20. Чому необхідно швидко охолоджувати портланцементний клінкер

Режим охлаждения влияет на структуру клинкера, характер кристаллизации и форму кристаллов, а также на количество остаточной стеклофазы: 675⁰С

1) для предотвращения перехода β-C₂S → γ-C₂S необходимо быстрое охлаждение и присутствие веществ, стабилизирующих β-модификацию (Fe₂O₃ и Al₂O₃);

2) быстрый обжиг и быстрое охлаждение клинкера способствуют образованию некрупных кристаллов C₃S – главной составной части клинкера, который характеризуется лучшими гидравлическими свойствами;

3) при быстром охлаждении жидкая фаза застывает в виде стекла (в промышленном клинкере количество стеклофазы должно быть 6-12%), при медленном охлаждении жидкая фаза закристаллизовывается, т.е. стеклофазы не будет.

24. Процеси при твердінні портландцементу

Твердение ПЦ – сложный комплекс химических, физико-химических и физических процессов, тесно переплетенных друг с другом.

С физической точки зрения твердении – это постепенное загустевание цементного теста и образование единого конгломерата из гидратированных и негидратированных частиц.

С химической точки зрения твердение – это переход безводных клинкерных минералов в гидратированные (водные) образования.

При этом происходят реакции двух видов:

1. гидратации – присоединения воды без распада основного вещества;

2. гидролиза – присоединение воды с распадом основного вещества.

Реакции при твердении пц

1. 3СаО∙SiO₂ – гидролиз

3СаО·SiO₂ + 3Н₂О → 2СаО∙SiO₂∙2Н₂О + Са(ОН)₂

Через месяц C₃S гидролизуется на 70-80%, полностью – через 1 год.

2. 2СаО·SiO₂ – гидратация

Белит гидратируется с образованием аналогичных соединений алиту, однако свободный Са(ОН)₂ практически не выделяется.

2СаО·SiO₂ + 2Н₂О → 2СаО∙SiO₂∙2Н₂О

Процесс идет очень медленно и даже через 4 года остается до 15% непрореагировавшего материала.

3. 3СаО∙Al₂O₃ – гидратация

С₃А с водой реагирует очень быстро с выделением значительного количества тепла с образованием промежуточных гидроалюминатов, которые со временем превращаются в С₃АН₆. С увеличением температуры процесс перехода ускоряется.

3СаО∙Al₂O₃ + 6Н₂О → 3СаО∙Al₂O₃∙6Н₂О

4. 4CaO∙Al₂O₃∙Fe₂O₃ – гидролиз

4CaO∙Al₂O₃∙Fe₂O₃ + mН₂О → 3СаО∙Al₂O₃∙6Н₂О + СаО∙Fe₂O₃∙nН₂О

5. СаSO₄ ∙2Н₂О – гипс

При помоле цементного клинкера добавляют до 5% гипса (гипсового камня), который взаимодействует с гидроалюминатом кальция с образованием эттрингита

3(СаSO₄ ∙2Н₂О) + 3СаО∙Al₂O₃∙6Н₂О + 19 Н₂О → 3СаО∙Al₂O₃∙3СаSO₄∙31Н₂О

25. Визначення та особливості глиноземистого цементу

Глиноземистый цемент ГЦ – это быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, представляющее собой продукт тонкого помола клинкера, полученного спеканием или плавлением смеси бокситов и известняка (или извести).

Цемент называется глиноземистым, т.к. содержит значительное количество глинозема:

Al₂O₃ - 30-50% (в ПЦ 4-8%);

а также CaO - 35-45% (в ПЦ 63-66%);

SiO₂ - 5-10% (в ПЦ 21-24%);

Fe₂O₃ - 5-15% (в ПЦ 2-4%).

Также могут присутствовать R₂O до 1%, TiO₂, MgO, SO₃.

Минералогический состав характеризуется преобладающим содержанием низкоосновных алюминатов кальция (СА, С₃А), которые определяют основные свойства ГЦ.

Сырьем для получения ГЦ являются бокситы и известняки.

Бокситы – представляют собой смесь различных гидрооксидов алюминия с глинистым веществом, кварцем, оксидами железа и др. Встречаются в природе достаточно редко.

ГЦ можно получать спеканием или плавлением тонкоизмельченной, тщательно перемешанной сырьевой смеси, состоящей из бокситов и известняка.

При затворении водой составных частей глиноземистого цемента образуются в результате реакций гидролиза и гидратации в основном гидроалюминаты кальция. Могут образовываться гидросиликаты, гидроферриты кальция.

ГЦ быстро твердеет (но не быстро схватывается).

Преимущества ГЦ в сравнении с ПЦ – быстрое нарастание механической прочности при твердении ГЦ (в растворах 1:3).

Марки 400, 500, 600 после 3-х суточного твердения в воде (а ПЦ – через 28 суток).

ГЦ более стоек к действию сульфатных, углекислых и др. вод (в сравнении с ПЦ).

Применение

ГЦ применяют при скоростном строительстве или аварийных работах. Его стоимость в 4-5 раз выше, чем у ПЦ.