35) Портландцемент: определение, основы и способы производства

Портландцемент- продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера и добавки гипса (3-5%)

Клинкер- зернистый материал полученный обжигом до спекания (при 1450˚) сырьевой смеси, состоящей из карбонатных (известняки различных видов, мел, мергель) и алюмосиликатных (глины) горных пород.

Гипс- добавка регулирующая (замедляющая) сроки схватывания.

Изобретён в 1824 ,изобретатели Челиев ,Аспдин. Название порт­ландцемент связано с полуостровом на юге Великобритании — Port­land, где началось промышленное производство цемента.

Способы производства:

-сухой

-мокрый

-комбинированный

36) Химический и минеральный состав портландцемента. Процесс твердения.

Качество клинкера определяет все свойства портландцемента, добавки же, вводимые в цемент, лишь регулируют его свойства. Качество клинкера зависит от его химического и минерального состава, тщательности подбора сырьевой смеси, условий проведения ее обжига и режима охлаждения получившегося клинкера.

Химический состав клинкера:

CaO = 63-66%

SiO₂= 21-24%

AL₂O₃= 4-8%

Fe₂O₃= 2-4%

Минеральный состав клинкера:

Минеральный состав клинкера. Основными минералами клинкера являются: алит, белит, трехкальциевый алюминат и алю­моферрит кальция.

Алит 3Ca0 Si0₂ (или C₃S) — самый важный минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента; содержится в клинкере в количестве 45-60%.

Белит 2Ca0 Si0₂ (или C₂S) — второй по важности и содержа­нию (20-30%) силикатный минерал клинкера. Он медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительном твердении порт­ландцемента.

Трехкальциевый алюминат (или С₃А) — в клинкере содержится в количестве 4-12% — самый активный клинкерный минерал, быст­ро взаимодействует с водой. Является причиной сульфатной корро­зии бетона, поэтому в сульфатостойком портландцементе содержа­ние С₃А ограничено 5%.

Четырехкальциевый алюмоферрит (или C₄AF) — в клинкере содержится в количестве 10-20%. Характеризуется умеренным теп­ловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между C₃S и C₂S.

Клинкерное стекло присутствует в промежуточном веществе в количестве 5-15%, оно состоит в основном из СаО, А1₂0₃, Fe₂0₃, MgO, К₂0, Na₂0.

Щелочи (Na₂0, К₂0) входят в алюмоферритную фазу клинкера, а также присутствуют в цементе в виде

сульфатов. Содержание щело­чей в портландцементе ограничивается до 0,6% в случае применения заполнителя (песка, гравия), содержащего реакционно-способные опаловидные модификации двуоксида кремния, из-за опасности рас­трескивания бетона в конструкции.

Цементное тесто, приготовленное путем смешивания цемента с водой, имеет три периода твердения. Вначале, в течение 1-3 ч после затворения цемента водой, оно пластично и легко формуется. Потом наступает схватывание, заканчивающееся через 5-10 ч после затво­рения; в это время цементное тесто загустевает, утрачивая подвиж­ность, но его механическая прочность еще невелика. Переход загус­тевшего цементного теста в твердое состояние означает конец схва­тывания и начало твердения, которое характерно заметным возрас­танием прочности. Твердение при благоприятных условиях длится годами — вплоть до полной гидратации цемента.

Схема твердения:

C₃S+H₂O=CSH + Ca(OH₂)

C₂S+H₂O=CSH

C₃A+H₂O=CAH

C₄AF+H₂O=CAH+CFH