Состав цемента химический: Для чего нужны цементные растворы, и как их приготовить — ЖК Акваполис

Содержание

Химический состав цемента

По химическому составу в % рядовой цемент содержит:
извести . ………………….. 64—68
кремнезема …………….. 21 —24
глинозема……………………. 4—7
окиси железа ……………… 2—4
окиси магния……………….. 1—3
серного ангидрида……….. 1—2

Минералогический состав цемента в % может колебаться в следующих пределах:
трехкальциевый силикат (алит) 3CaО•SiО₂(C₃S) . . . .70—20 двухкальциевый силикат (белит) 2CaО•Si0₂(C₂S) . . . .10—60
трехкальциевый алюминат ЗСаО•Аl₂О₃(С₃А)… 4—15
четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО•Аl₂О₃•Fе₂0₃(С₄АF) 6—16

По современным воззрениям вместо С₄АF образуется ряд твердых растворов от С₂F до С₂АF.
При соприкосновении с водой перечисленные минералы гидратируются, т. е. образуют кристаллогидраты определенного состава или претерпевают гидролитическое разложение.

Это обусловливается тем, что отдельные минералы являются устойчивыми только в воде, содержащей определенное количество растворенной извести. Теоретически, если производить обработку отдельных измельченных минералов или их кристаллогидратов проточной водой, можно получить полный гидролиз всех минералов цементного камня:
C₃S — C₂S + С = CS + 2С = S + ЗС
или
С₄А = С₃А + С = С₂А + 2С.

Выделяющаяся при гидролизе известь может удаляться с водой с ослаблением структуры бетона; происходит выщелачивание или так называемая «белая смерть бетона».
Однако по ряду причин такого полного извлечения извести из бетона не происходит.
Выщелачивание извести происходит только при условии непрерывного обмена воды, например при систематической односторонней фильтрации воды через бетонные стенки плотин, резервуаров, труб и т. п. Но даже в этих случаях фильтрующаяся вода должна быть мягкой, т. е. совершенно не содержать растворенных солей, и в частности карбонатов, а бетон должен быть достаточно пористым.

К тому же удаление извести из бетона даже при фильтрации происходит только из определенных участков, образующихся в результате неплотной укладки бетона.
Все это приводит к тому, что выщелачивающая коррозия не представляет такой грозной опасности, какой она представляется исходя из общих соображений о возможном гидролизе минералов цементного камня.

Практически же находящаяся в порах бетона свободная вода представляет собой насыщенный или даже пересыщенный раствор извести с концентрацией от 1,3 до 1,7 мг/л, в котором вполне устойчивы все алюминаты вплоть до четырехкальциевого, а также все силикаты, начиная с C

2S.
Для рассмотрения поведения цементного камня в разных средах существенно отметить, что происходит отщепление извести при гидролизе трехкальциевого силиката с параллельной ее гидратацией и частичным расщеплением на ионы:
Са (ОН)₂=Са» + 20Н’.
Именно ионы пидроксила и сообщают бетону щелочной характер.
Гидроокись кальция в поверхностных слоях бетона, соединяясь с углекислотой воздуха, превращается в углекислый кальций или известняк.

Происходит так называемая карбонизация бетона:
Са (ОН)₂ + СО₂ СаС0₃ + Н₂О.

Бетон при этом уплотняется, но щелочность камня снижается с рH= 12-12,5, характерных для насыщенного раствора извести, до 9, характерного для водной вытяжки известняка.

Глиноземистый цемент свойства и области применения

Глиноземистый (алюминатный) цемент: — высокопрочное вяжущее вещество, быстро твердеющий в воде (лучше всего) или на воздухе.

Он получается в результате обжига до сплавления или до спекания смеси сырья, богатого глиноземом, с известняком (или известью) и последующего тонкого помола. Название «алюминатный» соответствует высокому содержанию алюминатов кальция в составе цемента.

Состав и свойства

Этот цемент отличается стойкостью по отношению к действию минерализованных вод. Несмотря на способность быстро твердеть, сроки схватывания его нормальные.

Основным минералом, содержащим глинозем (Аl₂O₃), являются глины, идущие для производства глиноземистого цемента и применение его для получения различных керамических изделий.

По химической природе окислы алюминия представляют амфотерные образования, реагирующие как с кислотами, так и со щелочами. Это сказывается и на стойкости алюмосиликатов.

Все же в керамических изделиях, особенно в плотных видах их отмечается хорошая и отличная стойкость к кислотам и удовлетворительная к щелочам. В едких щелочах, например, обыкновенный глиняный кирпич разрушается весьма быстро.

Вяжущим алюминатного типа является глиноземистый цемент; он получается путем обжига до сплавления богатого глиноземом сырья (бокситов) совместно с известняком. Путем последующего тонкого помола продукта обжига получают глиноземистый цемент.

По химическому составу полученный цемент содержит в %:

глинозема (Аl₂O₃) ……35—55
извести (СаО)……..35—45
кремнезема (SiO₂)……5—10
окислов железа (Fe₂O₃) …. 0—15

Глиноземистый цемент содержит по преимуществу низкоосновные алюминаты кальция и в основном однокальциевый алюминат СаО • Аl₂O₃(СА), а также С₅А3 и С₃А₅, присутствуют также C₂S, C₂SA и некоторые другие.

При твердении глиноземистого цемента происходит гидролиз СА:

2 (СаО • Аl₂O₃) + 10Н₂О = 2СаО •Аl₂O₃• 7Н₂О + 2А1 (ОН)₃.

Существенно отметить, что при повышенных температурах (более 30°С) вместо С₂АН₇ образуется С₃АН₆со снижением прочности и последующей стойкости бетона.

Для улучшения свойств глиноземистого цемента иногда вводят в него 25—30% ангидрита, а цемент получает название гипсоглиноземи-стого или ангидритоглиноземистого.

Глиноземистый цемент часто применяется в качестве одной из составляющих расширяющихся цементов.

В соответствии с амфотерной природой глинозема и гидроокиси алюминия глиноземистый цемент несколько лучше противостоит действию слабых кислот, чем портландцемент, но значительно менее стоек в щелочах, особенно едких.

Отмечается также повышенная стойкость этого цемента в сульфатных водах.

Сырье и производство глиноземистого цемента

Сырьем для этого цемента служат: боксит горная порода, богатая глиноземом, и известняк. Бокситы встречаются сравнительно редко и являются очень ценным сырьем, используемым главным образом для производства алюминия. При производстве данного цемента можно частично использовать и более дешевое сырье некоторые отходы промышленности, богатые глиноземом.

Изготовлении глиноземистого цемента

При изготовлении глиноземистого цемента способом плавления требуется температура около 1400°, способом спекания 1200—1300°. Обжиг до плавления ведут в электрических печах или в вагранках, имеющих кожух, в который подается вода для охлаждения. Обжиг до спекания ведут во вращающихся печах. После обжига и охлаждения производится тонкий помол полученного клинкера.

Глиноземистый цемент получают таким способом

путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с довкои известняка и металлического лома. При этом доменная печь одновременно дает чугун и шлак, представляющий собой глиземистый цементный клинкер.

Стоимость глиноземистого цемента в несколько раз превышает стоимость обыкновенного цемента, что ограничивает его применение

Химический состав глиноземистого цемента

По химическому составу глиноземистый (алюминатный) цемент отличается от портландцемента более высоким содержанием глинозема (около 40%) и меньшим содержанием окиси кальция (около 40%) и кремнезема (б—8%). В отличие от обыкновенного цемента, в клинкере которого содержатся главным образом силикаты, клинкер глиноземистого (алюминатного) цемента состоит преимущественно из алюминатов кальция.

Главная составная часть этого цемента однокальциевый алюминат СаО • Аl2Оз, второстепенное соединение двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2, инертная примесь геленит 2СаО • Si2O3 • А12Оз.
При соединении однокальциевого алюмината с водой происходит следующая реакция:

2(СаО • Аl2Оз) + nН2О=2СаО •.Аl2О3 • 7Н2О+Аl2О3 • тН20.
Соединение 2СаО • Аl2О3 • 7Н2О является главной составной частью затвердевшего глиноземистого цемента.
В этом цементе не содержится трехкальциевого алюмината и почти не выделяется свободной гидроокиси кальция, т. е. нет тех двух веществ, которые, реагируя с сульфатами и другими веществами, могут вызвать разрушение обыкновенного цемента. Этим и объясняется высокая стойкость затвердевшего глиноземистого цемента в сульфатных, морских, углекислых и других минерализованных водах.

Однако сильные кислоты, концентрированные растворы сернокислого магния и щелочей действуют все же разрушающе и на этот цемент.

Свойства и применение глиноземистого цемента

Для глиноземистого цемента по ГОСТ установлены следующие требования:
тонкость помола: через сито № 0085 (с отверстиями 0,085

мм) должно пройти не менее 90%;
сроки схватывания: начало — не раньше 30 мин., конец — не позднее 12 час. после затворения водой, т. е. обычные;
цемент должен обладать равномерностью изменения объема.

Глиноземистый цемент по результатам испытания в образцах из раствора жесткой консистенции делится на три марки: 300, 400 и 500. Эти марки в отличие от марок обыкновенного цемента определяются на основании трехдневных испытаний. Предел прочности при сжатии и растяжении в растворе состава 1:3 с нормальным вольским песком должен быть по стандарту не ниже величин. По новому методу при испытании в образцах из раствора пластичной консистенции этот цемент будет иметь марки 200—500. Предел прочности при сжатии и изгибе должен быть не ниже величин.

Прочность цемента при сжатии через 28 дней должна быть не ниже, чем через 3 дня, но прочности при растяжении и изгибе может быть ниже на 10%.

Глиноземистый цемент по прочности на сжатие чере

Цемент как строительный материал — известный с давних времен материал способен творить в строительстве главенствующую роль.

