Государственно-частное партнерство
и концессии в сфере ЖКХ

banner two banner two

Состав цемента химический: из чего делают, состав, гост, характеристики, плотность, вес, отличие от бетона, сертификат соответствия, срок хранения, активность

Добавлено автор alexxlab

Содержание

Состав цемента: характеристики и свойства цемента

Цемент – распространенный строительный материал, используемый чаще всего в качестве вяжущего в строительных смесях и растворах. Представляет собой мелкодисперсный порошок серого цвета с зеленоватым или другим оттенком. После взаимодействия с водой цемент и продукты на его основе образуют пластичную массу, которая при твердении трансформируется в искусственный камень.

Сырье для изготовления цемента

Сырьем для производства цемента являются горные породы, добываемые открытым способом:

  • Карбонатные – мел, известняки, известняки-ракушечники, доломит, мергель, туф. В промышленном производстве используются в основном известняки. Точное количество компонента зависит от его свойств и минерального состава. Чем больше в составе породы веществ с кристаллической структурой, тем выше температура плавления.
  • Глинистые – глина, глинистые сланцы, лесс, суглинки, монтмориллонит. Этот компонент осадочного происхождения разбухает при контакте с водой. Цель применения глинистых веществ – повышение пластичности смесей и растворов на базе цементного вяжущего.
  • Добавки. Их перечень определяется в зависимости от свойств, которые необходимо получить. Обычно добавки содержать глинозем, железо, кремний. Для их изготовления используют различные производственные отходы – доменную пыль и другие.

Единой формулы химического состава цемента не существует, так как производители предлагают большое количество разновидностей этого строительного материала с различными эксплуатационными характеристиками.

Наиболее распространен в строительстве портландцемент – без минеральных добавок и с минеральными добавками.

 

Существуют определенные ограничения по минимально допустимым ических соединений, из которых состоит портландцемент:

  • CaO – 62%;
  • SiO2 – 20%;
  • Al2O3 – 4%;
  • Fe2O3 – 2%;
  • MgO – 1%.

Химические составы в процентах некоторых типов цементов

Химический состав, % Характеристика
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 Другие оксиды
Портландцемент
63…66
21…24		 4…8 2…4 3…5 Нормально твердеющий
Глиноземистый цемент
35…43 5…10 39…47 2…15 1,5…2,5 Быстро твердеющий

Что такое цементный клинкер?

Основной компонент производства цемента – клинкер. Это промежуточный полуфабрикат, получаемый обжигом смеси известняка (мела, мергеля или других пород) в количестве 75% и 25% глины. Сырьевые компоненты плавятся с образованием гранул. Клинкер перемалывают и соединяют с молотыми добавками.

Весь процесс изготовления цементного вяжущего можно условно разделить на 3 этапа:

  • изготовление клинкера обжигом – основной процесс, наиболее затратный и трудоемкий;
  • помол клинкера до образования тонкодисперсного порошка;
  • смешивание клинкерного порошка с порошкообразными добавками.

Изготовление клинкера делится на следующие этапы:

  • доставка сырья для клинкера на цементный завод;
  • измельчение сырьевых компонентов;
  • смешивание компонентов в пропорциях, указанных в техдокументации, для последующего обжига.

Технологии производства цемента

Существует несколько технологий производства цемента.

Конкретный вид производства определяется тем, из чего делают цемент:

  • Мокрый. Клинкер изготавливается из мела, глины и воды. К измельченным компонентам добавляют воду. Влажную смесь (шлам) отправляют на обжиг. Полученный после обжига продукт транспортируют в холодильник. После охлаждения его измельчают, смешивают с добавками для получения необходимых свойств вяжущего. Эта технология требует финансовых затрат, поэтому производители в основном применяют другие. Но при необходимости получения цемента с прекрасными эксплуатационными свойствами применяют именно этот способ, позволяющий тонко корректировать состав сырья. Корректировка состава осуществляется в специальных бассейнах при температуре 1000°C.
  • Сухой. Все компоненты – известняк, глина, добавки дробятся в сухом виде. Готовые порошки смешиваются в закрытых боксах с помощью подачи воздуха. Эта методика часто используется производителями, благодаря простоте реализации и относительно невысоким затратам. При производстве нет водяных испарений. Такой способ требует небольших затрат энергоносителей. Он оптимален для однородных сырьевых компонентов.
  • Комбинированный. Эта технология сочетает элементы сухого и мокрого способов. Одна из этих технологий является основной, а вторая дополнительной. Если основной является мокрая методика, то сначала изготавливают сырьевой шлам, корректируют его состав, затем его обезвоживают и обжигают в печи, предназначенной для сухой технологии.

Цемент, независимо от того, из чего он состоит и каким способом приготовлен, складируется в специальных башнях – силосах, в которых, благодаря проветриванию, материал не слеживается, сохраняя рабочие характеристики.

К потребителю цемент поступает навалом или расфасованным в бумажные мешки.

Производство бесклинкерного цемента

Сырьем для бесклинкерного цемента являются доменный или гидравлические шлаки, активаторы и другие дополнительные компоненты. Смесь из подготовленных и взятых в нужных пропорциях компонентов, дробят и перемалывают до мелкодисперсного со стояния. Для бесклинкерного цемента характерны:

  • устойчивость к различным воздействиям окружающей среды;
  • экономичность производства, благодаря невысоким энергозатратам;
  • утилизация отходов металлургических и других производств, что положительно влияет на состояние окружающей среды;
  • различные цвета и свойства конечного продукта, которые можно получать без изменения основных этапов технологического процесса и привлечения дополнительного оборудования.

Основное оборудование для изготовления цемента

При производстве вяжущего используются следующие основные виды оборудования:

  • техника для добычи сырья и его транспортировки к месту изготовления;
  • линия дробления сырья;
  • печи для высокотемпературной обработки;
  • линия дробления полученного клинкера, дозирования и смешивания молотого клинкера с добавками;
  • оборудование для фасовки готового продукта в бумажные мешки.

Типы цемента и сферы их использования

Выпускается множество разновидностей вяжущего с разными эксплуатационными и декоративными характеристиками. Основные виды:

  • Портландцемент. Этот тонкодисперсный порошок серого цвета с зеленоватым оттенком является наиболее распространенным строительным материалом, широко используемым в индивидуальном, масштабном жилищном и промышленном строительстве. Отдельно не применяется. Выступает компонентом строительных смесей и растворов. В сочетании с песком и щебнем используется при производстве бетонных смесей. Из цемента и песка изготавливают сухие строительные смеси, поступающие в продажу фасованными в мешки, или пластичные цементно-песчаные растворы, доставляемые на строительную площадку в виде, готовом к применению. Пластифицирующие добавки регулируют время схватывания раствора и другие характеристики конечного продукта. 
  • Сульфатостойкий. Устойчив к химически активным средам. Применяется для бетонирования подземных и подводных конструкций.
  • Глиноземный. В состав добавляют гипс и глиноземистый шлак, благодаря котором вяжущее быстро схватывается и приобретает марочную прочность. Глиноземный цемент используется при строительстве конструкций, работающих в условиях высокой влажности.
  • Кислотоупорный. При его производстве используются кварцевый песок и кремнефтористый натрий. В качестве жидкости для затворения используется не вода, а жидкое стекло.
  • Шлакопортландцемент. В состав этого вяжущего добавляют гранулы шлака (примерно 25%). Материал применяется в крупномасштабном строительстве.

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:

  1. Типы цементов по химическому составу
  2. Маркировка в соответствии с прочностью
  3. 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.

Состав цемента

Под цементом понимают вяжущее вещество, получаемое в результате измельчения клинкера, а также гипса и добавок. Клинкер в результате спекания сырьевой массы, в составе которой присутствует известняк и глина. Также в клинкере может содержаться нефелиновый шлам, мергель, доменный шлак. Клинкер является основным компонентом, входящим в состав цемента и отражающимся на его качественных характеристиках.

Введение минеральных добавок в размере до 20% от массы позволяет заметно изменить свойства исходного материала. Если содержание добавок превышает 20%, на выходе получается пуццолановый цемент.

Производство цемента

Производственный цикл состоит их нескольких этапов:

  • Первый этап предусматривает нагрев смеси глины и гашенной извести (могут присутствовать другие компоненты в зависимости от типа цемента) до температуры +1450°С, в результате которого образуются гранулы клинкера.
  • Второй этап — спешивание гранул с гипсом (гипс добавляется с целью регуляции времени схватывания, может быть заменен на сульфат кальция) и перемалывание. Далее производится введение добавок (при необходимости), которые окажут влияние на свойства цемента. Усредненные параметры клинкера предусматривают содержание 67% — СаО, 5%  — Al
    2    О3, 22% — SiO2, 3% — Fe2O3 и других компонентов в размере 3%.

