Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка):
В сульфатостойких цементах содержание С3А заметно ниже, чем в обыкновенном портландцементе. На практике этого доби-
19.2. Глиноземистые и высокоглиноземистые цементы
24
ваются путем увеличения соотношения РегОз: А12О3 в исходном сырье. В результате в клинкере возрастает содержание алю-моферритной фазы С4АР. По не вполне понятным причинам присутствие С4АР повышает устойчивость гидратированного цемента к действию сульфатов.
Быстротвердеющий портландцемент можно получить двумя ¦способами: путем увеличения содержания СзЭ по сравнению с содержанием С2Э или путем более тщательного измельчения клинкера. Поскольку быстрое твердение связано с высокой скоростью тепловыделения, такой цемент нельзя использовать при изготовлении монолитных конструкций из-за возможности растрескивания. В то же время эту разновидность портландцемента можно применять в. условиях низкой температуры окружающей среды, так как выделяемое при гидратации тепло может предохранять цемент от разрушающего воздействия низких температур на ранней стадии гидратации. Еще больше повысить скорость твердения цемента можно путем совместного измельчения быстротвердеющего клинкера с 1—2% СаСЬ.
Для изготовления монолитных бетонных конструкций обычно используют портландцемент с умеренной экзотермией, в котором понижено содержание СзА и СзЭ. Нарастание прочности в нем замедленно, хотя предельная величина прочности остается неизменной.
По своим свойствам шлакопортландцемент очень похож на обыкновенный портландцемент. Его получают путем смешения портлаидцемеитиого клинкера с доменным шлаком (побочным продуктом процесса восстановления железной руды; он образуется при взаимодействии известняка с кремнеземом, глиноземом и другими компонентами руды). Возможен и иной способ получения шлакопортлаидцемента. Шлаки с модифицированной структурой и составом можно использовать совместно с известняком в качестве сырья при производстве портландцемента. Модифицирование шлака заключается в закалке расплавленного шлака. Образующийся при этом продукт содержит значительное количество стеклообразной фазы, которая быстро взаимодействует с водой.
19.2. Глиноземистые и высокоглиноземистые цементы
Глиноземистые цементы были впервые получены во Франции в начале нашего столетия при изучении свойств сульфато-стойких цементов. Основные компоненты этих цементов — оксид кальция и оксид алюминия, присутствующие примерно в одинаковых количествах. Кроме того, в состав глиноземистых цементов входят небольшие количества оксидов железа, кремния, магния, щелочных металлов и титана. Сырьем для их производства
246
19. Цемент и бето»
служит известняк (или мел) и боксит. Исходные вещества плавят в обжиговой печи при температурах 1500—1600 °С. Стоимость получаемого при охлаждении клинкера выше стоимости портландцемента. Это объясняется высокой стоимостью бокситов, высокой температурой плавления сырьевой смеси и высокой твердостью клинкера, дробление которого представляет весьма трудную задачу. Важнейшие достоинства глиноземистых цементов связаны с их быстрым твердением (высокая прочность, достигается уже через 24 ч), устойчивостью к действию сульфатов и жаростойкостью.
Высокоглиноземистые цементы содержат гораздо больше оксида алюминия, чем обычные глиноземистые цементы ( — 80 масс. % А120з), а оксидов железа, кремния и других примесей в них очень мало. Эти материалы можно использовать, в качестве оюаростойких цементов до температур —1800 °С.
Главный компонент обычных глиноземистых цементов — алюминат кальция СаА1204 (СА). Это вещество обладает ценными вяжущими свойствами. Присутствует и другой алюминат кальция— С12А7. Однако на практике состав цемента стараются подобрать так, чтобы ограничить количество этого алюмината. Объясняется это тем, что алюминат С[2А7 быстро гидратируется, что ведет к мгновенному схватыванию цемента. Уменьшение содержания С!2А7 достигают путем добавления в сырье Ре203. Роль Ре203 можно понять, если обратиться к соответствующей области диаграммы состояния системы СаО—А1203—Ре203 (рис. 19.7). Большинство фаз в данной системе, в том числе СА, С]2А7 и феррит С2Р, образуют твердые растворы путем взаимного замещения ионов А13+ и Ре3+. Заштрихованная область на диаграмме отвечает составам типичных глиноземистых цементов. Эта область принадлежит различным треугольникам, на которые распадается диаграмма состояния после ее триангуляции. В одной из вершин каждого из этих треугольников находится твердый раствор на основе фазы СА; в других вершинах — фазы, содержащие различные количества оксидов кальция и железа. Алюминат С12А7 не попадает ни в один из этих треугольников. Таким образом, в равновесных условиях, которые практически достигаются при охлаждении клинкера, в глиноземистых цементах алюминат С12А7 должен отсутствовать.
Содержание кремнезема в глиноземистых цементах невелико, оно не превышает нескольких процентов. Это связано с тем, что при большем содержании БЮг образуется алюмосиликатная фаза состава СагЛЬБЮ? (СгАБ) — гслснпт. Относительно небольшого количества кремнезема достаточно для образования значительного количества геленита. К такому выводу можно прийти, анализируя диаграмму состояния системы СаО—БЮч— А120з (рис. 19.2). Проведем прямую из точки С}, отвечающей составу глиноземистого цемента, к вершине БЮз. Видно, что присутствие уже ~10% ЭЮа (точка I?) приводит к исчезновению большей части фазы СА и возникпове-