Цемент как строительный материал

Цемент – это материал искусственного происхождения, в основе состава которого лежат минеральные вещества (известняк и глина). Он является гидравлическим веществом, т.к. его затвердевание происходит с участием воды. Основной особенностью цемента является т.н. затворение водой, т.е. образование камнеподобного нерастворимого соединения. Этот процесс происходит благодаря образованию гидратов, которые при взаимодействии с воздухом или водой превращаются в безводные минералы гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты(III) Са. В процессе затвердевания образуется карбонат кальция и двойные сульфаты, нерастворимые в воде.

Химический состав

Формула цемента может отличаться, однако в наиболее общем смысле материал представляет собой смесь известняка, основную часть которого составляет CaCO3, и глины, породобразующим веществом в которой является каолинит. Так, широко используемый портландцемент имеет в своем составе 67 % СаО, 22 % SiO2, 5 % Аl2О3, 3 % Аl2О3 и около 3 % вспомогательных веществ. Для обозначения часто используют сокращенную формулу CCN.

Свойства

Основным качеством цемента является способность к затвердеванию и получению прочных соединений, стойких к внешним нагрузкам. Смешанный с водой он пластичен, что позволяет создавать изделия различных форм. Материал отличается по тонкости помола, срокам застывания, плотности. К основным характеристикам цемента относят равномерность изменения объема при схватывании, количество водоотделения, стойкость к различным внешним воздействиям (влага, температуры, кислоты и т. п.).

Добыча сырья

Добыча природных компонентов проводиться в карьерах открытым способом с применением бульдозеров и другой техники. Также может использоваться гидротехнический метод или буровзрывательные работы. Чаще всего производства располагают недалеко от мест добычи.

Из карбонатных пород применяют известняк, мел, известняк-ракушечник, мергели и др. В качестве глинистого сырья могут использовать мергель, глинистый сланец, лесс и т.п. Широкое применение в цементной промышленности нашли шлаки, золы, шлам, гипсосодержащие отходы, которые снижают себестоимость продукта.

Способы производства

Мокрый. Отдельно измельченные породы смешивают и еще раз перемалывают в водной среде. Полученная суспензия — шлам — перемешивается, в нее добавляют вещества, корректирующие состав. После этого порошок с водой подается на обжиг в печь. В результате спекания получают клинкер.

Сухой метод предполагает сушку (до влажности менее 1 %) измельченных пород. Такую смесь, в которую при необходимости добавляют корректирующие составы, нагревают до образования клинкера.

Комбинированный способ предполагает переработку сырья до состояния шлама мокрым способом. Смесь с водой до поступления в печь обезвоживают в фильтрах (влажность не более 19 %). В некоторых случаях шлам обжигают во вращающихся печах до влажности 6-10 %, а затем отправляют на обжиг.

Полученный клинкер перемалывается в цемент и упаковывается.

Применение

Сфера использования цементов широка. Их применяют для кладки кирпича, обустройства фундаментов зданий различного назначения. Цемент является одним из основных компонентов бетона, который используют как самостоятельно, так и в форме железобетона. Сегодня эта смесь активно вытесняет другие строительные материалы (дерево, камень и т.п.), ее используют в гражданском и промышленном строительстве.

Отдельного внимания заслуживает декоративное применение цемента.

Из него производят изделия для садово-парковых ансамблей, которые отличаются не только высокими эстетическими качествами, но и длительным сроком службы. Удобен он для изготовления беседок, скамей, ротонд, колонн и других малых архитектурных форм или внутренних декоративных элементов.
Его применяют при производстве фасадных панелей, брусчатки и тротуарной плитки.

Из чего делают цемент — ингредиенты для смеси

Цемент – это порошок, которому свойственно изменение свойств при взаимодействии с водой. Являясь одним из самых популярных и востребованных веществ в строительстве, цемент при соединении с водой делается пластичным, а спустя некоторое время – твердым. Свойства раствора напрямую зависят от марки цемента, поэтому необходимо понимать, из чего делают цемент.

История цемента

Рисунок 1. Цемент

Слово «цемент» имеет латинские корни. Оно произошло от «caementum», или «битый». Открытие этого материала стало прорывом, и мгновенно решило проблему с плохой водостойкостью других материалов.

Чтобы ответить на вопрос, как делают цемент, нужно немного углубиться в историю. В процессе экспериментов было принято решение добавить в гипс и известняк водостойкие минералы – сначала в этой роли выступили обломки глиняных кирпичей и вулканические породы. В древнем Риме использовались пуццоланы, входившие в состав цемента.

Наилучшая технология изготовления была придумана много лет назад. Непосредственное участие в этом принимали:

Джон Аспид – будучи каменщиком по профессии, в 1824 г. он получил патент на портландцемент.
Егор Челиев – строитель из России, в 1825 г. написавший книгу, посвященную цементу.

Химический состав

Многие люди знают, из чего состоит цемент, однако существует несколько видов этого материала. На вопрос о том, почему получается разный материал, и зависит ли он от химического состава цемента, ответ — да. Пропорции перечисленных ниже элементов, дополнительные смеси и химические добавки влияют на состав получившегося материала, тем самым создавая множество видов цемента.
Существует вид смеси под названием «портландцемент». Это самый необходимый и востребованный строительный материал в быту. Он состоит из:

CaO — в научной или промышленной деятельности – оксид кальция — 62%;
SiO2 — в быту — кремнезем, примерно 20%;
Al2O3 – в быту – глинозем, не менее 4%;
Fe2O3 – в быту – железняк, научно — оксид железа – плюс/минус 2%;
MgO – в быту – жженая магнезия, научно — оксид магния – примерно 1%.

Описанные пять элементов занимают минимум 89%. Оставшиеся 11 % — это дополнительные химические добавки, которые позволяют достичь нужную человеку характеристику (например, пластичность достигается за счет пластификатора).
Наравне с химическими формулами, существуют базовые заготовки для строительного материала:

Клинкер – нужен для создания водостойкости, морозостойкости, высокой прочности. Состоит из известняка и глины. Заготовку нагревают до температуры в 1450 – 1500 градусов Цельсия. Оно должно начать плавиться и образовывать капсулы (гранулы). После проделанной процедуры полученный материал измельчают в пыль и добавляют в будущую строительную смесь. В основном, от этого материала зависит плотность цемента.
Гипс — элемент, также влияющий на прочность, плотность цемента, скорость его застывания. В конечном строительном материале доля гипса не должна превышать 6%.
Прочие химические добавки, с помощью которых получают отдельные виды.

Портландцемент

Вид, основой которого служит клинкер, а также добавляются смеси из кальция и прочих веществ. Портландцемент – смесь с высокой плотностью и высокой скоростью затвердевания. В начале использования – вязкая, тягучая смесь. После перемешивания – прочный монолит.

Сульфатостойкий

Этот вид используется в тяжелых для твердения условиях, так как является устойчивым из-за химических соединений внутри материала. Такая смесь долго высыхает, но со временем становится такой же прочной, как и портландцемент. Пример тому — насосная станция или водовыпускные снаряжения – эта инфраструктура создана из сульфатостойкого материала.

Пуццолановый

Основой такого материала также служит клинкер (от 65%) и всевозможные добавки (от 25%). Этот цемент светлее других смесей, меньше нагревается при остывании, имеет высокую водонепроницаемость. Используется в строительстве подводной инфраструктуры, фундаментов домов.

Глиноземистый

Название исходит из базового и основного элемента в этом виде смеси — Al2O3, или глинозем. С его помощью производится реконструкция мостов, ремонт судов, быстрое строительство, для которого необходима высокая прочность. Глиноземистый материал засыхает быстрее других видов.

Кислотоупорный

Состав: глиноземистый + гипс + Al2O3 + CaO. Схватывается в течение 10 минут. Используется для водонепроницаемых конструкций и гидроизоляции.

Пластифицированный

Основой служит портландцемент, добавляются химические добавки. Отличается высокой морозоустойчивостью, плотностью. Употребляется в дорожном, аэродромном производстве, а также в местах с неустойчивыми показателями уровня влажности.

Шлакоцемент

Смесь состоит из измельченного клинкера (от 21% до 80%) и гипса (оставшаяся доля). Это медленно твердеющее вещество. Введение шлака уменьшает расход топлива. Применяют при создании подземных, надземных конструкций с повышенной влажностью.

Свойства и характеристики

Рисунок 2. Цемент

Марка цемента – это обозначение в соответствии с ГОСТом. Сырье изготавливается, как сказано выше, из клинкера, гипса и добавок. Клинкер плавится, превращается в гранулированную массу и затем измельчается в пыль. Чем меньше составная часть вяжущего компонента, тем быстрее застывает смесь. Для улучшения или появления определенных свойств добавляют минеральные составляющие.

К характеристикам относятся:

Прочность. Образец разрушается для выявления показателя «удельный вес бетона». Составление марки цемента зависит от этого свойства.
Время схватывания – количество минут, за которое смесь перестает растекаться и начинает твердеть. Для убыстрения добавляется гипс или прочие вещества.
Морозоустойчивость. Повысить возможно также с помощью добавления других веществ.

Дополнительные химические добавки, которые составляют 11% от общей массы, помогают сделать смесь со следующими свойствами:

быстросхватывающийся состав;
сульфатостойкий для сооружений, контактирующих с водой;
повышенная водонепроницаемость;
смеси для облицовки офисов, квартир, домов.

Что означает марка

Маркировки цемента позволяют мгновенно узнать свойства. Согласно ГОСТ 31108-2003, на продукции указывается название вещества (например, сульфастойкий цемент), далее идет вяжущий компонент – например, ЦЕМ I – это портландцемент.

Затем отмечают добавку: пуццолан (П), известняк (И) и др. Их использование помогает материалу обзавестись нужной степенью водостойкости и другими свойствами.

Важно: сама марка указывается в виде буквы «М» с индексом, который демонстрирует класс прочности цемента.