Какой состав у цемента

  • Алит (Са3SiO5) – трехкальциевый силикат, обеспечивающий быструю реакцию с водой. Данный компонент играет значительную роль в наборе прочности цемента. Его содержание в клинкере  — 50-70%.
  • Белит (Ca2SiO4) – двухкальциевый силикат. При смешивании с водой на первых порах он медленно вступает в реакцию, при этом его влияние на прочность бетона незначительна. На более поздних сроках белит существенно повышает прочность конструкции. Содержание белита в клинкере – 15-30%.
  • Алюминатная фаза (Са3Al2O6) – трехкальциевый алюминат. Смешиваясь с водой, компонент способен спровоцировать быстрое схватывание. Поэтому в состав цемента добавляется гипс или аналогичные компоненты позволяющие контролировать процесс схватывания. Содержание алюминатной фазы в клинкере – 5-10%.
  • Ферритная фаза (Са3Al2O6) четырехкальциевый алюмоферрит. Скорость реакции с водой промежуточная между показателями белита и алита. На долю ферритной фазы в составе клинкера выпадает 5-15%.
  • Другие элементы (например, оксид кальция или щелочные сульфаты) не более 3%.

Основные характеристики цемента

Согласно ГОСТ 10178-76, данный материал может производиться с добавками и без них. Их содержание может влиять на такие свойства цемента как:

  • Прочность – способность материала воспринимать определенный объем нагрузок без разрушений. Между прочностью и способностью цемента затвердевать при смешивании с водой существуют прямая связь. Маркируется прочность буквой «М» и цифровым значением 300, 400, 500, 550, 600, реже 700 и 800. Определяется данный показатель путем вычисления предела прочности образца на изгиб и характеризует нагрузку в кг на 1 см2.
  • Сроки схватывания. На сроки схватывания и затвердевания цемента непосредственное влияние оказывает тонкость помола клинкера. Чем он тоньше, чем прочнее материал. Сроки схватывания испытательных образцов определяются при испытании густоты цементного теста. Кроме помола, на их продолжительность влияет водопотребность и минералогический состав.

Сроки схватывания для состава нормальной густоты составляют минимум — 45 минут, максимум — 10 часов. С повышением температуры они сокращаются, с понижением – наоборот увеличиваются.

  • Водопотребность – количество воды, которое требуется для гидратации состава и придания определенной пластичности цементному тесту. Как правило, в процессе гидратации используется 15-17% воды от массы цемента. Если требуется обеспечить подвижность раствора, воды берется в 2 раза больше.

  • Насыпная плотность. В уплотненном состоянии данный показатель равняется 1400-1700 кг/см3, в рыхлом – 900-110 кг/см3. При этом истинная плотность цемента – 3000-3100 кг/см3.
  • Коррозийная стойкость. Данная характеристика зависит от минерального состава и плотности материала. С повышением тонкости помола клинкера и увеличением пористости бетона происходит снижение коррозийной стойкости.
  • Тепловыведение. В процессе затвердевания цемент выделает тепло. Если данный процесс проходит медленно, то риск возникновения трещин на поверхности конструкции минимален.

Если отмечается ускоренное тепловыведение, использовать данный материал в создании массивных сооружений не рекомендуется. Регулировать такой показатель как тепловыведение цемента можно путем введения в его состав инертных и активных добавок.

  • Морозостойкость – способность выдерживать определенное количество циклов оттаивания и замораживания в пресной или соленой воде.

Рецептура цемента М500

Несмотря на впечатляющий выбор строительных материалов и смесей, цемент М500 по-прежнему не утрачивает своей высокой популярности. Как и десятки лет тому назад, он применяется практически повсеместно в заливке фундамента и производстве бетона.

Столь высокий спрос на материал объясняется его экологичностью (производится на основе глинистых пород), высокой стойкостью к агрессивным средам и коррозии (используют в устройстве плотин и прочих гидротехнических сооружений). На его основе производят бетон, железобетон, пескобетон, асбестоцемент, строительные смеси и растворы.

Цементная группа включает:

  • БТЦ – быстротвердеющий,
  • БПЦ – белый,
  • СПЦ – сульфатостойкий,
  • ЦПЦ – цветной,
  • ГПЦ – гидрофобный цемент.

Пластифицированный ПЦ получают путем введения в сухой состав 0,25% сульфатно-спиртовой барды. При добавлении данного компонента увеличиваются показатели морозостойкости, смесь обретает повышенную подвижность. Серый цвет смеси придают содержащиеся в ней соединения железа. Как и любой другой строительный материал, он отличается по количеству введенных добавок.

Цемент М500 —  М (марка прочности), 500 – нагрузка (кг) на 1 см2. Процентное содержание добавок можно определить по цифре возле буквы Д в маркировке цемента.

Химический состав цемента М500 (ПЦ 500 Д0) (%)

  • 21,55 — оксид кремния
  • 65,91 — оксид кальция
  • 5,55 — оксид алюминия
  • 4,7 — оксид железа
  • 1,9 — ангидрид серной кислоты
  • 1,46 — оксид магния
  • 0,35 — оксид калия
  • 0,49 — потери при прокаливании.

Показатели качества цемента М500:

  • активность при пропаривании – 35,3;
  • сроки схватывания, 155 минут – начало и 250 минут – конец;
  • прочность при сжатии, на третьи сутки– 34,1 Мпа и  51,3 Мпа — на 28 сутки;
  • тонкость помола  — 92,3%.

Химический состав клинкера:

  • оксид магния, % — 1,26
  • содержание SO3, % — 0,1
  • хлор-ион % – 0,0001
  • нерастворимый остаток, % — 0,41

Минералогический состав клинкера (%):

  • С2S(2CaO*SiO2) двухкальциевый силикат – 16,7
  • С3S(3CaO*SiO2) трех кальциевый силикат – 59,8
  • С4AF(4CaO*Al2O3*Fe2O3) четырех кальциевый алюмоферрит – 14,3
  • С3A(3CaO*Al2O3) трех кальциевый алюминат – 6,7

Основные разновидности материала:

  • М500 Д0 – порошковый состав без примесей и добавок, способен придать бетону высокую прочность, морозо- и водостойкость. Используется в промышленном строительстве, эффективен при восстановительных, аварийных и ремонтных работах благодаря высокой начальной прочности;
  • М500 Д20. В составе смеси содержится 20% добавок. Характеризуется высокими показателями водо- и морозостойкости, практически не подвержен действию коррозии. Используется в разных отраслях строительства, в производстве фундаментов, железобетона, балок и пр. Данный стройматериал широко применяется в изготовлении кладочных, штукатурных, строительных и бетонных растворов, в проведении ремонтно-строительных работ.

Основные характеристики цемента М500:

  • Длительный эксплуатационный период.
  • Быстродействие (схватывание происходит через несколько часов после затворения).
  • Отличная адаптация к окружающим средам.
  • Удобство приготовления и использования состава.
  • Высокое качество готовых сооружений, низкий износ и деформация.

Использование цемента М500 позволяет существенно сократить строительный цикл и обеспечить конструкциям высокую прочность.

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 C2S.
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.

ХиМиК.ru — ЦЕМЕНТЫ — Химическая энциклопедия

ЦЕМЕНТЫ, порошкообразные минер. вяжущие материалы, образующие при взаимод. с водой или водными р-рами солей пластичную массу, превращающуюся со временем в твердое камневидное тело; осн. строит. материал.
Наиб. распространение получил т. наз. портландцемент (от назв. г. Портленд в Великобритании), содержащий гл. обр. высокоосновные силикаты кальция. Хим. состав портландцемента (без добавок), в % по массе: 62-76% СаО, 20-23% SiO2, 4-7% А12О3, 2-5% Fе2О3, 1-5% MgO; минералогич. состав, в % по массе: твердые р-ры на основе 3CaO x SiO2, или Са3SiO5 (алкит, 45-65%), 2CaO x SiO2, или Ca2SiO4 (белит, 15-30%), алюминат кальция ЗСаО x А12О3 (3-14%), алюмоферрат(III) кальция 4СаО x А12О3 xFе2О3 (10-18%). Известны отличающиеся составом и назначением разл. виды портландцемента, напр, высокопрочный, быстротвердеющий, гидрофобный и др., его смеси с гранулированным шлаком (шлакопортландцемент) и горн. породами — пуццоланами — трепелом, туфом, пемзой (пуццолановый портландцемент). Другие распространенные виды цементов- глиноземистый, гипсоглиноземистый расширяющийся (табл. 1).

