Цемент состав химический


40.Цементы. Портландцемент, его химический и минералогический состав. Получение портландцемента.

Цементы – гидравлические вяжущие вещ-ва, твердеющие в воде и на воздухе. Различают: портландцемент, глиноземестый цемент, шлаковый.

Портландцемент. Химический и миенералогический состав:

Вяжущий материал из известняка и глины, получаемый путём обжига. Обжигают: смесь извести и глины в соотношении 3:1. После обжига образуется продукт, называемый клинкер.

Хим состав портландцемента:

CaO 63-67%

SiO 20-24%

AlO 3,5-5,5%

FeO 3-5%.

Хим состак клинкера принято выражать в перещёте на разм. оксиде.

Цементный клинкер – система из нескольких искусственных материалов. Основные материалы клинкера: алит, белит, алюминаты, алюмоферриты кальция, целит.

Получение портландцемента:

Дотируя известняк и глину 3:1); размалывают смесь, подают в медленно вращающуюся целиндрическую печь (с небольшим наклоном).

Смесь постепенно перемещаются при вращении в нижний конец печи вдувается топливо, образующ при сгорании газа.

41Химизм процессов, протекающих при получении цемента и его взаимодействии с водой. Основные составляющие цементного камня. Влияние добавок на процессы твердения

Цементы – гидравлические вяжущие вещ-ва, твердеющие в воде и на воздухе. Различают: портландцемент, глиноземестый цемент, шлаковый.

Портландцемент. Химический и миенералогический состав:

Вяжущий материал из известняка и глины, получаемый путём обжига. Обжигают: смесь извести и глины в соотношении 3:1. После обжига образуется продукт, называемый клинкер.

Хим состав портландцемента:

CaO 63-67%

SiO 20-24%

AlO 3,5-5,5%

FeO 3-5%.

Хим состак клинкера принято выражать в перещёте на разм. оксиде.

Цементный клинкер – система из нескольких искусственных материалов. Основные материалы клинкера: алит, белит, алюминаты, алюмоферриты кальция, целит.

Получение портландцемента:

Дотируя известняк и глину 3:1); размалывают смесь, подают в медленно вращающуюся целиндрическую печь (с небольшим наклоном).

Смесь постепенно перемещаются при вращении в нижний конец печи вдувается топливо, образующ при сгорании газа.

42. Коррозия бетона и методы борьбы с ней. Основные виды коррозии бетона. Химизм процессов, протекающих при коррозии. Основные методы защиты бетона от коррозии.

Под действием окружающей среды бетон может разрушаться – явление коррозии. Коррозия бетона начинается с цементного камня;Щебёнка разрушается в меньшей степени,

Основные виды коррозии бетона:

  1. За счёт разложения, составления цементного камня водой, а так же в следствии растворения и вымывания составления цементного камня.

  2. Образование лёгких растворимых солей за счёт взаимодействия, составляющего цементного камня с веществами окружающей среды и с последующим их вымыванием.

  3. Образовывается в цементном камне за счёт взаимдействия с проницающими в него веществами, соединением с большим объёмом чем исходящие продукты, в результате цемент растрескивается за счёт внутреннего напряжения.

1 – преимущественно связан с растворение гидроксида кальция. Легче всего протекает в мягкой пресной воде, в жёсткой – в меньшей степени.

2 – вызывается СО, растворённым в воде.

3 – сульфатая коррозия: вода насыщена СаSO.

Метод борьбы с коррозией цемента:

  1. Выбор подходящего цемента, способного сопротивляться данным видам коррозии

  2. Уплотнение цемента

  3. Применение защитных покрытий (используюся полимерные покрытия, лакокрасочные, эмалевыи и др.)

studfiles.net

Химический состав цемента

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.

Запись опубликована в рубрике Строительство с метками цемент. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

stroimvmestedom.com

PLC - это просто!!

Цемент (от лат. Caementum, нем. Zement – битый камень, щебень) — так называют целую группу неорганических вяжущих материалов в виде порошка, которые обладают способностью при соединении с водой, с растворами или жидкостями образовывать массу, которая потом твердеет и образует прочное твердое тело в виде камня. Цемент – это один из важных строительных материалов, из которого изготавливают бетон, цементные растворы для строительства.

Великая Социалистическая Октябрьская революция 1917 года дала широкие возможности для развития промышленности в целом. Не обошла она стороной и цементную промышленность. Благодаря трудам ученых советского времени Н.Я.Торопова, П.П.Будникова, В.А.Кинда и других были созданы основы физикохимии. Была разработана теория получения цемента, улучшена технология производства цемента, получены новые виды материала с полезными свойствами. В СССР работы, связанные с улучшением и развитием цементной промышленности были осуществлены институтами Гипроцемент, НИИЦемент, НИИЦеммаш.

Однако еще римляне подмешивали к извести некоторые материалы. К ним можно отнести дробленые или измельченные кирпичи, пуццоланы (остатки вулканического пепла вулкана Везувия), трасс – его находили в районе Эйфеля — также отложения пепла вулкана.

Эти материалы содержали в своем составе оксиды, они взаимодействуют с известью, при этом присоединяется вода. В средние века тогдашними рабочими были обнаружено, что продукты обжига известняков, загрязненных глиной, не уступают по водостойкости римским пуццолановым смесям. После этого следуют еще века усиленного экспериментирования.

Цемент производят путем нагревания глины и извести или подобных материалов сходного состава до температуры 1450 градусов Цельсия. Масса частично плавится, получаются гранулы клинкера. Затем клинкер смешивают с гипсом и получают смесь тонкого помола. Гипс нужен для скорости схватывания. Иногда гипс заменяют другими видами сульфата кальция. Некоторые ТУ разрешают использовать другие материалы при помоле. Обычно клинкер имеет состав 22% SiO2, 5% Al2О3, 67% СаО, 3% Fe2O3 и 3 % некоторых других компонентов и еще содержит 4 главные фазы — белит, алит, ферритную фазу и алюминатную фазу.

plc24.ru

Портландцемент. Минералогический состав

Для приготовления бетона в строительных конструкциях наиболее широко используют неорганические вяжущие вещества. Эти вещества при смешивании с водой под влиянием внутренних физико-химических процессов способны схватываться (переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное) и твердеть (постепенно увеличивать свою прочность). Наиболее широкое применение в производстве бетона получил портландцемент. Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде или на воздухе. Он представляет собой порошок серого цвета, получаемый тонким помолом клинкера с добавкой гипса. Клинкер – обожженная до спекания смесь, в которой преобладают силикаты кальция. Для получения цемента высокого качества необходимо, чтобы его химический состав, а, следовательно, и состав сырьевой смеси были устойчивы. При помоле к цементному клинкеру можно добавлять до 20 % гранулированных доменных шлаков или активных минеральных добавок.

В результате обжига при 1450С образуются следующие основные клинкерные минералы:

  • Алит, трех кальциевый силикат – состава 3CaO*SiO2 или C3S . Основной минерал, оказывающий влияние на качество цемента. Алит обладает свойствами быстротвердеющего гидравлического вещества высокой прочности. Цементы высоких марок и быстротвердеющие цементы изготавливают с повышенным содержанием трехкальциевого силиката. Содержание в цементе – 37-60%.
  • Белит, двух кальциевый силикат – состава 2СаО*SiO2 или C2S. Медленнотвердеющее гидравлическое вяжущее средней прочности. Цементы с повышенным содержанием белита медленно твердеют, однако прочность их нарастает в течение длительного времени и в возрасте нескольких лет, может оказаться достаточно высокой. Содержание в цементе – 15-37%.
  • Трех кальциевый алюминат – состава 3СаО*Al2O 3 или С3А. Минерал-плавень, главная задача которого понижение температуры спекания сырьевой смеси. Твердеет быстро, но имеет низкую прочность. Содержание в цементе – 5-15%.
  • Четырех кальциевый алюмоферрит – состава 4CaO*Al2O3*Fe2O3 или С4AF. Минерал-плавень. Твердеет быстрее силикатов, но медленнее алюмината. Содержание в цементе – 10-18%.

2. Прочность. Активность. Марка.

Основным свойством, характеризующим качество любого цемента, является его прочность (марка). Марка цемента определяется испытанием стандартных образцов - палочек размером 4*4*16 см, приготовленных из раствора цемента и стандартного вольского песка, с последующим твердением в течение 28 суток во влажных условиях. Испытания проводятся на изгиб и сжатие. Прочность контрольных образцов на сжатие, выраженная в кгс/см2, является маркой цемента. В строительстве применяют цементы марок 400, 500, 600. Действительную прочность цемента называют его активностью. Т.е. если контрольные образцы показали прочность при сжатии 44МПа, то активность этого цемента будет 44 МПа (? 440 кгс/см2), а марка – 400. При проектировании состава бетона лучше использовать активность цемента, так как это обеспечивает более точные результаты и экономию цемента. Помимо прочности к цементам предъявляются и другие требования, важными из которых являются нормальная густота и сроки схватывания.

3. Физико-механические свойства цемента.

Нормальной густотой называют то содержание воды (в %), которое необходимо добавить к цементу, чтобы получить определенную консистенцию цементного теста. Обычно эта величина равна, 22-27% и увеличивается при введении в цемент при помоле тонкомолотых добавок, обладающих большой водопотребностью (трепел, опока и др.). Нормальная густота в известной мере определяет, реологические свойства цементного теста и тем самым влияет на подвижность бетонной смеси. Чем меньше нормальная густота цемента, тем меньше водопотребность бетонной смеси, необходимая для достижения определенной подвижности (жесткости) смеси. Сокращение расхода воды, в свою очередь, приводит к уменьшению расхода цемента (при заданном В/Ц). В бетонах желательно применять цементы с пониженной нормальной густотой.

Сроки схватывания цемента, определяемые на специальном приборе по глубине проникания иглы в цементное тесто, характеризуют начало и конец процесса превращения материала в твердое тело. По стандарту требуется, чтобы начало схватывания при температуре 20С наступало не ранее, чем через 45 мин, а конец завершался не позднее 10 ч. с момента затворения цемента водой. На практике начало схватывания наступает через 1-2 ч, а конец – через 5-8 ч. Эти сроки обеспечивают производство бетонных работ, т.к. дают возможность транспортировать и укладывать бетонные смеси и растворы до их схватывания. Сроки схватывания можно регулировать путем добавления в бетонную смесь при ее приготовлении различных химических добавок.

Портландцемент имеет, как правило, тонкий помол: через сито N008 (около 4900 отверстий на 1кв.см. с размером ячеек в свету 0.08*0.08 мм) должно проходить не менее 85 % общей массы цемента. Средний размер частиц цемента составляет 15-20 мкм.

Истинная плотность портландцемента без добавки составляет 3,05-3,15 г/см3. Плотность портландцемента при расчете состава бетона условно принимают в уплотненном состоянии 1,3 кг/м3.

Схватывание и твердение цемента – экзотермические процессы. Практически 1 кг цемента М400 выделяет в бетоне за 7 суток с момента затворения цемента водой не менее 210 кДж. Для цемента М500 эта цифра составляет порядка 250 кДж. Тепловыделение зависит от минералогического состава цементного клинкера, типа введенных добавок и тонкости помола. Из клинкерных минералов наибольшим тепловыделением обладают трех кальциевый алюминат и трех кальциевый силикат. Основное тепло выделяется в течение первых 3-7 суток твердения цемента.

Перевозят и хранят цемент так, чтобы предохранить его от увлажнения, распыления и других потерь. Обычный цемент при нормальных условиях хранения через 3 мес. теряет 20% прочности, через 6 мес. – 30%, через год –40%. При использовании в производстве лежалого цемента время перемешивания бетонной смеси увеличивают в 2-4 раза, вводят добавки- ускорители твердения или применяют активацию цемента.

4. Виды цемента.

Основу большинства цементов составляет портландцементный клинкер. Нормируя его минералогический состав и вводя минеральные или органические добавки, получают различные цементы, несколько отличающиеся по свойствам и применяемые в разных областях строительства.

• Без добавочным портландцементом (ПЦ) называют цемент, не содержащий в своем составе минеральных добавок, кроме гипса.

Обозначение по ГОСТ 10178-85 - ПЦ-500-Д0, где

ПЦ – портландцемент.

500 – марка цемента.

Д0 – добавок 0% (без добавочный).

• Портландцемент с минеральными добавками. Содержит в своем составе до 20% гранулированного доменного шлака, до 10% природных активных минеральных добавок (трепела, опоки и др.), до 15% прочих активных минеральных добавок.

Обозначения по ГОСТ 10178-85 - ПЦ-500-Д5 или ПЦ-400-Д20, где Д5(Д20) – максимальное содержание добавок в цементе.

• Шлакопортландцемент. Содержит в своем составе от 20 до 80% гранулированного доменного шлака. Отличается от ПЦ более медленным схватыванием (начало 4-6 ч, конец 10-12 ч) и твердением в первые 7-10 суток. При тепло-влажностной обработке (ТВО) твердение шлакопортландцемента ускоряется в большей степени, чем у обычного ПЦ, что обусловливает его высокую эффективность в производстве сборного железобетона.

Обозначение по ГОСТ 10178-85 - ШПЦ -400

• Быстротвердеющий портландцемент. Разновидность ПЦ с добавками. Через 3 суток твердения прочность на сжатие этого цемента не менее 25 МПа, марки 400, 500. Требования к минералогическому составу: С3S>50%, (C3S+C3A)>60%. Тонкость помола (удельная поверхность не менее 3500 см2/г).

• Сульфатостойкие портландцемент и шлакопортланцемент выпускают, нормируя минералогический состав, в котором ограничивается содержание менее стойких к сульфатной агрессии минералов. Этот цемент содержит до 50% С3S, 5% C3A, 10..22% (C3A+C4AF). Для получения сульфатостойкого портландцемента с добавкой при помоле к цементу добавляют до 20% гранулированного доменного шлака. Добавка связывает выделяющийся при гидратации С3А гидрат окиси кальция, что способствует повышению сульфатостойкости цемента, в этом случае содержание С3А ограничивают 8%. Сульфатостойкие цементы предназначены для бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях переменного уровня воды, а также сооружений, которые подвергаются агрессивному воздействию сульфатных вод при одновременном многократном замерзании и оттаивании или многократном увлажнении и высыхании.

Завод-изготовитель гарантирует соответствие цемента требованиям ГОСТа в момент получения цемента, но не более чем через месяц после отгрузки. В паспорте помимо вида и марки цемента

и названия завода-изготовителя указывается нормальная густота цементного теста и средняя активность цемента при пропаривании по режиму 2+3+6+4 ч, при температуре изотермического прогрева 85°С и испытании через сутки с момента изготовления.

Специальные виды цемента.

• Белый портландцемент получают помолом маложелезистого отбеленного клинкера, приготовленного по специальной технологии, предотвращающей его загрязнение, с необходимым количеством гипса и небольшой добавкой диатомита. По степени белизны белый цемент подразделяют на три сорта: высший, БЦ-1, БЦ-2. Коэффициенты яркости соответственно 80, 76, 72 %. За 100% принят коэффициент яркости сернокислого бария.

• Цветные портландцементы получают совместным помолом белого клинкера, гипса и пигмента. Содержание минерального синтетического или природного пигмента не должно превышать 15%,а органического пигмента – 0,3% от массы цемента. Белый и цветные цементы предназначены для получения цветных бетонов, архитектурных деталей, облицовочных плит, проведения отделочных работ.

• Напрягающий цемент получают совместным помолом портландцементного клинкера и напрягающего компонента, который включает в себя глиноземистый шлак или другие алюмосодержащие вещества, гипс и известь. Он обладает способностью значительно расширяться в объеме(до 4%) после достижения цементным камнем сравнительно большой прочности 15-20 МПа, что позволяет применять этот цемент для изготовления самонапряженного железобетона, в котором арматура получает предварительное напряжение вследствие расширения бетона. Напрягающий цемент и бетоны на его основе обладают высокими прочностью, водо и газонепроницаемостью.

Его целесообразно применять для изготовления самонапряженных железобетонных труб, покрытий дорог и аэродромов, тоннелей и других подобных конструкций. При этом следует учитывать

быстрое схватывание такого цемента (начало 2 мин, конец – 6 мин), а также необходимость применения специальных режимов твердения, обеспечивающих расширение цемента лишь после достижения бетоном прочности, необходимой для заанкеривания арматуры.

• Расширяющиеся или безусадочные цементы применяют для приготовления водонепроницаемых бетонов. Особенностью этих цементов является наличие составляющих, увеличивающихся в объеме в результате физико-химических процессов, происходящих при твердении цемента.

• Кислотоупорный цемент применяют для изготовления кислотостойких или жаростойких бетонов.

Этот цемент состоит из тщательно перемешанного молотого кварцевого песка и кремнефтористого натрия, его затворяют на жидком стекле (Na2O(K2O)*nSiO2 ). Для получения необходимой консистенции жидкое стекло разбавляют водой.

Вы можете сделать заказ, позвонив по номеру +7(495) 223-23-96 или отправив заявку на e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

poksm.ru


Смотрите также