Как определить марку

Она определяется в лабораторных условиях, исходя из заданного раньше удельного веса цемента. Для этого требуется образец материала. С одной стороны добавляется 1 часть вяжущего вещества, с другой – 3 части кварцевого песка. Создается смесь для проведения качественного опыта – в нее добавляют воду, заливают в формочки. Образцы не трогают в течение 28 суток. Смесь успевает засохнуть минимум на 98%, после чего образец подкладывается под пресс и с помощью давления разрушается. Последнее, в свою очередь, замеряется.

Процедура повторяется 6 раз с другими образцами. По полученным данным вычисляется марка и класс прочности цемента (удельный вес бетона) в МПа и кг/см³.

Применение разных марок

Маркировка цемента и его характеристики обуславливают свойства этого материала, а также определяют область применения. Крайне важно знать маркировку цемента и его расшифровку, чтобы грамотно и с пользой использовать данный материал.

Виды цемента и их применение:

М300 – отличается самой низкой ценой. Применяется для одноэтажных зданий.
М400 – эта марка цемента употребляется для конструкций из железобетона, кладки кирпичей, бетонирования на/подземных конструкций.
М500 – можно использовать в мостовых опорах, для выполнения ремонта.
М600 – для установок высокого класса с повышенными требованиями.
М700 – для бетонов, применяемых в конструкциях с большим механическим напряжением.

Зная, как изготавливается цемент, и что означает его марка, можно правильно подобрать материал для определенного вида постройки, обладающий нужными характеристиками. Сочетание различных компонентов в составе позволяет получить крепкий, водостойкий и качественный материал, который обеспечит долговечность и надежность конструкций.

Состав цемента: компоненты, пропорции и соотношение

Сложно найти более востребованный строительный материал, чем цемент. Он широко применяется практически во всех отраслях строительной индустрии, да и в обустройстве жилища и подворья тоже. Поэтому классическое соотношение, в котором цемент составляет одну часть, а песок три, знают все. Если в этот состав добавить еще и необходимую часть воды, то получится раствор, который применяется, например, для штукатурки.

Оглавление:

Типы цементов по химическому составу
Маркировка в соответствии с прочностью
Другие виды маркировки

В цемент обычно входит меленый клинкер, а также гипс, глина, известняк, уголь и другие минеральные вещества. Характеристики, которыми обладает эта смесь, определяют пропорции, в которых входят в нее те или иные компоненты.

Если дать краткое определение, то цемент — это общее название целой группы вяжущих веществ, которые твердеют после смешивания с водой, не теряя потом полученной твердости.

Химический состав различных видов

В зависимости от того, какой состав имеет та или иная смесь измельченных минералов, какие дополнительные компоненты и добавки в нее входят, каково их соотношение, цемент делят на следующие группы:

портландцемент;
пуццолановый;
шлаковый;
глиноземистый;
романоцемент;
смешанный с наполнителями;
магнезиальный;
специальный (кислотоупорный).

Некоторые виды имеют множество подвидов. Например, группа, которую объединяет название портландцемент, включает в себя алюмоферритный, алюминатный, ферритный, белитовый, алитовый.

Что входит в состав различных групп?

О том, из чего состоит цемент, можно написать не одну большую книгу. Как уже указывалось, цемент – лишь общее название огромной группы строительных материалов, которые объединяет не столько состав (входящие в них компоненты и их соотношение), сколько предназначение.

Химический состав некоторых групп цементов в общих чертах описан ниже.

1. Портландцемент – это смесь, в которую входят продукты тонкого размола клинкера и гипса. Именно гипс и является основным вяжущим веществом. С химической точки зрения – это смешанный в определенной пропорции сульфат кальция с разнообразными силикатами кальция. Доля последних может составлять до восьмидесяти процентов. Исходное сырье, из которого производится портландцемент, представляет собой субстанцию, состоящую из известняка (до 78 %) и глин (до 25 %).

2. Глиноземистый представляет собой смесь клинкера, бокситов и других минералов. Состав по массе: от трети до половины оксида алюминия, от 35 до 45 % оксида кальция, от 5 до 10 % оксида кремния и до 15 % оксидов железа. Пропорции этих компонентов определяют свойства глинозёмистого раствора. Применяется он как в качестве самостоятельного вяжущего вещества, так и в качестве добавки к другим видам.

3. Романоцемент. Это смесь, в состав которой, кроме клинкера, входят мергели, как известняковые, так и магнезиальные. Содержание в нем оксида алюминия и кремнезема не должно быть ниже четверти по весу.

4. Магнезиальный. В него обязательно входит оксид магния, а также хлорид магния и сульфат магния в качестве затворителей. Последний используется реже и, главным образом для того, чтобы достичь повышенной устойчивости к воздействию воды. Применение определяется повышенной прочностью, а также способностью быстро схватываться и твердеть. Из комбинации магнезиального цемента в определенной пропорции с другими веществами получаются очень прочные полы. Из него же делают облицовочные материалы, точильные камни, абразивные круги, жернова, лестничные ступени и другие изделия, которые обычно работают под большой нагрузкой.

К магнезиальным относится и так называемый цемент Сореля, состав которого был разработан еще в позапрошлом веке французским ученым Станиславом Сорелем.

5. Кислотоупорный состоит из жидкого стекла, которое представляет собой водный раствор силиката натрия. Наполнителями служат устойчивые к воздействию внешней среды минералы, в том числе кварциты и кварц. Использование кремнефтористого натрия способствует повышению скорости затвердевания, а также его стойкости к воздействию воды. Применяют для возведения сооружений, которые подвергаются активному воздействию агрессивных факторов. Например, башни, резервуары на предприятиях химической промышленности.

6. Цемент, смешанный с наполнителями, условно можно отнести к отдельной группе, поскольку по составу он сильно отличается от других видов.

Марки

Маркировка определяется прочностными характеристиками получившегося бетона. Для определения марок берут состав, смешанный в пропорции один к трем (одна часть материала и три части чистого кварцевого песка). Смесь в таком соотношении разбавляют водой и создают из нее небольшие блоки следующих размеров:

длина: 16 см,
ширина и высота: по 4 см.

После отвердения полученные изделия испытывают с различной периодичностью. Блоки сдавливают на специальном оборудовании и определяют их прочность. Максимальная прочность проявляется после четырех и более недель просушки испытательного блока. В зависимости от полученных результатов вещество относят к определенной марке.

Наименее устойчивая смесь получает маркировку М100. Это значит, что испытательный блок выдержал давление до 10 МПа, или до 100 килограмм на сантиметр квадратный. Слишком подробно не маркируют, в стандартах большинства стран мира прописан шаг в сто единиц. Но достаточно часто встречается и шаг в пятьдесят единиц.

Наиболее прочным считается вещество марки М600. Сфера его применения – особо прочные сооружения военного и промышленного назначения. Смесь М600 с различными добавками и наполнителями в определенном соотношении позволяет создавать объекты, способные выдержать прямое попадание очень мощной бомбы. Соответствует качеству и цена. Он намного дороже, чем довольно высокопрочный М500.

В гражданском строительстве и в производстве многих материалов используют в основном, пожалуй, марки М300-М500. Этого диапазона прочности хватает для того, чтобы можно было возводить сооружения и создавать изделия с нужными характеристиками.

Другие виды маркировки

Кроме марок по прочности существуют также и марки по составу. Так, аббревиатура ПЦ означает нахождение в таре портландцемента. Аббревиатура ШПЦ – это шлакопортландцемент. Латинские буквы и цифры указывают на состав такого материала. Речь идет о массовом количестве клинкера и шлака.

Отдельная маркировка указывает на то, какое количество различных добавок содержится в составе:

к примеру, если на мешке с вяжущим материалом написано Д15, это значит, что в нем имеется 15 % определенных добавок.
буквы ПЛ указывают на содержание пластификаторов, которые, значительно увеличивают срок его хранения. Быстротвердеющий обозначается буквой Б.
для обозначения водонепроницаемого используют аббревиатуру ВРЦ.

Существует также множество других видов маркировки, указывающих на те или иные свойства, наличие в нем разнообразных добавок и наполнителей.

Глиноземистый цемент — что это?

Глиноземистый цемент представляет собой быстродействующую гидравлическую смесь, основной отличительной особенностью которой является способность быстро твердеть в воде и на воздухе. Такой тип цемента удается получить в процессе измельчения обожженного сырья, которое обогащено глиноземом. В качестве первичного сырья в процессе производства используют бокситы, известняк или породы с высоким содержанием оксида алюминия (поэтому вещество часто называют еще алюминатным цементом).

Цемент ГЦ может использоваться для приготовления особого жаростойкого бетона. Цемент отличается чрезвычайно высоким уровнем огнестойкости – согласно утверждениям специалистов, монолиты из такого раствора можно эксплуатировать при температуре до +1700 С. Часто смесь применяют в тандеме с шамотом или магнезитом, что дает возможность делать огнестойкие растворы, способные застывать в воде.

Несмотря на специфические свойства, цемент глиноземный используется как в индивидуальном строительстве, так и в промышленном. Современные производители предлагают два основных типа смеси – созданной в процессе плавления или запекания.

Выбор конкретного метода производства зависит от специфики состава бокситов, объема содержания в элементах различных включений и т.д.

Область применения

Прежде, чем более подробно рассматривать глиноземистый цемент, его свойства и области применения, необходимо понять, где и почему он актуален. Данный тип смеси больше востребован, все же, в промышленной сфере, так как в быту огнестойкость на уровне тысяч градусов не нужна, а приобретать столь дорогое сырье из-за его способности ускоренного твердения не актуально.

Применение глиноземистого цемента в промышленной сфере:

Ремонт и реконструкция мостов
Ускоренное строительство конструкций с высоким уровнем устойчивости – все работы занимают до 3 дней
Случаи, когда важно обеспечить монолиту стойкость к сульфатам
Фиксация и крепление анкерных болтов
Создание тары для эксплуатации с агрессивными веществами
Обустройство нефтяных скважин
Цемент глиноземистый ГЦ40 может использоваться как ускоритесь для схватывания бетона, компонент для огнеупорной смеси
Осуществление ремонта морских судов
Строительство железобетонных конструкций, подверженных особо серьезным нагрузкам
Сооружение морских и подземных конструкций
Введение в состав клеевых растворов, предназначенных для эксплуатации в области строительной химии
ГЦ 40 цемент является основным компонентом при приготовлении расширяющихся и водостойких растворов
Производство гидроизоляционной штукатурки также может осуществляться с использованием глиноземистого цемента – материал применяют в отделке водопроводных линий, метрополитенов, в стыках трубопроводов и т. д.

