18. Минеральный состав портландцементного клинкера, характеристики клинкерных минералов и их влияние на свойства портландцемента.

Химический состав клинкера выражают содержанием оксидов (% по массе). Главными являются:

• СаО = 63….66%

• SiO₂ = 21…24%

• Al₂O₃ = 14…8%

• Fe₂O₃=2…4%

Суммарное количество которых составляет 95-97%.

В процессе обжига главные оксиды образуют силикаты, алюминаты, алюмоферрит кальция. Основными минералами клинкера являются:

Алит [3CaO*SiO; С₃S]– главный минерал цементного клинкера, быстро твердеет. Содержание в клинкере 42-65%. Отвечает за быстроту получения предела прочности. Провоцирует развитие первого типа коррозии (выщелачивание).

Белит [2CaO*SiO₂ ; C₂S] менее активен, чем алит, второй по важности и содержанию = 12-35%. Отвечает за длительную прочность. Увеличение содержания приводит к получению сульфатостойких цементов.

Трехкальциевый алюминат/Целит [3СаО*Al₂O₃; С₃А]. При гидратации максимальная активность и максимальное тепловыделение. Быстрое твердение вызывает раннее структурное образование в цементном тесте и сильно ускоряет сроки схватывания (несколько минут). С₃А из всех минералов наименее морозостойкий, содержание в клинкере 4-14%.

Четырехкальциевый алюмоферрит/Браунмеллирит [4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃ ; C₄AF] отвечает за цвет. Быстрота твердения занимает промежуточное положение между алитом и белитом. Прочность продуктов твердения (гидратация) в ранние сроки ниже, чем у алита и выше, чем у белита, содержится в количестве 10-18%. Содержание СаО и MgO не должно превышать соответственно 1 и 5%, иначе снижается качество цемента. Щелочи(Na₂O, K₂O) присутствуют в виде сульфатов, их содержание не должно превышать 0,6% из-за опасности растрескивания.

19. Технические свойства портландцемента.

Портландцемент — порошкообразный материал серого цвета. Плотность = 3000-3200 кг/м³, насыпная плотность в рыхлом состоянии = 900-1300 кг/м³, Плотность в уплотненном состоянии = 1500-1600 кг/м³.

Характеристики портландцемента можно подразделить на:

• минеральный и вещественный составы

• тонкость помола

• нормальная густота,

• сроки схватывания

• марка по прочности и другие технические свойства

Минеральный состав выражает содержание в клинкере (в % по массе) главных минералов:

• Высокоалитовый (C₃S>60%);

• Алитовый (C₃S=50-60%);

• Белитовый (C₂S>35%);

• Алюминатный (C₃А>12%);

• Алюмоферритный (C₃А<2%, C4AF>18%).

Вещественный состав цемента выражает содержание в цементе (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса, минеральных добавок, пластифицирующих и гидрофобизующих добавок.

Тонкость помола цемента оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой № 008 (размер ячейки 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.

Водопотребность цемента определяется количеством воды (в % от массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Водопотребность портландцемента в пределах от 22 до 28%. При введении активных минеральных добавок водопотребность цемента повышается и может достигнуть 32 — 37 %. Чем меньше водопотребность цемента, тем выше его качество.

Сроки схватывания цемента определяют в тесте нормальной густоты. Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания — не позднее 10 ч от начала затворения. Для получения нормальных сроков схватывания при помоле клинкера на цементном заводе вводят добавку двуводного гипса в количестве 3-5%.

Активность и марка портландцемента, определяют испытанием стандартных образцов-призм, их сначала испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки призм — на сжатие. Активностью называют предел прочности при сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 сут. В зависимости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцемента подразделяют на марки М400, М500, М550 и М600.