Портландцемент

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера и гипса.

Портландцементный клинкер – продукт обжига до спекания сырьевой смеси из калициевых и глинистых пород и железистой корректирующей добавки, взятых в соотношении, обеспечивающем в продукте обжига преимущественное содержание силикатов кальция.

Состав портландцементного клинкера характеризуется тремя способами:

1. Химический (оксидный) состав:

	СаО	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	K2O + Na2O	SO3	P2O5
клинкер	60-65	21-24	6-8	4-6	< 5	<1	<1	0,5-1
сырьевая смесь	42-44	12-14	3-4	3-5	< 5	<1	<1	0,5-1

MgO – вызывает неравномерность изменения объема

Щелочи –нерегулируемым образом в широких пределах изменяют сроки схватывания.

SO₃, P₂O₅ – снижают марку цемента.

Примесных элементов в клинкере обычно до 15 и больше. Каждый оказывает определенное влияние на производство и качество цемента. Учесть влияние всех примесей очень сложно, поэтому для каждого цементного завода есть свой оптимальный состав сырьевой смеси и технологический режим производства.

2. Минералогический, фазовый состав.

Клинкерные фазы образуются в результате химического взаимодействия компонентов сырьевой смеси при тепловой обработке.

Фаза – минерал, в котором присутствуют примеси.

1) 3CaOSiO₂ (С₃S) – трехкальциевый силикат (минерал), образуется при температуре порядка 2000⁰С. В клинкере в чистом виде обычно не присутствует. В результате наличия примесей образует фазу – алит С₅₄S₁₆MA. Алит - важнейшая клинкерная фаза. Гидросиликаты кальция, образующиеся при гидратации алита обладают высокой скоростью твердения и прочностью, но пониженной коррозионной стойкостью.

В обычном клинкере содержится до 65% алита.

2) 2CaOSiO₂ (C₂S) – двухкальциевый силикат. В клинкере присутствует в виде фазы – белит. В состав белита могут входить до 11% примесей, наиболее распространенные - Al₂O₃, Fe₂O₃, K₂O, Na₂O. В клинкере встречается в виде трех основных модификаций:

Моди-фикация белита	Условия синтеза	Гидравлические свойства
-C2S	Образуется в чистом виде при температуре от 1460 до 2000 0С. В присутствии R2O, BaO, Cr2O3 и других примесей может образоваться в условиях обжига цементного клинкера.	Обладает высокой скоростью гидратации, быстро твердеет, гидраты -C2S имеют прочность равную прочности гидратов С3S.
-C2S	Образуется при температуре от 8000С. При охлаждении клинкера склонен к → переходу.	Низкая скорость гидратации, медленное твердение. Через год твердения камень из -C2S набирает прочность, равную прочности камня из C3S.
-C2S	Образуется при медленном охлаждении клинкера из -C2S с увеличением объема, что приводит к рассыпанию клинкера, клинкерному пылению	Не обладает вяжущими свойствами.

В обычном клинкере содержится до 40% белита.

3) 3CaOAl₂O₃ (C₃A) – трехкальциевый алюминат. При гидратации дает соединения практически не имеющие прочности, коррозионно не стойкие. Высокая скорость гидратации С₃А и быстрое схватывание гидроалюминатов обуславливает необходимость введения добавки гипса в цемент для регулирования сроков схватывания. В клинкере содержится 2-15% С₃А.

4) 4СаОAl₂O₃ (C₄AF) – четырехкальциевый алюмоферрит. Свойства этой фазы аналогичны С₃А, но имеют более мягкий характер. В клинкере содержится 10-20%, обычно порядка 10%.