Применение глиноземистого цемента в индивидуальном строительстве:

Обустройство стяжки пола (в некоторых случаях, где есть особые требования к бетону)
Подготовительный этап работ с подоконниками
Строительство подвалов, цоколей зданий (редко)
Ремонт/реконструкция систем вентиляции, дымоходов в частных домах.
Часто при сооружении каминов и топок в домах, иных видов отопительных устройств используют именно цемент ГЦ 40, характеристики которого позволяют обеспечить нужные свойства конструкции

Особенности изготовления

Глиноземистый цемент, свойства которого достаточно специфичны, изготавливается из чистых бокситов или известняков, с добавлением других элементов для придания нужных характеристик смеси. Основных способов производства цемента два – плавление и спекание. Выбор метода зависит от: состава бокситов, качества кокса, показателя объемного содержания в них оксидов железа, и в дополнение кремниевой кислоты.

Плавление

Для метода плавления используют бокситы высокого качества, к ним домешивают известняк и кокс. Эту смесь отправляют в ватержакетные печи с водяным типом охлаждения и плавят благодаря подаче через фурмы воздуха, до нужной температуры предварительно нагретого в рекуператорах. Потом массу пропускают через летку, в изложницах печи охлаждают и отправляют в дробилку для измельчения. В дробилках стоят многокамерные мельницы. Печи работают за счет пылевидного топлива.

В некоторых случаях используется электроплавка, в процессе которой выплавляется ферросилиций, за счет чего смесь очищается от кремниевой кислоты. Иногда применяют способ дуговой плавки с использованием специальных печей переменного тока с целью производства глиноземистого цемента особенно высокого качества. Сначала готовят сырье: измельчают, смешивают компоненты, делают из них гранулы или брикеты. Известняк заранее кальцинируют, а вот бокситы подвергают прокаливанию, шихту используют коксосодержащую.

В современных электродуговых печах уровень температуры может доходить до очень высоких показателей, именно из-за этого кремнезем в шихте восстанавливается до кремния, а он, в свою очередь, входит в реакцию с железом – так получается ферросилиций.

В производстве глиноземистого цемента могут использоваться и доменные печи, но материал получается не очень прочным на первых этапах твердения.

Спекание

Данный метод производства предполагает использование сравнительно невысоких температур в обычных печах. Сначала смесь медленно охлаждают, чтобы кристаллизовался геленит и приобрел стеклообразную форму. Тут важно, чтобы в процессе спекания температура не оказалась ниже оптимальной, так как это приводит к кристаллизации алюминатов кальция. В итоговом составе стекла появиться не должно, для чего создают системы очень быстрого охлаждения (чтобы не создались кристаллы геленита).

На этапе выхода из печи смесь превращают в гранулы паровоздушные потоки. Полученный данным методом глиноземистый цемент демонстрирует прекрасные показатели прочности в сравнении с веществом, которое охлаждалось более медленно.

Состав и свойства

Чтобы лучше понять, что такие глиноземистый цемент, стоит рассмотреть его состав. Основной компонент смеси – низкоосновной однокальциевый алюминат (обозначается как СаО-А12О3), который в процессе твердения трансформируется в двухкальциевый гидроалюминат. Цемент данного типа бывает малоизвестковым (с СаО меньше 40%) и высокоизвестковым (СаО больше 40%).

Состав глиноземистого цемента (указаны химические элементы):

Оксид железа – от 5% до 15%
Оксид кремния – от 5% до 15%
Оксид кальция – от 35% до 45%
Оксид алюминия – от 30% до 50%

Также в смесь вводят алюминаты, двухкальциевый силикат (призван замедлить твердение), геленит в качестве балластной примеси.

Особые свойства глиноземистого цемента:

1) Из-за наличия в составе смеси алюминатов кальция цемент обладает прекрасными вяжущими свойствами, высокой прочностью после полного твердения. Но сам процесс затвердевания глиноземистого цемента, хоть и схож с аналогичным поведением портландцемента, проходит с выделением тепла: в течение первых суток выходит около 70% тепла, а это опасно. Если температура воздуха будет выше +30 градусов, бетон будет демонстрировать стойкость, в 2-3 раза меньшую нормативной.

2) Глиноземный цемент создает более плотный искусственный камень (если сравнивать с портландцементом), демонстрирует высокую прочность, великолепную стойкость к агрессивным средам. Но такой монолит быстро деформируется в щелочной среде, поэтому его запрещено самостоятельно смешивать с гипсом, портландцементом, известью.

3) Скорость твердения бетонных растворов данного типа высокая: смесь начинает твердеть через полчаса, завершается процесс уже в течение 12 часов. Схватывается глиноземистый цемент так же, как и портландцемент, но нормативную прочность выдает уже через 72 часа, (а не по прошествии 28 суток).

Свойства глиноземистого цемента:

Стойкость к газообразным средам, агрессивным жидкостям
Возможность проводить работы при минусе
Быстрый набор прочности
Высокая плотность создаваемого монолита
Высокий уровень термической устойчивости, что позволяет получать огнеупорные растворы

Структура и виды

В зависимости от того, какой объем примесей в веществе, цемент данного типа делится на два основных вида: обычный состав и высокоглиноземистый. Определение марки цемента осуществляется по прошествии 72 часов. Состав обычно завозится в Москву и область, другие регионы в небольших объемах, продается в специальных мешках или контейнерах по 40-50 килограммов. В зависимости от объема железа в общем составе и показателя окисления компонентов, глиноземистый цемент может быть зеленым, желтым, коричневым, черным по цвету.

Маркируется продукция ГОСТом. Выделяют три основных вида глиноземистого цемента, которые отличаются по способности выдерживать нагрузки на сжатие: марок ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60. По прошествии 72 часов после заливки смесь ГЦ-40 набирает прочность с 22.5 (МПа через сутки) до 40 МПа. Это самая ходовая марка, актуальная для разных строительных работ. Показатель прочности ГЦ-50 достигает 50 МПа, соответственно, цемент используется в сфера топлива и энергетики. Прочность ГЦ-60 доходит до 60 МПа, данную смесь эксплуатируют в оборонной сфере и металлургии.

Цемент глиноземистый – это материал, который требует правильной эксплуатации. Работать со смесью желательно поручать мастерам. Цемент обладает высокой вязкостью, труднее и дольше перемешивается (если сравнивать с обычным портландцементом, к примеру), но от правильности смешивания зависят однородность и показатель стойкости бетона.

Смесь обычно готовится небольшими порциями, так как замедлить процесс твердения не удастся, а быстро использовать большие объемы бетона практически невозможно. Когда же состав начинает схватываться сразу по приготовлению, работать с ним очень трудно, да и на качестве итоговой конструкции это может сказаться.

Глиноземистый цемент нередко используется для приготовления разных типов расширяющихся смесей, быстротвердеющих составов. Для любого такого раствора соотношение компонентов и состав вычитываются отдельно. Обычно смесь при твердении увеличивается в объеме, балансируя усадку, а также самоуплотняется. Чтобы получить данные смеси, глиноземистый цемент смешивают с разными добавками.

Особые виды ГЦ:

Расширяющийся цемент с гипсом и дробленым шлаком – схватывается быстро, расширяется в воде.
Водонепроницаемая смесь с минимальной усадкой – в цемент добавляют полугидрат гипса и гашеную известь, что позволяет получать материал, актуальный для эксплуатации в гидроизоляционных работах.
Расширяющийся водонепроницаемый цемент – быстро набирает прочность, используется для гидроизоляции судоходных шлюзов, туннелей, трубопроводов, бассейнов и т.д.

Технические характеристики

Быстрое твердение – начинается через 30-45 минут, заканчивается по прошествии трех суток.
Выделение больших объемов тепла в процессе твердения, благодаря чему глиноземистый цемент можно использовать при температуре до -10С.
Повышенные характеристики стойкости как к низким, так и к высоким температурам.
Огнеупорность – до +1300-1700 С.
Высокий уровень плотности (мало пор в структуре).
Очень высокая прочность.
Стойкость к газообразным и жидким средам, коррозии, сернистым соединениям магния и кальция, хлоридам щелочных металлов.

Маркировка

Основное обозначение на упаковке смеси – это ее марка: МЦ-40 (что соответствует показателю прочности марки М400 – 40МПа), МЦ-50 и МЦ-60 (самый прочный – 60МПа). Кроме того, существуют высокоглиноземистые цементы первой-третьей категорий, которые обозначаются ВГЦ I, ВГЦ II и, соответственно, ВГЦ III. Маркировка может дополняться цифрами, обозначающими прочность – маркировка может быть такой: ВГЦ I-35, ВГЦ II-25, ВГЦ II-35, ВГЦ III-25. Также на упаковке часто указывают процент содержания алюминия в смеси – чем он выше, тем раствор будет прочнее.

Глиноземистый цемент – качественный и дорогой материал с особыми характеристиками, который нужно уметь выбирать и правильно использовать. Приобретать смесь лучше у проверенных поставщиков, а перед приготовлением и эксплуатацией тщательно изучить всю информацию и правила работы с раствором. В таком случае удастся создать прочную и долговечную конструкцию с нужными характеристиками и корректно выполнить любую поставленную задачу.

