36. Хим и мин состав цементного клинкера. Хар-ка осн мат-лов.

Качество клинкера определяет все свойства портландцемента; добавки же, вводимые в цемент, лишь регулирует его свойства. Качество клинкера зависит от его химического и минерального состава, тщательности подготовки сырьевой массы, условий проведения её обжига и режима охлаждения. Хим состав клинкера определяется содержанием оксидов (% по массе): СаО 63-66, SiO₂ 21-24, Al₂O₃ 4-8, Fe₂O₃ 2-4; в небольших количествах в виде различных соединений могут входить MgO, SO₃, Na₂O, K₂O, Ti₂O и др. Минеральный состав клинкера: алит, белит, трёхкальциевый алюминат, алюмоферрит кальция.

Химический состав: CaO – 62…68℅, SiO_{2 –} 21…24℅, Al₂O₃ – 4…8℅ , Fe₂O₃ – 2…5℅

Минералогический состав: 2 CaO. SiO₂ – белит 20…30℅ ;

3 CaO. SiO₂ – алит 45…60℅

3 CaO. Al₂O₃ – алюминат 4…14℅

4 CaO. Al₂O_. Fe₂O₃ – алюмофирит 10…20℅

Хорошо обожженный клинкер не должен содержать свободных оксидов кальция и оксидов магния, т.к. они приводят к растрескиванию уже затвердевшего бетона.

37. Свойства портландцемента. Методы их оценки.

Средняя плотность 900 – 1000 кг/м³, размер зёрен 20 – 40 микрон, удельная поверхность S = 1800 – 2000см²,марки: 400, 500, 550, 600 начало схватывания 25 мин. конец – 12 часов

38. Твердение портландцемента. Структура цементного камня.

Характерной особ-тью минералов портландцемента (алит, белит, трёхкальциевый алюминат, четырёхкальциевый алюмоферрит) явл-ся их спос-ть вступать в реакцию с водой и создавать такие структуры, к-е обладают достаточной силой когезии и адгезии, способны создавать в рез-те твердения монолитное тело, приобретающее с теч. времени выс. прочность.

Сразу после затворения цемента водой происходит быстрое взаимодействие алита (C₃S) с водой по схеме:

3CaO · SiO₂ + 6H₂O → 2CaO ·SiO₂ · 4H₂O + Ca(OH)₂ (известь)

Белит только гидратируется:

2CaO · SiO₂ + 4H₂O → 2CaO · SiO₂ · 4H₂O

Трёхкальциевый алюминат бурно реагирует с водой, образуя гидрат:

3CaO · Al₂O₃ + 6H₂O → 3CaO · Al₂O₃ · 6H₂O

Для замедления этой реакции в цемент вводят гипс. В рез-те С₃А сначала реагирует с гипсом, образуя ГСАК (гидросульфоалюминат кальция):

3CaO · Al₂O₃ + 3(CaSO₄ · 2H₂O) + 26H₂O → 3CaO · Al₂O₃ · 3CaSO₄ ·32H₂O

Четырёхкальциевый алюмоферрит гидратизируется и гидролизуется:

CaO ·Al₂O₃ · Fe₂O₃ + nH₂O → 3CaO ·Al₂O₃ · 6H₂O + CaO · Fe₂O₃ · mH₂O

Образуемый гидроферрит может увеличивать основность, связывая гидроксид кальция, выделяемый при гидролизе С₃S, и переходить в соединение Fe.

Цементный камень после твердения состоит из: гидроксида кальция; гидрата 2-кальциевого силиката с примесью менее основных тобермритподобных силикатов кальция; гидросульфоалюмината кальция; гидроалюмината кальция; гидроалюмоферрита кальция; непрореагировавших остатков зёрен цемента и др.

Байков делил процесс твердения вяжущих на 3 периода:

1)Растворение. Образуются насыщенные растворы.

2)Коллоидация (гелеобразование). Ощущается недостаток свободной воды, образуется коллоидная масса, происходит схватывание.

3)Кристаллизация. Происходит перекристаллизация гелей, образуются кристаллические сростки (монолиты).

Эти периоды наступают не в стройной последовательности, а налагаются друг на друга, т. е. могут протекать //-но, с преобладанием того или иного из них, в соответствии с действующими перенасыщениями.

Цементный камень включает: 1) продукты гидратации иемента: а) гель гидросиликата кальиия и другие новообразования, обладающие свойствами коллоидов; б) относительно крупные кристаллы Са(ОН)₂ и эттрингита, 2) непрореагировавшие зерна клинкера, содержание которых уменьшается по мере гидратации цемента; 3) лоры: а) поры геля (менее 0,1 мкм); б) капиллярные поры (от 0,1 до 10 мкм), расположенные между агрегатами частиц геля; в) воздушные поры (от 50 мкм до 2 мм), заполненные воздухом, засосанным вследствие вакуума, вызванного контракцией, либо вовлеченным при добавлении специальных воздухозовлекающих веществ, повышающих морозостойкость.

Контракция (стяжение) – зто явление уменьшения абсолютного объема системы (цемент+вода) в процессе гидратации.

Вода является активным элементом структуры цементного камня, участвующим в образовании гидратных соединений и в формировании пор. Пористость цементного камня зависит не только от начального водоцементного отношения, но и от форм связи воды с твердой фазой.

Выделяют три формы связи воды в цементном камне: химическая связь является наиболее сильной. физико-химическая связь; физико-механическая связь – в данном случае капиллярное давление – обусловливает удержание воды в капиллярных порах цементного камня.

Цементный камень, являющийся минеральным клеем, скрепляющим зерна заполнителя, должен обладать достаточной собственной прочностью и адгезией, т. е. хорошо сцепляться (срастаться) с зернами заполнителя. Эти свойства цементного камня зависят от качества и количества новообразований, объема и характера пор.