Получение. Сырьем для получения цементов служат прир. материалы (известковые, глинистые, мергелистые, гипсовые, глиноземистые породы) и пром. отходы (металлургич. и топливные шлаки, золы от сжигания углей, белитовый шлам, отходы от переработки нефелиновых пород и др.).
Произ-во цементов включает приготовление сырьевой смеси (дробление исходных материалов, их тонкий помол, перемешивание, корректировка хим. состава смеси), обжиг сырьевой смеси, тонкий помол обожженного продукта (клинкера) до порошкообразного состояния вместе с небольшим кол-вом гипса, активными (шлак, зола, гемза) и неактивными при взаимод. с водой (кварц, карбонатные породы) минер. добавками и др. в-вами, придающими цементам нужные св-ва (напр., пластификаторы, гидрофобные добавки).
В зависимости от метода приготовления сырьевой смеси различают сухой, мокрый и комбинир. способы произ-ва. При сухом способе сырье (известняк и глина) в процессе дробления и помола в мельницах высушивается и превращается в сырьевую муку, после чего мука поступает на обжиг. При мокром способе помол сырьевых компонентов осуществляют в мельницах в присут. воды, к-рую вводят для понижения твердости, интенсификации процесса помола и уменьшения удельного расхода энергии. Влажность сырьевой смеси (шлама), поступающего на обжиг, при мокром помоле составляет 34-43% по массе; для снижения влажности шлама к сырьевой смеси добавляют сульфитно-дрожжевую бражку, триполифосфат Na или ПАВ. При комбинированном способе сырьевая смесь готовится по предыдущей схеме, затем обезвоживается на вакуум-фильтрах или вакуум-прессах, формуется в гранулы и поступает на обжиг.
Обжиг сырьевой смеси осуществляют при 1450 °С во вращающихся (редко шахтных) печах, представляющих собой наклонный стальной цилиндр, в загрузочную часть к-рого подается сырьевая смесь, а со стороны выгрузки (головки) печи через форсунку — топливо (см. Печи). Сырьевая смесь движется по направлению к головке печи, подвергаясь действию нагретых топочных газов. Вращающуюся печь условно разделяют на неск. технол. зон. В зоне сушки под действием отходящих топочных газов сырьевая смесь подсушивается, в зоне подогрева нагревается до 500-600 °С и переходит в зону кальцинирования (900-1200 °С), в к-рой происходит разложение СаСО3. Получающийся СаО в твердом состоянии взаимод. с составными частями глины и железистого компонента с образованием в экзотермич. зоне 2CaO x SiO2, 5СаО x 3А12О3, 3СаО x А12O3, 4CaO x Al2O3 xFe2O3, 2CaO x Fe2O3, а также СаО, MgO и др. оксидов.
В зоне спекания при т-ре 1450 °С обжигаемый материал (клинкер) частично плавится; в этой зоне образуется главный минерал клинкера ЗСаО x SiO2. При дальнейшем прохождении по печи клинкер попадает в зону охлаждения (т-ра 1000-1200 °С). Холодный клинкер дробят и тонко измельчают вместе с гипсом и др. добавками в барабанных шаровых мельницах, а затем транспортируют в железобетонные цилиндрич. емкости - т. наз. цементные силосы.

Свойства. При взаимод. цементов с водой — гидратации, затворении — первоначально образуется пластичное цементное тесто, к-рое со временем на воздухе или в воде уплотняется, теряет пластичность и превращается в т. наз. цементный камень. Безводные минералы клинкера превращаются при этом в соответствующие гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты(III) Са, напр.:

ЗСаО x SiO2 + 2H2O Ca2SiO4 x Н2О + Са(ОН)2
Ca2SiO4 + Н2О Ca2SiO4 х Н2О ЗСаО х А12О3 + 6Н2О ЗСаО х А12О3 х 6Н2О

Образовавшийся Са(ОН)2 под действием СО2воздуха постепенно превращается в СаСО3, гидроалюминаты Са с гипсом в присут. воды дают двойные основные сульфаты, напр. Са6А12(ОН)12(SО4)3 x26Н2О и Ca4Al2(OH)12SO4 x6H2O. При получении бетона образовавшийся Са(ОН)2 с СО2воздуха и SiO2 превращается в очень прочную массу, состоящую из карбонатов и силикатов Са.

Табл. 1.-ОСНОВНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Название

Вещественный состав, % по массе

Минералогнч. состав клинкера, % по массе

Особые свойства

Области применения

Обычный

ЗСаО х SiO2 (45-67) 2CaO х SiO2 (13-35) ЗСаО х Al2O3 (2-12) 4СаО хAl2O3 х Fe2O3 (8-16)

 Монолитный бетон для зданий и сооружений, сборные железобетонные конструкции, дорожное строительство, наружные части гидротехн. сооружений, строит. растворы

Быстр отвердеющий

 Более быстрое твердение в течение 3 сут и более тонкий помол, чем у обычного портландцемента

Сборные железобетонные конструкции, скоростное строительство
Клинкер (до 96), гипс (до 3,5)

ЗСаО х SiO2 (до 50) ЗСаО х Al2O3 (5) ЗСаО х Al2O3+ (до 22) +4CaO х Al2O3 x Fe203

 Для сооружений, находящихся под действием сульфатов или в условиях замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания

Высокопрочный

ЗСаО х SiO2 (до 70) ЗСаО х Al2O3 (6-8)

Для конструкций, находящихся под нагрузкой

Гидрофобный

 Клинкер (до 90)*, гидрофобная добавка (0,05) Те же, что у обычного и пластифицир. портландцементов; возможность длит. хранения цемента

Пластифицированный

 Клинкер (до 90)**, пластифицирующая добавка (0,15-0,25)

«

То же

 Для сооружений, нуждающихся в повышенной морозостойкости; для экономии цемента или бетонной смеси
Клинкер (до 90), активная минер. добавка (до 25), инертная добавка (до 10), шлак (до 15), песок (до 10), пластифицирующая добавка (0,15)

«

Быстрое твердение и медленное схватывание

Тампонирование нефтяных и газовых скважин

Декоративный

 Клинкер (до 80-85), диатомит (6), инертная минер. добавка (до 10) или минер. пигмент (до 15)

3CaO х SiО2 (45-50) 2CaO х SiO2 (23-37) ЗСаО х Al2O3 (до 15) 4СаОхAl2O3 хFe2О3(до 2)

Имеет белый цвет или окрашен в разл. цвета

Отделка зданий и сооружений, скульптурные работы

Напрягающий

 Клинкер (до 85), высокоглиноземистый шлак (15-20), гипс (до 10) ЗСаО х SiO2 2CaO х SiО2 2CaO х Al2O3 х SiO2

CaO х Al2O3 12CaO х 7Al2O3

Быстрое твердение и быстрое схватывание; расширяется при твердении более чем на 0,5 %

Напорные железобетонные трубы, тонкостенные изделия

Пуццолановый сульфатостойкий

 Клинкер (до 60), добавки вулканич. (24—40) или осадочного происхождения, гипс (до 3,5)

ЗСаО х Al2O3 (до 8) 4CaO x Al2O3 x Fe2O3 3CaO x SiO2 2CaO x SiO2

 Подводные и подземные сооружения в условиях постоянного воздействия агрессивных (сульфатных) вод

Шлакопортландцемент

 Клинкер (40-70), гранулир. диатомитовый шлак (30-60), гипс (до 3,5)

Эффективен для сборного железобетона, изготовляемого с тепловлажностной обработкой

Прочие цементы

Глиноземистый***

 Глиноземистый шлак (до 99), добавки (до 1)

CaO x Al2O3 12CaO x 7Al2O3 CaO x 2Al2O3 2CaO x Al2O3 xSiO2 Fe2O3

 Быстрое твердение при нормальной и повышенной т-рах, высокая стойкость к действию минер. в-в; потеря прочности (до 60%) через 15-20 лет Срочные аварийные и восстановят. работы; сооружения, подвергающиеся действию вод или О2; получение жаростойких бетонов и р-ров. Не применяется в условиях повыш. т-ры и влажности

Гипсоглиноземистый расширяющийся

 Глиноземистый шлак (до 70), гипс двухводный (до 30), сульфатноспиртовая барда, бура (до 10)

To же

 Расширение при твердении в воде (через 1 сут 0,15%, через 28 сут 0,3-1%), быстрое твердение; водонепроницаемы Водонепроницаемые бетоны и р-ры, заделка стыков, ремонтные работы, тампонирование нефтяных и газовых скважин

*Гидрофобные добавки — мылонафт, олеиновая к-та, иногда триэтаноламин. **Пластифицирующая добавка — лигносульфонаты. ***При содержании 40-48% Al2O3 наз. обычным глиноземистым, при содержании 60-72% Al2O3 — высокоглиноземистым (талюмом), при более 72% Al2O3 — особо чистым высоко-глиноземистым.