Состав цемента

Состав цемента Состав цемента
Введение
Портландцемент получает свою прочность за счет химических реакций между цемент и вода. Этот процесс известен как гидратация. Это сложный процесс, который лучше всего понять при первом понимании. химический состав цемента.
Производство цемента
Портландцемент производится путем дробления, помола и дозирования. следующие материалы:
Известь или оксид кальция, CaO: из известняка, мела, ракушек, сланца или известняка рок
Кремнезем, SiO ₂: из песка, старых бутылок, глины или глинистой породы
Глинозем, Al ₂ O ₃: из бокситов, переработанного алюминия, глина
Железо, Fe ₂ O ₃: из глины, железной руды, железного лома и зола уноса
Гипс, CaSO ₄. 2H ₂ 0: найден вместе с известняком
Материалы без гипса дозируются для получения смеси с желаемым химическим составом, а затем измельчить и смешать двух процессов — сухой процесс или мокрый процесс. Затем материалы подаются через печь при температуре 2600º F для производства серовато-черных гранул, известных как клинкер. Оксид алюминия и железо действуют как флюс, снижающий точка плавления кремнезема от 3000 до 2600º F.После этого этапа клинкер охлаждают, измельчают и добавляют гипс для регулирования времени схватывания. Затем его очень тонко измельчают для производства цемента.
Химическая стенография
Из-за сложной химической природы цемента сокращенная форма используется для обозначения химических соединений. Сокращение для основных соединений является:
Соединение Формула Сокращенная форма
Оксид кальция (известь) Ca0 C
Диоксид кремния (диоксид кремния) SiO ₂ S
Оксид алюминия (оксид алюминия) Al ₂ O ₃ А
Оксид железа Fe ₂ O ₃ F
Вода H ₂ O ЧАС
Сульфат SO ₃ S
Химический состав клинкера
Образующийся цементный клинкер имеет следующий типовой состав:
Соединение Формула Сокращенная форма % по весу ¹
Алюминат трикальция Ca ₃ Al ₂ O ₆ С ₃ А 10
Тетракальций алюмоферрит Ca ₄ Al ₂ Fe ₂ O ₁₀ С ₄ AF 8
Белит или силикат дикальция Са ₂ SiO ₅ С ₂ С 20
Алит или трикальцийсиликат Ca ₃ SiO ₄ С ₃ С 55
Оксид натрия Na ₂ O N )
) До 2
Оксид калия К ₂ О К
Гипс CaSO ₄. 2H ₂ O С S H ₂ 5
Только репрезентативный вес. Фактический вес зависит от типа цемента.
Источник: Mindess & Young
Свойства цементных смесей
Эти составы влияют на свойства цемента в различных способы
Алюминат трикальция, C ₃ A: —

На ранних стадиях гидратации выделяет много тепла, но имеет небольшой вклад в силу.Гипс замедляет скорость гидратации C ₃ A. Цемент с низким содержанием C ₃ A является сульфатостойким.
Силикат трикальция, C ₃ S: —

Этот состав быстро гидратируется и затвердевает. Это во многом ответственное для начального схватывания портландцемента и раннего набора прочности.
Силикат дикальция, C ₂ S:

C ₂ S медленно гидратируется и затвердевает. Это во многом ответственное для набора силы через неделю.
Феррит, C ₄ AF:

Это флюс, снижающий температуру плавления сырье в печи (от 3000 ^o F до 2600 ^o F). Быстро увлажняет, но не способствует укреплению цементная паста.
Правильно смешивая эти соединения, производители могут производить различные типы цемента для различных условий строительства.
Каталожные номера:
Сидни Миндесс и Дж.Фрэнсис Янг (1981): Бетон, Прентис-Холл, Inc., Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси, стр. 671.
Стив Косматка и Уильям Панарезе (1988): Разработка и контроль Concrete Mixes, Portland Cement Association, Skokie, Ill. Стр. 205.
Майкл Мамлук и Джон Заневски (1999): Материалы для гражданских и Инженеры-строители, Addison Wesley Longman, Inc.,
цемент | Определение, состав, производство, история и факты
Цемент , в общем, клейкие вещества всех видов, но в более узком смысле связующие материалы, используемые в строительстве и гражданском строительстве. Цементы этого типа представляют собой мелкоизмельченные порошки, которые при смешивании с водой становятся твердой массой. Отверждение и затвердевание являются результатом гидратации, которая представляет собой химическую комбинацию цементных смесей с водой, которая дает субмикроскопические кристаллы или гелеобразный материал с большой площадью поверхности. Из-за их гидратирующих свойств строительные цементы, которые схватываются и затвердевают даже под водой, часто называют гидравлическими цементами. Самый важный из них — портландцемент.
процесс производства цемента
Процесс производства цемента, от дробления и измельчения сырья, обжига измельченных и смешанных ингредиентов до окончательного охлаждения и хранения готового продукта.
Encyclopædia Britannica, Inc.
В этой статье рассматривается история развития цемента, его производство из сырья, его состав и свойства, а также испытания этих свойств. Основное внимание уделяется портландцементу, но также уделяется внимание другим типам, таким как шлакосодержащий цемент и высокоглиноземистый цемент. Строительный цемент имеет общие химические составляющие и технологии обработки с керамическими изделиями, такими как кирпич и плитка, абразивные материалы и огнеупоры.Подробное описание одного из основных применений цемента см. В статье «Строительство зданий».
Применение цемента
Цемент может использоваться отдельно (т.е. «в чистом виде» в качестве материала для затирки), но обычно используется в растворе и бетоне, в которых цемент смешан с инертным материалом, известным как заполнитель. Строительный раствор представляет собой цемент, смешанный с песком или щебнем, размер которого должен быть менее примерно 5 мм (0,2 дюйма). Бетон представляет собой смесь цемента, песка или другого мелкого заполнителя и крупного заполнителя, который для большинства целей составляет от 19 до 25 мм (0.От 75 до 1 дюйма), но крупный заполнитель также может достигать 150 мм (6 дюймов), когда бетон помещается в большие массы, такие как дамбы. Растворы используются для связывания кирпичей, блоков и камня в стенах или для визуализации поверхностей. Бетон используется для самых разных строительных целей. Смеси грунта и портландцемента используются в качестве основы для дорог. Портландцемент также используется в производстве кирпича, плитки, черепицы, труб, балок, шпал и различных экструдированных изделий.Продукция собирается на заводах и поставляется готовой к установке.
бетон
Заливка бетона в фундамент дома.
Karlien du Plessis / Shutterstock.com
Производство цемента чрезвычайно широко, так как бетон сегодня является наиболее широко используемым строительным материалом в мире.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
цемент | Определение, состав, производство, история и факты
Цемент , в общем, клейкие вещества всех видов, но в более узком смысле связующие материалы, используемые в строительстве и гражданском строительстве.Цементы этого типа представляют собой мелкоизмельченные порошки, которые при смешивании с водой становятся твердой массой. Отверждение и затвердевание являются результатом гидратации, которая представляет собой химическую комбинацию цементных смесей с водой, которая дает субмикроскопические кристаллы или гелеобразный материал с большой площадью поверхности. Из-за их гидратирующих свойств строительные цементы, которые схватываются и затвердевают даже под водой, часто называют гидравлическими цементами. Самый важный из них — портландцемент.
процесс производства цемента
Процесс производства цемента, от дробления и измельчения сырья, обжига измельченных и смешанных ингредиентов до окончательного охлаждения и хранения готового продукта.
Encyclopædia Britannica, Inc.
В этой статье рассматривается история развития цемента, его производство из сырья, его состав и свойства, а также испытания этих свойств. Основное внимание уделяется портландцементу, но также уделяется внимание другим типам, таким как шлакосодержащий цемент и высокоглиноземистый цемент. Строительный цемент имеет общие химические составляющие и технологии обработки с керамическими изделиями, такими как кирпич и плитка, абразивные материалы и огнеупоры. Подробное описание одного из основных применений цемента см. В статье «Строительство зданий».
Применение цемента
Цемент может использоваться отдельно (т.е. «в чистом виде» в качестве материала для затирки), но обычно используется в растворе и бетоне, в которых цемент смешан с инертным материалом, известным как заполнитель. Строительный раствор представляет собой цемент, смешанный с песком или щебнем, размер которого должен быть менее примерно 5 мм (0,2 дюйма). Бетон представляет собой смесь цемента, песка или другого мелкого заполнителя и крупного заполнителя, который для большинства целей составляет от 19 до 25 мм (0.От 75 до 1 дюйма), но крупный заполнитель также может достигать 150 мм (6 дюймов), когда бетон помещается в большие массы, такие как дамбы. Растворы используются для связывания кирпичей, блоков и камня в стенах или для визуализации поверхностей. Бетон используется для самых разных строительных целей. Смеси грунта и портландцемента используются в качестве основы для дорог. Портландцемент также используется в производстве кирпича, плитки, черепицы, труб, балок, шпал и различных экструдированных изделий.Продукция собирается на заводах и поставляется готовой к установке.
бетон
Заливка бетона в фундамент дома.
Karlien du Plessis / Shutterstock.com
Производство цемента чрезвычайно широко, так как бетон сегодня является наиболее широко используемым строительным материалом в мире.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
цемент | Определение, состав, производство, история и факты
Цемент , в общем, клейкие вещества всех видов, но в более узком смысле связующие материалы, используемые в строительстве и гражданском строительстве.Цементы этого типа представляют собой мелкоизмельченные порошки, которые при смешивании с водой становятся твердой массой. Отверждение и затвердевание являются результатом гидратации, которая представляет собой химическую комбинацию цементных смесей с водой, которая дает субмикроскопические кристаллы или гелеобразный материал с большой площадью поверхности. Из-за их гидратирующих свойств строительные цементы, которые схватываются и затвердевают даже под водой, часто называют гидравлическими цементами. Самый важный из них — портландцемент.
процесс производства цемента
Процесс производства цемента, от дробления и измельчения сырья, обжига измельченных и смешанных ингредиентов до окончательного охлаждения и хранения готового продукта.
Encyclopædia Britannica, Inc.
В этой статье рассматривается история развития цемента, его производство из сырья, его состав и свойства, а также испытания этих свойств. Основное внимание уделяется портландцементу, но также уделяется внимание другим типам, таким как шлакосодержащий цемент и высокоглиноземистый цемент. Строительный цемент имеет общие химические составляющие и технологии обработки с керамическими изделиями, такими как кирпич и плитка, абразивные материалы и огнеупоры.Подробное описание одного из основных применений цемента см. В статье «Строительство зданий».
Применение цемента
Цемент может использоваться отдельно (т.е. «в чистом виде» в качестве материала для затирки), но обычно используется в растворе и бетоне, в которых цемент смешан с инертным материалом, известным как заполнитель. Строительный раствор представляет собой цемент, смешанный с песком или щебнем, размер которого должен быть менее примерно 5 мм (0,2 дюйма). Бетон представляет собой смесь цемента, песка или другого мелкого заполнителя и крупного заполнителя, который для большинства целей составляет от 19 до 25 мм (0.От 75 до 1 дюйма), но крупный заполнитель также может достигать 150 мм (6 дюймов), когда бетон помещается в большие массы, такие как дамбы. Растворы используются для связывания кирпичей, блоков и камня в стенах или для визуализации поверхностей. Бетон используется для самых разных строительных целей. Смеси грунта и портландцемента используются в качестве основы для дорог. Портландцемент также используется в производстве кирпича, плитки, черепицы, труб, балок, шпал и различных экструдированных изделий. Продукция собирается на заводах и поставляется готовой к установке.
бетон
Заливка бетона в фундамент дома.
Karlien du Plessis / Shutterstock.com
Производство цемента чрезвычайно широко, так как бетон сегодня является наиболее широко используемым строительным материалом в мире.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
Состав цементов — Большая химическая энциклопедия
Плотные композиты из цементированного карбида, содержащие алмазные частицы с покрытием SiC, могут быть изготовлены без преобразования алмаза в графит.Вязкость разрушения композита вдвое выше, чем у цементированного карбида из-за эффектов прогиба и блокировки, препятствующих распространению трещин дисперсными частицами алмаза. [Pg.281]
Были рассмотрены применения ИК- и рамановской спектроскопии для изучения клинкеров и негидратированных цементов (B39, B40). Лазерный рамановский микрозонд, с помощью которого можно исследовать микрометровые области на полированной поверхности, использовался для исследования структуры и кристалличности, особенно алита и белита (Cl9). Спектроскопические методы исследования структуры и состава поверхности цементов рассмотрены в разделе 5.6.2. [Стр.113]
Вероятно, в настоящее время нет эффективных прямых методов для определения фаз C-S-H или AFm в цементных пастах в обоих случаях, это, вероятно, связано с низкой степенью кристалличности. Odler и Abdul-Maula (015) обнаружили, что определение фазы AFm с помощью QXDA было только полуколичественным. Однако предполагаемый количественный фазовый состав цементных паст можно проверить путем сравнения наблюдаемых и рассчитанных кривых ТГ (Раздел 7.3.3). [Pg.209]
В этом разделе представлен краткий обзор материалов для производства бетона, а именно цемента, мелкого и крупного заполнителя, воды, воздуха и добавок. Рассмотрены процесс производства цемента, состав цемента, тип и градация мелкого и крупного заполнителя, а также функция и важность воды и воздуха. Читатель может обратиться к книгам и статьям по бетону, например к избранным ссылкам в конце этого раздела. [Стр.89]
Четкое различие между изотопным составом углерода цементов и современных пластовых вод предполагает, что либо пластовые воды полностью обменялись после выпадения осадков… [Стр.154]
ТАБЛИЦА 5.1 Химический состав цемента и золы рисовой шелухи. [Pg.325]
Кинетическая гидратация цемента широко изучается в литературе, и в некоторых из этих статей сообщается о химическом, физическом и механическом поведении [2-5]. Упрощенные модели использовали Кнудсен [6], Basma et al. [7], Шиндлер и Фоллиард [8], Бенц [9]. Большинство этих моделей являются эмпирическими, основанными на экспериментальных наблюдениях за макроскопическими явлениями, и они принимают во внимание влияние температуры выдержки, водоцементного отношения, крупности, гранулометрического состава и химического состава цемента [5].[Стр.47]
Потенциальный цементный фазовый состав цементов … [Стр.106]
Таблица 1.2 Требования к химическому составу цементов. (Содержание Cr (VI) не может превышать 2 мг / кг, в случае более высокого содержания хрома его следует уменьшить, например, добавлением сульфата железа (II)) . ..
Фазовый состав цемента, гидратированного в гидротермальных условиях … [Pg.265]
На практике удобно разделить два температурных диапазона, когда фазовый состав цементного теста, подвергнутого термической обработке, обсуждается до 100 ° C в водяном паре при атмосферном давлении и при более высоких температурах и давлениях, соответствующих давлению насыщенного водяного пара.[Pg.265]
Рис. 4.60 Скорость тепловыделения затвердевания портландцемента при температурах 10, 20 и 40 ° C (по [194]). Состав цемента CjS — 57%, CjS 17%, C3A — 7%, …
Фазовый состав цементной смеси с кварцем переменной крупности и пропорции смеси, автоклавированной при температуре 177 ° C в течение 8 ч, исследовал Дайчек [178]. C-S-H (I) был обнаружен в качестве основного компонента помимо этой фазы, 1.Обнаружен тоберморит размером 1 нм и при добавке 20% кварца — o-CjSH. Исходя из фазового состава автоклавированной 2 н. Смеси … [Pg.269]
Усадка зависит от фазового состава цемента. CjA имеет наибольшее сокращение, а C2S — самое низкое. Усадку можно рассчитать по молекулярной массе и плотности субстратов и продуктов гидратации при взаимодействии компонентов цемента с водой. При упрощенном предположении, что тоберморит C3S2h4 с плотностью 2,44 г / см является продуктом реакции C3S и C2S с водой, мы имеем… [Pg.333]
Автогенная усадка зависит от состава цемента и будет уменьшаться в случае цемента с минеральными добавками, и этот эффект будет увеличиваться с увеличением доли этих добавок. Это очевидно, потому что итерация или поз-золановая реакция этих добавок происходит медленнее и, следовательно, они будут оставаться намного дольше, чем безводная паста cotrrponerrL. Подобный эффект наблюдается в … [Pg.339]
Более того, эффект минерального и химического состава цемента по схватыванию и застыванию бетона, а также по его прочности.[Pg.370]
Бытует мнение, что для коррозии бетона необходима жидкая среда или, по крайней мере, атмосфера высокой влажности. Транспортировка жидкости через бетон вызывает последовательность процессов, в том числе сначала выжигание компонентов бетона с наивысшей реакционной способностью гидроксида кальция и гидратов алюмината кальция. Таким образом, можно сделать вывод, что фазовый состав цемента оказывает большое влияние на поведение бетона в любой агрессивной среде. [Стр.394]
Относительно хорошее соответствие по химическому и фазовому составу, а также по крупности цемента.Очень хорошо задокументированные результаты в этой области были представлены Келхэмом [149, 150]. Расширение увеличивается с увеличением содержания алита и трикальцийалюмината. Химический состав цемента … [Pg.414]
Этот метод хорошо отражает практические условия, поскольку реакция пуццолания зависит от минерального состава цемента. [Pg.563]
Реакция образования эттрингита является наиболее важной, потому что она очень легко влияет на скорость образования этой фазы, изменяя состав цемента и, тем самым, состав жидкой фазы. .. [Pg.616]
CETIC (Химическая комиссия Комитета технических исследований цементной промышленности), «Определение минералогического состава цементного клинкера с помощью микроскопического анализа и селективного растворения фаз», Revue des Materiaux de Construction, 4 / 78 (713), 1978, стр. 205-211. [Стр.179]
Основным отличием состава цементных паст, изготовленных из цементов с повышенным содержанием белита и пониженным содержанием алита, является более низкое содержание гидроксида кальция. Это может положительно сказаться на стойкости таких затвердевших паст к химической коррозии.В то же время глубина карбонизации увеличивается с уменьшением содержания C3S в цементе (Kelham and Moir, 1992). [Стр.15]
Фазовый состав цементосодержащих катализаторов описывается общими уравнениями, основанными на реакции между MHC и CaAl204 (CaAl407). [Pg.882]
Химия цемента
Гидратация цемента
Реакция гидратации цемента экзотермическая. Измерения использование кондуктивного калориметра может дать скорость выделения тепла при различные этапы.
Представлена типичная картина тепловыделения при гидратации цемента. на рисунке 1. Есть три характерных пика для обычного портлендского цемент. Начальный тепловой выброс соответствует мгновенной высокой скорости тепла, выделяемого при контакте цемента с водой. Это из-за тепла смачивания (Теплота смачивания = Поверхностная энергия — Энергия требуется для создания интерфейса). Гидратация C ₃ S и C ₃ A также способствуют этому пику.

