37. Минеральный состав портландцементного клинкера и его влияние на свойство цемента.

Клинкер - промежуточный продукт, получаемый (в виде гранул) при обжиге тонкоизмельчённой смеси известняка с глиной. Применяется в производстве цементов;

Подобно тому, как, например, гранит состоит из определенных природных минералов, так и цементный клинкер представляет собой систему из нескольких искусственных минералов, образовавшихся при обжиге сырьевой смеси. Но в отличие от гранита отдельные составные части клинкера нельзя различить невооруженным глазом, так как клинкер состоит из тонкозернистых кристаллических, а также аморфных фаз.

Примерный минералогический состав портландцементного клинкера:

1. Трехкальциевый силикат (алит)- 3 СаО х SiO2- 40-65%;

2. Двухкальциевый силикат (белит)- 2 СаО х SiO2- 15-45%;

3. Трехкальциевый алюминат- 3 СаО х Al2O3- 4-12%;

4. Четырехкальциевый алюмоферрит- 4 СаО х Al2O3 х Fe2O3- 12-25%.

Суммарное содержание алита и белита обычно находится в пределах 70-80%. Следовательно, в портландцементном клинкере количественно преобладают силикаты кальция. Поэтому данный цемент одно время называли силикатным.

Кроме указанных важнейших минералов в клинкере содержатся в небольших количествах и другие алюминаты и алюмоферриты кальция, а также феррит кальция. Наряду с кристаллическими фазами в клинкере имеется аморфное вещество в виде незакристаллизованного стекла (6-10%). В небольших количествах (не более 5%) в клинкере содержится окись магния, так как карбонат магния- это почти неизбежная природная примесь в известняках. В клинкере иногда встречается свободная окись кальция (до 1%) как результат неполного обжига клинкера, т.е. погрешностей в технологии обжига. Наконец, в клинкере могут быть соединения (до 1-2%), образованные щелочными окислами- окисями натрия и калия. Эти окислы переходят в клинкер из сырьевых материалов и золы твердого топлива.

Зная свойства клинкерных минералов, в частности величину тепловыделения при взаимодействии с водой, и минералогический состав данного клинкера, можно в первом приближении выявить основные особенности цемента, получаемого из этого клинкера.

38. Реологическая модель бетонной смеси. Объяснение с помощью нее технологических свойств бетонной смеси.

Б етонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов, схватывания и твердения. Состав бетонной смеси определяют, исходя из требований к самой смеси и к бетону.

Реология – наука о деформациях и текучести веществ, исследующая различные деформации материалов в зависимости от напряжений.

Р еологическая модель бетонной смеси (рис. 56), отражающая ее основные свойства, включает упругий элемент (пружину с модулем упругости Е); сила трения между массой и столом характеризует предельное напряжение сдвига (to, Па), а поршень, двигающийся в вязкой жидкости, изображает вязкое сопротивление сдвигу (ц — динамическая вязкость, Па-с). При постепенном возрастании напряжения о вначале включается упругий элемент и при а<т0 упругая деформация равна а/Е; после преодоления предельного напряжения сдвига при напряжениях о>т0 бетонная смесь течет подобно вязкой жидкости и неупругая деформация за время t равна [(а — То)£]/г]. Таким образом, реологическое уравнение, связывающее, включает упругую и неупругую составляющие полной деформации:

Реологические модели позволяют получить необходимую информацию об изменениях внутренней структуры реального тела под нагрузкой. К этой информации относятся характеристики внутреннего трения, вязкости и адгезии (сцепления).

Рассмотренная реологическая модель дает представление о физических свойствах бетонной смеси, проявляющихся при ее уплотнении. Если подвергать бетонную смесь механическим воздействиям (например, вибрированию), то взаимодействие между твердыми частицами цемента и заполнителя нарушается, и бетонная смесь утрачивает структурную прочность, т. е. т0 приближается к нулю. При этом бетонная смесь ведет себя как тяжелая вязкая жидкость, хорошо заполняющая форму. Свойство бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и вновь загустевать в спокойном состоянии называется тиксотропией.

Что же мы выяснили благодаря реологическим моделям? Во-первых, что поведение бетонной смеси зависит от таких упруго-вязких характеристик, как внутреннее трение, сцепление и работа разрушения при сдвиге. Эти физические характеристики расшифровывают понятие «удобоукладываемости». Во-вторых, мы установили, что заполнители и цементное тесто, входящее в состав бетонной смеси, как правило, находятся на границе упруго-вязких и пластичных фаз. Поэтому различные соотношения заполнителя и цемента будут сказываться на свойствах различных бетонных смесей. В-третьих, мы получили возможность определять все физические характеристики бетонной смеси.