учебное пособие химия цемента

- 159 - 33.Сычев, М.М. Закономерности проявления вяжущих свойств Текст,

Т.2. Кн.2. Международный конгресс по химии цемента/М.М.Сычев.-

М., 1976.- С.42-57.

34.Тейлор, Х.Ф. Химия цементов Текст: монография/Х.Ф.Тейлор. - М.,

1969.- 501 с.

35.Сватовская, Л.Б. Термодинамический и электронный аспекты свойств композиционных материалов для строительства и экозащиты Текст: учебн.пос./Л.Б.Сватовская. - С.-Пб:ОАО «Изд-во Стройиздат СПб»,

2004.- 176 с.

36.Торопов, Н.А. Химия цементов Текст : учебн./Н.А.Торопов.- М.,

1956.- 270 с.

37.Федоров, Н.Ф. Синтез и свойства специальных цементов Текст. Т.2. Кн.2.Международный конгресс по химии цемента/Н.Ф.Торопов.- М.,

1976.- С.87-90.

38.Чернышов, Е.М. Управление процессами технологии, структурой и свойствами бетонов Текст:монография /Е.М.Чернышов, Е.И.Шмитько. – Воронеж: ВГАСУ, 2002.-344 с.

39.Черкинский, Ю.С. Химия полимерных неорганических вяжущих веществ Текст: монография/Ю.С.Черкинский.- Л., 1967.- 222 с.

40.Шмитько, Е.И. Управление процессами твердения и структурообразование бетонов Текст : автореф. дис….д-р

техн.наук:14.04.1995Воронеж:ВГАСА, 1995.- 47 с.

41.Шпынова, Л.Г. Физико-химические основы формирования структуры цементного камня Текст : монография/Л.Г.Шпынова.- Львов, 1981.-

157 с.

42.Щукин, Е.Д. Коллоидная химия Текст : учебн./Е.Д.Щукин, А.В. Перцов, Е.А.Амелина.- М., 1982.- 343 с.

43.Эггинс, Б.Р. Химическая структура и реакционная способность твердых веществ Текст : монография/Б.Р.Эггинс. - пер. с англ.- М.,

1976.- 159 с.

- 160 -

ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

1.ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВАХ . . . . .. . .5

1.1. Определение вяжущего вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2. Развитие научных представлений о вяжущих веществах в историческом аспекте. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .7

1.3. Общая характеристика неорганических вяжущих веществ . . . 11

1.3.1. Основные группы и виды вяжущих веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3.2. Гипсовые вяжущие вещества. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12. 1.3.3. Воздушная известь. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3.4. Магнезиальные вяжущие вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3.5.Гидравлическая известь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3.6.Романцемент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3.7.Портландцемент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3.8.Глиноземистый цемент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3.9. Расширяющиеся и безусадочные цементы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.10.Кислотоупорный кварцевый цемент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Заключение к первой главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ОБЩЕЙ СИСТЕМЫ САМООТВЕРДЕВА-

ЮЩИХ КОМПОЗИЦИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Заключение ко второй главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.ПРИРОДА ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ КАК СТРУКТУРНЫЙ ФАКТОР ТВЕРДЕНИЯ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.1. Механизм образования ионно-ковалентных структур . . . . . . . . . . 22 3.2. Проявление ковалентной связи в кристаллогидратах . . . . .. . . . 27

3.3. Металлическая связь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.5. Водородная связь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 28

3.6. Межмолекулярные взаимодействия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

Заключение к третьей главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.ПРИЧИНЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ ВЯЖУЩИХ СВОЙСТВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.1. Некоторые характерные особенности минеральных веществ,

проявляющих вяжущие свойства . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .31

4.2. Кристаллографические представления о структуре силикатов кальция и причинах их гидравлической активности . . . . . . . . . . . 35

4.2.1. Полиморфизм и изоморфизм ортосиликата кальция ( -С2S) как основной фактор его гидравлической

активности . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

4.2.2. Структурные особенности и гидравлическая активность основного ортосиликата кальция ( -С3S) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.2.2.Химические процессы, протекающие при обжиге карбонатного сырья . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.3. Особенности процессов, протекающих при получении магнезиальных вяжущих веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.4.Физико-химические основы получения портландцементного клинкера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.4.1. Общая характеристика сырья . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.4.2. Состав и особенности структуры глинистых минералов . . . . . . 53 5.4.3. Превращения глинистых минералов при нагревании . . . . . . . . . . 57

5.4.4. Особенности диссоциации карбонатов кальция при получении клинкера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

5.4.5. Механизм образования клинкерных минералов в твердой фазе . . 60

5.4.5.1. Общие представления о процессах клинкерообразования . . . . . . 60 5.4.5.2. Виды, последовательность и механизм твердофазовых

реакций клинкерообразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

5.4.6.Последовательность и механизм жидкофазовых реакций клинкерообразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.4.6.1. Условия появления расплава и его состав . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.4.6.2. Структура расплава . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5.4.6.3.Физико-химические основы образования новых клинкерных фаз в расплаве . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.4.6.4. Кристаллизация клинкерных минералов из расплава . . . . . . . . . . 69 5.4.6.5. Изоморфные замещения в клинкерных минералах . . . . . . . . . . . . 70

5.4.7. Минералогический состав и структура клинкеров заводского изготовления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Заключение к пятой главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

6.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРАТАЦИОННОГО ТВЕРДЕНИЯ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .73

6.1. Механизм гидратации и твердения вяжущих веществ как фактор управления твердением бетонов и других

композиционных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

6.2. Классические (в историческом аспекте) представления о твердении вяжущих веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74

-162 -

6.3.Современные представления о механизмах гидратационного

твердения на примере портландцемента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76

6.3.1.Элементарные акты и явления атомно-молекулярного уровня .78

6.3.1.1.Элементарные акты взаимодействия клинкерных минералов

с водой и перевода продуктов гидратации в раствор . . . . . . . . 78 6.3.1.2. Общие представления о механизме образования новых фаз

при взаимодействии цемента с водой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 6.3.1.3. Термодинамический аспект образования новых фаз . . . . . . . . 83

6.3.2.Процессы гидратационного твердения, протекающие в масштабе зерна цемента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85

6.3.2.1. О состоянии и роли воды затворения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85 6.3.2.2. О причинах и закономерностях образования новых

твердых фаз - гидратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

6.3.2.3. О скорости гидратационных процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

6.3.3. Процессы гидратационного твердения, протекающие в масштабе цементного камня . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

6.3.3.1. Общие представления о процессах перехода цементного теста в цементный камень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 103

6.3.3.2. Химические и структурные аспекты образования новых фаз в цементном камне . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

6.3.3.3. Влажность и структура цементного теста . . . . . . . . . . . . . .. .109 6.3.3.4. Характеристика структуры цементного камня в твердеющей

системе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

6.4. Особенности твердения гипсовых вяжущих веществ . . . . . .. . . . 133 6.5. Особенности твердения магнезиальных вяжущих веществ . . . .. 135

6.6.Особенности твердения воздушной, гидравлической извести и романцемента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

Заключение к шестой главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 139

7.ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ КОРРОЗИИ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 142

Заключение к седьмой главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 152 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157

- 163 -

Евгений Иванович Шмитько Алла Васильевна Крылова

Валерия Валентиновна Шаталова

ХИМИЯ ЦЕМЕНТА И ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

Учебное пособие к лекционному курсу

Редактор Аграновская Н.Н.

ЛР№020450 от 04.03.1997 г. ПЛД №37-49 от 03.11.1997 г.

_________________________________________________________________

Отпечатано в типографии Воронеж. гос. арх.-строит. ун-та