- •I Введение
- •II Учебные вопросы:
- •III Заключение
- •Введение
- •I Химико-минералогические и физические превращения обжигаемого материала по длине печи при обжиге сырья для получения неорганических вяжущих веществ
- •Теория твердения цементного камня
- •Химико-минералогические и физические превращения обжигового материала по длине печи
- •Режим термической обработки сырья
- •Теория твердения цементного камня
- •2. Теоретические предпосылки использования отходов производства в качестве самостоятельных вяжущих или их компонентов
- •Использование шлаков в качестве вяжущих и компонентов вяжущих
- •Физико-химическая характеристика шлаков
- •Вяжущее из шлака с добавкой цемента
- •2. Шлаковое вяжущее с добавкой извести
- •3. Шлакощелочное вяжущее
- •4. Шлакосиликатное вяжущее
- •3. Элементный, групповой и структурный составы битумов и их краткая характеристика. Современные представления о структуре битумов
- •Современные представления о структуре битумов
- •4. Взаимосвязь структур в асфальтобетоне Факторы, влияющие на структуру асфальтобетона и способы ее регулирования. Коррозионная устойчивость асфальтобетонов
- •Структура и классификация асфальто- и полимерасфальтобетонных смесей
- •Структура минерального остова (мо)
- •Взаимосвязь структур в асфальтобетоне
- •Кинетика формирования структуры асфальтобетона в процессе изготовления и уплотнения смеси
- •Влияние производственных факторов на формирование структуры асфальтобетона
- •Объединение минеральных материалов с битумом
- •Уплотнение асфальтобетонной смеси
- •Плотность асфальтобетона
- •Взаимодействие битума и минеральных материалов
- •Взаимодействие битума и минеральных материалов
- •Коррозионная устойчивость асфальтобетонов
- •Заключение
Теория твердения цементного камня
При смешивании цемента с водой возникают сложные физико- химические процессы взаимодействия, в результате чего образуется пластичная масса, которая с течением времени (через 1...3 час) начинает густеть (начало схватывания), а затем постепенно (через 5... 10 часов) переходит в твердое состояние (конец схватывания). В дальнейшем прочность постепенно нарастает, т.е. происходит процесс твердения.
Согласно теории, разработанной акад. А.А. Байковым, установлено, что процесс твердения портландцемента подразделяется на три периода.
1. Первый период - подготовительный (растворения). При взаимодействии цемента с водой происходят процессы гидратации (реакция присоединения воды без распада основного вещества) и гидролиза (реакция с распадом и образованием новых соединений).
Трехкальциевый силикат подвергается гидролизу:
Алит ЗСаО * SiO2 + nН2O = 2СаО * SiO2 • nН2O + Са(ОН)2
Двухкальциевый силикат гидратируется: Белит 2СаО • SiO2 + nН2O = 2СаО * SiO2 * nН2O
Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой происходит с большой скоростью и значительным выделением тепла:
Т рехкальциевый алюминат 3СаО • А12O3 + 6Н2O = 3СаО * А12O3 * 6Н2О гидроалюминат Са.
Для замедления схватывания в цемент при помоле клинкера вводят гипс который с гидроалюминатом кальция образует трудно растворимую соль - гид- росульфоалюминат кальция (эттрингит) в виде игольчатых кристаллов
3СаО * А12О3 * 6Н2О + 3(CaSО4 * 2Н2О) + 19 Н2О = 3СаО * А12О3 *
3 CaSО4*6Н2О.
В этом случае образование гидратных новообразований протекает медленнее, что удлиняет сроки схватывания цементного теста.
Четырехкальциевый алюмоферрит (целит) взаимодействует с водой в насыщенном известью растворе, образует гидроалюминат и гидроферрит кальция: 4СаО А12О3 * Fe2O3 + 2(Са(ОН)2) + 10Н2О = 3СаО *А12О3 * 6Н2О + 3СаО * Fe2О3 * 6Н2О
В результате этой реакции связывается некоторое количество Са(ОН)2. Гидратные соединения, обладая сравнительно плохой растворимостью, быстро насыщают раствор вокруг зерен цемента.
Первый период твердения происходит в течение некоторого времени (до начала схватывания) и он растянут во времени. Вначале взаимодействует с водой поверхность зерен цемента, а затем химические реакции гидратации и гидролиза протекают с более глубинными слоями зерен цемента.
2. Второй период назван периодом коллоидации характеризуется образованием коагуляционных структур. Из насыщенных растворов начинает выпадать растворенное вещество в виде мельчайших (коллоидных) частиц гидратов клинкерных минералов. Коллоидные частицы обладают клеящей способностью и цементное тесто обеспечивает хорошее прилипание к каменным материалам.
3. Третий период назван периодом кристаллизации.
Наименее устойчивые в коллоидном состоянии Са(ОН)2 и 3СаО • А12О3 * 6H2O (трехкальциевый гидроалюминат) переходят в кристаллическое состояние.
Одновременно происходит уплотнение гидросиликатов кальция 2СаО * SiO2 * nН2O , находящихся в студнеобразном состоянии, и медленная их кристаллизация. Образующиеся кристаллы создают кристаллический остов (каркас), обеспечивающий высокую прочность.
Скорость твердения цемента зависит:
- от скорости взаимодействия клинкерных минералов с водой, т.е. от минералогического состава цемента,
- тонкости помола,
- условий твердения. Все три периода твердения цемента протекают практически одновременно. При благоприятных условиях процесс твердения цемента может продолжаться несколько лет, и структура цементного камня превращается в кристаллизационную. Цементное тело в результате твердения превращается в прочный цементный камень, являющийся трехфазной системой (твердая фаза - вода - воздух) и характеризуется капиллярно-пористым строением.