Существуют две осн. теории механизма гидратации цементов: согласно одной из них, гидратация идет в р-ре, из к-рого выпадают образующиеся гидраты, согласно второй — вода присоединяется к твердому в-ву. Гидратные новообразования совместно с первоначальными частицами создают рыхлую коагуляц. структуру, в к-рой протекают процессы кристаллизации гидратов. При этом образуются кристаллич. сростки, пронизывающие структуру и вызывающие уплотнение цементного теста (схватывание). Началом схватывания считается начало процесса потери пластичности, концом — переход в плотное (хотя и непрочное) состояние. Нарастание прочности при твердении определяется медленной кристаллизацией гидратных составляющих цементного камня.
По прочности цементы делится на марки, к-рые определяются гл. обр. пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40 х 40 х 160 мм, изготовленных из цементного р-ра состава 1:3 (по массе) с кварцевым песком (срок твердения образцов в воде 28 сут с момента изготовления). Марки выражаются цифрами 300-600 (как правило, через 100), обозначающими прочность при сжатии соотв. в 30-60 МПа (табл. 2).

Табл. 2.— ПРОЧНОСТЬ НЕКОТОРЫХ МАРОК ЦЕМЕНТОВ

Цемент

Марка

при сжатии

при изгибе

3 сут

28 сут

3 сут

28 сут

400

_

40

_

5,5

400

25

40

4

5,5

500

28

50

4,5

6,0

высокопрочный

550

_

55

_

6,2

600

_

60

__

6,5

сульфатостойкий

400

—

40

_

5,5

500

—

50

—

6,0

декоративный (белый)

400

_

40

_

5,5

500

_

50

—

6,0

напрягающий

НЦ-10

15

50

_

6,0

НЦ-20

15

50

—

6,0

НЦ-40

—

40

—

5,5

Глиноземистый цемент

400

25

40

5,5

500

28

50

4,5

6,0

Лит.: Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В. В., Химическая технология вяжущих материалов, М., 1980; Кузнецова Т. В., Алюминатные и сульфалюминатные цементы, М., 1986; Taylor H.F.W., Cement chemistry, L., 1990.

Т. В. Кузнецова.

Состав и свойства цемента. — Завод ВосЦем

Цементом называется вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и необходимого количества гипса и добавок. Клинкер получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых других материалов (мергеля, нефелинового шлама, доменного шлака), взятых в соотношении, которое обеспечивает образование в клинкере силикатов кальция, алюминатной и алюмоферритной фаз. Клинкер – один из важнейших компонентов цемента, от его состава зависят основные свойства цемента, полученного на его основе.

Введение в состав цемента до 15% активных минеральных добавок, предусмотренных стандартом, влияет на его свойства сравнительно в небольшой степени. Если ввести таких добавок больше (выше 20%), свойства получаемого продукта будут уже заметно отличаться от свойств цемента. Такой продукт называют пуццолановым цементом. Предусмотренный стандартом разрыв в дозировке гидравлических добавок от 15 до 20% сделан для того, чтобы более отчетливо различать цемент и пуццолановый цемент.

Удельный вес портландцемента колеблется в пределах 3,0-3,2. Объемный вес цемента в рыхлонасыпанном состоянии 900-1300 кг/м3, а в уплотненном 1400-2000 кг/м3. При расчете емкости складов объемный вес принимают равным 1200 кг/м3, а при объемной дозировке материалов для приготовления бетонной смеси 1300 кг/м3.

Цемент (ГОСТ 10178-76) выпускают без добавок или активными минеральными добавками, отвечающими требованиям ОСТ 21-9-74. К основным свойствам цемента относятся: прочность (активность), сроки схватывания, равномерность изменения объема, тонкость помола, плотность, водопотребность, водоотделение, морозостойкость, тепловыделение, сцепление со стальной арматурой.

Прочность – свойство материалов в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные нагрузки. Прочность цемента зависит от его потребности затвердевать при смешивании водой в прочное камневидное тело. По механической прочности цемент подразделяется на четыре марки: 400, 500, 550 и 600. Марка прочности определяется пределом прочности при изгибе образцов.
Подробнее — прочность цемента.

Сроки схватывания цемента определяют при испытании теста нормально густоты. Нормальная густота цементного теста характеризуется количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента. Равномерность изменения объема цемента определяют при испытании образцов кипячением в воде. Если цемент после вылеживания не обладает равномерностью изменения объема, то его нельзя применять в строительстве, так как могут появиться вредные напряжения и бетон разрушится. Тонкость помола цемента влияет на скорость его схватывания и твердения. Чем тоньше измельчен цемент, тем выше его прочность, особенно в начальный период твердения. Тонкость помола характеризуется также удельной поверхностью, т.е. суммарной поверхностью всех частиц, содержащихся в 1 кг цемента. Плотность цемента колеблется в пределах от 3000 до 3200 кг/м3.
Подробнее — скорость схватывания цемента.

Изменение объема цемента при твердении. По стандарту приготовленные из цемента лепешки при испытании кипячением в воде должны равномерно изменяться в объеме. Цемент, не удовлетворяющий этому требованию, применять в строительстве нельзя, так как это приводит к появлению вредных напряжений и даже разрушению бетона.
Подробнее — твердение цемента.

Водопотребность цементного теста. Вода добавляемая к цементу при затворении, необходима для нормального течения химических процессов, происходящих при твердении цемента, и для придания свежеприготовленному цементному раствору или бетону подвижности (пластичности, текучести), что обеспечивает плотность его укладки в форму или опалубку. Уменьшить водопотребность и увеличить пластичность цемента можно путем введения пластифицирующих органических и неорганических поверхностно-активных веществ, например сульфитно-дрожжевой бражки.
Подробнее — водопотребность и связующая способность цементного теста.

Водоотделение цементного теста – процесс отжима воды в затворенном цементном тесте, растворе или бетоне под действием силы тяжести зерен заполнителя и частиц цемента. Некоторое количество воды при этом выступает на поверхность уложенной бетонной смеси (наружное водоотделение), а часть воды скапливается под поверхностями зерен крупного наполнителя (внутреннее водоотделение).
Подробнее — водоотделение и водоудерживающая способность цементного теста.

Морозостойкость цементных растворов и бетонов – способность сопротивляться попеременному их замораживанию и оттаиванию в пресной или морской воде. Вода при замерзании превращается в лед, при этом она увеличивается в объеме примерно на 8 %. Это создает давление на стенки пор, нарушает структуру раствора или бетона и в конечном результате приводит к его разрушению.
Подробнее — влияние пониженных и повышенных температур на твердеющий цемент.

Тепловыделение. В процессе твердения цемент выделяет тепло. Если тепло выделяется очень медленно, то это обычно не вызывает возникновения трещин в бетоне. Если же этот процесс протекает сравнительно быстро, то применять данный цемент для возведения массивных сооружений не следует. Количество выделяющегося при твердении тепла можно уменьшить путем подбора соответствующего минералогического состава цемента, а также посредство введения некоторых измельченных активных минеральных и инертных добавок.
Подробнее — выделение тепла при твердении цемента.

Коррозионная стойкость цемента в основном зависит от плотности бетона или раствора и минералогического состава цемента. Коррозионная стойкость бетона уменьшается с увеличением его пористости и с повышением тонкости помола цемента.
Подробнее — коррозия цемента, виды коррозии и борьба цементной коррозией.

Химический состав цемента | Строим вместе дом.com

Для получения цемента необходимо соединить два технологических процесса последовательно. Вначале получение цементного клинкера, а после на его основе — вяжущего вещества. Процесс производства цемента можно рассмотреть на примере портландцементного клинкера.

Для получения портландцементного клинкера необходимо взять 73—75 % известняка (СаСО3) и 25—27 % глины. Глина состоит из кремнезёма (Si02), глинозёма (Аl2О3), оксидов железа (Fe2O3) и др. Эта сырьевая смесь может быть как природного происхождения (мергели, мергелистые известняки), так и искусственно приготовленная. Но, по причине редкости данного состава в природе, часто производителям цемента приходится ориентироваться в основном на искусственные сырьевые смеси.

Портландцементный клинкер получают путём приготовления сырьевой смеси надлежащего состава (так называемого – шлама) и обжигу её до спекания при температуре 1450 °С. Обжиг производят во вращающихся цилиндрических печах, футерованных огнеупорным материалом внутри. Диаметр таких печей может быть 4-7м и длина – 95-230м. Эти параметры печей зависят от способа производства цемента. Способы производства цемента подразделяются на мокрый, сухой и комбинированный. Не будем отходить от темы – химический состав цемента, и продолжим.

В процессе обжига (при t= 1000—1100 °С) из известняка образуются оксиды кальция (СаО), которые при дальнейшем повышении температуры вступают в химическое взаимодействие с составляющими глины. В результате чего образуются сложные химические соединения, которые после тонкого измельчения и затворения водой способны твердеть, или превращаться в цементный камень. Эти соединения, которые и отражают химический состав цемента, называют клинкерными минералами.

