3. Гидравлические вяж. Вещ. Портландцемент. Определение, сырье для производства пц. Основы технологии.

Клинкерные цементы (ПЦ и глиноземистый).ПЦ получают обжигом искусственной смеси, составленной из нескольких компонентов.Происходит химическое преобразование между продуктами разложения с образованием новых минералов, поэтому для получения клинкера требуются более высокие температуры. В процессе обжига смесь частично расплавляется, поэтому продукт обжига образует спекшиеся гранулы-клинкер. Состав смеси: подбирается таким образом, чтобы после обжига получились заданные количества определенных минералов. Сырьевая смесь :CaCO₃ - 75-78%, глинистая порода Al₂O₃*nSiO₂*mH₂O - 20-25% .До обжига CaO - 64-67%, SiO₂-21-25%, Al₂O₃-4-8%,Fe₂O₃-2-4%,MgO-меньше 5 %. После обжига : 3-х кальцевый силикат 3CaO*SiO₂(алит), 2-х кальцевый силикат 2CaO*SiO₂(белит), 3-х кальцевый алюминат 3CaO*Al₂O₃, 4-х кальцевый алюмоферрат 4CaOAl₂O₃*Fe₂O₃.Чтобы получить вяжущий ПЦ ,нужно помолоть клинкер с добавками природного гипса. ПЦ клинкер+гипсовый камень+добавки=помол=ПЦ(порошок).Содержание гипса в пересчете на SO₃ должно быть не менее 1 и не более 4 % от массы гипса. Другие добавки вводятся в цемент для изменения его свойств и экономии клинкера. В зависимости от вида и колич. добавок изменяется название: если до 20% доменного шлака- ПЦ, если больше- шлакоПЦ.

1.4. Твердение портландцемента.

Чем обуславливается процесс твердения?

При взаим-ии с водой С3S:

3CaO*SiO2+H2O=n*CaO*SiO2*mH2O+Ca(OH)2

n<=2

Ca(OH)2 кристаллиз-ся из р-ра в виде пластинчатых кристаллов портландид

(дальше см. лекцию)

4. Цементы нормированного минералогического состава. Особенности производства. Свойства. Применение.

1. быстротвердеющий ПЦ ----БТЦ: алит С3S>50%, C3A – 8-10%.

2. Особобыстротвердеющий ПЦ –ПЦОБ: C3S>55%, C3A>10%.

ПЦ – тонкость помола – 2800-3500 см2/г, ПЦОБ – 3500-4500 см2/г.

ПЦОБ – прочность норм-ся от 3-28 суток.

3. высокопрочные ПЦ – ПЦВП: тонкость помола выше, чем у ПЦ

Состав: C3S>60%, C3A – 8-10%, АМД<=5%, спец.добавки.

4. Сульфатостойкий ПЦ – ПЦСС, ШПЦСС

ПЦСС- М400, C3S<50%, C3A<=5%, (C3A+C4AF)<=22%

5. Белые и цветные ПЦ.

5. Твердение портландцемента. Микроструктура цементного камня.

В состав портландцемента в основном входят минералы: алит, белит, целит, алюминат. Алит в основном состоит из трехкальциевого силиката. При затворении водой он быстро твердеет с большим выделением тепла. В результате взаимодействия с водой алюминат образует непрочные и недолговечные кристаллы. В портландцементе содержание клинкерных минералов бывает: трехкальциевого силиката C3S 37—60%, двухкальциевого силиката C2S 15 — 37%, трехкальциевого алюмината С3А 5— 15% и четырехкальциевого алюмоферрита C4AF 10 — 18%. Свободной извести не должно быть более 0,5%, так как она, находясь в пережженном состоянии, может вызвать в последующем растрескивание затвердевшего цементного камня.

При смешивании цемента с водой возникают сложные физико-химические процессы взаимодействия, в результате чего образуется пластичная масса, которая начинает уплотняться и густеть (начало схватывания), а затем, утрачивая пластичную консистенцию, постепенно переходит в твердое тело (конец схватывания). В дальнейшем (при положительной температуре и наличии воды в жидком состоянии) прочность постепенно нарастает, т. е. происходит процесс твердения.

При взаимодействии цемента с водой возникают процессы гидратации (реакция с присоединением воды) и гидролиза (реакция без распада вещества или с распадом его и образованием новых соединений).

процесс схватывания и твердения портландцемента проходит через три периода:

1) подготовительный — растворение;

2) коллоидации — образование коагуляционной структуры;

3) кристаллизации — образование кристаллизационной структуры.

Растворение минералов цемента в воде начинается на поверхности зерен цемента. В результате образуется насыщенный раствор по отношению к минералам цемента и пересыщенный по отношению к малорастворимым продуктам новообразований. В пересыщенном растворе новообразования, кристаллизуясь, образуют зародыши новых фаз преимущественно на поверхности цементных зерен, что благоприятствует созданию вокруг них коллоидных оболочек. В результате коллоидно-химических процессов эти оболочки увеличиваются в объеме, через некоторое время контактируют друг с другом, образуя коллоидную структуру, для которой характерны ярко выраженные тиксотропность и пластичность. Развитие коллоидно-химических процессов в этот период замедляется путем введения двухводного гипса, который интенсивно взаимодействует с алюминатами цемента и водой. Это приводит к возникновению нерастворимого в воде эттрингита и ускорению образования на зернах цемента гелевых оболочек. Со временем эти оболочки частично разрушаются за счет большого осмотического давления, возникающего в пространстве между экранированными зернами цемента в этот период, что способствует продолжению взаимодействия цемента с водой и развитию структурообразования. В начальный период гидратации цемента из пересыщенной жидкой фазы цементоводной суспензии достаточно интенсивно выделяются трехмерные кристаллические зародыши. Затем экранирующие оболочки на зернах цемента резко замедляют развитие таких процессов. В этих условиях преобладающим является рост кристалликов и образование кристаллизационных контактов, в результате чего возникает кристаллическая структура цементного камня. Однако и в этот период все еще формируются коагуляционные контакты, возникающие вследствие вандерваальсовых сил, действующих через водные прослойки.

