Портландцемент

Минералогический состав портландцемента клинкера можно определить тремя следующими методами:
1)     расчетом по химическому составу;
2)     анализом под микроскопом;
3)     рентгеновским анализом.

Наиболее широко в цементной промышленности распространен расчетный метод, при котором пользуются следующими формулами:
% C₃ S = 4,07% СаО — 7,6% SiO₂ — 6,72% Al₂O₃ — 1,42% Fe₂O₃; (1)
% C₂S = 8,6% SiO₂ + 5,07% Al₂O₃ + 1,07% Fe₂O₃ — 3,07% СаО; (2)
% C₃А = 2,65 (% Al₂O₃ — 0,64% Fe₂O₃);    (3)
% C₄AF = 3,04% Fe₂O₃.     (4)
В формулы (1) и (2) следует подставлять не общее количество СаО в %, а разность между общим содержанием окиси кальция и тем ее количеством, которое осталось свободным. Подставляют также не общее содержание SiO₂ в %, а то ее количество, которое остается после вычета свободной, не вошедшей в реакцию кремнекислоты»
Важнейшим показателем качества асбестоцементных изделий является способность сопротивляться внешним нагрузкам, т. е. их прочность. Прочность асбестоцемента в значительной степени определяется прочностью находящегося в нем гидратированного цемента. При изучении технологии асбестоцементных изделий мы увидим, что для их производства необходим цемент, приобретающий в короткие сроки высокую прочность. Технология асбестоцементных изделий имеет специфические особенности, отличающие ее от технологии прочих строительных изделий на базе портландцемента. Они заключаются в следующем: изделия формуют из нагретой до 20—40° С асбестоцементной суспензии, содержащей до 10 л воды на 1 кг сухой смеси асбеста и цемента.

При формовании изделий стремятся достигнуть наибольшей их плотности путем удаления из суспензии максимального количества воды.

Сформованные изделия в целях ускорения их твердения подвергаются гидротермальной обработке при температуре 50—70° С.

Выделенная из асбестоцементной суспензии технологическая вода возвращается обратно в производство, в результате чего она полностью насыщается известью и гипсом.

Эти условия вызвали необходимость создания для цемента, поставляемого асбестоцементной промышленности, отдельного стандарта.

Важное значение для асбестоцементной промышленности имеет минералогический состав и тонкость помола портландцемента, так как она определяет скорость роста прочности асбестоцементных изделий и их объемный вес, к которым действующие стандарты предъявляют высокие требования.

Важнейшее значение имеет гидратация основных клинкерных минералов, в частности их первой группы — силикатов кальция.

Трехкальциевый силикат при затворении цемента водой подвергается гидролитической диссоциации с отщеплением части извести и присоединением воды по уравнению 3 СаО · SiO₂ + m H₂O = х СаО · SiO₂ · n H₂O +  (3 — х)Са(ОН)₂, где х может изменяться от 0,8 до 2, а n — от 0,5 до 4. В условиях асбестоцементного производства процесс гидролиза трехкальциевого силиката можно описать следующей формулой:
3CaO·SiO₂ + mH₂O = 2СаО · SiO₂· nH₂O + Са (ОН)₂,
где n — от 2 до 4.

При затворении цемента водой и твердении двухкальциевый силикат (2CaO·SiO₂) также образует гидрат двухкальциевого силиката, но свободная известь может выделиться лишь при образовании гидросиликатов с основностью, которая меньше двух.

Поэтому процесс гидратации двухкальциевого силиката выражается следующей формулой:
2CaO·SiO₂ + nH₂O = 2CaO·SiO₂·H₂O, где n = от 2 до 4.

Из рассмотрения процессов взаимодействия силикатной группы клинкерных минералов с водой видно, что трехкальциевый и двухкальциевый силикаты в условиях производства асбестоцементных изделий образуют аналогичные гидросиликаты. Отличие их заключается лишь в том, что трехкальциевый силикат дополнительно выделяет гидрат окиси кальция, а двухкальциевый нет.

Гидрат окиси кальция не является компонентом цементного камня, определяющим его механическую прочность. В связи с этим конечная прочность цементного камня, приобретаемая им через несколько лет твердения, почти не зависит от количественного соотношения в портландцементе трех- и двухкальциевых силикатов. Но в более короткие сроки твердения (дни, недели и месяцы) прочность цементного камня, изготовленного на портландцементе с высоким содержанием трехкальциевого силиката, т. е. на алитовом, будет намного выше, чем при высоком содержании двухкальциевого силиката. Поэтому для получения асбестоцемента следует применять портландцемент, содержащий не менее 50—55% C₃S.

Процесс гидратации трехкальциевого алюмината (C₃А) в условиях производства асбестоцементных изделий можно выразить следующей формулой: ЗСаО · Al₂O₃ · 6НаО = ЗСаО · Al₂O₃ · 6H₂O, т. е. он гидратируется без выделения гидрата окиси кальция.

Страницы: 1 2 3 4