Рисунок 1: Тепловыделение при гидратации цемента
За начальным всплеском следует замедление скорость тепловыделения. Ставка ни при каких условиях не становится отрицательной или нулевой. стадия, подразумевая, что, хотя и медленно, реакции все же продолжаются. Этот называется «бездействующим» или «индукционным» период. За этим периодом следует основной пик гидратации цемента, что связано с быстрым растворением C ₃ S с образованием CSH и CH, а также образование эттрингита (AF _t) из C ₃ A.
Замедление процесса гидратации сверх основного пик приводит к снижению скорости выделения тепла. Связан более широкий пик с превращением эттрингита в моносульфат (AF _m).
Новейшие калориметры также могут обнаруживать дополнительную эндотермию. пик в начале, который соответствует растворению калия сульфат (когда он присутствует в цементе).
Трудно получить правильное соотношение между теплотой эволюция и температура, если система не изолирована идеально. Другой Проблема заключается в зависимости от соотношения воды и цемента. Вода имеет много более высокая удельная теплоемкость, чем у цемента, таким образом, чем больше воды присутствует, тем выше градус тепла потребуется для повышения температуры системы.
Цемент содержит хорошо растворимые оксиды щелочных металлов (Na ₂ O и K ₂ O).Растворение этих соединений отвечает для высокой щелочности (pH 12-13) порового раствора. Таким образом, гидратация цемента фактически происходит в поровом растворе, и не в воде.
Период покоя
Были предложены различные теории существования периода покоя. Как указывалось ранее, скорость выделения тепла во время этот этап низкий. Было объяснено замедление процесса гидратации. используя следующие идеи:
Образование непроницаемого гидратного слоя (CSH) на поверхности частицы C ₃ S исключает дальнейшее растворение С ₃ С.
Слой гидрата имеет более низкое отношение C / S по сравнению с C ₃ S. В результате Ca ²⁺ выделяется в жидкую фазу (которая содержит OH ^—), и на поверхности образуется слой, богатый кремнеземом. частицы C ₃ S. Таким образом, этот двойной электрический слой предотвращает любую реакцию с образованием CSH, препятствуя прохождению ионы.
Жидкая фаза пересыщается по CH.В виде в результате начинает выпадать СН, что останавливает дальнейшее растворение из Ц ₃ С.
Конец периода бездействия может наступить по-разному:
Барьер может ослабнуть из-за старения.
Путем осмоса может происходить диффузия ионов через барьер.
Может произойти постепенное ослабление двойного электрического слоя.
Зарождение СН может замедляться при старте ядер приближаются к своему критическому размеру.
Реакции при гидратации
Реакции с участием силикатов
2 C ₃ S + 6 H — ›C ₃ S ₂ H ₃ + 3 CH (1)
2 C ₂ S + 4 H — ›C ₃ S ₂ H ₃ + CH (2)
Вышеупомянутые реакции идеально сбалансированы стехиометрически.Однако C-S-H не имеет четко определенной стехиометрии. C / S C-S-H может варьироваться от 1,5 до 2 и обычно составляет около 1,8. Главное отличие гидратация двух силикатов заключается в количестве образовавшегося CH в реакции. Из приведенных выше уравнений видно, что в 3 раза больше, чем большая часть CH образуется из гидратации C ₃ S, как и в гидратации C ₂ S.
C-S-H не имеет определенной структуры, поэтому называется гель.CH осаждается в виде гексагональных кристаллов, обычно ориентированных тангенциально. к поровым пространствам и агрегатам вдоль продольной оси.
Реакции с участием алюминатов
В отсутствие гипса гидраты алюмината кальция форма из C ₃ A, в результате чего цементное тесто схватывается мгновенно.
2 C ₃ A + 21 H — ›C ₄ AH ₁₃ + C ₂ AH ₈ (3)
C ₂ AH ₈ — это метастабильная фаза, которая откладывается в виде шестиугольных пластинок (аналогично CH).Выше 30 ^o C, это преобразован в кубический гидрогранат (C ₃ AH ₆).
В присутствии гипса происходит образование эттрингита.
C ₃ A + 3 C S H ₂ + 26 H — ›C ₆ A S ₃ H ₃₂ (4)
Эттрингит (или фаза AF _t) осаждается игольчатой, столбчатые, гексагональные кристаллы.Наличие трубчатых каналов между ними колонны могут привести к высокому водопоглощению и набуханию эттрингитом. Это одна из теорий, объясняющих расширение, вызванное эттрингитом. формирование.
Почти все SO ₄ ^2- объединяются в эттрингит в обычном портландцементе. Если еще есть C ₃ A оставшийся после этой реакции, он может соединяться с эттрингитом с образованием моносульфата (или фаза AF _m), имеющая стехиометрию C ₄ A S H _12-18.Если имеется достаточный избыток C ₃ A, тогда C ₄ AH ₁₃ также может образовываться как продукт гидратации, и может существовать в твердом растворе с AF _m.
C ₄ AF производит продукты гидратации, аналогичные C ₃ A, при этом Al ³⁺ частично заменяется на Fe ³⁺. В Конечный продукт гидратации зависит от наличия извести в системе.В присутствии гипса C ₄ AF образует железозамещенный эттрингит. Чем выше коэффициент C ₄ AF / C ₃ A, тем ниже превращение эттрингита в моносульфат.
Кинетика гидратации цемента
Степень гидратации цемента зависит от:
Скорость растворения вовлеченных фаз (в исходной этапов), а на более поздних этапах —
Скорость зарождения и роста кристаллов гидратов
Скорость диффузии воды и растворенных ионов через уже сформированные гидратированные материалы
Факторы, влияющие на кинетику гидратации:
Фазовый состав цемента
Количество и форма гипса в цементе: будь то гипс присутствует в форме дигидрата, полугидрата или ангидрита.
Крупность цемента: чем крупнее, тем выше показатель реакции из-за наличия большей площади поверхности.
w / c смеси: При высоком w / c гидратация может прогрессировать до всех цемента расходуется, а при низкой в / ц реакция может вообще прекратиться из-за отсутствия воды.
Условия отверждения: Относительная влажность может иметь большое влияние о ходе гидратации.
Температура гидратации: Повышение температуры в целом вызывает увеличение скорости реакции, хотя гидратированный структура может быть разной при разных температурах.
Наличие химических примесей: например, регуляторы установки, и пластификаторы.

Этапы гидратации цемента
1.Прединдукционный период (первые минуты):
Быстрое растворение ионных частиц (сульфаты щелочных металлов способствуют K ⁺, Na ⁺ и SO ₄ ^2-; CaSO ₄ растворяется до насыщения, внося вклад Ca ²⁺ и SO ₄ ^2-)
C-S-H образует на поверхности растворения C ₃ S. C / S у C-S-H меньше, чем у C ₃ S, таким образом, увеличение Происходит концентрация Ca ²⁺ в жидкой фазе.Формирование двойного электрического слоя, и осаждение CH приводит к период покоя.
C ₃ A растворяется и реагирует с SO ₄ ^2- сформировать AF _t, который образует поверхностный барьер. С ₄ AF также реагирует с образованием AF _t.
На этой стадии вступает в реакцию только очень небольшой% C ₂ S.
2.Индукционный (бездействующий) период (первые несколько часов):
Концентрация CH в жидкой фазе достигает максимума и затем начинает снижаться.
Концентрация SO ₄ ^2- Остается постоянная, поскольку количество, израсходованное за счет образования тн AF , является остатками по количеству растворенного из гипса.
3.Стадия ускорения (3 — 12 часов после перемешивания):
Зарождение и рост C-S-H (часто называют «второй этап CSH ’) и встречается CH. C ₂ S также начинает существенно гидратировать.
Ca ²⁺ Концентрация в жидкой фазе снижается поскольку Ca (OH) ₂ начинает выпадать в осадок.
SO ₄ ^2- концентрация начинает снижаться при увеличении AF _{t образование} и адсорбции SO ₄ ^2- на C-S-H.

4. Период после ускорения:
Замедление из-за уменьшения количества непрореагировавшего материала, и потому что процесс становится контролируемым диффузией.
Вклад C ₂ S неуклонно растет, опережая к снижению скорости образования CH.
Расход SO ₄ ^2- приводит к конверсии от AF _т до AF _м.

Степень гидратации, как в отношении негидратированных соединений потребленных, а также образовавшихся продуктов гидратации, было представлено в Рисунок 2. В первые несколько минут около 2-10% C ₃ S гидраты, а значительная часть потребляется в течение 28 дней. Оценка гидратации зависит от реакционной способности алита (т. е. количества посторонние ионы, присутствующие в структуре алита).С увеличением количество SO ₃, реакция C ₃ S ускоряется. Однако сверх установленного предела SO ₃ может начать вызывать замедление.
Гидратация C ₂ S — медленный процесс, не забирать много часов. С другой стороны, 5-25% от C ₃ A вступает в реакцию в первые минуты увлажнения. Начальная реактивность зависит от от количества и качества присутствующих щелочей (K ⁺ увеличивается реакционная способность, а Na ⁺ ее снижает).Реакционная способность C ₄ AF зависит от A / F цемента.
Способ помола цемента также может влиять на кинетику гидратации. Цемент, измельченный в валковых мельницах высокого давления, схватывается быстрее, чем в шаровых мельницах, из-за более высокой реакционной способности фаз C ₃ A и C ₃ S, и пониженная скорость разложения CaSO ₄.
Рисунок 2: Развитие цемента гидратация
Состав порового раствора
Изменение состава порового раствора для типичного цемента (0.6% эквивалент Na ₂ O, 3% SO ₃, 0,5 мас. / Ц). на рисунке 3. К 1 неделе единственные ионы, остающиеся в заметной концентрации являются Na ⁺, K ⁺ и OH ^—. Концентрация OH ^— является почти зеркальным отражением SO ₄ ^2-, из-за соображений ионного баланса внутри порового раствора. Земля клинкер обычно имеет более низкую ионную концентрацию в поровом растворе в связи с отсутствием СО ₄ ^2-.

Рисунок 3: Эволюция состав порового раствора в цементном тесте
Состав гидратированного цементного теста
Следующие микрофотографии (полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии) раскрыть характерные черты гидратированного цементного теста.

Рисунок 4: Поверхность разрушения раствора для ПК, демонстрирующего гелеобразную природу C-S-H

Рисунок 5: Изображение полированной поверхность раствора ПК; яркие частицы — это частицы негидратированного цемента; сероватый фон — это C-S-H, а белые каймы вокруг совокупности шт. являются залогом в размере CH

Рисунок 6: Полированная поверхность строительного раствора C ₃ S с гидратирующими зернами C ₃ S; более темные оттенки — это отложения C-S-H, а более светлые оттенки, особенно так как обода вокруг агрегатов являются отложениями на сумму CH

Рисунок 7: Малое увеличение изображение полированной поверхности ПК-бетона; пористость видны паста и степень негидратированного цемента
Гидратированная цементная паста состоит из капиллярных пор и продукт гидратации.Поры в структуре гидратации продукт называют «гелевыми» порами. Этот продукт для гидратации включает C-S-H, CH, AF _t, AF _m и т. Д. Включены поры геля. в составе гидратированного цемента. По словам Пауэрса, 1/3 поровое пространство состоит из пор геля, а остальное — капиллярных пор. Поры внутри цементного теста содержат воду (или раствор пор), который классифицируется на:
Капиллярная вода: присутствует в пустотах более 50 A ^o.В дальнейшем классифицируется как: (а) свободная вода, удаление которой не вызывает любые деформации усадки, и (б) вода, удерживаемая капиллярным натяжением в малых поры, вызывающие деформацию усадки при высыхании.
Адсорбированная вода: вода, адсорбированная на поверхности гидратации. продукты, в первую очередь C-S-H. Вода может физически адсорбироваться во многих слоев, но высыхание более удаленных поверхностей может происходить примерно при 30% относительной влажность.Высыхание этой воды приводит к значительной усадке.
Промежуточная вода: Вода, удерживаемая между слоями C-S-H. Высыхание этой воды приводит к большой усадке из-за разрушения. структуры C-S-H.
Связанная вода: химически связана с продуктом гидратации, и снимается только при зажигании. Также называется «не испаряющийся» вода.

