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

Минеральный состав клинкера:

• алит 3СаО*SiO₂ = 40-65%

• белит 2CaO*SiO₂ = 15-40%

• 3-хкальциевый алюминат 3СаО*Al₂O₃ = 5-15%

• 4-хкальциевый алюмоферит 4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃=10-20%

• Алит [3CaO*SiO; С₃S]– главный минерал цементного клинкера, быстро набирает прочность на ранней стадии. 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. Отвечает за длительную прочность. Увеличение содержания приводит к получению сульфатостойких цементов.

• Трехкальциевый алюминат/Целит [3СаО*Al₂O₃; С₃А]. Самый химически активный. Быстрое твердение вызывает раннее структурное образование в цементном тесте и сильно ускоряет сроки схватывания (несколько минут). Прочность небольшая. Наименее морозостойкий.

• Четырехкальциевый алюмоферрит/Браунмеллирит [4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃ ; C₄AF] отвечает за цвет. Чуть выше по прочности, чем С₃А и чуть менее активный.

Больше всего тепла выделяет С₃А, затем С₃S, C₄AF, C₂S.

41. Получение портландцемента, назначение и действие добавки гипса, вводимой при помоле клинкера.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного помола портландцементного клинкера, гипса 3-5% и минеральных добавок (силикат кальция - CaSO₄ * 2H₂O).

Гипс (природный) вводится для замедления сроков схватывания.

Клинкер получают обжигом до спекания при t= 1450-1500 C сырьевой смеси из известняка 75% и глины 25%. Производство ПЦ – сложный технологический и энергоемкий процесс, включающий добычу, доставку, приготовление сырьевой смеси, обжиг смеси до спекания (получение клинкера), помол клинкера с добавкой гипса.

• При мокром способе производства тонкое измельчение сырья ведется в водной среде, а шихта получается в виде сметанообразной массы — шлама.

• При сухом способе сырьевая шихта представляет собой тонкомолотый сухой порошок, называемый сырьевой мукой. При сухом способе затраты тепла в 2 раза меньше, чем при мокром способе производства.

• Комбинированный способ совмещает в себе два способа: мокрым способом готовят сырьевую смесь – шлам. После чего шлам пропускают через фильтры, осушая смесь до 16-18%, а затем отправляют на обжиг.

Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при влажном способе производства осуществляется во вращающихся печах при t=1450^оС. Печь представляет собой длинный, слегка наклоненный цилиндр длиной до 230м и диаметром 5-7м. Сырье занимает только часть печи, и при ее вращении медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны: 1. В зоне испарения (t=200° С) протекают удаление воды из материала и его подсушка.

2. В зоне подогрева материал поступает с температурой 90-110 ^оС и нагревается до 200-700^оС; начинаются химические реакции, происходит разложение и выгорание органических веществ. Образуется коалинитовый ангидрит Al₂O₃*2SiO₂. 3. В зоне кальциирования температура материала повышается до 700-1100^оC; происходит разложение карбоната кальция, распад глинистых минералов, появляется свободная известь. Образуются минералы 3СаО*Al₂O₃, СаО*Al₂O₃, частично 2CaO*SiO₂ –белит. 4. В экзотермической зоне (t= 1100-1250° С) скорость реакций увеличивается, образуется C₂S,алюминаты и алюмоферриты (3СаО*Al₂O₃, 4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃). 5.При поступлении в зону спекания (t=1300-1450° С) материал начинает частично расплавляться. Образуется главный минерал клинкера (алит - C3S) 3CaO*SiO₂. 6. В зоне охлаждения температура снижается до 1000° С. Полностью формируются его структура и состав.

Затем загружается в холодильник и охлаждается до температуры окрущающей среды.

Помол клинкера производится в шаровых мельницах (вращающийся барабан). Готовый ПЦ очень тонкий порошок темно-серого цвета.