- •Isbn 978-9965-876-43-1
- •Isbn 978-9965-876-43-1
- •Содержание
- •Введение
- •1 Неорганические вяжущие вещества
- •1.1 Цемент
- •1.1.1 История
- •1.1.2 Экономика
- •1.1.3 Определение клинкера, цемента и добавок, вводимых при помоле
- •1.1.4 Состав сырьевой муки
- •1.1.5 Портландцементный клинкер
- •1.1.5.1 Номенклатура фаз клинкера
- •1.1.5.2 Алит
- •1.1.5.3 Белит
- •1.1.5.4 Фазы алюмината
- •1.1.5.5 Фаза феррита
- •1.1.5.6 Другие фазы клинкера
- •1.1.5.7 Состав и место происхождения
- •1.1.6 Анализ сырьевой муки, клинкера и цемента
- •1.1.7 Производство цемента
- •1.1.7.1 Сырье и топливо
- •1.1.7.1.1 Сырьевые материалы
- •1.1.7.1.2 Отходы
- •1.1.7.1.3 Добыча, переработка сырья, помол сырьевой муки и гомогенизация
- •1.1.7.2 Процесс обжига цементного клинкера
- •1.1.7.2.1 Процессы обжига
- •1.1.7.2.2. Топливо
- •1.1.7.2.3. Помол цемента
- •1.1.7.2.4. Тонкость помола и гранулометрический (зерновой) состав цемента
- •1.1.7.3. Хранение, упаковка, отгрузка цемента потребителю
- •1.1.8. Компоненты стандартного цемента
- •1.1.8.1. Основные составляющие портландцементного клинкера (k)
- •1.1.8.2 Мелкие составляющие
- •1.1.8.3 Сульфат кальция
- •1.1.8.4 Добавки к цементам
- •1.1.9 Цемент в соответствии со стандартом
- •1.1.9.1. Физические и химические свойства цементов по европейскому стандарту
- •1.1.9.2 Цементы со специальными свойствами
- •1.1.9.3 Тампонажный цемент
- •1.1.10 Гидратация
- •1.1.10.1 Реакция силикатов (c3s, c2s)
- •1.1.10.2 Реакции гидратации алюмината (c3a)
- •1.1.10.3 Гидратация феррита (c4af)
- •1. Модель Тейлора
- •2. Модель Старка
- •1.1.10.4 Гидратация цементов
- •1.1.10.5 Реакции вторичных составляющих
- •1.1.10.6 Гидратация цемента содержащего гранулированный шлак
- •1.1.10.7 Реакции пуццолановых материалов
- •1.1.10.8 Замедление затвердевания
- •1.1.11 Структура цементного камня
- •1.2 Строительная известь
- •1.2.1 Историческое и экономическое положение
- •1.2.2 Месторождения сырья
- •1.2.3 Производство извести
- •1.2.3.1 Добыча и переработка известняка
- •1.2.3.2 Обжиг извести
- •1.2.3.2.1 Шахтная печь на коксовом (угольном) и газовом топливе
- •1.2.3.2.2 Вращающаяся трубчатая печь
- •1.2.3.2.3 Противоточная регенеративная печь (ggr-печь)
- •1.2.3.2.4 Шахтная кольцевая печь
- •1.2.3.3 Помол и отгрузка обожженной извести
- •1.2.3.4 Гашение извести
- •1.2.4 Применение известковых продуктов
- •1.2.5 Требования гост 9179–79 к строительной извести
- •1.3 Гипс
- •1.3.1 История и экономика
- •1.3.2 Физико-химические основы гипсовых вяжущих
- •1.3.2.1 Фазы в системе CaSo4 - h2o
- •1.3.2.2 Кристаллические структуры, двойные соли, смешанные кристаллы
- •1.3.3 Месторождения и сырьё
- •1.3.3.1 Природный гипс, природный ангидрит
- •1.3.3.2 Химический гипс
- •1.3.3.3 Уддг-гипс
- •1.3.4 Производство кальциево-сульфатных вяжущих
- •1.3.4.1 Технологические процессы при производстве кальциево-сульфатных вяжущих
- •1.3.4.1.1 Автоклавный способ производства α-полугидрата
- •1.3.4.1.2 Гипсоварочный котел для производства ß-полугидрата
- •1.3.4.1.3 Метод высокотемпературного обжига гипса (многофазового гипса) на колосниковой решетке
