составы цемента

Реакции происходящие при обжоге цемента

Состав портландцемента зависит от вида сырья и от химических реакций, происходящих при обжиге искусственные минералы, алит, белит, целит

 

По мере повышения температуры в обжигаемом сырье происходят следующие изменения

при температуре до 105° испаряется свободная вода;

  1. при температуре до 750° отделяется вода, химически связанная в каолините, входящем в состав глины;
  2. при 800—910° разлагается углекислый кальций по реакции:

СаСО3=СаО + СО2

причем углекислый газ вместе с продуктами горения в трубу;

4. при температуре выше 1200° свободная окись кальция соединяется с глиноземом, окисью железа и кремнеземом; при этом по мере повышения температуры последовательно образуются клинкерные минералы: алюмоферриты кальция переменного состава хСаО • Аl2О3 • 2Fe2O3, трехкальциевый алюминат ЗСаО • А12О3, двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2 и трехкальциевый силикат ЗСаО • SiO2 (последний рбразуется при 1450°).

химический состав цемента
Эти четыре соединения и являются основными составными частями цементного клинкера, но два последних (силикаты кальция) составляют 70—80% от веса клинкера.
Ориентировочное содержание различных соединений в портландцементе составляет (в %):
ЗСаО • SiO2 (сокращенное обозначение C3S) … 37—60

2CaO • SiO2 (сокращенное обозначение C2S) . . . 15—37

ЗСаО • Аl2Оз (сокращенное обозначение С3А) . . . 7—15

алюмоферриты кальция, главным образом
4CaO • Al2O3 • Fe2O3 (сокращенное обозначение C4AF)…………………………. 10—18

Последние два вещества являются плавнями, облегчающими спекание клинкера при обжиге.
В правильно приготовленном цементе не должно содержаться больше 0,5% свободной окиси кальция, так как пережженная СаО, так же как и MgO, очень медленно гасится, увеличиваясь в объеме и вызывая растрескивание затвердевшего цемента. Гашение окиси кальция и окиси магния особенно замедляется, если они заключены внутри клинкерных минералов.

 

Основное значение для цемента имеет трехкальциевый силикат

так как он обычно содержится в наибольшем количестве и обладает свойствами быстро твердеющего гидравлического вещества высокой прочности. Двухкальциевый силикат — медленно твердеющее гидравлическое вяжущее средней прочности. Трехкальциевый алюминат и C4AF быстро твердеют, но имеют низкую прочность. Цементы высоких марок изготовляются с повышенным содержанием трехкальциевого силиката.

 

Профессором В. А. Киндом предложена характеристика химического состава цемента, названная им коэффициентом насыщения (Кн).

Коэффициент насыщения показывает,

какая часть СаО может вступать в соединение с кремнеземом, образуя трехкальциевый силикат. При этом учитывается, что часть СаО должна пойти на соединение с глиноземом, окисью железа и серным ангидридом. На основании подсчета молекулярных весов легко убедиться, что после соединения с А12О3, Fe2O3 и SO3 останется следующее количество окиси кальция:
СаО -1,65Al2O3 — 0,35Fe2O3 — 0,7SO2.

 

Поэтому степень насыщения (Кн ) кремнезема известью, способной вступить с ним в соединение, имеющее вид трехкальциевого силиката, может оыть выражена формулой:
К CaQ -1,65Al2O3 — 0.35Fe3O3—0,7SO3 Из общего содержания извести и кремнезема вычитают свободную СаО и свободный 2,8SiO2.

Во всех приведенных выше формулах содержание окислов выражается в весовых процентах.
Искусственные минералы, содержащиеся в цементном клинкере, названы алитом, белитом и целитом — по первым буквам латинского алфавита — а, Ь, с.
Алит состоит главным образом из трехкальциевого силиката ЗСаО • SiOa и, следовательно, является наиболее ценной частью цемента. Цемент с высоким содержанием алита называется алитовым. Это — быстротвердеющий высокопрочный цемент.

Белит представляет собой

главным образом двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2. Цемент с высоким содержанием белита называется белитовым.
Целит — минерал переменного состава, колеблющегося от 2СаО • Fe2О3 до более сложного соединения хСаО • yА12О3 • zFe20’3.