6. Состав и свойства портландцемента.

Портландцемент – это ГВВ, получаемое тонким помолом портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.

Клинкер – зернистый материал, получаемый обжигом до спекания тонкодисперсной сырьевой смеси при t=1450, состоящей из CaCO₃ , глиносодержащих пород и продуктов, содержащих ≥70-80% высокоосновных силикатов Са.

Химический состав: CaO=63-66%, SiO₂=21-24%, Al₂O₃=4-8%, Fe₂O₃=2-4%

Минеральный состав:

1) Алит (3CaOSiO₂) трехкальциевый силикат 45-60%.

2) Белит (2CaOSiO₂) двухкальциевый силикат 15-30%.

3) Алюминатная фаза (3CaOAl₂O₃) трехкальциевый алюминат 4-12%.

4) Алюмоферритная фаза(4CaOAl₂O₃Fe₂O₃) представляет собой твердый раствор алюмоферритов Са различного состава..

5) Клинкерное стекло состоит из CaO, MgO, Al₂O₃, Fe₂O₃, Na₂О, К₂О 5-15%

Сырьем при производстве клинкера является карбонатные горные породы с высоким содержанием СаСО₃, глинистые породы, содержащие SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ (известняки, мел, мергель, глины, глинистые сланцы, лессы), а также побочные продукты и отходы промышленности (доменные шлаки, топливные шлаки, зола ТЭС).

Свойства:

1. Тонкость помола оценивается путем просеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой.

2. Водопотребность определяется количеством воды (%массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, когда пестик прибора Вика, погружённый в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7мм до пластинки, на которой установлено кольцо.

3. Сроки схватывания и равномерность изменения объема цемента определяется в тесте нормальной густоты при помощи прибора Вика (45мин-10ч).

4. Активность и марку портландцемента определяют испытанием образцов 4х4х16, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси.

Активностью портландцемента называют его предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 суток. Марки 400, 500, 550, 600.

5. Термохимические свойства портландцемента зависят от минерального состава клинкера и тонкости помола.

7. Твердение портландцемента. Взаимодействие минералов клинкера с водой. Влияние минерального состава клинкера на скорость твердения портландцемента.

Твердение портландцемента:

Цементное тесто, приготовленное путем смешивания цемента с водой, в течение 1-3 часов после затворения легко и пластично формуется, через 5-10ч после затворения наступает схватывание, при твердении тесто переходит в твердое состояние и набирает прочность, твердость может длиться годами до полной гидратации цемента.

3CaOAl₂O₃+3(CaSO₄2H₂O)+26H₂O→3CaoAl₂O₃3CaSO₄

Взаимодействие минералов клинкера с водой:

2(3CaOSiO₂)+6Н₂О→ 3CaO2SiO₂3Н₂О+3Са(ОН)₂

2(3CaOSiO₂)+4Н₂О→3CaO2SiO₂3Н₂О+Са(ОН)₂

3CaOAl₂O₃+6Н₂О →3CaOAl₂O₃6Н₂О

Влияние минерального состава клинкера на скорость твердения портландцемента:

Алит – самый важный минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента. Белит – второй по важности и содержанию, он медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительном твердении портландцемента.