Микроструктура цементного камня включает продукты: гидратации цемента в виде геля гидросиликата кальция и других новообразований, обладающих свойствами коллоидов; относительно крупных кристаллов Са(ОН)2 и эттрингита; непрореагировавших зерен клинкера, содержание которых уменьшается по мере гидратации цемента, а также пор. Поры подразделяют на: поры геля, относящиеся к микропорам (менее 1000А); капиллярные поры (от 1000 А до 10 мкм), расположенные между агрегатами частиц геля; воздушные поры и пустоты (от 50 мкм до 2 мм) — полости, заполненные воздухом, засосанным в цементное тесто вследствие вакуума, вызванного контракцией, и вовлеченным в тесто при приготовлении бетонной смеси и укладке вследствие введения воздухововлекающих веществ и при недоуплотнении.

В зависимости от состава цемента, начального количества воды и условий твердения пористость геля может составлять 28—40%, при этом 7—12% пор приходится на долю контракционного объема. Контракция (стяжение) — уменьшение абсолютного объема системы (цемент + вода) в процессе гидратации. Контракция для обычных портландцементов после 28 суток твердения составляет 6 — 8 л на 100 кг цемента, или 18 — 24 л внутренних контракционных пор в 1 м3 бетона.

5. Основные свойства клинкерных минералов (тонкость помола, равномерность изменения объёма, сроки схватывания, марки, классы).

Одно из важнейших требований к портландцементу — это определенная степень измельчения — тонкость помола. От нее зависит прочность портландцемента и скорость твердения его. ТУТ ВАЩЕ ХУЙ ЧЕ НАЙДЕШЬ

7. Цементы на основе глиноземистого клинкера. Виды, особенности твердения. Свойства. Применение.

Г/земистый клинкер отличается от ПЦ-клинкера тем, что в нем преобладают низкоосновные алюминаты кальция.

CaOAl2O3 – г/зем ПЦ

Для получения г-земистого клинкера исп-ся смесь бокситов и известняков.

Обжиг ведется либо до спекания (1300º) – клинкер, либо до плавления – 1400-1600 º - г\земистый шлак.

Помол клинкера осущ-ся без гипса и без АМД.

вида: г\зем цемент и высокоглин\зем цемент. Твердение происходит очень интенсивно – марка опр-ся в возрасте 3 суток

8. Разновидности портландцемента (свойства, применение).

Сульфатостойкий портландцемент. Этот цемент предназначается для бетонных и железобетонных конструкций и растворов в кладке, находящихся в морских и других сооружениях при переменном уровне воды. Такие сооружения подвергаются агрессивному воздействию сульфатных вод при одновременном многократном замерзании и оттаивании или многократном увлажнении и высыхании. Сульфатостойкий цемент имеет марки 300—500 (при испытании в растворах жесткой консистенции) или соответственно марки 150—300 (в растворах пластичной консистенции).

Пластифицированный портландцемент получается при совместном тонком измельчении портландцементного клинкера и пластифицирующей добавки. Этой добавкой служат концентраты сульфитно-спиртовой барды (отход гидролизно-спиртовой промышленности) в количестве 0,10—0,25% (сухого вещества) от веса цемента. Сульфитно-спиртовая барда является поверхностно-активным веществом, препятствующим коагуляции цемента в воде и создающим на частицах цемента смазывающие оболочки.

Пластифицированный цемент по сравнению с обыкновенным обладает повышенной пластичностью в растворах и бетонах. Применение пластифицированного цемента дает возможность оолегчить и ускорить укладку бетонных смесей или добиться экономии цемента в бетоне на 5—8 % или же снизить водоцементное отношение и тем самым повысить прочность и морозостойкость бетона.Пластифицированный цемент широко производится, он имеет те же марки, что и обычный.

Гидрофобный портландцемент представляет собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с поверхно стноактивной гидрофобизирующей (т. е. несмачиваемой водой) добавкой. Такой добавкой служит мылонафт или асидол (нефтяные продукты), которые берутся в количестве 0,10—0,15% от веса цемента. Гидрофобный цемент отличается от обыкновенного: пониженной гигроскопичностью, в силу чего при длительном хранении и перевозках, даже во влажном воздухе, остается сыпучим и не теряет активности; повышенной пластичностью (хотя и меньшей, чем у пластифицированного цемента); пониженными водопоглощением и водопроницаемостью и повышенной орозостойкостью бетона.Гидрофобный цемент имеет те же марки, что и обыкновенный портландцемент.

Белый и цветные портландцементы предназначены для отделочных работ: штукатурки, изготовления облицовочных плит и разных архитектурных изделий. Белый цемент отличается от белых гипсовых вяжущих веществ большей прочностью (марки 300—500 при испытании образцов из жесткого раствора) и гидравличностью. В зависимости от степени белизны он подразделяется на три сорта.

Зеленовато-серый цвет обыкновенного цемента обусловливается содержанием в нем окислов железа и марганца, белый же цемент изготовляется из чистых известняков и белых глин, почти не содержащих окислов железа и марганца. Обжигают белый цемент на беззольном топливе (мазуте или газе). При помоле цемент предохраняют от попадания в него частиц железа. К белому или обыкновенному, но светлому портландцементу можно примешивать различные минеральные щелочестойкие пигменты и получать цветные цементы. Кроме того, возможно изготовление и непосредственно цветного цементного клинкера. Песок для отделочных растворов и бетонов берется также белый или цветной