Химический и минералогический состав клинкера и портландцемента. Химический состав клинкера цемента


55) Химико-минералогический состав портландцементного клинкера

Портландцемент – гидравлическое вяжущее, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера и небольшого количества гипса (1,5...3 %). Клинкер получают обжигом до спекания сырьевой смеси, обеспечивающей в портландцементе преобладание силикатов кальция. К клинкеру для замедления схватывания цемента добавляют гипс. Для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости портландцемента допускается введение минеральных добавок.

Производство. Основные операции при получении портландцемента: приготовление сырьевой смеси, обжиг ее до получения цементного клинкера и помол его совместно с добавками. Клинкер имеет следующий химический состав(%): СаО – 62...68, SiO2 – 18...26, А12О3 – 4...9, Fе2О3 – 2...6. Чаще используют известняк и глину в соотношении 3:1. В сырьевую смесь вводят корректирующие добавки и промышленные отходы, обеспечивающие требуемый состав клинкера.

Тщательно подготовленную сырьевую смесь (рис.8.1.) подают на обжиг во вращающуюся печь, диаметром до 7 м и длиной до 185 м. Изнутри печь выложена огнеупорным кирпичом. Печь установлена под небольшим (3...4˚) углом к горизонту и вращается (0,8...1,3 мин-1), благодаря этому сырьевая смесь перемещается в ней от верхнего конца к нижнему, куда подается топливо. Максимальная температура обжига 1450° С. При таких высоких температурах оксид кальция СаО, образовавшийся в результате разложения известняка, взаимодействует с оксидами SiO2, А12О3 и Fе2О3, образующимися при разложении глины. Продукты взаимодействия, частично плавясь и спекаясь друг с другом, образуют портландцементный клинкер – плотные твердые гранулы серого цвета. В состав портландцементного клинкера входят четыре основных минерала (табл. 8.1) и небольшое количество стеклообразного вещества.

Таблица 8.1. Минеральный состав портландцементного клинкера

Минерал

Формула

Количество, %

Трехкальциевый силикат (алит), C3S

Двухкальциевый силикат (белит), C2S

Трехкальциевый алюминат, C3A

Четырехкальциевый алюмоферрит, C4AF

3CaO · SiO2

3CaO · SiO2

3CaO · AL2O3

4CaO · Al2O3 · Fe2O3

42…65

12…35

4…14

10…18

Примечание: В скобках сокращенное обозначение клинкерных минералов.

Портландцементный клинкер (на 60…80%) состоит из силикатов кальция, из-за чего портландцемент называют силикатным цементом.

Для получения портландцемента клинкер размалывают в трубных или шаровых мельницах с гипсом и другими добавками. Свойства портландцемента зависят от его минерального состава и тонкости помола клинкера. При взаимодействии с влагой воздуха активность портландцемента падает, поэтому его предохраняют от действия влаги. Портландцемент хранят в силосах, а транспортируют в специальных вагонах, автомобилях-цементовозах.

56) Свойства клинкерных минералов и влияние на свойства вяжущего

Клинкер. Качество клинкера зависит от его химического и минералогических составов. Для производства портландцементного клинкера применяют известняк и глину. Известняк в основном состоит из двух оксидов: СаО и СO2, а глина — из различных минералов, содержащих в основном три оксида: SiO2, Аl2О3 и Fe2O3. В процессе обжига сырьевой смеси удаляется СO2, а оставшиеся четыре оксида: СаО, SiO2, Аl2О3 и Fe2O3 — образуют клинкерные минералы. Содержание оксидов в цементе примерно следующее: 64...67% СаО, 21...24% SiO2, 4...8% Аl2O3, 2...4% Fe2O3.

Кроме указанных основных оксидов в портландцементном клинкере могут присутствовать MgO и щелочные оксиды К2О и Na2O, снижающие качество цемента. Оксид магния, обожженный при температуре около 1500°С, при взаимодействии с водой очень медленно гасится и вызывает появление трещин в уже затвердевшем растворе или бетоне, поэтому содержание оксида магния в портландцементе не должно быть более 5%. Наличие в цементе щелочных оксидов выше 1 % может вызвать разрушение отвердевшего бетона на таком цементе.

