63 Химический состав клинкера. Процентное содержание главных окислов в клинкере.

Химический состав клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Главные оксиды цементного клинкера — оксид кальция СаО, двуоксид кремния Si02, оксиды алюминия А1203, железа Fe203, суммарное содержание которых 95—97%. Кроме них в состав клинкера в виде различных соединений в небольших количествах могут входить оксид магния MgO, серный ангидрид S03, двуоксид титана Ti02, оксиды хрома Сг203, марганца МгьОа, щелочи Na20 и К20, фосфорный ангидрид Р205 и др.

Повышенное содержание оксида кальция (при условии обязательного связывания в химические соединения с кислотными оксидами) обусловливает обычно повышенную скорость твердения портландцемента, его высокую конечную прочность, но несколько пониженную водостойкость. Цементы с повышенным содержанием кремнезема в составе клинкерной части характеризуются пониженной скоростью твердения в начальные сроки при достаточно интенсивном нарастании прочности в длительные сроки. Они отличаются повышенной водо- и сульфато-стойкостыо.

При повышенном содержании А1203, а следовательно, и алюминатов цементы приобретают способность к ускоренному твердению в начальные сроки. Повышение количества глинозема придает цементам меньшую водо-, сульфато- и морозостойкость.

Соединения оксида железа способствуют снижению температуры спекания клинкера.

Процентное содержание основных окислов в клинкере обыкновенного портландцемента находится в следующих пределах:

СаО-60-67%

ЗЮг-19-25%

А120з-4-8%

РегОз-2-6%.

64 Минералогический состав пц клинкера. Зависимость свойств цемента от минералогического состава клинкера

К основным минералам клинкера относятся алит и белит (силикаты кальция), а также трехкальциевый алюминат и алюмоферрит кальция (алюминаты кальция). Каждый из них можно синтезировать отдельно, что дает возможность сопоставлять свойства минералов.

Алит — основной минерал клинкера. Его химическая формула ЗСаО • Si02, сокращенно C3S*. Алита в клинкере содержится 45...60%, т.е. больше, чем любого другого минерала. Алит отличается быстротой твердения и большой прочностью.

Белит — второй по значению клинкерный минерал. Состав белита выражается формулой 2СаО • Si02, сокращенно C2S. Содержание его в клинкере 20...30%. Белит медленно твердеет, но при благоприятных условиях может в длительные сроки образовывать с водой весьма прочные соединения.

Трехкалъциевого алюмината ЗСаО • А1203 (С3А) содержится в клинкере 4..: 12%. Отличается чрезвычайно быстрым схватыванием и твердением, но дает небольшую прочность.

Четырехкальциевогоалюмоферрита 4СаО-А1203 • Fe203 (C4AF) содержится в клинкере 10...20%. По скорости гидратации он уступает алиту, но превосходит белит, прочность же его незначительна.

Свойства портландцементов изменяются в широких пределах в зависимости от минералогического состава клинкера. Так, например, высокоалюминатные портландцементы характеризуются сравнительно большой скоростью нарастания прочности с повышенным тепловыделением. Белитовые портландцементы, наоборот, сравнительно медленно твердеют с малым выделением тепла.

Условия твердения затворенного водой портландцемента характеризуются тем, что реакции протекают в присутствии воды, насыщенной Са(ОН)₂. Типичными реакциями являются реакции, протекающие с присоединением воды: реакции гидратации, если присоединение воды идет без распада основного вещества, и реакции гидролиза, когда присоединение воды сопровождается распадом исходного вещества. Обе эти реакции, протекающие при твердении цемента, принято обобщенно называть гидратацией.

Скорость гидратации зерен портландцементного порошка зависит от химико-минералогического состава клинкерных зерен, их размеров, температуры твердения, величины водоцементного отношения и ряда других факторов