2 и 3 вместе называются «гелеобразной» водой.
Расчет структуры гидратированного цемента
Теоретически требуется 0,23 г связанной воды для полной гидратации 1 г цемента. Оставшаяся вода заполняет поры в структуре гидратированного цементного теста (ГЦП), называемые поры геля, а также поры за пределами ГПУ, называемые капилляром поры.
При гидратации происходит уменьшение объема из 25.4% связанной воды содержится в твердом продукте гидратации. В характерная пористость гидратированного геля составляет 28%.
Используя приведенные выше данные, можно сделать некоторые примерные расчеты. предоставлено ниже.
Сценарий 1: w / c = 0,50; Допустим, 100% гидратация и без сушки; Рассчитайте объем пор капилляров.
Пусть масса цемента = 100 г. Следовательно, V _cem = 100 / 3,15 = 31,8 мл
M _вода = 50 г, поэтому V _w = 50 мл.
V _{граница} = 23 мл
Следовательно, V _solid-hcp = 31,8 мл + 23 мл — 0,254 x 23 мл = 48,9 мл
Пористость = 28% = 0,28 = V _{поры геля} / (48,9 мл + V _{поры геля}) — ›V _{гель-поры} = 19,0 мл
Следовательно, общий объем ГПУ = 48,9 + 19,0 = 67,9 мл
Общий объем реагента = 31,8 + 50 = 81,8 мл.
Следовательно, объем капиллярных пор V _cap-pore = 81.8 — 67,9 = 13,9 мл
Из них (50-23-19) = 8 мл будет заполнено водой, а оставшиеся (5,9 мл) будет пустым.
Из приведенного выше сценария 23 мл + 19 мл = 42 мл вода необходима для полного превращения 100 г цемента в гидратацию продукт. Другими словами, требуется w / c 0,42. Что случилось бы если в / с меньше 0,42? Рассмотрим следующий сценарий.
Сценарий 2: w / c = 0.30; Цемент = 100 г, вода = 30 г; Предположим, что p граммов гидратов цемента.
Следовательно, V _solid-hcp = p / 3,15 + 0,23p — 0,254 х 0,23p = 0,489p
Пористость = 0,28 = V _{поры геля} / (0,489p + V _{поры геля}) (5)
Общая вода = 30 мл = 0,23p + V _{поры геля} (6)
Решая (5) и (6), p = 71.5 г, а V _{гель-поры} = 13,5 мл
Таким образом, V _hcp = 0,489 x 71,5 + 13,5 = 48,5 мл
V _unhyd-cem = (100 — 71,5) / 3,15 = 9,1 мл
Следовательно, V _cap-pores = (100 / 3,15 + 30) — (48,5 + 9,1) = 4,2 мл

Это означает, что имеется 4,2 мл пустых капиллярных пор. Если это цементный клей получает любую внешнюю влагу (например, от затвердевания) больше цемент гидратирует и заполняет это пространство.
Состав продуктов гидратации цемента
Структура C-S-H лучше всего описывается Модель Фельдмана-Середа, показанная на рисунке 8. Она состоит из случайно ориентированных листы C-S-H, с водой, адсорбированной на поверхности листов (адсорбированной вода), а также между слоями (межслоевая вода), а также в внутренние пространства (капиллярная вода). Такая модель предполагает очень высокую поверхность область для геля.Это действительно правда. Использование сорбции воды и N ₂ измерений сорбции, указана площадь поверхности 200000 м 2 ² / кг (обыкновенный ПК имеет крупность порядка 225 — 325 м ² / кг). Небольшой Измерения углового рассеяния рентгеновских лучей показывают результаты в диапазоне 600000 м ² / кг. Соответствующий показатель для цементного теста парового отверждения под высоким давлением составляет 7000 м ² / кг, что говорит о том, что гидратация при разных температурах приводит к разным гелевым структурам.Структура C-S-H сравнивается кристаллической структуре дженнита и тоберморита. Сочетание предполагается, что эти два минерала наиболее близки к C-S-H.
Рисунок 8: Фельдман-Середа модель для CSH
Гидроксид кальция осаждается в виде гексагональных кристаллов. Эти кристаллы обычно выровнены в продольном направлении внутри пор. и вокруг поверхностей из заполнителя.
Структура эттрингита состоит из трубчатой столбцы с каналами между столбцами. Впитывание воды в эти каналы могут привести к значительному расширению. Эттрингит демонстрирует тригональная структура, в то время как моносульфат моноклинная.
На рисунке 9 показаны относительные размеры пор в бетон. На одном конце шкалы находятся захваченные воздушные пустоты, а на нижний край — межчастичные промежутки между листами CSH.
Рисунок 9. Диапазоны размеры пор в бетоне
Химия специальных цементов
Цемент расширяющийся
Это цементы на основе портландских смесей. цементный клинкер с расширяющимися составами. После гидратации типичные продукты которые образуют и вызывают расширение — эттрингит и гидроксид кальция (например, как результат свободного CaO).Множество различных типов расширительных цементов доступны:
Тип K: клинкер ПК + расширяющийся клинкер + гипс (или гипсово-ангидритная смесь)
Расширяющийся клинкер в цементе типа K обжигается отдельно. Он составлен смеси алита, белита, феррита, ангидрита и соединения Клейна, который имеет формулу C ₄ A ₃ S . Рано стадии гидратации, соединение Клейна реагирует быстрее, чем C ₃ A с образованием эттрингита.Образование лишнего эттрингита в пластическом состоянии. приводит к начальному расширению, которое способно преодолеть усадку в результате высыхания.
Тип M: клинкер ПК + алюминатный цемент + сульфат кальция (ангидрит)
Тип S: Высокий C ₃ Портландцемент с дополнительный гипс. В общем, трудно контролировать скорость образование эттрингита из C ₃ A.
Тип O: портландцементный клинкер + смесь Alite, СаО и ангидрит. В этом случае расширение происходит за счет гидратации. свободной извести. CaO присутствует в основном в виде включений внутри зерна алита и гидратируются медленнее по мере гидратации алита, что приводит к контролируемым расширяющимся свойствам.
Суперсульфатный цемент
Цемент представляет собой смесь доменного шлака, клинкера ПК и сульфат кальция.Количество доменного шлака обычно находится в пределах от 80 до 85% (не менее 75%), при этом сульфат кальция добавляется в размер 10-15%. В целом содержание SO ₃ этого цемент всегда должен составлять более 4,5%.
Этот цемент требует больше воды для гидратации по сравнению с портландцементом. цемент. Он также более подвержен порче при хранении из-за к карбонизации.Теплота гидратации ниже, чем у ПК. Когда температура в эксплуатации превышает 50 ^o C, эти цементы показывают падение прочности, возможно, в результате некоторых изменений кристаллической структуры эттрингита, который в первую очередь отвечает за начальную прочность и жесткость.
Отсутствие СН в продукте гидратации и превращения все глиноземистые соединения в эттрингит на начальных этапах превращают этот цемент обладает высокой устойчивостью к воздействию сульфатов.
На образование эттрингита влияет количество извести (CH) в наличии. Для правильной реакции, ни слишком высокой, ни слишком низкой требуется количество извести. Когда количество извести слишком мало, карбонизация может объединить весь доступный лайм, что не очень хорошо. Слишком много извести (например, когда в цементе слишком много ПК) будет мешать реакции между шлаком и сульфатом кальция.
Цемент из алюмината кальция (или цемент с высоким содержанием глинозема)
Этот цемент содержит 32-45% Al ₂ O ₃, около 15% оксидов железа и 5% SiO ₂, остальная часть состоит из CaO. В присутствующей первичной фазой является алюминат кальция или CA. Этот цемент производится путем спекания смеси глинозема (обычно боксита) и известняка компонентов и измельчение до мелкого порошка.Полное слияние всего соединения встречаются в самой печи, поэтому этот цемент также называют «Ciment fondu» на французском языке.
Типы продуктов гидратации, которые образуются, зависят от от температуры системы. При температуре ниже 10 ^o C, CAH ₁₀ — продукт гидратации, а между 10 и 27 ^o C, CAH ₁₀ и форма C ₂ AH ₈.Обе эти фазы, однако, нестабильны, и конверсия в стабильную фазу C ₃ AH ₆ наступает при температуре выше 27 ^o C. в долгосрочной перспективе также образуется гиббсит (AH ₃).
Время схватывания этого цемента аналогично PC. Начальный Прирост силы происходит намного быстрее, чем на ПК. Для увлажнения при температуре окружающей среды, прочность обусловлена заполнением поровых пространств метастабильными продукты гидратации, такие как CAH ₁₀ и C ₂ AH ₈.Наблюдается снижение прочность при повышении температуры и превращении в C ₃ AH ₆. Это преобразование также может происходить в результате старения. Потеря силы из-за преобразования является результатом увеличения пористости системы. Долгосрочная прочность обусловлена C ₃ AH ₆ и AH ₃.
Состав цемента химический: Для чего нужны цементные растворы, и как их приготовить