Указанные выше основные оксиды находятся в клинкере не в свободном виде, а образуют при обжиге четыре основных минерала, относительное содержание которых в портландцементе следующее (%): трехкальциевый силикат 3CaO•SiO2 (алит) — 45...60; двухкальциевый силикат 2CaO•SiO2 (белит)— 20...35; трехкальциевый алюминат 3СaO•Аl2O3 — 4...12; четырехкальциевый алюмоферрит 4CaO•Al2O3•Fe2O3—10...18. Сокращенное обозначение этих минералов следующее: C3S, C2S, С3А и C4AF.

• Алит (C3S) — основной минерал клинкера, быстро твердеет и практически определяет скорость твердения и нарастания прочности портландцемента. Он представляет собой твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества (2...4%) MgO, Аl2O3, Р2О5, Cr2О3 и других примесей, которые могут существенно влиять на структуру и свойства портландцемента.

• Белит (β-C2S) — второй по важности и содержанию силикатный минерал клинкера, медленно твердеет и достигает высокой прочности при длительном твердении. Белит в клинкере представляет собой твердый раствор двухкальциевого силиката (β-C2S) и небольшого количества (1...3%) Аl2O3, Fe2O3, MgO, Сr2O3 и др. В связи с тем что белит при медленном охлаждении клинкера теряет вяжущие свойства, переходя из β-C2S в γ-C2S, это явление предотвращается быстрым охлаждением клинкера.

Содержание минералов-силикатов в клинкере в сумме составляет около 75%, поэтому гидратация алита и белита в основном определяет свойства портландцемента. Оставшиеся 25% объема клинкера между кристаллами алита и белита заполнены кристаллами С3А, C4AF, стекла и второстепенными минералами.

• Трехкальциевый алюминат (С3А) при благоприятных условиях обжига образуется в виде кубических кристаллов. Он очень быстро гидратирует и твердеет. Продукты гидратации имеют пористую структуру и низкую прочность. Кроме того, С3А является причиной сульфатной коррозии цемента, поэтому его содержание в сульфатостойком цементе ограничено 5%.

• Четырехкальциевый алюмоферрит (C4AF) — алюмоферритная фаза промежуточного вещества клинкера, представляет собой твердый раствор алюмоферритов кальция разного состава, обычно ее состав близок к 4СаО•Аl2О3•Fe2О3. По скорости гидратации этот минерал занимает как бы промежуточное положение между алитом и белитом и не оказывает определяющего значения на скорость твердения и тепловыделение портландцемента.

Клинкерное стекло присутствует в промежуточном веществе в количестве 5... 15%, которое в основном состоит из СаО, Аl2О3, MgO, К2О и Na2O.

При правильно рассчитанной и тщательно подготовленной и обожженной сырьевой смеси клинкер не должен содержать свободного оксида кальция СаО, так как пережженная при температуре около 1500°С известь, так же как и магнезия MgO, очень медленно гасится, увеличиваясь в объеме, что может привести к растрескиванию уже затвердевшего бетона.

studfiles.net

Химический и минералогический состав клинкера и портландцемента

Качество клинкера зависит от его химического и минералогического состава. Химический состав сырья и клинкера портландцемента характеризуется следующим процентным содержанием основных оксидов, %:

кальция СаО ..….. 60…70, кремнезём SiO2   … 20…24, глинозём Al2O ….… 4…8, железа Fе2О3  ……… 2…4.

В небольших количествах в виде различных соединений могут

входить MgO, SiO2, Na2O, K2O, TiO2, Cr2O3, SO3, P2O5, Cl.

 

Цементный клинкер представляет собой систему из нескольких искусственных минералов, образовавшихся в результате обжига сырьевой смеси. Рассмотрение шлифов цементного клинкера под микроскопом (рис. 8) показывает, что он состоит преимущественно из кристаллов минералов-силикатов, между которыми размещается так называемое промежуточное вещество. Последнее, в свою очередь, включает в себя алюминаты и алюмоферриты кальция в кристаллическом виде, а также стекловидную фазу. В табл. 7 дан примерный минералогический состав портландцементного клинкера.

