Химический состав клинкера

ГИДРАТАЦИОННЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ: Портландцемент. Характеристика портландцементного клинкера.

Лекция №7

 

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом клинкера с добавкой гипсового камня. Клинкер получают обжигом до спекания сырьевой смеси надлежащего состава, обеспечивающего преобладание в клинкере силикатов кальция.

Гипсовый камень вводится для регулирования сроков схватывания и повышения прочностных показателей.

В портландцемент разрешается вводить до 15 % активных или до 10 % инертных минеральных добавок от массы цемента без изменения названия, а также до 1 % других добавок, регулирующих его свойства.

(При производстве клинкера применяют такие горные породы, как мергели; либо глину и известняки).

Качество и свойства ПЦ в основном определяются составом и структурой клинкера. Введенные во время помола добавки лишь в некоторой степени регулируют свойства ПЦ.

 

Основными и обязательными оксидами в составе цементного клинкера являются:

· СаО – 63-66 %

· SiO₂ – 21-24 %

· Al₂O₃ – 4-8 %

· Fe₂O₃ – 2-4 %

Суммарное их содержание 95-97 %. Кроме этих оксидов в небольших количествах содержатся:

· МgO – 0,5-5 %

· SO₃ – 0,3-1

· Na₂O + K₂O – 0,4-1

· TiO₂ – 0,2-0,5

· P₂O₅ – 0,1

О качестве клинкера в определенной степени можно судить по его химическому анализу.

 

Роль отдельных оксидов:

 

Чем больше в клинкере СаО, тем более высокопрочными и быстротвердеющим будет цемент. Однако с условием, что он полностью будет связан с кислотными оксидами. Свободный СаО вызывает неравномерность изменения объема (намертво обожженный СаО не гасится при затворении, а гидратируется уже в затвердевшем цементе). Цементы с повышенным содержанием СаО во время твердения выделяют большое количество тепла, обладают пониженной водостойкостью.

Кремнезем – увеличение содержания его в клинкере приводит к замедлению схватывания и твердения. Цементы с повышенным содержанием SiO₂ в клинкере обладают высокой прочностью в поздние сроки твердения. При их гидратации выделяется умеренное количество тепла, они отличаются повышенной водостойкостью и стойкостью в сульфатных водах.

Глинозем – повышенное его содержание ведет к быстрому схватыванию и ускоренному твердению. Цементы с повышенным содержанием глинозема обладают низкой сульфатостойкостью и морозостойкостью.

Fe₂O₃– является плавнем и улучшает спекание клинкера, а также является красящим оксидом. Цементы с высоким содержанием этого оксида при малом содержании глинозема обладают повышенной сульфатостойкостью.

МgO – нежелательная примесь в клинкере. Гидратируясь в затвердевшем цементе, вызывает снижение прочности и даже разрушение. Его содержание не должно превышать 5%.

TiO₂ – является полезным оксидом, способствует улучшению кристаллизации клинкерных минералов. Однако его содержание свыше 5% ухудшает качество цемента.

P₂O₅ – введенный в небольших количествах (0,2-0,3%) увеличивает прочность цемента в ранние сроки твердения. При бОльших его концентрациях прочность снижается.

Щелочи – значительное их содержание в клинкере приводит к образованию выцветов на изделиях. Щелочи взаимодействуя с активным кремнеземом заполнителей, вызывают избыточное расширение и разрушение бетона.