2. Нагрівання беліту (c2s)

Гідратована -модифікація беліту, що має гідравлічні властивості, не містить вільного окису кальцію, тому по-іншому реагує на вплив температури:

200-300 ^оС - йде процес зневоднювання, ущільнення структури гелю і його часткова кристалізація. Міцність зростає на 100 %.

300-760 ^оС - гель, зневоджуючись, піддається усадці, негідратовані зерна C₂S розширюються, з'являються внутрішні напруги і міцність падає.

820 ^оС – підвищення міцності на 67 % від первинної.

1200 ^оС – міцність підвищується у 5 разів від первинної.

3. Для нагрівання целіту (С₃А) є характерними такі стадії:

до 190 ^оС - розширення гідратованого целіту;

до 230 ^оС - йде дегідратація, яка спричиняє ущільнення структури і початок усадки. Міцність підвищується на 40 %;

до 330 ^оС – початок розкладання целіту

3(3CaOAl₂O₃)  4Ca + 5CaO3Al₂O₃ ,

усадка продовжується, міцність падає.

550-590 ^оС - завершення розкладання целіту, часткова карбонізація:

Ca + CO₂  CaCO₃

Розпушення структури і руйнація кристалічної решітки. Міцність падає.

940 ^оС - дисоціація карбонату кальцію

CaCO₃  Ca + CO₂ .

4. Нагрівання браунмілериту (C₄AF) викликає зниження його міцності тільки на 10-20 %, у порівнянні з міцністю до нагрівання.

5. Нагрівання цементного каменю

Поведінка цементного каменю відображає усю сукупність процесів, що мають місце при нагріванні кожного зі складаючих його клінкерних мінералів. Криві залежності зміни міцності і деформації портландцементу, що затвердів, від температури показані на рис.3.3.

Зміна міцності цементного каменю при нагріванні обумовлюється процесами, що проходять в ньому при різних температурах:

150-160 ^оС – йде дегідратація гелевидної частини цементного каменю; прискорюється кристалізація Ca(OH)₂; міцність підвищується.

260-300 ^оС - має місце усадка гелевидної частини цементного каменю; ущільнення структури. Міцність вище початкової, але з'являється тенденція до її зниження.

300-550^оС - з‘являються порушення структури через виникнення значних внутрішніх напружень, що викликає значне зниження міцності.

550-600^оС - завершення дегідратації, розпад Ca(OH)₂ і всієї структури. Поява тріщин, міцність падає.

900^оС - утворення у великій кількості CaО, здатного до повторного гасіння, що веде до повного руйнування структури каменю і втрати міцності.

Таким чином, цементний камінь після нагрівання до 600-900 ^оС і охолодження в присутності вологого повітря втрачає міцність і руйнується через повторну гідратацію окису кальцію. Жаротривкість виробів з портландцементу в умовах дії високих температур мала. Для підвищення жаротривкості у портландцемент додають дрібномелені мінеральні домішки шамоту, керамзиту, хроміту, що містять кремнезем, глинозем, окис хрому.

3.3.2 Глиноземистий цемент

Глиноземистий цемент – швидкотвердіюче гідравлічне в'яжуче з переважанням у клінкері низькоосновних алюмінатів кальцію. Сировина для одержання глиноземистого цементу - вапняк і породи з високим вмістом глинозему (боксити, доменний шлак...), що забезпечують після спікання при 1150-1250 ^оС, охолодження і розмелу склад:

– однокальцієвий алюмінат, CaOAl₂O₃ (CA)

– однокальцієвий двоалюмінат, CaO2Al₂O₃ (CA₂) 80-85 %

– п’ятикальцієвий трьохалюмінат, 5CaO3Al₂O₃ (C₅A₃) 70

– двокальцієві силікати і алюмосилікати.

Схоплювання, твердіння, утворення кристалічної структури для глиноземистого цементу аналогічні до процесів, що протікають при твердінні портландцементу:

2(CaOAl₂O₃) + 11H₂O  2CaOAl₂O₃8H₂O + 2Al(OH)₃ .

При гідратації глиноземистий цемент не утворює гідроксиду кальцію, і тому він краще протистоїть дії мінералізованих вод. Його твердіння відбувається за 3 доби (100 % міцності), а за міцністю розрізняють 3 марки глиноземистого цементу: 400, 500, 600.

Бетони на основі глиноземистого цементу характеризуються високою щільністю, повітре-, морозо- і жаростійкістю. Вони стійкі до дії прісних і сульфатних вод, але руйнуються лужними водами. Застосовують глиноземисті цементи для термінових ремонтних робіт.

При нагріванні глиноземистого цементу йдуть такі процеси (рис.3.4):

до 300 ^оС - відбувається дегідратація, міцність знижується на 50%;

400-800 ^оС - міцність стабілізується при 30 % від початкової;

1200 ^оС - має місце часткове спікання глиноземистого цементу міцність підвищується.

При повторному нагріванні усадка глиноземистого цементу не спостерігається.

При нагріванні зниження міцності глиноземистого цементу, що затвердів, відбувається спочатку більш інтенсивно, ніж портландцементу. Але при нагріванні до 1200 ^оС і вище його міцність значно підвищується. На цьому засновано застосування глиноземистого цементу, як в‘яжучого для жаростійких бетонів.