- •1.3.4.2 Свойства способных к затвердеванию сульфатов кальция
- •1.3.5 Гидратация CaSo4-вяжущих
- •1.3.5.2 Природный -, уусдг - и химический ангидрит
- •1.3.5.3 Свойства обработанных гипсовых строительных материалов
- •1.3.5.4 Другие области применения
- •1.3.5.5 Нормы, химический анализ и фазовый анализ
- •1.3.5.6 Требования гост 125-79 к качеству строительного гипса
- •1.4 Другие неорганические вяжущие материалы
- •1.4.1 Глинозёмистый цемент
- •1.4.1.1 Производство
- •1.4.1.2 Химический и минералогический состав
- •1.4.1.3 Гидратация
- •1.4.1.4 Области применения
- •1.4.2 Магнезиальное вяжущее
- •1.4.3 Фосфатные вяжущие
- •1.4.3.1 Магнезиально-фосфатные вяжущие
- •1.4.3.2 Кальциево-фосфатные вяжущие
- •1.4.3.3 Алюминиево-фосфатные вяжущие
- •2 Строительно-химические добавки
- •2.1 Пластификаторы (разжижители), добавляемые при изготовлении бетона
- •2.2 Пластификаторы (разжижители), добавляемые в бетонные смеси
- •2.2.1 Поликонденсаты
- •2.2.1.1 Нафталинсульфоновая кислота-формальдегид-смола
- •2.2.1.2 Меламин-формальдегид-сульфитные смолы
- •2.2.2 Поликарбоксилаты
- •3 Системы стройматериалов
- •3.1 Бетон
- •3.1.1 Передвижные бетонные заводы
- •3.1.2 Бетон для сборных железобетонных элементов
- •3.1.3 Самоуплотняющийся бетон
- •3.2 Строительный раствор
- •3.2.1 Стяжка
- •3.2.2 Выравнивающие массы
- •3.2.3 Плиточный клей
- •3.2.4 Затирка и массы
- •3.2.5 Цементный раствор
- •3.2.6 Штукатурка
- •3.3 Гипсокартон
- •3.4 Краски и лаки
- •3.5 Цементирование глубинных скважин
- •4 Обзор (Заключение)
- •Литература
- •Химия строительных материалов
- •Химия строительных материалов учебник
1.4 Другие неорганические вяжущие материалы
Такие вяжущие материалы как цемент, известь и гипс, рассматриваемые нами ранее, по объёму использования в строительной промышленности имеют наибольшее значение. Но помимо них в качестве вяжущих используются и другие неорганические материалы, такие как глинозёмистый цемент, магнезиальные и фосфатные вяжущие. Эти вяжущие необходимы для различных строительно-химических составов, но, чтобы не занимать много места, рассмотрим вкратце только важнейшие аспекты.
1.4.1 Глинозёмистый цемент
В немецкоязычном пространстве для глинозёмистого цемента используются и такие названия как глинозёмистый плавленый цемент и алюминатный цемент, в англоязычной литературе большей частью применяют название “calcium alumina(te) cement” (CAC). Коммерческое использование глинозёмистого цемента с 1910 г. началось в связи со спросом на сульфатостойкое вяжущее с высокой ранней прочностью. Вскоре после этого была обнаружена очень хорошая температурная устойчивость затвердевшего глинозёмистого цемента, что привело к его широкому применению в области огнеупорных материалов. Во время первой мировой войны глинозёмистый цемент использовался военными для установки пушечных позиций, для которых быстрое схватывание глинозёмистого цемента имело огромное значение [210, 211, 214]. По химико-минералогическому составу и свойствам глинозёмистый цемент значительно отличается от портландцемента. По сравнению с портландцементом содержание Al2O3 в глинозёмистом цементе выше, а содержание CaO ниже (см. рисунок 1.5).