Рис. 8. Структура цементного клинкера

В клинкере, как уже отмечалось, не должно быть свободного оксида кальция, но иногда он встречается, что указывает на неполный обжиг клинкера (допускается не более 1% СаОсв – свободного оксида кальция).

Таблица 7

Название минерала

Формула

Сокращенное обозначение

Примерное содержание в клинкере, %

Трехкальциевый силикат (алит)

3СаО·SiO2

C3S

40…65

Двухкальциевый силикат (белит)

2СаО·SiO2

C2S

15…40

Трехкальциевый

алюминат

ЗСаО·Al2O3

C3A

5…15

Четырехкальциевый алюмоферрит

4СаО·Al2O3·

Fе2О3

C4AF

10…20

В клинкере может присутствовать в небольших количествах, (но не более 5%) оксид магния МgО. Это нежелательная, но почти всегда неизбежная примесь, так как обычно известняк, применяемый при изготовлении портландцемента, наряду с карбонатом кальция содержит и некоторое количество углекислого магния.

Минералогический состав портландцемента отличается от минералогического состава исходного клинкера тем, что портландцемент содержит еще и добавки, вводимые при помоле: двуводный гипс СаSO4·2Н2О до 5%, а также при необходимости активные минеральные добавки диатомит, трепел, опоку, доменные гранулированные шлаки до 20%.

Основной минералогический состав, количественное содержание основных минералов существенно влияют на свойства цемента. В зависимости от содержания основных минералов клинкер и, соответственно, портландцемент получают особые названия (табл.8). Как же влияет состав портландцемента на его свойства? Для ответа на этот вопрос следует изучить свойства каждого минерала портландцементного клинкера.

Таблица 8

Клинкер

(цемента)

Содержание минералов, %

3СаО·SiO2

2СаО·SiO2

ЗСаО·Al2O3

4СаО·Al2O3·Fе2О

3

Алитовый

> 60

< 15

Нормальный алитовый

60

…37,5

15

…37,5

Белитовый

< 37,5

37,5

Алюминатный

> 15

< 10

Нормальный алюминатный

15…7

10…18

Алюмоферритный (целитовый)

< 7

> 18

Материал взят из книги Минеральные вяжущие вещества (Т.Н. Акимова)

studik.net

Состав клинкера (клинкерных кирпичей): ГОСТ, структура, свойства материалов

Клинкер представляет собой продукт натурального происхождения. В процессе его создания участвует огонь, вода и глина. Специальные сорта глины смешиваются с водой, а затем помещаются в шнековое устройство. После окончательного смешивания масса режется на необходимые размеры и помещается в специальную печь, где происходит процесс обжига.

Структура КК

Структура клинкера представляет собой соединение множества кристаллов разных размеров, между которыми находится промежуточное вещество. На нее непосредственно влияет количество содержащихся в его составе оксидов. В частности свободный оксид кальция допускается не более 1% от всей массы. Большее его значение свидетельствует о неправильном процессе обжига.

В небольшом количество (до 5%) разрешается содержание оксида магния. Эта нежелательная составляющая влияет на структуру конечного продукта, а также на его свойства.

Структура клинкера может содержать следующие компоненты:

  • Алюминат 5-15%;
  • Алит 40-60%;
  • Белит 15-40%;
  • Алюмоферрит 10-20%.

Про клинкер нормированного состава и иные разновидности поговорим ниже.

Следующее видео рассказывает о растворе для придания различных цветов клинкерном кирпичу:

Составы клинкера

Состав клинкера подразделяется на химический и минералогический. Он влияет на свойства и технические характеристики конечного продукта.

Для начала поговорим про химический состав цементного и портландцементного клинкера.

Химический

Данный состав может колебаться в достаточно больших пределах. Его главными окислами, которые в сумме достигают до 97%, являются:

  1. Окись кальция 64-66%;
  2. Двуокись кремния 22-24%;
  3. Окись железа 2-4%;
  4. Окись алюминия 5-8%.

Химический анализ состава проводится по специальной методике, регламентированной стандарту ГОСТ в отношении клинкера.

  • Чрезмерное содержание окиси кальция приводит к быстрому процессу твердения и повышению прочности, но при этом снижается коэффициент водоустойчивости.
  • Замедление процесса твердения на начальных стадиях происходит в результате большого содержания кремнезема. При этом прочность материала нарастает стремительно именно на длительных сроках, а также увеличивается устойчивость к воздействию влаги.
  • Повышенное количество глинозема в составе клинкера ухудшает его устойчивость к влаге и морозам.

Помимо них в небольшом количестве могут содержаться: окись хрома, марганца и магния, двуокись титана, щелочи и прочие химические компоненты.

Про минералогический (минеральный) состав портландцементного и иных типов клинкера, а также про влияние такого состава клинкера на свойства портландцемента и материалов поговорим ниже.

Минералогический

Основные оксиды, из которых состоит клинкер, при высоких температурах взаимодействуют между собой и образуют минералы. Их соотношение имеет непосредственное влияние на свойства конечного продукта.

Минералы, которые входят в состав клинкера:

  • Алит включает в себя трехкальциевый силикат (C3S), который при кристаллизации присоединяет к себе MgO, A12O3, Fe2O3, что приводит к образованию твердого раствора. Форма алита, его размеры и степень кристаллизации влияют на свойства клинкера.
  • Белит представляет собой b-форму C2S. Быстро охлажденный клинкер содержит белит округлой формы, когда при медленном его охлаждении минерал получает зазубренные края и неправильную форму. Содержание мелких кристаллов белита приводит к устойчивости b-формы.
  • Трехкальциевый алюминат. Он имеет вид кристаллов, содержатся в промежуточной фазе.
  • Алюмоферрит кальция в сочетании с клинкерным стеклом, а также алюминатами образуют промежуточное вещество между кристаллами. Эти компоненты являются твердым раствором и составляют не более 2,5% от общей массы.

Клинкер включает в себя смесь минералов, которые имеют непосредственное влияние на его свойства: скорость твердения, уровень прочности, долговечность, устойчивость к низким и высоким температурам, влаге и химическим компонентам. Это дает возможность для определенного строения подбирать оптимальный клинкер с нужными свойствами и техническими характеристиками.

Про раствор для создания и кладки клинкера рассказывает данное видео:

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями в социальных сетях:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

И подписывайтесь на обновления сайта в Контакте, Одноклассниках, Facebook, Google Plus или Twitter.

stroyres.net

Состав и свойства цементного клинкера

 

Тампонажный портландцемент представляет собой разновидность портландцемента – порошкообразного минерального неорганического вяжущего материала, состоящего главным образом из высокоосновных силикатов кальция. Благодаря их особым свойствам, а также свойствам других искусственных минералов, входящих в состав портландцемента (алюминатов, ферритов кальция и др.), порошок портландцемента при смешивании с водой образует легкоподвижную и нерасслаивающуюся в определенном диапазоне концентраций суспензию, которая с течением времени превращается в твердое камневидное тело.

Минералы портландцемента возникают в результате высокотемпературного обжига сырьевой смеси, содержащей в строго определенном соотношении щелочной оксид – окись кальция (СаО) и кислотные оксиды – окись кремния (SiO2), окись алюминия (Аl2О3) и окись железа (обычно Fе2О3).

Источником окиси кальция при производстве портландцемента служат, главным образом, известняк и мел, но могут применяться и другие природные материалы, например гипс, или промышленные отходы, дающие при обжиге окись кальция.

Источником кислотных оксидов являются чаще всего глины. В зависимости от присутствующих в них примесей (кварц, карбонаты и пр.) они содержат, %: 40-60 SiO2; 10-20 Аl2О3; 5-7 Fе2О3; 2-15 СаО.

