1.1.5 Портландцементный клинкер

Портландцементный клинкер состоит из тесного соединении 4 кристаллических фаз Alit, Belit, алюминат кальция (фаза алюмината) и феррит алюминия кальция (ферритовая фаза). Наименования Alit, Belit, алюминат и феррит используют, чтобы отличать их от чистых фаз, различать от иных ионов. Кроме того, портландцементный клинкер содержит небольшую часть свободного оксида кальция и небольшое количество периклазов (MgO). Рисунок 1.2 показывает типичные формы проявления самых важных фаз клинкера в аншлифах клинкеров, как они могут наблюдаться под поляризационным микроскопом. Цвета фаз клинкера изменяются с травильным раствором. При показанных в рисунке 1.2 шлифах 1,2- Циклогександиамин-N, N,N',N'-тетрауксусной кислоты ди-натриевая соль (CDTA) использовался как травильный раствор. Это дает ясные и вполне отличительные цвета для отдельных фаз клинкера. В зависимости от доли в сере и сырье щелочи могут встречаться в клинкере также в виде арканита (K₂SО₄), афтиалита ((Na,K)SО₄) и Ca-лангбейнит (K₂SО₄·2CaSО₄). Портландцементный клинкер производится синтезом точно составленной сырьевой смеси (сырьевая мука, влажная сырая масса или сырьевой шлам). Он содержит элементы, обычно такие как оксиды, а именно CaO, SiО₂, A1₂О₃, Fe₂О₃, а также незначительное количество других материалов. Сырьевая мука, влажная сырая масса или сырьевой шлам тонко размельчены и тщательно смешаны. Портландцементный клинкер - это гидравлический материал, который должен состоять после обжига как минимум на 2 трети из силикатов кальция (3CaО·SiО₂ и 2CaО·SiО₂). Остальное состоит из алюминий и железосодержащих фаз клинкера и других соединений. Массовое отношение CaO / SiО₂ должно составлять минимум 2,0. Масса оксида магния (MgO) не может превышать 5,0 %.

Рисунок 1.2 - Схематическое изображение составных частей цементного клинкера (травление проводилось 1,2- Циклогександиамин-N, N,N',N'-тетрауксусной кислоты ди-натриевой солью (CDTA)

1.1.5.1 Номенклатура фаз клинкера

Короткие формулы в цементной химии с упрощением химической номенклатуры, как правило, используются для обозначения оксидов. Употребляются следующие сокращения. Именно так обыкновенные символы элементов не путают в химии цементов.

A1₂О₃ - A CaO - C CО₂ - c

Fe₂О₃ - F H₂О - Н K₂О - K

MgO - M Na₂О - N SiО₂ - S

SО₃ - s

Таблица 1.5 дает общий обзор состава и качества фаз в портландцементном клинкере.

Таблица 1.5 - Общий обзор состава и качества фаз в клинкере

Наименование фазы в клинкере	Алит Трехкальцевый силикат	Белит Двухкальцевый силикат	Алюминатная фаза Трехкальциевый алюминат	Ферритная фаза Кальциевый алюмоферрит
Состав чистой фазы	3CaO·SiО2	2CaО·SiО2	3CaO·Al2О3	2CaО·(AI2О3, Fe2О3)
Краткое название	C3S	C2S	C3A	C2(A,F) или C2ApFe1-p
Установленные посторонние примеси	Mg, Al, Fe	Щелочи, Al, Fe, флюориты, фосфаты	Щелочи, Fe, Mg, силикаты	Силикаты, Mg, Ti
Количество модификаций	7	5	3	1
Сингония в техническом клинкере	Моноклинная Ромбическая	β-белит, моноклинная (γ- и γ'-белит)	Кубическая, орторомбическая, тетрагональная	Орторомбическая
Цвета чистых фаз	Белый	Белый	Белый	Темно-коричневое, с присутствием MgO серо-зеленое
Содержание в клинкере, масс. % Высокое Среднее Низкое	85 65 52	27 13 0,2	16 11 7	18 8 4