1.4.1.1 Производство
Для глинозёмистых цементов с обычным содержанием Al2O3 - 38-40% в качестве исходного материала используются большей частью бокситы и известняк. Содержание SiO2 должно быть < 6%, содержание Fe2O3 может составлять до 20 %. Для более высококачественных глинозёмистых цементов с повышенным содержанием Al2O3, которые большей частью используются в качестве огнеупорных материалов, должны использоваться специально подготовленные сырьевые материалы повышенной чистоты. Производство глинозёмистого цемента осуществляется преимущественно в пылеугольных или жидкотопливных ванных печах с шахтовым подогревом при температуре 1450-1600 0С. Для охлаждения расплав разливается в плоские формы. Мелкий размол осуществляется на обычных цементных мельницах, однако износ мелющих тел и футеровки при этом из-за большой сопротивляемости измельчению значительно выше, чем при портландцементе. Важнейшими странами-производителями глинозёмистых цементов являются Франция, Великобритания, Испания, США, Япония, Хорватия и Китай [4,210].
1.4.1.2 Химический и минералогический состав
Качество глинозёмистого цемента зависит в значительной мере от химического и минералогического состава. Эта взаимосвязь разъясняется более подробно далее.
Важнейшим критерием для качества глинозёмистого цемента является содержание в нём Al2O3. В общих чертах качество и вместе с ним стоимость глинозёмистого цемента возрастают с повышением содержания в нём Al2O3. В высококачественных марках цемента снижается также содержание таких побочных компонентов как SiO2, Fe2O3 и TiO2 . В таблице 1.32 даётся обзор находящимся в торговле маркам цемента и их химический состав.
Таблица 1.32 - Состав глинозёмистого цемента различных марок [210]
Качество |
Цвет |
Al2O3 |
CaO |
SiO2 |
Fe2O3+ FeO |
TiO2 |
MgO |
Стандартный, мало алюминатный |
серый, от жёлто-коричневого до чёрно-серого |
36-42 |
36-42 |
3-8 |
12-20 |
<2 |
~1 |
Малоалюминатный и маложелезистый |
светлый, от жёлто-коричневого до чёрно-серого |
48-60 |
36-42 |
3-8 |
1-3 |
<2 |
~0,1 |
Среднеалюминатный |
белый |
65-75 |
25-35 |
<0,5 |
<0,5 |
<0,05 |
~0,1 |
Высокоалюминатный |
белый |
>80 |
<20 |
<0,2 |
<0,2 |
<0,05 |
<0,1 |
Минералогический состав глинозёмистого цемента по природным свойствам сильно зависим от своего химического состава. Важнейшие фазы глинозёмистого цемента кратко описываются далее [210, 212]. При этом используются принятые в химии цемента сокращения:
СА (однокальциевый алюминат) является важнейшей фазой глинозёмистого цемента, которая ответственна также и за раннюю твёрдость.
С12А7 (майенит) также очень часто встречается в глинозёмистом цементе; собственный состав С11А7·СН, при этом оба ОН- -иона могут заменяться хлоридами, фторидами и различными оксидами.
СА2 (гроссит) встречается в глинозёмистых цементах с высоким содержанием Al2O3. Гидравлическая активность при обычной температуре низка.
СА6 (гибонит) встречается также в богатых алюминием глинозёмистых цементах и при комнатной температуре не реактивный.
С3А (алюминат) в глинозёмистом цементе не встречается из-за слишком малого содержания СаО, встречается в портландцементе.
Наряду с алюминатами кальция могут ещё встречаться C2S, С2AS, C(1-x)FxА при x<0,66 и C20A(16-n) MnSn.