Вместо глины могут применяться лёссы, сланцы, суглинки, а также промышленные отходы, из которых главное место занимают гранулированные доменные шлаки. Их состав близок к составу портландцемента, но они содержат меньшее количество СаО. Для получения портландцемента в сырьевую смесь на основе шлака достаточно добавить 15-25 % СаО, например в виде известняка. Вместо глинистого компонента может также применяться нефелиновый шлам – отход при производстве глинозема из нефелина, который по своему составу еще ближе к портландцементу, чем доменный шлак, но в нем также недостаточно СаО.

Ценным сырьевым материалом для производства портландцемента являются мергели – природные карбонаты кальция, содержащие более 20 % глинистых примесей. Некоторые мергели содержат окись кальция и глинистые компоненты как раз в тех соотношениях, которые необходимы для производства портландцемента.

Однако при применении сырьевой смеси, состоящей только из двух компонентов – известкового и глинистого, часто не удается получить высококачественный портландцемент. Чтобы получить портландцемент с необходимыми свойствами, в сырьевую смесь вводят так называемые корректирующие добавки. В их составах преобладает какой-либо один кислотный оксид – SiO2, Аl2О3 или Fе2О3.

Существует два способа обработки исходного сырья – сухой и мокрый. По сухому способу сырьевые материалы высушиваются до влажности 1,5-2 %, дозируются и измельчаются в шаровых мельницах до порошка с размерами частиц не более 100 мк, который затем пневматическим путем тщательно перемешивается до получения однородной смеси.

Обжиг сырьевой смеси, приготовленной по сухому способу, производится в шахтных или вращающихся печах. Перед подачей в шахтные печи и конвейерный кальцинатор смесь гранулируется, для чего смачивается водой до влажности 10-12 %.

В выносных теплообменниках смесь нагревается до температуры 900-1000 °С, после чего поступает во вращающуюся печь. Вращающаяся печь представляет собой полый стальной цилиндр диаметром от 2 до 5 м, длиной от 30 до 200 м, покрытый изнутри огнеупорным материалом. Цилиндр располагается под углом 3-5°. Печь вращается со скоростью около 1 об/мин. Обжиг сырьевой смеси во вращающихся печах производится при температуре 1400-1500 °С. Вследствие частичного расплавления обжигаемого материала и вращения печи продукт обжига получается в виде плотных гранул размером 10-30 мм.

Полученный в печи полуфабрикат, называемый портландцементным клинкером, охлаждается воздухом в специальном холодильнике. После охлаждения клинкер дробят, а затем размалывают в шаровых мельницах до тонкого порошка, который и представляет собой цемент.

При изготовлении тампонажного цемента в процессе помола клинкера к нему добавляют 3-6 % гипса (для регулирования скорости схватывания) и 10-15 % других природных или искусственных материалов (металлургического шлака, кварцевого песка, трепела, опоки и др.), называемых минеральными добавками. Они улучшают некоторые свойства портландцемента и позволяют экономить дорогостоящий клинкер.

При мокром способе производства сырьевые материалы измельчают с одновременным добавлением к ним воды. В результате сырьевая смесь получается в виде пульпы сметанообразной консистенции (содержание воды 35-40 %), которая может перекачиваться насосами и перемешиваться сжатым воздухом. Это создает благоприятные условия для получения более однородной смеси. Возможность получения хорошо гомогенизированной сырьевой смеси является основным преимуществом мокрого способа производства. Недостатком его является дополнительный расход топлива на испарение воды, добавленной для получения пульпы.

При мокром способе производства сырьевая смесь обжигается в длинных вращающихся печах, снабженных различными встроенными теплообменными устройствами. По мере продвижения внутри печи сырьевая смесь под действием горячих газов постепенно высушивается и нагревается. При температуре 400-600 °С глинистый компонент дегидратируется и разлагается на составляющие его оксиды. Все эти реакции протекают с выделением тепла (примерно 100 ккал на 1 кг клинкера), вследствие чего обжигаемый материал быстро разогревается до температуры 1300-1400 °С. При этой температуре он частично (на 20-30 %) расплавляется. В образовавшийся расплав переходит основная часть алюминатов и ферритов, а также некоторое количество двухкальциевого силиката. В этом расплаве растворяется не связавшаяся к этому времени окись кальция и из него выкристаллизовывается трехкальциевый силикат 3саО·SiO2. Этот процесс идет до тех пор, пока не свяжется вся или почти вся окись кальция. Температура обжигаемого материала при этом составляет около 1400-1500 °С.

Реакция взаимодействия окиси кальция с кремнеземом, оксидами железа и алюминия завершается тем быстрее, чем тоньше помол сырьевой смеси и лучше она гомогенизирована. Для свойств образовавшегося клинкера большое значение имеет скорость охлаждения. Быстрое охлаждение приводит к тому, что часть расплава не успевает кристаллизоваться и остается в виде так называемого клинкерного стекла, а образовавшиеся минералы фиксируются в своих высокотемпературных формах, отличающихся повышенной химической активностью.

Указанные выше четыре главных оксида содержатся в портландцементном клинкере обычно в следующих количествах, %: 60-75 СаО; 17-25 SiO2; 3-8 Аl2О3; 2-6 Fе2О3.

Содержание других оксидов, попадающих в клинкер из сырья и являющихся примесями, колеблется в следующих пределах, %: 0,1-5,5 MgO; 0,5-1,3 К2O + Na2O; 0,3-1,0 SO3; 0,2-0,5 TiO2; 0,1-0,3 Р2О5.

В процессе обжига все указанные оксиды вступают во взаимодействие друг с другом, образуя искусственные минералы портландцемента, так называемые клинкерные минералы.

Трехкальциевый силикат является важнейшим минералом портландцементного клинкера, в котором он содержится обычно в количестве 40-65 %.

В соответствии с формулой 3СаО×SiO2 чистый трехкальциевый силикат имеет молекулярную массу 228,30, содержит 73,7 % СаО и 26,3 % SiO2. Трехкальциевый силикат в природе не встречается. Помимо портландцементного клинкера, трехкальциевый силикат образуется при кристаллизации основного мартеновского шлака. Трехкальциевый силикат, образующийся в портландцементном клинкере, содержит примеси МgO, Аl2О3, Fе2О3, Сr2О3, его состав может быть выражен формулой 54СаО×16SiO2×МgО×Аl2О3(Fе2О3), т.е. в каждых 18 молекулах два атома кремния замещены одним атомом магния и двумя атомами алюминия (или железа). Эта разновидность трехкальциевого силиката называется алитом. Алит кристаллизуется в моноклинной системе. В шлифе портландцементного клинкера под микроскопом в проходящем свете алит имеет вид прямоугольных или гексагональных кристаллов размером 20-60 мк, характеризующихся слабым двупреломлением.

Двухкальциевый силикат (2СаО×SiO2) имеет молекулярную массу 172,22, содержит 65,1 % СаО и 34,9 % SiO2. Он известен в четырех полиморфных формах – a, a¢, β и γ, устойчивых при различных температурах.

Двухкальциевый силикат в β-форме (β-2СаО×SiO2), присутствующий в портландцементном клинкере, называется белитом. Помимо портландцементного клинкера, в котором он присутствует в количестве от 12 до 35 %, β-двухкальциевый силикат содержится в некоторых металлургических шлаках и в большом количестве (до 85 %) в нефелиновом шламе – побочном продукте производства глинозема из нефелинов. Вследствие наименьшей химической активности по сравнению с другими клинкерными минералами он, единственный из них, встречается в природе в виде минерала ларнита.

Трехкальциевый алюминат (3СаО×А12О3), наиболее активный из клинкерных минералов, имеет молекулярную массу 270,18, содержит 62,3 % СаО и 37,7 % А12О3. В нормально охлажденном портландцементном клинкере трехкальциевый алюминат кристаллизуется неполностью. Значительная часть его остается в клинкерном стекле. Содержание трехкальциевого алюмината в клинкере может достигать 15 %.