Основные клинкерные минералы – это алит, белит, целит и четырёхкалъциевый алюмоферрит. Сейчас более подробно разберём минералогический состав цемента.

Алит (трёхкальциевый силикат — ЗСаО•SiO2) — содержится в количестве 45—65 %. Это один из важнейших клинкерных минералов, определяющий время твердения, прочность и другие свойства. Отличается высокой химической активностью, скоростью твердения и прочностью, т. е. повышенное содержание в клинкере алита обеспечивает получение быстротвердеющего и высокопрочного портландцемента. При твердении алита выделяется много теплоты.

Белит (двухкалъциевый силикат — 2СаО•SiO2) — содержится в количестве 20—35 %, менее активен, чем алит. Твердеет медленно, но продолжительное время и в последующем набирает достаточно высокую прочность. При твердении выделяет мало теплоты.

Целит (трёхкальциевый алюминат — ЗСаО•Al2O3) — содержится в количестве 4—12 %. Очень быстро взаимодействует с водой (гидратируется) и твердеет, выделяя при этом большое количество теплоты. Имеет небольшую прочность и малую стойкость против воздействия сернокислых соединений.

Четырёхкалъциевый алюмоферрит (браунмиллерит — 4СаО•Al2O3•Fe2O3) — содержится в количестве 10—20 %. Твердеет медленнее, чем алит, но быстрее, чем белит. Прочность тоже несколько ниже, чем у алита.

Так как каждый из этих минералов имеет свои специфические свойства, то и минеральный состав цемента с содержанием одного или двух преимущественных минералов так же получает присущие им свойства и соответствующее название (алитовый, белитовый, алюминатный, алюмоферритный).

Охлаждённый клинкер размалывают совместно с добавками и получают портландцемент. Вводимые при помоле клинкера добавки снижают стоимость портландцемента и регулируют его свойства. К примеру, делают его гидрофильным или гидрофобным, снижают водопотребность, увеличивают водо- и коррозионную стойкость, усиливают декоративные свойства, ускоряют или замедляют процессы схватывания и твердения, то есть позволяют получать цементы с заранее заданными свойствами.

Можно конечно было написать и так:

– химический состав портландцемента: СаО – 60…67%; SiO2  – 19…24%; Al2O3  – 4…8%; Fe2O3– 2…6%; MgО – ≤5%; SiO3 – 1…4%; свободный СаО – ≤5%.

Вышеуказанные оксиды находятся в сложных соединениях – клинкерных минералах, о которых вы прочли еще выше, то есть те самые алит, белит, целит и браунмиллерит.

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 затвердевают до твердой массы. 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 до обжига измельченных и смешанных ингредиентов, до окончательного охлаждения и хранения готового продукта.

Encyclopædia Britannica, Inc.

В этой статье рассматривается историческое развитие цемента, его производство из сырья, его состав и свойства, а также проверка 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 сам по себе (т.е. «в чистом виде» в качестве затирочного материала), но обычно используется в растворе и бетоне, в которых цемент смешивается 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 имеет размер от 19 до 25 мм (от 0,75 до 1 дюйма), но крупный заполнитель может также достигать 150 мм ( 6 дюймов) при укладке бетона в большие массивы, 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 при производстве кирпича, черепицы, черепицы, труб, балок, шпал и различных экструдированных изделий. Продукция собирается на фабриках 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.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

Как производится цемент

Портландцемент является основным ингредиентом бетона. Бетон образуется, когда портландцемент образует пасту с водой, которая связывается с песком и камнем, чтобы затвердеть.

Цемент производится с помощью тщательно контролируемого химического соединения кальция, кремния, алюминия, железа и других ингредиентов.

Обычные материалы, используемые для производства цемента, включают известняк, ракушечник, мел или мергель в сочетании со сланцем, глиной, сланцем, доменным шлаком, кварцевым песком и железной рудой.Эти ингредиенты при нагревании при высоких температурах образуют каменное вещество, которое измельчается в мелкий порошок, который мы обычно называем цементом.

Каменщик Джозеф Аспдин из Лидса, Англия, впервые изготовил портландцемент в начале XIX века, сжигая порошкообразный известняк и глину в своей кухонной плите. Этим грубым методом он заложил основу отрасли, которая ежегодно буквально перерабатывает горы известняка, глины, цементной породы и других материалов в порошок, настолько мелкий, что он может проходить через сито, способное удерживать воду.

Лаборатории цементных заводов проверяют каждый этап производства портландцемента путем частых химических и физических испытаний. Лаборатории также анализируют и тестируют готовый продукт, чтобы убедиться, что он соответствует всем отраслевым спецификациям.

Самый распространенный способ производства портландцемента — сухой. Первым шагом является добыча основного сырья, в основном известняка, глины и других материалов. После добычи порода дробится. Это включает в себя несколько этапов.Первое дробление уменьшает размер камня до максимального размера около 6 дюймов. Затем порода поступает на вторичные дробилки или молотковые дробилки для измельчения примерно до 3 дюймов или меньше.

Дробленая порода смешивается с другими ингредиентами, такими как железная руда или летучая зола, измельчается, смешивается и подается в цементную печь.

Цементная печь нагревает все ингредиенты примерно до 2700 градусов по Фаренгейту в огромных стальных цилиндрических вращающихся печах, облицованных специальным огнеупорным кирпичом. Обжиговые печи часто достигают 12 футов в диаметре — достаточно большого размера, чтобы вместить автомобиль, и во многих случаях больше, чем высота 40-этажного здания.Большие печи устанавливаются с небольшим наклоном оси от горизонтали.

Тонко измельченное сырье или суспензия подается в верхнюю часть. В нижней части находится ревущий взрыв пламени, произведенный точно контролируемым сжиганием порошкообразного угля, нефти, альтернативных видов топлива или газа с принудительной тягой.

По мере того, как материал движется через печь, определенные элементы уносятся в виде газов. Остальные элементы объединяются, образуя новое вещество, называемое клинкером.Клинкер выходит из печи в виде серых шариков, размером с мрамор.

Клинкер выгружается раскаленным из нижнего конца печи и обычно доводится до рабочей температуры в различных типах охладителей. Нагретый воздух из охладителей возвращается в печи, что позволяет сэкономить топливо и повысить эффективность горения.

После охлаждения клинкера цементные заводы измельчают его и смешивают с небольшим количеством гипса и известняка. Цемент настолько мелкий, что в 1 фунте цемента содержится 150 миллиардов зерен.Теперь цемент готов к транспортировке компаниям по производству товарного бетона для использования в различных строительных проектах.

Хотя сухой процесс является наиболее современным и популярным способом производства цемента, в некоторых печах в США используется мокрый процесс. Эти два процесса по сути схожи, за исключением мокрого процесса, когда сырье измельчается с водой перед подачей в печь.

Портлендский цемент — Интерактивное покрытие

Цемент — главный ингредиент цементного теста — связующее в портландцементном бетоне (PCC).Это гидравлический цемент, который при смешивании с водой затвердевает в твердую массу. Вкрапленный в совокупную матрицу, он образует ОКК. В качестве материала портландцемент используется уже более 175 лет, и с эмпирической точки зрения его поведение хорошо изучено. Однако с химической точки зрения портландцемент представляет собой сложное вещество, механизмы и взаимодействия которого еще предстоит полностью определить. ASTM C 125 и Portland Cement Association (PCA) дают следующие точные определения:

  • Гидравлический цемент: Неорганический материал или смесь неорганических материалов, который схватывается и развивает прочность за счет химической реакции с водой с образованием гидратов и способный делать это под водой.
  • Портландцемент: Гидравлический цемент, состоящий в основном из гидросиликатов кальция.

Фон

Рис. 1. Остров Портленд, Англия

Рис. 2. Известняк у Портлендского Билла возле Уэймута

Хотя использование цементов (как гидравлических, так и негидравлических) насчитывает многие тысячи лет (по крайней мере, с древних египетских времен), первое появление «портландцемента» произошло в 19 – годах.В 1824 году каменщик из Лидса Джозеф Аспдин получил патент на гидравлический цемент, из которого он создал «портландцемент» (Mindess and Young, 1981 [1] ). Он назвал цемент, потому что он давал бетон, который напоминал цвет природного известняка, добываемого на острове Портленд, полуострове в Ла-Манше (см. Рис. 1 и 2). С тех пор название «портландцемент» прижилось и пишется строчными буквами, потому что теперь оно признано торговым наименованием типа материала, а не конкретной ссылкой на Портленд, Англия.

