присутствуют
в клинкерах в количестве до 0,5–1 %. Если щелочей более 1 %, то это
приводит к непостоянству сроков схватывания цемента и образованию
высолов на поверхности растворов или бетонов.
2.4.3. Минералы цементного клинкера
Портландцементный клинкер представлен четырьмя основными
«искусственными» минералами: 3CaO ⋅ SiO
2
(сокращенно C
3
S),
2CaO ⋅ SiO
2
(C
2
S), 3CaO ⋅ Al
2
O
3
(C
3
A), 4CaO ⋅ Al
2
O
3
⋅ Fe
2
O
3
(C
4
AF).
В заводских клинкерах все эти минералы содержат изоморфные при-
меси, поэтому следует различать, например, C
3
S и C
2
S, получаемые
в лабораторных условиях из химически чистых компонентов (рис. 22),
и твердые растворы на их основе: алит и белит, – образующиеся в це-
ментном клинкере.

Страницы