Четырехкальциевый алюмоферрит (4СаО×А12О3×Fе2О3) – железосодержащий клинкерный минерал. Молекулярная масса 4СаО×А12О3×Fе2О3 составляет 485,94, содержание оксидов: СаО – 46,1, А12О3 – 21,0, Fе2О3 – 32,9 %. В большинстве портландцементов содержание четырехкальциевого алюмоферрита находится в пределах 10-25 %.

Свободная окись кальция (СаО) появляется в клинкере в результате незавершенности процесса минералообразования. Причиной этого может быть неправильное соотношение между компонентами сырьевой смеси, недостаточная его гомогенность и неполный обжиг. Свободная окись кальция, обожженная при высокой температуре, после затворения цемента водой медленно гидратируется (присоединяет воду), превращаясь в гидроокись кальция Са(ОН)2. Эта реакция протекает со значительным увеличением объема твердой фазы, а по времени она совпадает с тем периодом, когда цементный камень уже достиг значительной прочности и потерял пластичность. В результате этого в цементном камне могут возникнуть значительные внутренние напряжения, которые вызывают неравномерность изменения его объема и растрескивание. Чтобы избежать этого, стремятся не допустить присутствия свободной окиси кальция в клинкере более 1 %. При длительном хранении цемента свободная окись кальция постепенно реагирует с водой и углекислотой воздуха с образованием Са(ОН)2 и СаСО3, присутствие которых не оказывает вредного действия. Поэтому клинкер перед измельчением рекомендуется выдерживать в течение месяца на промежуточном складе, а цемент в специальных бункерах (силосах) в течение двух недель перед отправкой потребителю.

Свободная окись магния (MgО), обожженная при высокой температуре (периклаз), как и свободная СаО, гидратируется в уже затвердевшем цементном камне (после шести месяцев при температуре 22 °С) с увеличением объема твердой фазы, что также может вызвать его растрескивание. Поэтому содержание окиси магния в сырье для производства портландцемента ограничивается определенными пределами.

В обычных портландцементах содержание MgО не должно превышать 5 %.

Щелочные оксиды (Na2O и К2О) попадают в цементную сырьевую смесь в основном вместе с глиной в составе полевых шпатов и глинистых минералов. Значительная часть их улетучивается при обжиге, а остальное количество входит в состав нескольких соединений. Как в исходных сырьевых материалах, так и в клинкере, K2О обычно содержится в несколько раз больше, чем Na2O.

Щелочные оксиды, выделяясь в ходе гидратации соединений цемента, могут реагировать с активным кремнеземом, содержащимся во многих добавках. Эта реакция вызывает расширение и растрескивание затвердевшего цементного камня. Помимо этого, щелочи иногда нарушают нормальный процесс схватывания, затрудняют обжиг клинкера. В связи с этим щелочи относят к нежелательным компонентам клинкера и стремятся к тому, чтобы их содержание не превышало 1 %.

Другие примеси, попадающие в портландцементный клинкер с сырьем или в ходе технологического процесса (SO3, TiО2, P2O5, Cr2O3, МnO2 и др.), в случае повышенного содержания могут влиять на процесс минералообразования при обжиге. В большинстве случаев это влияние считается вредным.

Стекловидная фаза обычно присутствует в клинкере в количестве 5-12 %. Она содержит в своем составе невыкристаллизовавшиеся ферриты, алюминаты, двухкальциевый силикат, щелочные соединения и значительную часть окиси магния, находящейся в клинкере.

При расчете минералогического состава и при пользовании его результатами применяют обычно условные обозначения минералов: трехкальциевый силикат (3СаО×SiO2) – C3S; двухкальциевый силикат (2СаО×SiO2) – C2S или β-C2S; трехкальциевый алюминат (3СаО×Al2O3) – С3A; четырехкальциевый алюмоферрит (4СаО×Al2O3×Fе2О3) – C4AF. Буква С обозначает СаО, буква S – SiO2, буква А – Al2O3, буква F – Fе2О3.

 

 



infopedia.su


Смотрите также