Сегодня портландцемент является наиболее широко используемым строительным материалом в мире, его ежегодно производится около 1,56 миллиарда тонн (1,72 миллиарда тонн). Ежегодное мировое производство портландцементного бетона составляет около 3,8 миллиона кубических метров (5 миллиардов кубических ярдов) в год (Цементная ассоциация Канады, 2002, [2] ). В США жесткие дорожные покрытия являются крупнейшим разовым применением портландцемента и портландцементного бетона (ACPA, 2002 [3] ).

Производство

Несмотря на то, что существует несколько разновидностей портландцемента, производимого в промышленных масштабах, в каждом из них используется одно и то же основное сырье и химические компоненты.Основными химическими компонентами портландцемента являются кальций, кремнезем, глинозем и железо. Кальций получают из известняка, мергеля или мела, а кремнезем, глинозем и железо — из песков, глин и источников железной руды. Другое сырье может включать сланец, оболочки и промышленные побочные продукты, такие как прокатная окалина (Ash Grove Cement Company, 2000 [4] ).

Базовый производственный процесс нагревает эти материалы в печи примерно до 1400–1600 ° C (2600–3000 ° F) — температурного диапазона, в котором два материала химически взаимодействуют с образованием силикатов кальция (Mindess and Young, 1981 [1] ).Это нагретое вещество, называемое «клинкером», обычно имеет форму маленьких серо-черных гранул диаметром около 12,5 мм (0,5 дюйма). Затем клинкер охлаждают и измельчают в мелкий порошок, который почти полностью проходит через сито 0,075 мм (№ 200) и укрепляется небольшим количеством гипса. Результат — портландцемент. Портлендская цементная ассоциация (PCA) имеет прекрасную интерактивную иллюстрацию этого процесса на своем веб-сайте.

Химические свойства

Цементы

Portland можно охарактеризовать по химическому составу, хотя они редко используются в дорожных покрытиях.Однако именно химические свойства портландцемента определяют его физические свойства и то, как он затвердевает. Таким образом, базовое понимание химии портландцемента может помочь понять, как и почему он ведет себя именно так. В этом разделе кратко описывается основной химический состав типичного портландцемента и то, как он гидратируется.

Базовый состав

В таблице 1 и на рисунке 3 показаны основные химические составляющие портландцемента.

Таблица 1. Основные составляющие типичного портландцемента (Mindess and Young, 1981 [1] )

Химическое название Химическая формула Сокращенное обозначение Весовые проценты
Силикат трикальция 3CaO × SiO 2 C 3 S 50
Дикальций силикат 2CaO × SiO 2 C 2 S 25
Алюминат трикальция 3CaO × Al2O 3 С 3 А 12
Тетракальций Алюмоферрит 4CaO × Al 2 O 3 × Fe 2 O 3 С 4 AF 8
Гипс CaSO 4 × H 2 O CSH 2 3.5
Рис. 3. Типичный оксидный состав портландцемента общего назначения (Mindess and Young, 1981).

Гидратация

Когда портландцемент смешивается с водой, его химические составляющие подвергаются ряду химических реакций, вызывающих его затвердевание (или схватывание). Все эти химические реакции включают добавление воды к основным химическим соединениям, перечисленным в таблице 1. Эта химическая реакция с водой называется «гидратация». Каждая из этих реакций происходит в разное время и с разной скоростью.Вместе результаты этих реакций определяют, как портландцемент затвердевает и набирает прочность.

  • Силикат трикальция (C 3 S) . Быстро увлажняет и затвердевает и в значительной степени отвечает за начальное схватывание и раннюю прочность. Портландцементы с более высоким содержанием C 3 S будут демонстрировать более высокую начальную прочность.
  • Силикат дикальция (C 2 S) . Медленно увлажняет и затвердевает и в значительной степени способствует увеличению силы после одной недели.
  • Алюминат трикальция (C 3 A) . Быстрее всего увлажняет и затвердевает. Почти сразу же выделяет большое количество тепла и в некоторой степени способствует ранней силе. Гипс добавлен в портландцемент для замедления гидратации C 3 A. Без гипса, C 3 Гидратация приведет к схватыванию портландцемента почти сразу после добавления воды.
  • Тетракальций алюмоферрит (C 4 AF) . Быстро увлажняет, но очень мало способствует укреплению сил.Его использование позволяет снизить температуру в печи при производстве портландцемента. Большинство цветовых эффектов портландцемента обусловлено C 4 AF.

На рис. 4 показаны скорости выделения тепла, которые дают приблизительное представление о времени гидратации и времени первоначального схватывания типичного портландцемента.

Рис. 2. Скорость выделения тепла во время гидратации типичного портландцемента. Результатом двух гидратации силиката является образование гидрата силиката кальция (часто обозначаемого C-S-H из-за переменной стехиометрии).C-S-H составляет примерно 1/2 — 2/3 объема гидратированной пасты (вода + цемент) и поэтому доминирует в ее поведении (Mindess and Young, 1981 [1] ).

Виды портландцемента

Зная основные характеристики входящих в состав портландцемента химических соединений, можно изменять его свойства, регулируя количество каждого соединения. В США стандарты AASHTO M 85 и ASTM C 150, Стандартные спецификации для портландцемента признают восемь основных типов портландцементного бетона (Таблица 2).Есть также много других типов смешанных и запатентованных цементов, которые здесь не упоминаются.

Таблица 2. Типы портландцемента по ASTM

Тип Имя Назначение
I Нормальный Цемент общего назначения, подходящий для большинства целей.
IA Нормальное вовлечение воздуха Воздухововлекающая модификация типа I.
II Умеренная сульфатостойкость Используется в качестве меры предосторожности против умеренного сульфатного нападения.Обычно он выделяет меньше тепла и медленнее, чем цемент типа I.
IIA Умеренное сульфатостойкость — воздухововлечение Воздухововлекающая модификация Типа II.
III Высокая ранняя прочность Используется, когда требуется высокая ранняя прочность. В нем больше C3S, чем в цементе типа I, и он был измельчен более мелко, чтобы обеспечить более высокое отношение поверхности к объему, что ускоряет гидратацию. Увеличение прочности вдвое больше, чем у цемента типа I за первые 24 часа.
IIIA Высокая ранняя прочность — захват воздуха Воздухововлекающая модификация типа III.
IV Низкая теплота гидратации Используется, когда необходимо минимизировать тепло гидратации в приложениях большого объема, таких как гравитационные плотины. Содержит примерно половину C3S и C3A и вдвое больше C2S цемента типа I.
В Высокая сульфатостойкость Используется в качестве меры предосторожности против сильного действия сульфатов — в основном там, где почва или грунтовые воды имеют высокое содержание сульфатов.Он набирает прочность медленнее, чем цемент типа I. Высокая сульфатостойкость объясняется низким содержанием C3A.

Физические свойства

Цементы

Portland обычно характеризуются своими физическими свойствами для целей контроля качества. Их физические свойства можно использовать для классификации и сравнения портландцементов. Задача определения характеристик физических свойств — разработать физические тесты, которые могут удовлетворительно охарактеризовать ключевые параметры.В этом разделе, взятом в основном из PCA (1988 [5] ), перечислены наиболее распространенные физические свойства портландцемента США, которые подвергаются испытаниям. Значения спецификаций, если они указаны, взяты из ASTM C 150 , Стандартные спецификации для портландцемента .

Имейте в виду, что эти свойства, как правило, относятся к «чистым» цементным пастам, то есть они включают только портландцемент и воду. Чистые цементные пасты обычно трудно обрабатывать и тестировать, и поэтому они вносят большую вариативность в результаты.Цементы также могут работать по-разному при использовании в «растворе» (цемент + вода + песок). Со временем было обнаружено, что испытания строительного раствора позволяют лучше определить качество цемента, и, таким образом, испытания чистых цементных паст обычно используются только в исследовательских целях (Mindess and Young, 1981 [1] ). Однако, если песок не будет тщательно определен в испытании строительного раствора, результаты не могут быть переданы другим лицам.

химический состав цемента — химический состав цемента

evasbm

Еще один блог блогов Jagranjunction

Это сложный процесс, который лучше всего понять, сначала изучив химический состав
цемента.Производство цемента. Портландцемент — это…

Химический состав. Портландцемент состоит из четырех основных компонентов: трикальцийсиликата
(3CaO · SiO 2), дикальцийсиликата (2CaO · SiO 2), трикальция…

Портландцемент, широко известный как «цемент», представляет собой неорганический материал
, полученный… Основные химические соединения портландцемента с их химической формулой
…

Химический состав поровых растворов, извлеченных из семи различных цементных паст
(один шведский и один французский стандартный портландцемент, сульфат…

12 сентября 2012 г.… Практически все буровые цементы изготавливаются из портландцемента, кальцинированного…
химический состав сырья и тип цемента до…

28.01.2013… Цемент представляет собой смесь различных химических соединений.Все ингредиенты
выполняют свои особые роли и придают различные свойства…

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЦЕМЕНТНОЙ ШТУКАТУРКИ. Э. Х. С. БЕЙЛИ,
ЛОУРЕНС. Прочитали перед Академией 28 октября 1897 года. Найдено
,…

1. Цемент. (Химический состав и гидратация). Оксидный состав портлант-цемента
. • Портландцемент состоит из четырех основных оксидов: извести (CaO
)…

ting и твердение портландцемента »в Lea FM: Химия цемента
и бетона, 3-е изд.… Для получения заданного состава оксида bqu и подачи в…

СОСТАВ ПОРТЛАНДСКОГО ЦЕМЕНТА Основное сырье, используемое в
… Основные химические составляющие портландцемента следующие:…

7 апреля 2011 г.… Производство и состав портландцементов, процессы гидратации, а также
химических и физических свойств неоднократно…

Таблица 1. Типичный состав пыли цементных печей [стр. 44 Ref. 2] ……………………….
………… .. 8. Таблица 2.Аналитический химический состав ЦП, алита и белита [3].

20 января 2009 г.… Химический состав, рентгеноконтрастность и биосовместимость портландцемента с оксидом висмута
. Hwang YC, Lee SH, Hwang IN, Kang IC, Kim…

Приложение Б (обязательное) Химический анализ гидроцементов. Таблицы. Таблица 1 —
Виды и состав цемента. Таблица 2 — Химические требования для CRS…

5 декабря 2013 г.… Аннотация. Влияние изменения химического состава цементных смесей (
BCPCCC) на некоторый прирост прочности цементных смесей…

Химический состав

имеет важное значение для расхода топлива, работы печи
, образования клинкера и характеристик цемента.Качество цемента обычно составляет
…

. Состав гидратированной пасты этого цемента

может быть рассчитан. … В тепле гидратации
и в связанных физико-химических свойствах продукта гидратации.

28 декабря, 2010… Цемент — это смесь оксида кальция, диоксида углерода, алюминия… минералогия
раздел статьи вики), они немного отличаются по составу, но…

Обычный портландцемент — состав, свойства, типы и применение

Обычный портландцемент — один из наиболее широко используемых видов цемента.Обсуждаются типы, свойства, состав, производство, использование и преимущества обыкновенного портландцемента.

В 1824 году Джозеф Аспдин дал название портландцементу, поскольку он имеет сходство по цвету и качеству с портландским камнем, который представляет собой бело-серый известняк на острове Портленд, Дорсет.

Составные части обычного портландцемента

Основное сырье, используемое при производстве обычного портландцемента:

  1. Глинистые или силикаты глинозема в виде глин и сланцев.
  2. Известняк или карбонат кальция в виде известняка, мела и мергеля, представляющий собой смесь глины и карбоната кальция.

Ингредиенты смешивают в соотношении примерно две части известковых материалов к одной части глинистых материалов, а затем измельчают и измельчают в шаровых мельницах в сухом состоянии или смешивают во влажном состоянии.

Сухой порошок или влажная суспензия затем обжигается во вращающейся печи при температуре от 1400 ° C до 1500 ° C. Клинкер, полученный из печи, сначала охлаждается, а затем передается в шаровые мельницы, где добавляется гипс, и он измельчить до необходимой степени измельчения в соответствии с классом продукта.

Основные химические составляющие портландцемента следующие:
Известь (CaO) от 60 до 67%
Кремнезем (SiO2) от 17 до 25%
Глинозем (Al2O3) от 3 до 8%
Оксид железа (Fe2O3) от 0,5 до 6%
Магнезия (MgO) от 0,1 до 4%
Трехокись серы (SO3) от 1 до 3%
Сода и / или калий (Na2O + K2O) 0.От 5 до 1,3%

Вышеупомянутые компоненты, образующие сырье, подвергаются химическим реакциям во время горения и плавления и объединяются с образованием следующих соединений, называемых БОГОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ .

Соединение Сокращенное обозначение
Силикат трикальция (3CaO.SiO2) C3S
Силикат дикальция (2CaO.SiO2) C2S
Алюминат трикальция (3CaO.Al2O3) C3A
Тетракальций алюмоферрит (4CaO.Al2O3.Fe2O3) C4AF

Пропорции вышеуказанных четырех составов различаются в разных портландцементах. Силикат трикальция и силикаты дикальция вносят наибольший вклад в конечную прочность. Первоначальное схватывание портландцемента происходит за счет трехкальциевого алюмината. Силикат трикальция быстро гидратируется и способствует более ранней прочности.

Введение силиката дикальция происходит через 7 дней и может продолжаться до 1 года.Алюминат трикальция быстро гидратируется, выделяет много тепла и вносит лишь небольшой вклад в прочность в течение первых 24 часов. Алюмоферрит тетракальция сравнительно неактивен.

Все четыре соединения выделяют тепло при смешивании с водой, алюминат выделяет максимум тепла, а силикат дикальция — минимум. В связи с этим трикальцийалюминат отвечает за большинство нежелательных свойств бетона.

Цемент

с меньшим содержанием C3A будет иметь более высокий предел прочности, меньшее тепловыделение и меньшее растрескивание.В таблице ниже приведены состав и процентное содержание найденных смесей для портландцемента с нормальным и быстрым твердением, а также с низким нагревом.

Состав и состав портландцемента:
Портлендский цемент Нормальный Быстрое отверждение Низкотемпературный
(а) Состав: Процент
Лайм 63.1 64,5 60
Кремнезем 20,6 20,7 22,5
Глинозем 6,3 5,2 5,2
Оксид железа 3,6 2,9 4,6
(б) Соединение: процентное соотношение
C3S 40 50 25
C2S 30 21 35
C3A 11 9 6
C3A 12 9 14

Свойства обычного портландцемента

Таблица 2: Свойства цемента OPC

Недвижимость Значения
Удельный вес 3.12
Нормальная консистенция 29%
Время начальной настройки 65 мин
Окончательное время схватывания 275 мин
Тонкость 330 кг / м 2
Прочность 2,5 мм
Насыпная плотность 830-1650 кг / м 3

Производство цемента OPC

В основном есть 5 этапов производства цемента OPC,

1.Дробление и измельчение сырья

На первом этапе производства цемента сырье измельчается и измельчается до мелких частиц подходящего размера. Существует 3 типа процесса производства цемента

.
  • Сухой процесс
  • Мокрый процесс
  • Полумокрый процесс

Процесс дробления и измельчения зависит от типа производственного процесса. Для сухого процесса сырье перед измельчением сушат.

Рис. 1: Технологическая схема производства цемента OPC.

2. Смешивание или смешивание

На этом этапе измельченное сырье (известняк) смешивается или смешивается с глиной в желаемой пропорции (известняк: 75%, глина: 25%) и хорошо перемешивается с помощью сжатого воздуха до получения однородной смеси. В сухом процессе эти смеси хранятся в силосах; резервуары для жидкого навоза используются в мокром процессе. Полученный материал известен как суспензия, содержащая 35-40% воды.

3. Отопление

Это основной важный этап в производстве цемента OPC, продукт, полученный в результате смешивания, подается в печь с помощью конвейерных лент.

Сначала смесь предварительно нагревают до 550 ° C, при этом вся влага испаряется, а глина разбивается на кремнезем, оксид алюминия, оксид железа.

В следующей зоне температура повышается до 1500 градусов Цельсия, где оксиды образуют соответствующий силикат, алюминаты и феррит.

На заключительном этапе продукт охлаждается до 200 ° C, при этом конечный продукт, полученный в печи, известен как цементный клинкер, который имеет форму зеленовато-черных или серых шариков.

4. Шлифовальный

На этом этапе цементный клинкер и необходимое количество гипса смешиваются и измельчаются до очень мелких частиц, которые хранятся в силосах, а затем упаковываются в мешки для цемента и распределяются.

Срок годности цемента OPC обычно составляет 3 месяца.

Типы обычного портландцемента

Дифференциация цемента OPC основана на различных нормах и правилах разных стран.

1. AS согласно ASTM 150 (американские стандарты)
  • Тип I Портландцемент известен как обычный или универсальный цемент.Обычно предполагается, если не указан другой тип.
  • Тип II обеспечивает умеренную сульфатостойкость и выделяет меньше тепла во время гидратации.
  • Тип III имеет относительно высокую раннюю прочность. Этот цемент аналогичен типу I, но имеет более мелкий помол.
  • Тип IV Портландцемент обычно известен своей низкой теплотой гидратации.
  • Тип V используется там, где важна сульфатостойкость. Этот цемент имеет очень низкий (C 3 A) состав, что объясняет его высокую сульфатостойкость.

2. Согласно норме EN 197 (европейская норма)
  • CEM I Состоит из портландцемента и до 5% второстепенных дополнительных компонентов.
  • CEM II Портландцемент и до 35% других отдельных компонентов
  • CEM III Портландцемент и выше процентное содержание доменного шлака
  • CEM IV Портландцемент и до 55% пуццолановых компонентов
  • CEM V Портландцемент, доменный шлак или летучая зола и пуццолана

3.Согласно CSA A3000-08 (канадские стандарты)
  • ГУ, ГУЛ > Цемент общего назначения
  • MS > Цемент со средней сульфатостойкостью
  • MH, MHL > Умеренно термостойкий цемент
  • HE, HEL > Высокопрочный цемент
  • LH, LHL > Низкотемпературный цемент
  • HS > Высокая сульфатостойкость; обычно развивает силу медленнее, чем другие типы.

Использует обычного портландцемента
  1. Используется для общих строительных целей, где не требуются особые свойства, например, железобетонные здания, мосты, тротуары и где почвенные условия являются нормальными.
  2. Используется для большинства бетонных кладок

Преимущества обычного портландцемента
  1. Обладает высокой устойчивостью к растрескиванию и усадке, но имеет меньшую стойкость к химическим воздействиям.
  2. Время начальной настройки OPC быстрее, чем PPC, поэтому его рекомендуется использовать в проектах, где реквизиты должны быть удалены раньше.
  3. Период отверждения OPC меньше, чем у PPC, и стоимость отверждения снижается. Следовательно, рекомендуется там, где стоимость отверждения непомерно высока.Недостатки

Недостатки обычного портландцемента
  1. Не может использоваться для массового бетонирования, так как имеет высокую теплоту гидратации по сравнению с КПП.
  2. Прочность бетона, изготовленного с использованием OPC, меньше, чем у бетона, изготовленного с использованием PPC.
  3. Он производит сравнительно менее связный бетон, чем PPC, поэтому перекачка бетона становится немного труднее.
  4. OPC имеет более низкую тонкость, следовательно, имеет более высокую проницаемость и, как следствие, более низкую долговечность.
  5. OPC дороже, чем PPC.

Химические соединения в цементе

Вернуться на главную

Бетонные технологии

Бетон, наиболее широко используемый строительный материал, также можно назвать как универсальный строительный материал, пользующийся растущим спросом во всем мире благодаря своей универсальности и доступности входящих в его состав материалов. Бетон, будучи искусственным материалом конструкции, в первую очередь составляет из следующих ингредиентов: гравий, песок, цемент и вода.Агрегаты: Гравий и песок составляют почти более 70% по объему бетона.

Бетонные технологии относятся ко всем процессам, задействованным в производстве. «качественного бетона», который удовлетворительно выполняет прочных и долговечных конструкций. Бетон представляет собой смесь натуральных доступные материалы и с таким количеством переменных факторов при его производстве; производство бетона желаемой прочности и долговечности действительно является сложной задачей работа, требующая строгих мер контроля качества.

Рис-1 (Отказ колонки RC из-за плохого качество бетона)

Контроль качества начинается прямо с этапа выбора материала; такой как подбор цемента, щебня, песка и самой воды. Выбор каждый из вышеперечисленных ингредиентов требует различных тестов на его одобрение.

Цемент

Портландцемент, широко известный как «цемент», является неорганическим материалом. получается путем смешивания таких материалов, как известняк, песок, глины и железные руды; сжигание их при температуре клинкера и измельчение полученный клинкер.Он развивает силу за счет химической реакции с вода за счет образования гидратов. Гидратные продукты образуют связующий компонент который связывает строительные блоки из бетона: гравий. Итак, цемент качество во многом определяет прочность и долговечность бетона в целом сам. При таком разнообразии свойств цемента необходимо проверять пока утверждая его для проекта.

Основные химические соединения в цементе

Основные химические соединения портландцемента с их химической формулой и их массовые проценты являются следующими.

Из всех силикатов C 3 S и C 2 S являются важнейшие соединения, отвечающие за прочность цементная паста гидратированная. Присутствие в цементе C 3 A нежелательно. C 4 AF также присутствует в цементе в небольших количествах и по сравнению с другими тремя соединениями это не оказывает значительного влияния на поведение. Гипс предотвращает схватывание цемента.

C 3 S — Быстро увлажняет, затвердевает и отвечает за начальную установку и раннюю силу. Портландцементы с более высоким процентом C 3 S покажет более высокий ранний сила.

C 2 S — Медленно увлажняет, затвердевает и в значительной степени отвечает за увеличение силы после 7 дней.

C 3 A — Быстрее всего увлажняет и затвердевает.Практически сразу выделяет большое количество тепла и способствует несколько до ранней силы.

C 4 AF — Быстро увлажняет, но способствует очень мало силы. Его использование позволяет снизить температуру печи в Портленде. производство цемента. Большинство цветовых эффектов портландцемента обусловлены С 4 AF.

CSH 2 — Без гипса, C 3 A гидратация приведет к схватыванию портландцемента почти сразу после добавления воды.

Гидратация цемента

Во время гидратации цемент реагирует с водой, выделяя тепло и образуя такие продукты, как гидраты силиката кальция и гидроксид кальция. Следующий реакции происходят:

a) Гидратация силиката трикальция

2 (3CaO.SiO 2 ) + 6H 2 O → 3CaO. 2SiO 2 . 3H 2 O + 3Ca (ОН) 2

2C 3 S + 6H → C 3 S 2 H 3 + 3Ca (OH) 2

2C 3 S + 6H → C-S-H (цементный гель) + 3Ca (OH) 2

100 + 24 → 75 + 49 (по весу)

б) Гидратация дикальцийсиликата

2 (2CaO.SiO 2 ) + 4H 2 O → 3CaO. 2SiO 2 .3H 2 O + 3Ca (ОН) 2

2C 2 S + 4H → C 3 S 2 H 3 + 3Ca (OH) 2

2C 2 S + 4H → C-S-H (цементный гель) + 3Ca (OH) 2

100 + 21 → 99 + 22 (по весу)

подробнее

8 Основные ингредиенты цемента и их функции

Цемент, как связующий материал, является очень важным строительным материалом.Практически для любых строительных работ требуется цемент. Поэтому состав цемента вызывает большой интерес у инженеров. Чтобы понять состав цемента, необходимо знать функции ингредиентов цемента. Изменяя количество ингредиента во время производства цемента, можно достичь желаемого качества цемента.

Состав цемента

Состав цемента

Цемент состоит из восьми основных ингредиентов. На следующем изображении показаны ингредиенты цемента:

Общий процент этих ингредиентов в цементе приведен ниже:

Ингредиент
Процент в цементе
Известь 60- 65
Кремнезем 17-25
Глинозем 3-8
Магнезия 1-3
Оксид железа 0.5-6
Сульфат кальция 0,1-0,5
Трехокись серы 1-3
Щелочная 0-1

Функции цемента

Основные характеристики этих цементных ингредиентов, а также их функции и полезность или вред приведены ниже:

  1. Известь : Известь представляет собой оксид кальция или гидроксид кальция.
    • Присутствие извести в достаточном количестве необходимо для образования силикатов и алюминатов кальция.
    • Дефицит извести снижает прочность цемента.
    • Дефицит извести приводит к быстрому схватыванию цемента.
    • Избыток извести делает цемент несостоятельным.
    • Чрезмерное присутствие извести вызывает расширение и разрушение цемента.

  2. Кремнезем : Диоксид кремния известен как кремнезем, химическая формула SiO 2 .
    • В цементе должно присутствовать достаточное количество кремнезема для дикальция и трикальцийсиликата.
    • Кремнезем придает цементу прочность.
    • Кремнезем обычно составляет около 30 процентов цемента.

  3. Глинозем : Глинозем — это оксид алюминия. Химическая формула: Al 2 O 3 .
    • Глинозем придает цементу свойство быстрого схватывания.
    • Температура клинкера снижается при наличии необходимого количества глинозема.
    • Избыток глинозема ослабляет цемент.

  4. Магнезия : оксид магния. Химическая формула — MgO.
    • Магнезия не должна присутствовать в цементе более 2%.
    • Избыток магнезии снижает прочность цемента.

  5. Оксид железа : Химическая формула Fe 2 O 3 .
    • Оксид железа придает цементу цвет.
    • Действует как флюс.
    • При очень высокой температуре он вступает в химическую реакцию с кальцием и алюминием с образованием трехкальциевого алюмоферрита.
    • Трикальций алюмоферрит придает цементу твердость и прочность.

  6. Сульфат кальция : Химическая формула — CaSO 4
    • Он присутствует в цементе в виде гипса (CaSO 4 .2H 2 O)
    • Он замедляет или замедляет схватывающее действие цемента.

  7. Трехокись серы : Химическая формула SO 3
    • Его не должно превышать 2%.

      No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *