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

из чего состоит, пропорции компонентов, производство

Качества любого искусственного вяжущего определяются его способом изготовления и процентным содержанием сырьевых компонентов. Цемент не является исключением, из всех видов он относится к самым сложным. Это вещество получают путем измельчения до порошкообразного состояния гипса и обожженного однородного многокомпонентного клинкера и соединения их со специальными добавками. В итоге свойства и сфера применения вяжущего зависят от соотношения этих веществ между собой, температуры обработки и тонкости помола.

Оглавление:

1. Разновидности
2. Пропорции компонентов
3. Особенности маркировки

Группы цементов по составу

Главными компонентами являются оксиды алюминия, кальция и кремния, при затворении водой они образуют химические соединения, упрочняющиеся при затвердевании во влажной среде. Общие требования регламентируются ГОСТ 30515-2013, согласно этому межгосударственному стандарту все цементы классифицируются на группы, различающиеся по виду клинкера на портландцементные, глиноземистые и смешанные (ПЦ и сульфатоалюминаты). В первом случае типичный состав содержит CaО (67%), SiO₂ (22%), Al₂O₃ (5%), Fe₂O₂ (3%) и до 3% посторонних веществ.

Для производства глиноземистых и высокоглиноземистых цементов в качестве сырья используются бокситы и известняки (преобладает доля низкоосновных алюминатов кальция, процентное содержание Al₂O₃ возрастает до 50 %). Соотношения остальных компонентов у них зависят от целевого назначения и варьируются в следующих пределах: СаО – 35-45 %; А1₂О₃ – 30-50 %; Fe₂O₃ – 0-15 %; SiO₂ – 5-15 %. Для изготовления сульфатсодержащих смесей используются клинкеры на основе ферритов кальция.

В зависимости от пропорций компонентов и вещественного состава выделяют следующие востребованные в частном и промышленном строительстве группы:

• Портландцементы – самая популярная разновидность, представляющая смесь тонкого помола клинкера с преобладающей долей высокоосновных силикатов кальция и гипса. Сырьем служат известняк (до 78%) и глина (до 25%).
• Глиноземистые, изготавливаемые путем помола сырья из бокситов и известняков, обожженных или расплавленных до однородного состояния. Эти виды характеризуются высокой скоростью затвердевания, их используют как в качестве самостоятельного вяжущего, так и для производства специальных марок: водонепроницаемых, расширяющихся, напрягающихся. Из-за повышенной твердости клинкера они проигрывают портландцементу в энергозатратности и себестоимости.
• Шлакопортландцементы – с долей доменного, электротермофосфорного или топливных шлаков от 36 до 65%.
• Пуццолановые, с добавлением к продуктам помола ПЦ клинкера активных минеральных добавок. Их пропорция достигает 40%, из-за образования химических реакций с зернами цемента они имеют отличные от обычных марок свойства.
• Смешанные – получаемые путем совместного помола клинкеров разных видов или вводом многокомпонентных минеральных смесей (например, шлака и золы-уноса).

К реже используемым видам относят романцемент (соединение помола ПЦ клинкера и известняковых и магнезиальных мергелей, не производится промышленных масштабах), магнезиальные (затворяемые солевыми растворами, характеризующиеся высокой скоростью схватывания и стойкостью к механическим нагрузкам после застывания) и кислотоупорные составы на основе кварца, разводимые жидким стеклом.

Химический состав цементов разных групп

Пропорции клинкера и остальных компонентов:

Сфера применения и основные свойства разновидностей приведены ниже:

Наименование	Оптимальная область использования, преимущества	Ограничения, возможные недостатки
Портландцемент	Монолитные и сборные бетонные и ж/б конструкции, изготовление растворов, дорожное строительство	Окончательный набор прочности – через 28 дней
ЩПЦ	Массивные сооружения, подвергаемые воздействию пресных и минерализованных вод. Характеризуется повышенной сульфатостойкостью	Медленное затвердевании в начале, низкая морозостойкость
Пуццолановый	Подземные и подводные конструкции, подверженные агрессивному воздействию сульфатных вод	Не рекомендуются для объектов с перепадами уровня влажности, при риске частых промерзаний или твердении раствора в сухих условиях
Глиноземистый	Производство жаростойких строительных смесей, быстротвердеющих или аварийных бетонов	Не используются для заливки массивных конструкций, максимально допустимая температура окружающего воздуха на начальной стадии затвердевания составляет +25 °C
Напрягающий	Изготовление тонкостенных изделий, напорных ж/б труб, гидроизолирующих покрытий	Зависят от марки, возможны ограничения в температуре эксплуатации. Единственным недостатком является сложный процесс производства, и как следствие – высокая цена

Основные марки

Вид выбранного вяжущего определяет пропорции и свойства строительных смесей. Важно заранее проверить, из чего состоит цемент, величину его водопотребности, размеров зерен и сроки схватывания. Главным критерием качества является прочность на сжатие, в лаборатории она определяется для изделий из ЦПР, смешанного в соотношении 1:3 и затвердевающего в нормальных условиях в течение 28 дней. В зависимости от выдерживаемого давления выделяют группы от 100 до 600 кг/см². Из них в частном строительстве наиболее востребованы марки от М300 до М500, но бывают и исключения.

Следующим фактором идет процентное соотношение добавок к клинкеру, у стандартных видов максимум составляет 20%. Маркировка этого показателя обозначается буквой «Д», идущее за ней число характеризует долю минеральных примесей (пример: ПЦ М400 Д0 указывается для портландцемента с прочностью на сжатие не менее 400 кг/см² без добавок). Приведенная маркировка соответствует ГОСТ 10178-85, помимо вышеперечисленной она включает информацию о дополнительных свойствах (обозначается только при их наличии), также зависящих от состава клинкера и введенных добавок. Из них наиболее востребованы:

• Н – нормированный;
• Б – быстротвердеющий;
• СС – сульфатостойкий;
• ВРЦ – расширяющийся водонепроницаемый;
• ПЛ – с пластификаторами;
• БЦ – белый (декоративный) цемент.

С 2003 г вступил в силу ГОСТ 31108 (соответствующий евростандартам), согласно которому вначале указывается состав с примечанием о наличии или отсутствии добавок (II или I). Все варианты с минеральными примесями разделяются на две группы: А – с процентным содержанием от 6 до 60%, Б – от 21 до 35%. Тип добавки обозначают римскими цифрами. Последними идут класс прочности и норма сжатия материала. Стандартный диапазон для общестроительных смесей варьируется от 22,5 до 52,5 (соответствует марке от М300 до М600). Для исключения ошибок рядом с маркировкой всегда указывается ГОСТ, введение цемента осуществляется со строгим соблюдением пропорций.

Из чего изготавливают цемент: состав материала

В зависимости от производителя, цементное вяжущее может отличаться. Различия касаются исходного сырья. Однако когда дело доходит до технологии, она является одинаковой. На первом этапе осуществляется подготовка минерального сырья. Если говорить точнее, то глина и известковые камни измельчаются. После этого в определенных пропорциях осуществляется смешивание указанных компонентов.

Состав цемента

Чаще всего цемент содержит глину и известняк, подобранных в соотношении 1 к 3. В некоторых случаях может находить применение так называемый мергель, представляющий собой осадочную горную породу.

Можно выделить два основных способа, в соответствии с которыми приготавливаются смеси. Это сухой и мокрый способы. Компоненты непременно следует растворить в воде, если речь идет о высокой влажности ингредиентов. В дальнейшем под влиянием сильного нагрева вода удаляется из полученной суспензии. Формируется смесь с тонко измельченными компонентами и однородной структурой.

Сухой способ считается более экономным, так как достаточно обойтись механическим измельчением смеси, не доводя ее в дальнейшем до кипения.

Вслед за этим осуществляется обработка в печах цилиндрической формы, которые имеют свойство возвращаться. Диаметр таких печей составляет 5 метров. Для того, чтобы во время обжига обеспечить эффективное перемещение сырья, печи имеют небольшой уклон. Таким образом, образуется клинкер. Это особые гранулы, которые формируются в процессе обработки под высокой температурой (1450 градусов Цельсия).

Окончательным этапом является охлаждение клинкера, после чего его оставляют на 2 недели. Затем производится измельчение материала вместе с добавленным к нему гипсом. На этом же этапе можно добавить разнообразные минеральные компоненты, чтобы придать материалу те или иные свойства.

Разновидности цемента

1 тип — шлакопортландцемент

Его получают, если добавить гранулированный шлак к портландцементному клинкеру. Указанный компонент получается в доменных печах после выплавки чугуна. Использование такого шлака позволяет сэкономить на стоимости материала. В то же время конструкция, для которой используется шлакопортландцемент, обладает повышенной влажностью. В частности, готовая конструкция лучше противостоит воздействию морской воды.

2 тип — быстротвердеющий цемент

У такого материала имеется тонкий помол. За счет этого цемент отличается повышенной прочностью. Преобладающими компонентами в его составе являются алюминатная фаза и алита, добавленные к клинкеру.

3 тип — сульфатостойкий портландцемент

Если в том месте, где вы собираетесь строить здание, на него могут воздействовать вещества, провоцирующие возникновение сульфатной коррозии, вам необходим именно такой материал. Обычно указанному воздействию подвергаются подводные части гидросооружений.

» Строительное Управление 47 » +7(8482) 61-61-60

Цемент

Познакомимся прежде всего со свойствами основной составной части бетона — цементом.

Цемент представляет собой тонкоразмолотый минеральный порошок, способный при смешении с водой образовывать пластичную массу, с течением времени затвердевающую в камневидное тело.

Наиболее распространенный цемент, называемый портланд-цементом, получают путем обжига при высокой температуре (1400-1500°) природного сырья в виде мергелей или искусственной смеси известняка с глиной и другими материалами. Обжиг производится в специальных печах. Обычно цементообжигательная печь — это огромный, длиной 100-150 метров, горизонтально расположенный цилиндр, выложенный внутри огнеупорным кирпичом и медленно вращающийся. Печь устанавливается с наклоном; благодаря этому материалы в ней, пересыпаясь, постепенно передвигаются от одного конца к другому. При обжиге получается спекшийся материал, часть которого расплавилась и застыла в стекловидном состоянии. Этот материал носит название цементного клинкера.

Цементный клинкер имеет сложный состав. В него входят соединения извести с окисью кремния, так называемые силикаты кальция. Они составляют основную часть — около 75% — клинкера. Большое влияние на свойства клинкера оказывает содержание в нем соединений окиси алюминия с окисью кальция, которые называются алюминатами кальция. Одно из этих соединений, преимущественно представляющее алюминаты кальция, — трехкальциевый алюминат, в большой степени влияет на технические свойства цемента. Это вещество очень быстро соединяется с водой, но не дает устойчивых соединений. В зависимости от вида исходных материалов и условий обжига состав цементного клинкера, а следовательно, и его технические свойства изменяются. Портланд-цемент, выпускаемый различными заводами, имеет общее название и общие характеристики по прочности, но может отличаться по составу. Различие в составе клинкера определяет такие важные технические свойства цемента, как скорость затвердевания, устойчивость в природных водах, морозостойкость и др.

В цементный клинкер при помоле могут вводиться, кроме гипса, и другие добавки: горные породы, шлаки, которые, присутствуя в цементе в количестве до 10-15%, существенно не ухудшают его прочности и позволяют экономить таким образом более дорогой клинкер. Однако там, где требуется высокая морозостойкость, как, например, в дорожных покрытиях, рекомендуется применять цемент, полученный размолом цементного клинкера, без каких-либо добавок, кроме гипса.

Помимо портланд-цемента, выпускаются большие количества различных цементов, отличающихся составом сырья, из которого их получают, способом производства и свойствами. Цементная промышленность выпускает специальные цементы, предназначенные для особых условий службы бетона и специальных целей. Значительное количество разновидностей цементов получается на основе портланд-цементного клинкера путем добавки к нему различных веществ. В приведенной таблице дается краткий перечень важнейших цементов с указанием их назначения, особенностей и области применения.

Чем тщательнее подобран состав сырья, чем лучше проведен процесс обжига и чем тоньше размолот цемент, тем выше его качества и тем большую прочность может он обеспечить при затворении его водой. Но более активный цемент всегда более чувствителен к действию влаги и углекислоты, содержащихся в воздухе, и при хранении быстрее теряет активность. Чем мельче частицы цемента, тем больше их поверхность на каждый грамм цемента и тем больше процент потерь при образовании на их поверхности пленки одинаковой толщины. Поэтому современные тонкомолотые высокоактивные цементы требуют тщательной упаковки и хранения и быстрого употребления в дело.

Как был открыт современный цемент?

Способность некоторых природных материалов после обжига приобретать свойство затвердевать, будучи смешанными с водой, была известна давно. Наиболее древними вяжущими строительными материалами были известь и гипс, которые не требовали тонкого размола и высоких температур для их изготовления. Постепенное развитие конструкций обжигательных печей и размольного оборудования позволило создать условия, необходимые для получения высококачественных цементов.

Производство современного портланд-цемента, дающего высокую прочность бетону и способного быстро затвердевать в смеси с водой и продолжать твердение под водой, возникло сравнительно недавно — в начале XIX века.

Первые указания о производстве таких цементов — предшественников современных цементов — имеются в работах русского академика М. В. Севергина (1702 г.) и в книге Егора Челиева .

В книге Челиева, изданной в 1825 г., обобщен опыт приготовления вяжущего вещества, применявшегося при восстановлении Московского Кремля. В книге дается описание свойств и технологии приготовления наиболее совершенного для того времени цемента, более совершенного, чем цемент англичанина Аспдина, который в тот же период работал над способом получения цемента, названного впоследствии портланд-цементом по имени города Портлэнд, около которого добывался естественный камень, похожий по внешнему виду на затвердевший бетон.

Большие работы по исследованию способов получения цементов были проведены в начале XIX века известным французским ученым Вика и его учениками. Интересно, что до настоящего времени для определения сроков схватывания цементного теста применяется прибор, который по имени его изобретателя называется иглой Вика.

Заслуга Егора Челиева, первого русского исследователя, получившего высококачественный цемент, достойно оценена в нашей стране.

Большие работы по исследованию свойств цементов провели русские ученые Р. Л. Шуляченко, А. А. Байков, В. А. Кинд, С. И. Дружинин, В. Н. Юнг, П. П. Будников, В. Ф. Журавлев и др.

Для того чтобы правильно и экономно использовать этот замечательный и ценный строительный материал, необходимо хорошо знать его свойства и особенности.

Что же происходит при смешении, или, как говорят строители, при затворении цемента с водой?

Чтобы лучше понять явления, происходящие при этом, сравним процессы, действующие в смеси цемента с водой — цементном тесте, с тем, что происходит в таком общеизвестном и простом материале, как глиняное тесто.

Глина, замешанная с водой, образует глиняное тесто, которое при хранении во влажных условиях (например, под сырой тряпкой) не изменит своего состояния и останется таким же мягким, каким оно было в момент замеса. Глиняное тесто затвердевает только при высушивании, но, если его опять смочить водой, оно размокнет. Так, например, размокает кирпич-сырец, не подвергавшийся обжигу. Высушенное гдиняное тесто имеет меньший вес, чем влажное. Свободное удаление воды путем высушивания и возможность повторного получения теста при увлажнении свидетельствуют о том, что химического соединения воды с глиной не происходит.

А с цементом дело обстоит иначе.

Если замешать порошок цемента с водой, образуется пластичная масса-тесто, которое может быть залито или уложено в заранее приготовленную форму. В зависимости от количества добавленной в него воды тесто будет более или менее жидким. Оставленное в покое, оно постепенно густеет, теряет текучесть, подвижность, как говорят, «схватывается», а затем постепенно затвердевает, обращаясь в прочное камневидное тело, называемое цементным камнем. Прочность цементного камня возрастает со временем, и ее увеличение продолжается в течение длительных сроков, исчисляемых месяцами и годами. При хранении теста во влажных условиях, исключающих высыхание, оказывается, что вес цементного камня не изменяется со временем. При длительном твердении теста, а затем цементного камня па воздухе оно не высыхает полностью, часть воды остается и может быть удалена из него только при повышенной температуре. Это свидетельствует о химическом связывании воды с минералами, которые составляют цементный клинкер, в новые прочные соединения. Затвердевший цементный камень уже не размягчается водой. Это важнейшее свойство цементного камня позволяет широко применять цементы для строительства сооружений, непрерывно находящихся в воде или подвергающихся периодическому ее действию.

Как бы мы ни старались размочить цементный камень, ничего из этого не получится. Наоборот, в воде он приобретает еще большую прочность, чем на воздухе.

Как же объясняет процессы затвердевания цементов современная наука?

При действии воды на порошок цемента составные части его вступают в реакцию с водой. При этом процессе выделяется известь и образуются не растворимые в воде новые соединения, так называемые гидросиликаты и гидроалюминаты кальция.

Связав химически часть воды, новые соединения, обладая меньшей растворимостью, выпадают из раствора в виде мельчайших кристаллов, невидимых даже под обычным микроскопом. Эти кристаллы срастаются, переплетаясь между собой и образуя плотное камневидное тело.

Наиболее полную теорию твердения цементов создал русский ученый, академик А. А. Байков. Эта теория расширена и углублена в многочисленных работах советских ученых.

В настоящее время наиболее полные представления о процессах твердения цементов развиваются в работах академика П. А. Ребиндера и его учеников.

Вещества, образующиеся при взаимодействии цемента с водой, по своему кристаллическому строению близки к минералам, составляющим обычные горные породы, поэтому они хорошо сцепляются с их поверхностью.

Чтобы улучшить свойства цемента, к нему при помоле добавляют небольшие количества гипса. Хотя гипса добавляется всего 3-5%, его роль весьма существенна. Небольшая добавка гипса сильно влияет на сроки загустевания цементного теста — сроки его схватывания, удлиняя их до нескольких часов, что позволяет перевозить и укладывать бетонную смесь в конструкции. Кроме того, гипс увеличивает прочность и стойкость цемента. Происходит это потому, что гипс химически соединяется с наиболее слабой составной частью цемента — с трехкальциевым алюминатом, превращая его в более стойкое вещество.

Цементы без гипса или с малым его количеством часто загустевают уже во время перемешивания, и это создает неудобства при работе с цементом.

Сроки схватывания зависят и от температуры материалов для бетона и от температуры бетонной смеси после затворения. Чем выше температура, тем быстрее наступает загустевание. При температуре выше 60° обычно происходит быстрое схватывание большинства цементов. При температуре ниже 0° схватывание и твердение цементов прекращается.

Прочность бетона в наибольшей степени зависит от прочности цементного камня. В свою очередь прочность цементного камня в большой степени зависит от состава цемента, качества его обжига, тонкости измельчения и от количества воды, взятой для затворения. Чем больше воды взято на замес, тем меньше прочность цементного камня и, следовательно, бетона.

Изучение процессов твердения цементов показало, что при этом химически соединяется с цементом только 15-20% воды по отношению к весу цемента. Но в состав бетонной смеси приходится вводить большее количество воды для придания бетонной смеси подвижного удобоукладываемого состояния за счет образования подвижного цементного теста, которое смазывает поверхность песка и каменных материалов. Обычно в бетонной смеси отношение количества воды к весу цемента находится в пределах 45-65%. Излишек воды по сравнению с количеством, необходимым для химических реакций, раздвигает частицы песка и каменных материалов в составе бетона и увеличивает объем пустот в нем. Цементный клей становится разбавленным и прочность его понижается. Уменьшается и плотность бетона, а от плотности зависит долговечность бетона.

Для дорожного бетона допускается водоцементное отношение не более 0,50-0,55 в зависимости от климатических условий, в которых он будет работать.

Для уменьшения количества воды в составе бетонной смеси в нее может добавляться небольшое количество особых, так называемых поверхностно-активных веществ. Научные основы действия таких веществ разработаны в нашей стране академиком П. А. Ребиндером. Эти вещества, распределяясь по поверхности частиц цемента, покрывают их тончайшей пленкой, создают смазывающий слой; при этом увеличивается подвижность — пластичность бетонной смеси. Такие вещества называют пластификаторами. Пластификаторы добавляются в очень небольшом количестве — десятые доли процента от веса цемента, но, несмотря на это, действие их очень сильное.

Добавка пластификатора не только повышает пластичность бетонной смеси, но и улучшает технические свойства бетона, например его морозостойкость. Если при добавке пластификатора не увеличивать пластичность бетонной смеси, а сократить водоцементпое отношение, то можно увеличить прочность бетона или уменьшить расход цемента. Цементная промышленность выпускает пластифицированные цементы в массовом количестве.

Для бетонных дорожных покрытий важное значение имеет добавление в состав бетонной смеси веществ, которые повышают долговечность бетона. В условиях климата средней полосы и севера  основным фактором, вызывающим разрушение дорожного покрытия, является многократное замораживание бетона в то время, когда он насыщен водой. Улучшение морозостойкости делает бетон более долговечным. Необходимое повышение морозостойкости достигается введением в бетон очень маленьких количеств специальных веществ, обладающих способностью образовывать небольшие количества пены в составе бетонной смеси. Как ни удивительно, но оказывается, что бетон, который содержит в своем объеме небольшое количество пустот (4-5%) в виде мелких равномерно распределенных пузырьков воздуха, обладает в 2-3 раза большей морозостойкостью, чем обычный бетон. Количество вспенивающих веществ, называемых воздухововлекающими добавками, составляет всего несколько сотых процента от веса цемента.

Воздухововлекающие добавки должны найти широкое применение в дорожном строительстве, так как позволят значительно повысить долговечность бетонных дорожных покрытий.

Среди специальных цементов, обладающих важными свойствами, следует отметить разработанный советскими учеными (М. И. Хигеровичем и Б. Г. Скрамтаевым) гидрофобный цемент. Само название цемента говорит о том, что это цемент, который боится воды.

Как же так цемент, который должен соединяться с водой, и вдруг боится воды?

Гидрофобный цемент получается путем добавления к цементу при помоле небольшого количества веществ, которые не смачиваются водой. На поверхности частиц цемента образуется тонкая молекулярная пленка такого вещества. Гидрофобный цемент, находясь даже во влажном воздухе, не теряет своей активности. Он гораздо устойчивее к длительному хранению, чем обычный портланд-цемент. Когда же в составе бетонной смеси гидрофобный цемент попадает в бетономешалку, то под действием трения о частицы песка и щебня жировая пленка на его поверхности прорывается, и он смачивается водой. Гидрофобный цемент придает бетону повышенную морозостойкость по сравнению с обычным портланд-цементом. Так же как и пластифицированный цемент, гидрофобный цемент является улучшенной разновидностью портланд-цемента.

На основе портланд-цементного клинкера выпускается целый ряд цементов с добавками. В зависимости от вида добавки изменяется и название цемента. Если портланд-цемент смешивается с доменными шлаками, то такой цемент называют шлакопортланд-цементом. Если в качестве добавки используются природные материалы, обладающие способностью химически соединяться с известью (так называемые пуццоланы), то такие цементы называются пуццолановыми портланд-цементами. И шлакопортланд-цемент и пуццолановый портланд-цемент обладают более медленным твердением по сравнению с портланд-цементом и менее морозостойки, поэтому их применение для дорожных покрытий не допускается. Они могут быть использованы для подводных и подземных сооружений и для конструкций, повергающихся обычным атмосферным воздействиям.

Из специальных цемепов представляет интерес глиноземистый цемент. Он отличается большой скоростью твердения. Этот цемент полностью затвердевает в течение трех суток, приобретая за это время полную прочность. Однако такое быстрое твердение сопровождается большим выделением тепла, способным привести к растрескиванию конструкций в результате неравномерного нагрева. Кроме этого, высокая температура (выше 25°) нарушает процесс твердения глиноземистого цемента; образующиеся при этом неустойчивые соединения снижают прочность и долговечность бетона.

Глиноземистый цемент применяют в тех случаях, когда нужно быстро восстановить или забетонировать какую-нибудь конструкцию. Этот цемент применим только для тонкостенных сооружений. Его применение ограничено из-за большой стоимости (в 2 раза более высокой, чем портланд-цемент) и дефицитности сырья для его приготовления.

Одним из серьезных недостатков портланд-цемента является усадка, т. е. уменьшение размеров изготовленных на нем бетонных конструкций при нахождении их на воздухе. В последнее время созданы цементы, не обладающие этим недостатком и даже расширяющиеся в процессе твердения. В СССР такой цемент был разработан группой ученых под руководством В. В. Михайлова и Б. Г. Скрамтаева.

Расширяющийся цемент характеризуется увеличением объема в первые часы и сутки твердения. Если изготовить из расширяющегося цемента изделие длиной в 1 метр, то через трое суток оно удлинится на 15 миллиметров. Дорожное покрытие из такого цемента на третьи сутки дало бы увеличение длины на 15 метров на каждый километр. Этот цемент как бы растет при затвердевании. Такое замечательное свойство расширяющегося цемента позволяет использовать его с наибольшим успехом для заделки швов в различных сооружениях. В частности, расширяющийся цемент применяется для уплотнения швов между тюбингами в тоннелях московского метро. Расширяющийся цемент находит применение для ремонта конструкций, когда важно обеспечить плотное прилегание их частей. Недостаточная морозостойкость бетона на таком цементе не позволяет применять его для сооружений, к которым предъявляются требования высокой морозостойкости.

Для строительства дорожных покрытий обычно применяется портланд-цемент. Однако необходимо, чтобы этот цемент обладал высокой прочностью, небольшой изнашиваемостью, высокой стойкостью к воздействию атмосферных условий (морозостойкостью) и хорошей устойчивостью к переменам температуры.

Цемент: состав, роль

Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

Новосибирский Государственный Медицинский Университет

Министерства Здравоохранения Российской Федерации

Кафедра медицинской химии

Дисциплина «Химия вокруг нас»

Реферат

На тему: Цемент: состав, роль

Выполнил: Попова Елизавета

стоматологический факультет

1 курс

4 группа

Проверил: Рауткина Людмила Витальевна

Новосибирск

2015

Содержание

Введение. ..………..….………..…..….….………….…..……..….…………3

Функции зубного цемента………..…….….….……………………………4

Строение и состав цемента………………..…..…..………….……………..5

Гистологическое строение…..….….….…..…….………..……….…..…….6

Патологии, связанные с зубным цементом….…….….…..……..…….…..8

Заключение.….……..….……..…….………..….………………..…..…………9

Источники……….…..….……………….….….………..….…………….……10

Введение

Цемент (лат. — cementum) — специфическая костная ткань, покрывающая корень и шейку зуба человека, а также зубов других млекопитающих. Служит для плотного закрепления зуба в костной альвеоле. Цемент состоит на 68—70 % из неорганического компонента и 30—32 % из органических веществ.

Это очень важная часть зуба, играющая немаловажную роль в его строении. Именно цемент прочно закрепляет зуб в его ячейке.

Функции зубного цемента

1) защита дентина корня от повреждающих воздействий;

Цемент тонким слоем покрывает корень зуба и соединяется с эмалью вблизи шейки зуба. Имеются разные варианты расположения эмалево-цементного соединения. Цемент может располагаться точно у окончания эмали, наслаиваться на нее или не доходить до эмали. В последнем случае остается узкая полоска незащищенного дентина. Такие области очень чувствительны к термическим, химическим и механическим раздражителям. Расположение цементо-эмалевой границы может отличаться в разных зубах одного индивидуума и даже на различных поверхностях одного зуба.

2) участие в формировании поддерживающего аппарата зуба;

Благодаря цементу зуб закреплен в ячейке.

3) обеспечение прикрепления к корню и шейке зуба волокон периодонта;

4) участие в репаративных процессах.

Например, при лечении пародонтита, при переломах корня.

Строение и состав цемента

Цемент покрывает шейку зуба и корни, состоит на 68 — 70 % из неорганических и 30 — 32 % органических веществ. По своей структуре цемент напоминает грубоволокнистую кость, но, в отличие от нее, не имеет сосудов, поэтому трофические процессы в нем обеспечиваются за счет кровоснабжения териодонта путем диффузии.

Толщина цемента неодинакова: в области шейки зуба она тоньше (20 — 50 мкм), а в области верхушки корня- толще (100 — 150 мкм).

Цемент подразделяется на первичный (бесклеточный) и вторичный (клеточный).

Первичный цемент прилежит к дентину, покрывая боковые поверхности корня.

Вторичный цемент покрывает треть корня сверху и область бифуркации корней многокорневых зубов. Он покрывает бесклеточный цемент, а в ряде случаев непосредственно прилежит к дентину.

Вторичный клеточный цемент состоит из клеток (цементоцитов и цементобластов) и межклеточного вещества.

Цементоциты лежат в лакунах и по строению схожи с остеоцитами. Цементобласты – клетки-строители, которые обеспечивают ритмическое отложение новых слоев цемента.

Межклеточное вещество клеточного цемента состоит из основного вещества и волокон.

Большая часть волокон зубного цемента идет в радиальном направлении — это так называемые Шарпеевские волокна. Причем, с одной стороны они соединяются с радиальными волокнами дентина, с другой — с волокнами периодонта.

Остальная часть волокон располагается продольно, параллельно поверхности цемента.

Цемент по структуре и твердости (30-50 KHN) сходен с костью человека.

По химическому составу и структуре цемент напоминает грубоволокнистую кость. Это наименее минерализованная твердая ткань зуба. Содержание неорганических веществ в цементе составляет 65% массы, органические вещества-23% и вода — 12% массы.

Из неорганических составляющих преобладают кальций и фосфат в форме кристаллов апатита или аморфных кальций-фосфатов, из органических — более 90% коллагенов.

Гистологическое строение

Как и другие опорные ткани организма, цемент состоит из клеток и межклеточного вещества.

Поверхность дентина покрыта слоем высокоминерализованного цемента (толщина до 10 мкм). К внешней стороне направлены ламелловидные менее или более минерализованные зоны, отражающие периодические фазы образования цемента и фазы покоя.

В коронковой трети зубов расположен бесклеточный цемент. Он не содержит клеток, лишь многочисленные коллагеновые фибриллы однородной минерализации, расположенные почти перпендикулярно к поверхности дентина. Они являются прикрепленными волокнами {волокна Шарпея). Направление прохождения волокон между отдельными ростовыми линиями может изменяться. Эти изменения происходят вследствие постэруптивного движения зубов при одновременном образовании цемента. Поверхность бесклеточного волокнистого цемента минерализована в большей мере, чем средние слои цемента. На ней расположен бесструктурный слой толщиной 3-8 мкм, цементоид, содержащий цементобласты.

В верхушечной области корня зуба и в области би- и трифуркаций многокорневых зубов цемент пронизан проникающими в виде луча волокнами перепендикулярно к поверхности зуба и утолщенными пучками волокон, которые менее минерализованы. Перпендикулярно волокнам Шарпея расположены многочисленные волокна и пучки волокон. В лакунах цемента содержаться цементоциты -зрелые клетки цемента зуба. В этом слое цемента могут чередоваться менее и более минерализованные участки, а также слои бесклеточного волокнистого цемента. Цемент образуется и наслаивается на протяжении всей жизни. В течение 60 лет он может утроить свою толщину, при этом цементоциты внутренних слоев гибнут и образуются пустые лакуны цемента.

Наряду с регулярным образованием цемента существуют различные причины дополнительного образования цемента:

— Если устранена причина резорбции зуба, то может произойти восстановление посредством клеточного цемента.

— При фрактуре корня может устраняться дефект после лечения вследствие наслоения цемента между фрагментами.

— Вследствие потери контакта между зубами-антагонистами возрастает образование цемента как проявление компенсаторных процессов.

— Удерживающий аппарат зуба часто разрушается при пародонтите. После успешного лечения может наблюдаться образование нового цемента и новой костной ткани.

— При определенных условиях цементообразование может превысить физиологические границы. В таком случае говорят о гиперцементозе, встречающемся как в отдельных зубах, так и генерализовано. Локализованная форма наблюдается при хроническом воспалении в периапикальных тканях, а также во время ортопедического лечения. Генерализованный гиперцементоз наблюдается при системных заболеваниях.

— Цементикль — это образование шаровидной формы, расположенное в периодонте, состоящее из цемента. Они возникают вследствие минерализации микрососудов дегенерированных эпителиальных остатков. В верхушечной области цемента иногда обнаруживается слой нерегулярно

образованного минерализованного цемента (промежуточный цемент). Он расположен между дентином и регулярно образованным цементом и свидетельствует о нарушении развития тканей зуба.

— Гранулы эмали в бифуркационной области моляров часто покрыты цементом.

Патологии, связанные с зубным цементом

Скорость вымывания и позиционирования минералов в цементе почти равна скорости этих процессов в окружающей кости челюсти, в то время как скорости абсорбции и поступления минералов в дентин составляют только 1/3 таковых в кости. У цемента функциональные характеристики — почти такие же, как у обычной кости, включая присутствие остеобластов и остеокластов, в то время как дентину эти характеристики не свойственны, как говорилось ранее. Эта разница, несомненно, объясняет различия скоростей минерального обмена.

Существует такой вид кариеса, как кариес цемента зуба.

По сравнению с кариозным поражением эмали и дентина, кариес цемента или, иначе, «поддесневой кариес» (кариес корня) встречается значительно реже, но в отличие от них является более агрессивной и опасной для зуба формой. Так как корень зуба имеет небольшую толщину стенки, то его разрушение кариесом зачастую проходит в довольно короткие сроки, вплоть до развития пульпита или периодонтита, приводящих, в свою очередь, иногда даже к удалению зуба.

Так как кариес цемента часто сочетается с пришеечным кариесом, то для передних зубов, помимо упомянутых рисков, это чревато еще и нарушениями эстетики. Темные пятна или кариозные полости на передних зубах, особенно если их не устранять в течение нескольких лет, нередко провоцируют психологические комплексы, проблемы на работе и в общении с противоположным полом.

Чаще всего (примерно в 60-90% случаев) кариес цемента зуба развивается у людей пожилого возраста вследствие заболеваний десен различного происхождения.  При этом в большинстве случаев между десной и зубом образуется патологический карман – место скопления различных микроорганизмов, которые не только провоцируют разрушение зубодесневого прикрепления, что приводит к расшатыванию зуба, но и вызывают растворение цемента корня с углублением в корневой дентин (стрептококки).

Результатом разрушения цемента и дентина кариесом является сперва образование небольшой кариозной полости, которая рано или поздно приводит к проникновению инфекции внутрь зуба с вовлечением в воспаление тканей пульпы («нерва»).

Заключение

Цемент зуба – важная его часть. Именно благодаря ей зуб надежно зафиксирован в своей ячейке, именно он защищает дентин от внешних пагубных воздействий, а так учавствует в процессах восстановления зуба в случае его повреждения. Это достигается благодаря особому составу зубного цемента: он схож по строению с человеческими костями, поэтому придает креплению зуба должную прочность.

Источники

1. http://meduniver.com/

2.Пропедевтическая стоматология / Базикян Э. А., Робустова Т. Г., Лукина Г. И. и др. — 2009, «ГЭОТАР-Медиа».

3. http://www.dentalmechanic.ru/

4. http://www.medterapevt.ru/

5. http://plomba911.ru/

PAGE 1

Клей Цемент: состав, основа, раствор

На ремонт обычно уходит много денег, но лучше когда дело не в постоянной его переделке, а в качественных материалах, которые потом прослужат много лет. Например, в случае с укладкой плитки важно не только правильно выбрать отделочный материал, но и не ошибиться с клеем. На сегодняшний день в строительных магазинах представлено просто огромное количество разнообразных клеящих смесей, разной ценовой категории и состава. Как сделать выбор? Как утверждают специалисты, если не знаешь, какой раствор выбрать – покупай цементный. Далее рассмотрим, что же представляет собой белый клей Цемент для плитки.

Клей Цемент

Состав раствора

Входящие в состав ингредиенты клея на основе цемента очень просты. Основа – это песок и цемент, а также вода, которая добавляется во время его приготовления. Дополнительными добавками являются пластификаторы. Все это соответственно смешано в определенных пропорциях. Приготовить такую смесь с песка и цемента можно и самому, но есть риск ошибиться в пропорциях, что приведет к ненадежности смеси.

Для приготовления плиточного раствора цемента и клея необходимо внимательно придерживаться инструкции, которая указана на упаковке. Обычно она выглядит следующим образом:

• берется емкость, например, ведро или тазик, в нее наливается определенное количество воды;
• согласно инструкции в воду высыпается нужное количество порошка;
• полученный раствор перемешивается с помощью дрели со специальной насадкой до получения однородной массы.

Если после приготовления состав получился слишком жидким, ему необходимо дать время немного настояться. Обычно на это уходит не более 10 минут. После этого Цемент клей ПВА 2000 готов к использованию (см. фото). Стоит отметить, что не нужно стараться приготовить всю смесь сразу, если в этом нет необходимости, ведь она достаточно быстро затвердеет и станет непригодной для дальнейшего использования. Готовить раствор лучше частями и сразу применять его в работе.

Клей Цемент

Основные преимущества

«Плюсов» у клеящего вещества Цемент 2000 для плитки достаточно много. Это позволяет использовать его в кухне, ванной комнате, туалете, на балконе, стенах и полу. К ним, кроме низкой стоимости, можно отнести:

• экологически чистый состав клея Цемент;
• простоту приготовления и быстроту высыхания;
• удобство в работе;
• высокую адгезию и пластичность;
• надежность;
• стойкость к механическим повреждениям;
• хорошую влагостойкость;
• стойкость к постоянным перепадам температур и т. д.

Зачем добавлять ПВА?

Всем известно, что ПВА боится прямого воздействия солнечных лучей, которые несут в себе ультрафиолет. Но при добавлении в цементный раствор у него меняются свойства, и он перестает бояться солнца. Кроме плиточного клея Цемент ПВА также используется для создания стяжек и наливных полов внутри помещений. А вот там, где постоянно собирается влага, использовать этот компонент не рекомендуется.

При создании клеевого раствора, основа которого цемент и песок, доля ПВА в нем должна составлять примерно 20%. Это позволяет получить мощный клеевой состав, который долго и надежно будет держать керамическую и кафельную плитку, что особенно важно для вертикальных поверхностей. В белый плиточный раствор Цемент сначала добавляется вода, все это доводиться до нужной консистенции и только затем в него добавляется ПВА с расчета 60 грамм на 10 литров.

Особенности применения

• Клей для плитки Цемент наносится на основание зубчатым шпателем.
• При монтаже керамических или кафельных материалов, которые имеют небольшой вес, наносить раствор можно только на основание, а если отделка более тяжелая, то смесь должна накладываться и на саму плитку.
• Использовать плиточный клеевой состав необходимо при определенных температурных условиях. Так, нижняя допустимая граница температур составляет 5°С, а верхняя – 30°С. Идеальной для работы считается температура воздуха 20°С и влажность 60%. Именно при таких условиях раствор быстрее схватится.
• После укладки отделочного материала нужно знать, что сохнет раствор от 12 до 24 часов.

В зависимости от используемых в клеевой смеси пластификаторов она может быть классической или быстрой. Это нужно учитывать еще во время покупки, т.к. во время работы можно не успеть приклеить отделку. Быстрый клей, нанесенный на пенопласт или другие материалы, полностью высыхает всего за 5-10 часов.

Про цемент, цемент в бетоне, цемент для бетона, состав цемента, производство цемента

Цемент (в переводе с латинского «битый камень») — oдин из основных строительных материалов; гидравлическое минеральное вяжущее вещество, приобретающее при затвердевании высокую прочность, также используемое при изготовлении бетона. Его называют гидравлическим, поскольку набор прочности и затвердевание происходит в присутствии воды; полученные из цементных минералов и воды твёрдые соединения водостойки, то есть нерастворимы в воде. Его называют минеральным, поскольку исходные материалы, используемые для его получения, — минеральной природы (горные породы или продукты их выветривания).

По прочности цемент делится на марки, которые определяются главным образом пределом прочности при сжатии. Самыми распространенными марками цемента являются : без минеральных добавок М 400 Д0 и М 500 Д0 и с минеральными добавками М 400 Д20 и М 500 Д20.

ЦЕМЕНТ в БЕТОНЕ:

Самое распространенное применение цемента это производство бетона и раствора.

тел: +7-926-900-09-69

тел.: +7-926-779-96-96

тел.:+7-926-900-31-88 

ИНФОРМАЦИЯ

Мы рады Вам предложить товары в наших интернет – магазинах.

 Магазин товаров для рыбалки, охоты и туризма

  Магазин кондиционеров и климатической техники 

МЫ ПРОИЗВОДИМ
ДОСТАВЛЯЕМ
КАЧЕСТВЕННЫЙ БЕТОН !!! 

г. Гагарин 

Промышленный проезд, дом 3

Гагаринский бетонный завод

ВНИМАНИЕ, НЕ ПУТАЙТЕ АДРЕС!

Отдел продаж:

ООО «Гагаринский бетонный завод»
Тел.:  +7 (900) 220-11-22

+7 (926)900-09-69
Факс: +7 (495) 778-31-88
Моб.: 8-926-779-96-96 
E-mail:betonbeton67.ru

Мы принимаем карты:

ПРОИЗВОДИМ

ДОСТАВЛЯЕМ

СТРОИМ

_______________

БЛАГОУСТРОЙСТВО

УЧАСТКА

Новости

03. 08.21

Продажа ровинга для производства базальтовой арматуры по приемлемой цене.

07.07.21

23-06-2021 года. Мы запустили производство Арматуры Композитной Полимерной (АКП) из стекловолокон и базальтоволокон.

08.11.19

Мы начали продажу арматуры. Это очень качественный товар, производимый нашими партнерами на урале. Неметаллическая композитная АРМАТУРА периодического профиля соответствует ГОСТ. подробнее на страничке АРМАТУРА

07.08.19

Во второе воскресенье августа отмечают свой профессиональный праздник строители.

Компания Гагаринский Бетонный Завод поздравляет с ДНЕМ СТРОИТЕЛЯ.

19.06.19

Теперь мы принимаем к оплате карты.

Реклама

здесь может быть:

ВАША РЕКЛАМА

АРМАТУРА

БАЗАЛЬТОВАЯ

АРМАТУРА

СТЕКЛОПЛАТИКОВАЯ

Строительный раствор.

Состав цемента

Строительные растворы

Строительный раствор могут быть известковыми, глиняными, глиняно-известковыми, известково-гипсолвыми и глиняно-цементными. Прежде чем добавить глину в раствор, её нужно предварительно размягчить и пропустить через густое сито.

Строительный раствор должен быть абсолютно однородным, чтобы в нём нельзя было различить отдельных ингредиентов. Это достигается путём продолжительного размешивания соответствующим инструментом. Исключительно важным для строительного раствора является количественное соотношение компонентов. Оно зависит от назначения раствора (кладка, штукатурка, заделка трещин и т.д.).

При большем количестве связующего вещества растворы получаются жирными. Штукатурка из такого раствора при высыхании растрескивается.
При избытке наполнителя (песка) получаются постные растворы, дающие слабую, непрочную штукатурку.

Если при смешивании раствор сильно прилипает к инструменту — он жирный, если не прилипает — постный, нормальный раствор должен слегка прилипать к инструменту.

Приготовление известкового раствора

Приготовление известкового раствора выполняют так: песок равномерным слоем насыпают на прочную основу и покрывают необходимым количеством извести. Смесь несколько раз перелопачивают, затем тщательно перемешивают мотыгой. Посредине делают кратер, в который заливают воду. Смесь снова размешивают таким образом, чтобы кратер постепенно наполнялся смесью, а его края постоянно находились выше раствора для избежания перелива. Готовый раствор должен представлять собой достаточно густую однородную смесь.

Приготовление глиняного раствора

Глиняный раствор можно использовать и для кладки и для штукатурки лишь во вспомогательных и второстепенных постройках. Такой раствор готовят, как известковый, но он слабее известкового. Для увеличения прочности в глиняный раствор добавляют гашеную известь, гипс или цемент.Для глиняно-известкового раствора на одну часть глины берут 0,3. ..0,4 части гашеной извести и 3…6 частей песка. Количество песка определяется назначением раствора (кладка, штукатурка) Для приготовления глиняно-гипсового раствора на одну часть глины берут 0,25 части гипса и 3…5 частей песка, Для глиняно-цементного раствора — на одну часть глины — 0,15…0,2 части цемента и 3…5 частей песка.

Состав цемента

Цемент — главный материал для строительства. В состав цемента входит смесь из известняка и глины. Смесь подвергают спеканию и спеченную массу размалывают и получают порошок серого цвета, состоящий из CaO, Al₂O₃ и SiO₂. Если эту смесь смешать с водой в тесто, то через некоторое время эта масса затвердевает. При добавлении в цемент песка и щебня получают бетон. Если внутри бетонных изделий находится арматура — каркас из железных прутьев или сетки, получается очень прочный материал — железобетон.

В отличии от других связующих материалов (извести, гипса, песка, жидкого стекла), после смешивания с водой и предварительно затвердевания на воздухе может продолжать твердеть, а в твёрдом состоянии он устойчив к воде.
Для получения цементного теста необходимо 24…28% воды. Отклонение как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения снижают его качество.

Схватывание цементного раствора происходит через час после его смешивания с водой и прекращается, когда твердёющая масса теряет свою пластичность — обычно через 12 ч. Чем выше температура воздуха, тем быстрее происходит схватывание цемента. Поэтому летом цемент затвердевает быстрее. Процесс можно ускорить с помощью различных добавок.

Как разрушить затвердевший цемент.

Затвердевший цемент (цементный камень) разрушается мягкой водой, содержащей угольную кислоту, кислыми водами (сбросами промышленного производства), водой, содержащей сульфаты и хлориды (морская вода).

Приготовление цементного раствора

Из необходимого количества песка насыпают кучку, затем добавляют цемент и перелопачивают до образования однородной смеси. Её раскладывают толстым слоем и заливают необходимым количеством воды, затем размешивают до получения однородного раствора, который следует использовать в течение следующего часа!

Цементный раствор при соотношении цемента и песка 1:4 или 1:5 — раствор трудно наносится на стену и не прилипает. Для этой цели используются обогащённые цементные растворы (1:2 или 1:3). Качественные эластичные растворы получают из цемента, извести и песка. Для приготовления такого раствора сухой цемент смешивают с песком. Гашеную известь разводят до вязкости сметаны и засыпают в неё смесь цемента и песка, после чего хорошо размешивают до образования однородной массы.

Приготовление бетонной смеси

Важным условием приготовления бетонной смеси — это хорошее смешивание компонентов раствора — цемента, песка и воды. Поэтому бетонную смесь лучше готовить в бетономешалке. В малых количествах бетонную смесь вручную. Щебёнку насыпают на твёрдое основание кучкой высотой 10…15 см, равномерно покрывают цементом и перелопачивают до получения сухой однородной смеси. Затем снова образуют кучку с кратером, в котором при постоянном перемешивании добавляют воду до получения достаточной густой смеси. Нормы расхода цемента, песка следующие:

• — для 1 м² бетона толщиной 5 см — 13,6 кг цемента и 6 ведёр песка
• — для 1 м² бетона толщиной 8 см — 21,8 кг цемента и 9 ведёр песка
• — для 1 м² цементной замазки толщиной 2 см — 11,3 кг цемента и 2 ведёр песка
• — для 1 м² цементной замазки толщиной 3 см — 16,5 кг цемента и 3 ведёр песка

Количество заливаемой воды зависит от влажности и вида песка. Для приготовления 1 м³ бетона расходуется приблизительно 200…250 л воды. Объёмное соотношение песка и щебня также зависит от вида песка. Для натурального песка — 0,6:1 — 0,8:1, для керамзитового — 0,8:1 — 1:1, для перлитового — 0,6:1.

Для правильного затвердевания бетонной смеси после заливки в начальный период «схватывания» необходимо предохранить его от быстрого высыхания, ударов, сотрясений, механических воздействий и холода.

Поддержание бетона во влажном состоянии во время схватывания является важным условием достижения проектной прочности. Поверхность начинают обливать водой сразу же после установления, что она не повреждается водой (через 24 ч после заливки бетона).

При температуре выше +5⁰C поверхность поливают в течение 7 дней, ниже +5⁰C — не поливают, а принимают меры против высыхания бетона, закрывая его увлажнённым материалом (песком, полотном и т.д.) или свеже залитый бетон покрывают водонепроницаемым покровом. Прочность растворов, приготовленных из шламов обогатительных фабрик, выше, чем растворов из карьерного песка.

Состав цемента – обзор

1.6.3 Европейский стандарт на обычные цементы (EN 197-1)

Как описано выше, страны-члены CEN проголосовали за принятие EN 197-1 в 2000 г. В 2002 г. «противоречащие» британские стандарты ( такие как BS 12) будут отозваны. Британский стандарт на сульфатоустойчивый цемент BS 4027 будет действовать до тех пор, пока не будет достигнуто соглашение о европейском стандарте на сульфатоустойчивый цемент. В Таблице 1.9 обобщен диапазон составов цемента, разрешенных EN 197-1.

Таблица 1.9. Типы цемента и композиции разрешены EN 197-1

CEM IV

цемент типа	170012	клинкер%	дополнение%
CEM I	Portland Cement CEM I	95-100
CEM II	PORTLAND-SLAG цемент II / AS	80-94	6-20
	II / BS	65-79	21-35
	Portland- Silica Fume Cement II / AD	90-94	6-10
	Portland-Pozzolana цемент II / AP	80-94	6-20
	II / BP	65- 79	21-35
	II / AQ	80-94	6-20
	II / BQ	65-79	21-35
	Portland-Fly зольный цемент II/AV	8 0-94	6-20
	II / BV	65-79	21-35
	II / AW	80-94	6-20
	II / BW	65-79	21-35
	Portland-Burnt Shale Cement II / на	80-94	6-20
	II / BT	65-79	21-35
	Portland-известняк цемент II / AL	80-94	6-20
II / BL	65-79	21-35
	II / A-LL	80-94	6-20
	II / B-LL	65-79	21-35
	Portland-Composite Cement II / AM	80-94	6–20
	II/BM	65–79	21–35
CEM III	Blastfurnace Cement III / A	35-64	36-65
III / B	20-34	66-80	66-80024
III / C	5-19	81-95
CEM IV	Pozzolanic Cement IV / A	65-89	11-35
IV / B	45-64	36-55
CEM V	Композитный цемент V / A	40-64	40-64	36-60
	V / B	20-38	61-80	61-80
1 Примечания: Все цементы могут содержат до 5 % второстепенного дополнительного компонента (максимум) CEM V/A Композитный цемент содержит 18–30 % доменного шлака CEM V/B Композитный цемент содержит 31–50 % доменного шлака Доли выражены в % ядро цемента (исключая сульфат кальция) В то время как эти являются «обычными цементами», они доступны не во всех странах-членах CEN. Например, для изготовления обожженного сланцевого портландцемента требуется особый тип сланца, который встречается только на юге Германии. Наряду с определением диапазона разрешенных составов цемента EN 197-1 также определяет: • разрешенный химический состав отдельных компонентов • разрешенный характер второстепенных дополнительных компонентов ( в основном либо один из разрешенных основных компонентов, либо материал, полученный в процессе производства клинкера) • разрешенный уровень добавок (например,г. шлифовальные добавки) — всего не более 1 %, включая менее 0,5 % органики • минимальная и максимальная прочность для различных классов прочности • минимальное время схватывания • химические требования (например, максимум SO 3 , MgO, потеря при прокаливании (LOI), нерастворимый остаток (IR)) • критерии соответствия для демонстрации соответствия EN 197-1. Таблица 1.10 обобщены требования к составу компонентов цементов EN 197-1. Таблица 1.10. Комплексные требования для составляющих EN 197-1 цементы клинкер минимум 2 / 3RDS C 3 S Plus C 2 S. Соотношение CAO / SIO 2 > 2. MgO < 5% Доменный шлак Минимум 2/3 CaO + MgO + SiO 2 .Отношение (CaO + MgO)/SiO 2 > 1. Минимум 2/3 стекла Кремнистая летучая зола LOI < 7 % (при соблюдении требований к долговечности и совместимости с добавками, в противном случае < 5%). Реакционноспособный СаО < 10% и свободный CaO < 1%. Допускается содержание свободной извести до 2,5%, если тест на безвредность прошел Известковая летучая зола LOI < 7 % (при соблюдении требований к долговечности и совместимости с добавками, в противном случае < 5%). Реакционноспособный СаО > 10%. Если реакционноспособный CaO > 10% и < 15%, тогда реактивный SiO 2 должен быть > 25% Натуральный пуццолан Активный SiO 2 > 25% Обожженный сланец Прочность на сжатие > 25 МПа через 28 дней при испытании в соответствии с EN 196-1. Расширение < 10 мм при смешивании с 70 % цемента Известняк CaCO 3 > 75%.Адсорбция метиленового синего (содержание глины) < 1,2 г/100 г. Общий органический углерод < 0,2% (ВН) или 0,5% (Л) Микрокремнезем LOI < 4%. Удельная поверхность (БЭТ) > 15,0 м 2 /г Требования к составу доменного шлака такие же, как в Британском стандарте для доменного портландцемента (BS 146) и для молотого гранулированного доменного шлака (BS 6699). Обратите внимание, что в EN 197-1 не указан метод испытаний для определения минимального содержания стекла 2/3. Точно так же требования к летучей золе практически такие же, как и в британских стандартах для портландцемента для пылевидного зольного цемента (BS 6588) и для пылевидной топливной золы (BS 3892, часть 1), хотя есть небольшие различия, связанные с максимальным LOI. и содержание СаО. Стандарты для добавок в бетон более подробно рассматриваются в главе 3. В таблице 1.11 приведены механические и физические требования для классов прочности, разрешенных EN 197-1. Прочность на сжатие определяется с помощью метода призмы из строительного раствора EN 196-1, который описан в разделе 1.7. Время схватывания определяется почти повсеместно применяемой иглой Вика, а прочность — методом, впервые разработанным Ле Шателье в девятнадцатом веке. Эти методы описаны в EN 196-3. Таблица 1.11. Время схватывания и требования прочности согласно EN 197-1 7 1 ≥ 42,5 Класс прочности Прочность на сжатие, МПа (метод EN 196-1) Время первоначального схватывания (мм) Прочность (расширение) (мм) ранняя сила 9 стандартная прочность 2 дня 7 дней 28 дней 32,5 N — ≥ 16,0 ≥ 32,5 ≤ 52 , 5 ≥ 75 32,5 R ≥ 10,0 — — 42,5 N ≥ 10,0 — ≤ 62,5 ≥ 60 1 ≤ 10 42,5 R ≥ 20,0 — — 1 ≥ 52,5 1 ≥ 45 В настоящее время в Великобритания (2002 г. ) весь поставляемый сыпучий цемент относится к классу 42,5 или 52,5, и подавляющее большинство относится к чистому портландцементу (CEM I с использованием терминологии BS EN 197-1).Менее 5% поставляемого цемента является «композитным» и включает летучую золу или известняк, введенные в процессе производства. Напротив, в странах-членах ЕС (данные 1999 г.) доля трех основных классов прочности была следующей: %
42,5	42,5	42%
52,5	10%
0

Доля различных типов цемента заключалась в следующем:

Таким образом, примерно 50% поставляемого цемента составлял CEM II композит, из которого наибольшую долю составлял портландцемент из известняка (40% CEM II и 20% от общего тоннажа).

В Великобритании устоявшейся практикой является добавление измельченного гранулированного шлака (согласно BS 6699) или золы пылевидного топлива (согласно BS 3892, часть 1) непосредственно в бетономешалку и заявление об эквивалентности цемента заводского производства. Процедуры, необходимые для демонстрации эквивалентности, описаны в BS 5328, который будет заменен BS EN 206-1 и дополнительным стандартом Великобритании BS 8500 с 1 декабря 2003 г. Кроме того, некоторые стандарты Великобритании на цемент включают цементы с классами прочности и свойствами. выходит за рамки стандарта BS EN 197-1 для обычных цементов.Например, BS 146:2002 включает низкий класс ранней прочности (L) для доменных шлаковых цементов, а в BS 6610:1996 существует низкий класс 28-дневной прочности (22,5) для пуццоланового зольного цемента. Оба этих стандарта будут отменены, когда в конечном итоге будут опубликованы европейские стандарты, предусматривающие ту же область применения.

Химические требования к цементам EN 197-1 приведены в таблице 1. 12.

Таблица 1.12. Химические требования EN 197-1 цемент

имущество

)

CEM III (& GT; 35% шлаков)

4

		Прочность класса	Требования
Утраты на зажигание	CEM I (Pure Portland)	Все	≤ 5.0%
	CEM III (& GT; 35% шлак)
	нерастворимый остаток	CEM I
	CEM III (. & GT; 35% SLAG	Все	≤ 5.0%
		32,5 N
	CEM I	32,5 R	≤ 3,5%
	CEM II Portland Composite Composite	32,5 N
	CEM IV Pozzolanic Cement	42,5 R
	CEM V Композитный цемент	52,5 N	≤ 4. 0%
		52,5 R
Все
хлорид
Все	Все	≤ 0.10%
Pozzolicity	CEM IV Pozzolanic Cement	Все	удовлетворяет испытанию (EN 196-5)
MgO
MGO	Все	Все	≤ 5,0% в клинкере
1 верхние пределы для потери на воспламенение (LOI) и нерастворимый остаток (IR) фигурируют в стандартах на цемент с момента их первого введения.LOI обеспечивал свежесть цемента, а ограничение IR предотвращало загрязнение материалами, отличными от сульфата кальция и клинкера. Однако вариант введения до 5% второстепенного дополнительного компонента (макинтош) подорвал их актуальность. Более высокий уровень гарантии постоянства производительности обеспечивается гораздо более строгими тестами производительности, которые должны выполняться на случайных отправляемых образцах не реже двух раз в неделю. Верхний предел для SO 3 указан во всех стандартах на цемент, и его целью является предотвращение расширения, вызванного образованием эттрингита из непрореагировавшего C 3 A после затвердевания бетона.Эту реакцию расширения, которая происходит при нормальных температурах отверждения через несколько дней после смешивания раствора или бетона с водой, следует отличать от явления замедленного образования эттрингита (DEF). Весь портландцемент может проявлять расширение в результате DEF, если он подвергается воздействию высоких начальных температур отверждения (выше 80 °C) и последующих влажных условиях хранения. Факторы цемента, повышающие риск DEF, были определены Kelham (1996). Уровень цемента SO 3 оказывает положительное влияние на развитие прочности цемента, особенно в раннем возрасте, и за последние 20 лет наметилась тенденция к повышению верхнего предела. Целью верхнего предела содержания хлоридов является снижение риска коррозии встроенной стальной арматуры. Хотя верхний предел составляет 0,1%, для применения в предварительно напряженном бетоне с поставщиком можно согласовать нижний предел, который будет указан в документации. Производитель бетона, конечно же, должен учитывать все источники хлоридов (вода, заполнители, цемент и добавки) при соблюдении верхнего предела содержания хлоридов в бетоне. Предельное содержание MgO в клинкере 5% гарантирует, что непрочность (расширение) не произойдет в результате замедленной гидратации свободного MgO.Когда MgO присутствует выше ~ 2% в клинкере, он встречается в виде кристаллов оксида магния (периклаз), которые относительно медленно реагируют с образованием Mg(OH) 2 (брусита), образование которого сопровождается расширением. В некоторых странах, таких как США, установлен более высокий предел содержания MgO (6%), но они включают испытание на ускоренное расширение, при котором образец цементного теста нагревают в автоклаве, при этом расширение должно оставаться ниже 0,08%. EN 197-1 также описывает частоту испытаний и метод анализа данных, необходимых для демонстрации соответствия требованиям стандарта. Обратите внимание, что значения, указанные в таблицах 1.11 и 1.12, не являются абсолютными пределами. Определенный процент результатов, полученных на случайных выборках при отправке, может быть выше или ниже этих значений. Например, для прочности на сжатие 10 % результатов могут находиться выше верхнего предела прочности в конкретном классе прочности, но только на 5 % ниже нижнего предела. Для физических и химических требований 10 % результатов могут выходить за установленные пределы. Точечные пробы, взятые в месте отгрузки цемента, известны как образцы для автоматического контроля, а результаты испытаний, полученные как результаты испытаний для автоматического контроля. Сертификаты, подтверждающие соответствие требованиям стандартов, могут быть выданы уполномоченными органами ЕС по сертификации (например, BSI Product Services), которые следуют процедурам, описанным в EN 197-2. Поскольку EN 197-1 является гармонизированным стандартом, орган по сертификации может выдавать сертификаты соответствия ЕС, которые позволяют производителю наносить маркировку СЕ на отгрузочные документы и упаковку. Маркировка CE указывает на презумпцию соответствия соответствующему законодательству ЕС в области охраны труда и техники безопасности и позволяет размещать цемент на едином европейском рынке.Невыполнение требований стандарта может привести к отзыву сертификата ЕС. Каков химический состав цемента. — Миллионы покупателей Сырье, используемое для производства цемента состоит в основном из извести, кремнезема, глинозема и оксида железа. В следующей таблице показано приблизительное количество оксида пределы состава обычного портландцемента. Оксид (1)Известь – CaO -60 – 67% (2) Силикагель-SiO-17-25%  (3) Глинозем – Al O-03-08% (4) Оксид железа-Fe2Oa-0.5-06% (5) Магнезия – MgO-0,1-04% (6) Сера-С-01-03%  (7) Щелочи -KO Na 0,04-13% (8) Гипс – Caso-4% Химическая промышленность требование: (a) Отношение % извести к % кремнезема, глинозема и оксида железа при расчете по CaO-0,7 SO, не должна превышать 1,02 2,8 SiO, + 1,2 L-O, + 0,65 Fe; О, меньше чем 0,65 (b) Отношение глинозема к железу оксид < 0,66% (c) Свободный Нерастворимый остаток (d) Свободная магнезия <5% (e) Общее содержание серы, рассчитанное как серный ангидрид < 2. 75% (1) Известь (Cao) : важные ингредиенты цемента и пропорция сохраняется Избыток извести делает цемент непрочным и расширяет что приводит к распаду. Дефицит извести снижает прочность цемента и способствует быстрому схватыванию цемента (2)кремнезем (SiO) : важные ингредиенты придают прочность за счет образования кальциевых и трехкальциевых силикатов Избыток кремнезема Увеличивается прочность цемента но время схватывания цемента (3) Глинозем (AI2, O3):- Придает быстрое схватывание свойство цементировать, действует как флюс.является. снижает клинкерный эффект температура Избыток глинозема ослабляет цемент. (4) Сульфат кальция (CaSO4) Гипс: — Его основная Функция заключается в увеличении времени начального схватывания цемента. (5) Оксид железа (Fe2O3) : Этот ингредиент придает цвет, твердость и прочность цемента. (6) Магнезия (MgO) : придает твердость и цвет цемент. Высокое содержание магнезии делает цемент непрочным. (7) Сера (S) :- Очень небольшое количество полезно в звук цемента. (8) Щелочи: Щелочи, присутствующие в сырье. уносятся горючими газами при нагреве, а цемент содержит лишь небольшую количество щелочей. Избыток щелочей вызывает ряд проблем, таких как щелочь агрегатная реакция, высолы и окрашивание. При использовании в бетоне и в качестве строительный раствор Хармульные составляющие цемента представляют собой оксиды щелочных металлов. Химический состав цемента — Civil Bull Что такое цемент? Цемент в основном представляет собой вещество, которое действует как связующее в бетоне.Цемент широко используется в строительстве. Интересно знать, что цемент является самым потребляемым материалом на земле после воды. В этой статье будет обсуждаться химический состав цементного сырья, что делает его вторым наиболее используемым продуктом. Рисунок 1: Цемент берет Химический состав сырья: Римский продукт, Цемент изготовлен из известняковых и глинистых материалов. Известняковые материалы представлены известняком или мелом, а глинистые – сланцами или глиной.Эти вещества дают главным образом известь, кремнезем, глинозем и окись железа. Относительная доля этих оксидов сильно влияет на свойства цемента. В дополнение к этим оксидам цемент также содержит небольшое количество магнезии, триоксида серы и щелочей. Рисунок 2: Основные ингредиенты цемента Мы наблюдали изменения в составе цемента на протяжении многих лет — требования людей вынуждают вносить изменения в процентное содержание оксидов цемента. Мы обсудим это позже в какой-нибудь другой статье.Здесь мы увидим состав портландцемента класса — 33. Таблица 1.1 Приблизительное оксид композиции пределы обычной портландцемента
Оксид	функция
CaO	Контролирует прочность и надежность. Его недостаток снижает прочность и время схватывания	60–65
SiO2	Придает прочность.Его избыток вызывает медленное схватывание.	17–25
Al2O3	Отвечает за быстрое схватывание; если в избытке, это снижает силу.	3–8
Fe2O3	Придает цвет и помогает растворять различные ингредиенты	0,5–6
MgO	Придает цвет и твердость В избытке вызывает	0,5–4
Na 2 O + K 2 O	трещины в растворе и бетоне и нарушение прочности	0.5-1.3
So 3	делает цементный звук	1-2
1

Функции цементных ингредиентов:

1.

Lime (CaO):

Извести или оксид кальция является известковым и главного компонента цемента с 60-65 %. Его получают из мела и известняка, и он придает прочность цементу. Достаточное количество извести требует внесения силиката и алюминатов кальция.

Рисунок 3 : Известняк в цементе

Увеличение содержания извести сверх определенного предела затрудняет смешивание с другими оксидами.Следовательно, в клинкере будет присутствовать свободная известь, которая расширяется при контакте бетона с влагой и вызывает непрочность цемента. С другой стороны, недостаток извести снижает прочность, а также вызывает быстрое схватывание цемента.

2. Силикагель SiO

₂

Это второй по величине компонент цемента, который получают из песка и глинистых пород. Достаточное количество кремнезема способствует образованию двухкальциевых и трехкальциевых силикатов, придающих прочность цементу.

Рисунок 4 : Силикагель для цемента

Для повышения водостойкости к сульфатам количество кремнезема увеличивается до 24 процентов, а комбинированные оксиды алюминия и железа снижаются до 4 процентов. Избыток кремнезема придает большую прочность, но в то же время вызывает медленное схватывание цемента.

3. Глинозем Al

₂ O ₃

Глинозем или оксид алюминия получают из бокситов или глин, содержащих алюминий. Его процентный предел составляет от 3 до 8 процентов.Он обеспечивает быстрое схватывание цемента.

Рисунок 5: Боксит для цемента

Процесс производства цемента требует высокой температуры, но добавление глинозема снижает температуру печи. Это внезапное снижение температуры ослабляет цемент. По этой причине рекомендуется не использовать избыток глинозема.

4. Оксид железа Fe

₂ O ₃

Оксид железа получают из железных руд или некоторого количества кремнезема. Его количество в цементе колеблется от 0.от 5 до 6 процентов. Оксиды железа придают цвет цементу.

Рис. 6: Железная руда для цемента

Оксид железа также способствует введению различных компонентов цемента. При более высоких температурах он соединяется с кальцием и алюминием, образуя алюмоферрит. Следовательно, он придает твердость и прочность цементу.

5. Сульфат кальция (CaSO

_4. 2H ₂ O)

Сульфат кальция встречается вместе с известняком в виде гипса. Его дополнительно добавляют 2-3% в цементный клинкер при помоле.Увеличивает время схватывания, замедляет схватывание цемента. Если в цементе нет гипса, то цемент может показать мгновенное схватывание.

Рисунок 7: Гипсовый порошок

6. Магнезия (MgO)

Магнезия присутствует в значительно меньшем количестве (от 0,1 до 3 %) в цементе. В небольших количествах он придает цвет и твердость цементу. Более 3 процентов вызывают трещины в бетоне или растворе.

7. Сера или трехокись серы (SO

₃ )

Сера или триокись серы появляются при добавлении гипса во время помола клинкера.Небольшое количество 1-2% полезно для того, чтобы цемент звучал. Если его слишком много, цемент становится непрочным.

8. Щелочи (Na

₂ 0 + K ₂ O)

Это нежелательные продукты, присутствующие в сырье для производства цемента. Хотя большая их часть уносится с дымовыми газами при отоплении, остается минимальное количество. Содержание щелочей ограничено до 1%.

Эти щелочи реагируют с активным кремнеземом в агрегатах и ​​образуют щелочной силикагель, который имеет неограниченную способность к набуханию и вызывает растрескивание.Кроме того, эти соединения также вызывают высолы на бетоне при благоприятных условиях влажности и температуры.

Подробнее:
16 Типы цемента – Применение и свойства
Вопросы для интервью о цементе

::.IJSETR.::

International Journal of Scientific Engineering and Technology Research (IJSETR) — это международный журнал, предназначенный для профессионалов и исследователей во всех областях информатики и электроники. IJSETR публикует исследовательские статьи и обзоры по всей области инженерных наук и технологий, новых методов обучения, оценки, проверки и влияния новых технологий и будет продолжать предоставлять информацию о последних тенденциях и разработках в этой постоянно расширяющейся теме. Публикации статей отбираются путем двойного рецензирования для обеспечения оригинальности, актуальности и удобочитаемости. Статьи, опубликованные в нашем журнале, доступны в Интернете.

Журнал соберет ведущих исследователей, инженеров и ученых в интересующей области со всего мира. Темы, представляющие интерес для подачи, включают, но не ограничиваются:

• Электроника и связь
Машиностроение

• Электротехника

• Зеленая энергия и нанотехнологии

• Машиностроение

• Вычислительная техника

• Разработка программного обеспечения

• Гражданское строительство

• Строительная техника

• Строительная инженерия

• Электромеханика

• Телекоммуникационная техника

• Техника связи

• Химическое машиностроение

• Пищевая промышленность

• Биологическая и биосистемная инженерия

• Сельскохозяйственная техника

• Геологическая инженерия

• Биомеханическая и биомедицинская инженерия

• Экологическая инженерия

• Новые технологии и передовые технологии

• Беспроводная связь и проектирование сетей

• Теплотехника и инженерия

• Управление бизнесом, экономика и информационные технологии

• Органическая химия

• Науки о жизни, биотехнологии и фармацевтические исследования

• Тепломассообмен и технология

• Биологические науки

• Пищевая микробиология

• Сельскохозяйственная наука и технология

• Водные ресурсы и экологическая инженерия

• Городские и региональные исследования

• Управление человеческими ресурсами

• Инженерное дело

• Математика

• Наука

• Астрономия

• Биохимия

• Биологические науки

• Химия

• Натуральные продукты

• Физика

• Зоология

• Пищевая наука

• Материаловедение

• Прикладные науки

• Науки о Земле

• Универсальная аптека и LifeScience

• Квантовая химия

• Аптека

• Натуральные продукты и научные исследования

• Челюстно-лицевая и челюстно-лицевая хирургия

• Вопросы маркетинга и торговой политики

• Глобальный обзор деловых и экономических исследований

• управление бизнесом, экономика и информационные технологии

Особенность IJSETR. ..

• Прямая ссылка на реферат

• Открытый доступ для всех исследователей

• Автор может искать статью по названию, названию или ключевым словам

• Прямая ссылка на реферат по каждой статье

• Статистика каждой статьи как нет. просмотрено и скачано

раз

• Быстрый процесс публикации

• Предложение автору, если статья нуждается в доработке

• Послепубликационная работа, такая как индексация каждой статьи в другую базу данных.

• Журнал издается как онлайн, так и в печатной версии.

• Версия для печати отправляется автору в течение недели после онлайн-версии

• Надлежащий процесс экспертной оценки

• Журнал предоставляет электронные сертификаты с цифровой подписью всем авторам после публикации статьи

• Полная статистика каждого выпуска будет отображаться на одну и ту же дату выпуска выпуска

Цемент || Определение, введение, типы, состав и тесты

Введение

• Цемент – вяжущий материал.
• Впервые был изобретен египтянами .
• Производство цемента было начато в Англия около 1825 .
• Джозеф Аспдин изготовил его и назвал портландцементом.

• Портландцемент , потому что, когда он затвердевает, он производит материал, напоминающий камень из карьеров недалеко от Портленда в Англии.
•  Получается путем совместного сжигания смеси природных глинистых и известняковых материалов при высокой температуре.
• Продукт, полученный при обжиге, называется клинкер .
• Клинкер охлаждается и измельчается до требуемой тонкости для получения материала, известного как цемент .

Определение цемента

• Цемент представляет собой очень мелкозернистый материал, обладающий адгезивными и когезионными свойствами, которые обеспечивают связующую среду для отдельных ингредиентов.

Химический состав цемента

• Материалы, используемые для производства, состоят в основном из извести, кремнезема, глинозема и оксида железа.
• Оксиды присутствуют в сырье, когда они подвергаются высокой клинкерной температуре в сочетании друг с другом с образованием комплексных соединений.
• Идентификация основных комплексных соединений основана на работе R.H. Bogue , и, следовательно, они называются соединениями Bogue .
• В дополнение к четырем основным компонентам в печи образуются в основном второстепенные соединения .
• Влияние этих второстепенных соединений на свойства цемента или гидратированных соединений недостаточно.
• Два второстепенных оксида, а именно K2O и Na2O , которые называются щелочами в цементе, имеют определенное значение.

Составляющие	Процент	Средний процент
Известь (CaO)	62 – 67 %	62
Кремнезем (SiO2)	17 – 25 %	22
Глинозем (Al2O3)	3 – 8 %	5
Сульфат кальция (CaSO4)	3 – 4 %	4
Оксид железа (Fe2O3)	3 – 4 %	3
Магнезия (MgO)	0. 1 – 3 %	2
Сера	1 – 3 %	1
Сода и калий (Na2O + K2O)	0,5 – 1,3 %	1

Соединения Боуга:-

Представление состава соединений Bogue:-

Функции различных ингредиентов цемента

1. Известь ( CaO )

• Важный ингредиент.
• Пропорцию следует тщательно соблюдать.
• Избыток извести делает его негодным и заставляет его расширяться и разрушаться.
• Дефицит извести снижает прочность и вызывает быстрое схватывание.

2. Силикагель ( SiO2 )

• Важный ингредиент.
• Обеспечивает прочность.
• Избыточное количество увеличивает прочность, но также увеличивает время схватывания.

3. Глинозем (Al2O3)

• Обеспечивает быстрое схватывание.
• Понижает температуру обжига.
• Использование избыточного количества снижает силу.

4. Сульфат кальция ( CaSO4 )

• Этот ингредиент находится в форме гипса .
• Увеличивает время начальной настройки.

5. Оксид железа ( Fe2O3 )

• Придает цвет.
• Обеспечивает твердость.
• Придает силу.

6. Магнезия ( MgO )

• Небольшое количество обеспечивает твердость и цвет.
• Высокое содержание делает ненадежным.

7. Сера ( S )

• Небольшое количество полезно для изготовления качественного цемента.
• Избыточное содержимое вызывает ненадежность.

8. Щелочи

• Избыточное содержание вызывает щелочно-агрегатную реакцию и высолы.

Основные свойства цементных компаундов

• C3S и C2S , которые вместе составляют около 70 – 80 %.
• C3S дает более высокую скорость реакции, сопровождающуюся большим выделением тепла, и придает раннюю прочность.
• Более высокий процент C3S приводит к быстрому отверждению с ранним набором прочности при более высокой теплоте гидратации.
• C2S медленно гидратируется и затвердевает и обеспечивает большую часть предела прочности .
• Более высокое содержание C2S в приводит к медленному отверждению, меньшей теплоте гидратации и большей стойкости к химическому воздействию.
• C3A характерно быстро реагирует с водой и может привести к немедленному затвердеванию пасты, и этот процесс известен как Flash set .
• Роль гипса , добавляемого при производстве цемента, заключается в предотвращении такой быстрой реакции.
• C3A обеспечивает слабую устойчивость к сульфатному воздействию, и его вклад в развитие прочности, возможно, менее значителен, чем у C3S, и C2S.
• Как и C3A, C4AF также быстро гидратируется, но его индивидуальный вклад в общую прочность незначителен. Однако он более стабилен, чем C3A.

Гидратация цемента

Типы цемента

• Существуют различные типы цемента, которые классифицируются следующим образом: —

1. Обычные портландцементы

      а. 33 Класс

      б. 43 Класс

      c. 53 Класс

2. Быстротвердеющие цементы

3. Сверхбыстротвердеющие цементы

4. Низкотемпературные портландцементы

5. Шлакопортландцементы

6. Портландцементы пуццолановые

7. Сульфатоустойчивые портландцементы

8. Белый портландцемент

9. Цветной портландцемент

10. Гидрофобные цементы

11. Высокоглиноземистые цементы

12. Суперсульфатные цементы

13. Специальные цементы

     а. Кирпичный цемент

      б. Воздухововлекающий цемент

      c. Расширяющиеся цементы

      д. Цемент для нефтяных скважин

1. Обычные портландцементы (OPC)

• Также известен как твердеющие цементы .
• Является основным портландцементом и производится в больших количествах, чем все остальные цементы.
• В настоящее время он доступен в трех различных классах, а именно. C33, C43 и C53 .
• Номера 33, 43 и 53 соответствуют прочности цемента на сжатие 28 дней, полученной в результате стандартных испытаний образцов цементно-песчаного раствора.
• Используется в общем бетонном строительстве.

2. Быстротвердеющие цементы ( RHC )

• Он мельче обычного портландцемента.
• Он содержит больше C3S и меньше C2S , чем OPC .
• Однодневная прочность этого материала равна 3 дневной прочности OPC при том же водоцементном соотношении.
• Основным преимуществом быстротвердеющего цемента является то, что опалубку можно снять гораздо раньше, что значительно экономит время и средства.
• RHC также используется при дорожных работах, где необходимо открыть дорожное движение с минимальной задержкой.

3. Сверхбыстротвердеющие цементы (ERHC)

• Получается путем смешивания хлорида кальция с RHC.
• Добавление CaCl2 придает экстра RHC свойства быстрого схватывания.
• Ускорение схватывания, затвердевания и выделение тепла в ранний период гидратации делает этот цемент очень подходящим для бетонирования в холодную погоду.
• Дневная прочность 1 или 2 экстра RHC на 25% больше, чем у RHC.
• Прибавка силы исчезает с возрастом и 90 дней силы дополнительных RHC и RHC почти одинаковы .
• Использование дополнительных RHC запрещено в предварительно напряженных бетонных конструкциях .

Читайте также: Зеленый бетон

4. Низкотемпературный портландцемент

• Это портландцемент, который получают путем восстановления более быстро гидратирующихся соединений C3S и C3A и увеличения C2S.
• Теплота гидратации низкотемпературного цемента должна быть следующей:

• 7 дней – не более 65 калорий на грамм
• 28 дней – не более 75 калорий на грамм

• Поскольку скорость набора прочности этого цемента медленная, при его использовании следует соблюдать соответствующие меры предосторожности, например, в отношении снятия опалубки и т. д.
• LHC используется в массивных строительных работах, таких как опоры, подпорные стены, дамбы и т. д., где скорость, с которой тепло может теряться на поверхности, ниже, чем при первоначальном генерировании тепла.
• Имеет низкую скорость набора прочности, но предел практически такой же, как у OPC.

5. Шлакопортландцементы (PSC)

• PSC производится путем совместного измельчения клинкера портландцемента и гранулированного доменного шлака.
• Доля шлака не менее 25 % или более 65 % по массе цемента.
• Шлак должен гранулировать доменный шлак с высоким содержанием извести, который получают путем быстрой закалки расплавленного шлака, получаемого при производстве чугуна в доменной печи.
• В целом доменный шлаковый цемент набирает прочность медленнее, чем обычный портландцемент.
• Теплота гидратации портландцемента из доменного шлака ниже, чем у OPC .Так, этот цемент можно использовать для массового бетонирования, но он непригоден для холодного времени года.
• Обладает довольно высокой стойкостью к сульфатам, что делает его пригодным для использования в средах, подверженных воздействию сульфатов.
• Используется для всех целей, для которых используется обычный портландцемент.
• Из-за низкого тепловыделения его можно использовать в массивных бетонных конструкциях, таких как плотины, фундаменты и опоры мостов.

6. Портлендский пуццолановый цемент (КПП)

• Может производиться либо путем измельчения портландцементного клинкера и пуццолана с добавлением гипса , либо путем однородного смешивания портландцемента и тонкодисперсного пуццолана.
• PPC производит меньше теплоты гидратации и обладает большей устойчивостью к воздействию примесей в воде, чем OPC.
• PPC особенно полезен в морских и гидротехнических сооружениях, а также в других конструкциях из массивного бетона.
• Недостатком использования КПП является то, что снижение щелочности снижает коррозионную стойкость стальной арматуры.
• Этот цемент имеет более высокую стойкость к химическим воздействиям и к морской воде из-за отсутствия извести.
• Он выделяет меньше тепла, и его начальная прочность меньше, но конечная прочность равна OPC.
• Имеет более низкую скорость набора прочности, чем OPC.

7. Сульфатоустойчивые цементы (SRC)

• Портландцемент с низким содержанием C3A и C4AF и более мелким помолом, чем OPC , известен как сульфатный стойкий цемент .
• Этот цемент является « Сульфатостойким », потому что разрушение бетона вызывает реакцию C3A в затвердевающих цементах с сульфатной солью извне.
• Применяется в морских сооружениях, очистных сооружениях, а также в фундаментах и ​​подвалах, где почва заражена сульфатами.
• Однако недавние исследования показывают, что использование сульфатостойкого цемента нецелесообразно в средах, где присутствуют хлориды.

8. Белый портландцемент

• Процесс производства белого цемента такой же, но количество оксида железа, отвечающего за сероватый цвет, ограничено до менее чем 1 %.
• Алюмоферрит натрия действует как флюс в отсутствие оксида железа.
• Свойства белого цемента почти такие же, как у OPC.
• Белизна белого цемента измеряется по шкале ISI или по шкале Хантера .
• Серый цвет OPC i s из-за присутствия оксида железа. Следовательно, в белом цементе Fe2O3 ограничивается 1 %.

9. Цветной портландцемент

• Это тип смеси белого цемента, а желаемый цвет и цвет определяют его исходное присутствие.
• Стоимость этого цемента выше, чем у OPC.

10. Гидрофобные цементы

• Получается путем перетирания OPC с 0,1 – 0,4 % водоотталкивающего пленкообразующего вещества, такого как олеиновая кислота или стеариновая кислота.
• Свойства гидрофобных цементов почти такие же, как у OPC.
• Стоимость этого цемента выше, чем у OPC.

11. Высокоглиноземистые цементы (ХАК)

• Сильно отличается по составу от портландцемента.
• Характеризуется темным цветом, высокой начальной прочностью, высокой теплотой гидратации и устойчивостью к химическому воздействию .
• Сырье, используемое для его производства, состоит из известняка и бокситов, которые представляют собой особую глину с высоким содержанием глинозема.
• Обладает хорошей устойчивостью к сульфатам и некоторым разбавленным кислотам и особенно рекомендуется для морской среды.
• Начальное время установки 4 часа и окончательная установка около 5 часов.
• Высокоглиноземистый цемент очень дорог в производстве.
• Используется там, где требуется раннее удаление каркаса.
• Его свойства быстрого отверждения обусловлены присутствием алюмината кальция.
• Не следует смешивать с другими типами цемента.

12. Суперсульфатные цементы ( SSC )

• Получают из хорошо гранулированного доменного шлака, сульфата кальция и OPC .
• Более тонкий помол, чем OPC.
• Имеет низкую теплоту гидратации.
• Используется для строительства дамб и других массовых бетонных работ.
• Обладает высокой устойчивостью к химическому воздействию .

13. Специальные цементы

• Он выполняет определенные функции, такие как изменение характеристик схватывания или затвердевания бетона.

Полевые испытания цемента

• Цвет : Цвет серый с легким зеленоватым оттенком.
• Физические свойства : Цемент должен быть гладким при растирании между пальцами.
• Если рука находится в сумке, она должна быть прохладной.
• Если небольшое количество цемента бросить в ведро с водой, то оно должно утонуть, а не всплывать на поверхность.
• Наличие комков : В цементе не должно быть комков.

Лабораторные испытания цемента

1. Химический состав

2. Нормальный (стандартный) Консистенция

3. Начальное и конечное время схватывания

4. Прочность

5. Прочность

6. Тонкость

7. Теплота гидратации

8. Удельный вес

1. Анализ химического состава

• Это тип теста, в котором отношение процентного содержания извести к процентному содержанию кремнезема, глинозема и оксида железа, рассчитанное по формуле ( CaO – 0.7SO3)/(2,8SiO2 + 1,2Al2O3 + 0,65Fe2O3) не должно быть больше 1,02 и не меньше 0,66.

2. Нормальный (стандартный) тест на консистенцию

• Нормальная консистенция цементного теста определяется как такая консистенция, которая позволяет плунжеру Вика диаметром 10 мм и длиной 50 мм проникать на глубину от 33 до 35 мм от верха формы.

3. Начальное и конечное время схватывания Испытание

• Испытание на время начального схватывания — это испытание, определяющее время, которое проходит между моментом добавления воды в цемент и моментом, когда паста начинает терять свою пластичность.
• Испытание на окончательное время схватывания – это испытание, которое представляет собой время, прошедшее между моментом добавления воды в цемент и временем, когда паста полностью теряет свою пластичность и приобретает достаточную твердость, чтобы противостоять определенному давлению.

4. Испытание на прочность

• Прочность цемента указывает на то, что цементное тесто после затвердевания не претерпевает изменения объема, вызывающего растрескивание бетона.

5. Испытание на прочность

• Испытание на прочность определяется испытанием на прочность при сжатии и испытанием на прочность при растяжении.

6. Испытание на крупность

• Испытание на тонкость является основным из размеров частиц цемента с точки зрения удельной поверхности.

7. Теплота гидратации Тест

• При гидратации цемента выделяется тепло, количество которого зависит от относительного количества клинкерных соединений.
• Прибор, используемый для определения теплоты гидратации цемента, известен как калориметр .

8. Испытание на плотность

• Получается Ле Фляга Шателье .

       Удельный вес = Вес цемента / Вес вытесненного объема жидкости

Для лучшего понимания посмотрите этот видеоролик

Качество и состав цементного клинкера

В модуле 2 курса мы сосредоточимся на качестве и составе цементного клинкера.Возможно, нам следует сначала определить качество применительно к цементному клинкеру. В первую очередь о качестве клинкера судят по гидравлическим характеристикам цемента, изготовленного из клинкера.

Гидравлические характеристики цемента охватывают развитие прочности, характеристики схватывания, удобоукладываемость и долговечность, а также постоянство этих характеристик гидравлических характеристик. Качество и состав клинкера влияют на все эти гидравлические характеристики цемента, хотя схватывание и удобоукладываемость можно регулировать или контролировать при чистовом помоле цемента.

Прочность цементного бетона, безусловно, определяется качеством и составом клинкера. Клинкер должен сочетаться с низким содержанием свободной извести (<2,5%) и не содержать более 5% MgO. Однако, при условии адекватного сочетания, развитие прочности цемента, изготовленного из клинкера, является основным показателем качества клинкера.

Развитие прочности цемента и бетона, изготовленного из цемента, определяется содержанием силикатов в цементе в минералах C3S и C2S.Чем выше кремнеземный модуль (СМ) клинкера, тем выше содержание силикатов, но мы видели в Модуле 1, что если СМ превышает 4,0, то возникают трудности при комбинировании клинкера.

Первоначальная прочность цемента зависит в первую очередь от C3S, чем выше насыщение известью (LSF) клинкера, тем выше будет содержание C3S, максимум до 100% насыщения известью.

Сырье в сырье для печи может быть подобрано в соответствии с целевыми значениями LSF и SM, чтобы максимизировать содержание силикатов и C3S, но что на самом деле означает насыщение известью?

Будет ли реальная минералогия клинкера соответствовать заданной пропорции? Будет ли развитие прочности C3S и C2S соответствовать ожиданиям?
Зависит ли развитие силы только от количества присутствующих C3S и C2S? Или C3S и C2S в некоторых клинкерах лучше набирают прочность, чем в других? Какова роль второстепенных соединений и компонентов в клинкере?
Как можно контролировать и прогнозировать развитие силы C3S и C2S?

На эти вопросы мы попытаемся ответить в этом Модуле 2 курса.

Мы, конечно, не сможем ответить на эти вопросы без понимания четырехкомпонентной системы CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3 (CSAF). Четвертая система CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3 (CSAF) — это то, с чего мы начнем следующее занятие курса.

С этим занятием 1 модуля 2 не связаны никакие упражнения, однако я рекомендую попробовать Викторину 2.1, чтобы оценить свои текущие знания, прежде чем изучать остальные занятия, а затем повторить позже для самооценки.

Все минералы цементного клинкера относятся к четвертичной системе CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3 (CSAF).Наиболее важными клинкерными минералами являются силикаты C3S и C2S, принадлежащие к бинарной системе CaO-SiO2 (CS), что является хорошей отправной точкой для изучения четвертичной системы.

Известь, CaO и кремнезем, SiO2, вместе образуют четыре различных соединения, в порядке увеличения содержания CaO:

1-метасиликат кальция, CaSiO4, CS ортосиликат, Ca2SiO4, C2S.

4-трикальцийсиликат, Ca3SiO5, C3S.

Как производители портландцемента, мы не беспокоимся о компонентах системы с низким содержанием CaO. Температуры плавления в части системы с высоким содержанием CaO превышают 2050°C, что намного выше, чем может быть достигнуто во вращающейся печи для цемента. Вот почему должны присутствовать Al2O3 и Fe2O3 для образования жидкости и увеличения скорости образования C3S.

Полная бинарная система CaO-SiO2, CS, вплоть до SiO2 выглядит следующим образом:

Прежде чем рассматривать тройную систему с добавлением Al2O3 и четырехкомпонентную систему с добавлением Fe2O3, нам необходимо рассмотреть бинарные системы с оксидом алюминия , Al2O3 и Fe2O3.

Известь, CaO и оксид алюминия, Al2O3, снова вместе образуют четыре различных соединения, в порядке увеличения содержания CaO:

1-CaO.6Al2O3, CA6.

2-CaO.2Al2O3, CA2.

3-Алюминат кальция, CaO.Al2O3, ок.

Алюминат 4-трикальция, 3CaO.Al2O3, C3A

В воздухе с нормальной влажностью также образуется соединение C12A7, но оно содержит некоторое количество ионов гидроксила и поэтому не является строго бинарным.

Опять же, как производители портландцемента, нас не особо беспокоят алюминаты с низким содержанием извести СА6, СА2 и СА.Если бы курс охватывал химию производства цементов из алюмината кальция, нас, безусловно, заинтересовали бы они и C12A7.

Опять же, низшие алюминаты извести не участвуют в производстве портландцемента, но диаграмма завершается следующим образом:

Известь, CaO и Fe2O3 вместе образуют три различных соединения, в порядке увеличения содержания CaO:

В высоком Fe2O3 смешивается, кислород теряется, образуя Fe2+, и поэтому система больше не является бинарной между CaO и Fe2O3, которая содержит только Fe3+.Однако в смесях с высоким содержанием СаО, используемых при производстве цемента, система является бинарной. Ни одно из этих бинарных соединений CaO-Fe2O3 не присутствует в портландцементе.

Кремнезем, SiO2, и оксид алюминия, Al2O3, вместе образуют одно бинарное соединение, муллит, 2Al2O3.SiO2 или A2S.

В цементе нет алюмосиликатных соединений, хотя они важны для огнеупорных материалов. Глинистые минералы, используемые в качестве вторичного сырья в производстве цемента, представляют собой гидратированные алюмосиликаты.

Муллит неконгруэнтно плавится при 1880°C с образованием Al2O3 (корунд) и жидкости.

Температура плавления эвтектики между SiO2 и муллитом составляет 1547°C.

Возвращаясь к тройной системе между CaO-SiO2-Al2O3, CSA. Теперь мы можем завершить тройную систему. В 2-х измерениях способность представлять температуру была потеряна, чтобы показать третий оксидный компонент.

Первичные фазовые поля показаны на тройной фазовой диаграмме. Первичная фаза представляет собой первое соединение, кристаллизующееся из расплава композиции в любой точке тройной диаграммы.

Поля первичной фазы следующие:

C3S образует инвариантную точку с CaO и C3A (красная стрелка) и инвариантную точку с C2S и C3A (синяя стрелка).

Инвариантная точка с CaO и C3A лежит при 1470°C, инвариантная точка с C2S и C3A лежит при 1455°C, поэтому путь кристаллизации ведет от одного к другому (зеленая стрелка).

C2S образует тройную эвтектику с C3A и C12A7 1335°C. Это точка, в которой портландцементные композиции окончательно кристаллизуются.

Температуры на тройной диаграмме в пределах зоны портландцемента колеблются от 1700~2000°C, эти температуры не достигаются в цементной печи.Однако на диаграмме указаны температуры, при которых первая фаза кристаллизуется из расплава такого состава, ниже этих температур находится смесь твердого тела и жидкости.

В трехмерном представлении температура снова может быть показана:.

Конечная точка кристаллизации портландцементных композиций.

При добавлении Fe2O3 в четырехкомпонентную систему между CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3, CSAF, способность представлять температуру полностью теряется.

Перед дальнейшим рассмотрением четверичной системы нам необходимо рассмотреть тройную систему CaO-Al2O3-Fe2O3, CAF.

Тройная система CaO-Al2O3,-Fe2O3, CAF интересна наличием тройного соединения C4AF, входящего в состав портландцемента.

Часть тройной системы между CaO-Al2O3,-Fe2O3, CAF, относящаяся к химии цемента, выглядит следующим образом:

Возвращаясь к четвертичной системе между CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3, CSAF.

Меньший неправильный тетраэдр, простирающийся от CaO-C2S-C4AF-C12A7, включает в себя весь диапазон композиций портландцементного клинкера.

Эта четвертичная система меньшего размера позволяет визуализировать объемы первичных фаз.

Показан объем первичной фазы C3S.

Мы будем часто обращаться к этой четвертичной системе на следующих занятиях курса.

В Модуле 2 курса мы фокусируемся на факторах, влияющих на качество цементного клинкера. Гидравлические характеристики цемента определяются минеральным составом клинкера, то есть содержанием C3S, C2S, C3A и C4AF.

Общее количество силикатов в клинкере контролируется химиками-цементщиками с помощью коэффициента кремнезема или модуля:

Силикатный модуль = %SiO2/(%Al2O3 + %Fe2O3)

C2S будет присутствовать в клинкере за счет алюмината C3A и алюмоферрита C4AF.Однако, как мы видели в Модуле 1, силикатный модуль ~4 является практическим пределом для повышения содержания силикатов в клинкере с использованием обычного цементного сырья.

Относительные пропорции алюмината, C3A, и алюмоферрита, C4AF, в клинкере контролируются химиками-цементщиками через отношение или модуль глинозема:

Модуль глинозема = %Al2O3 / %Fe2O3

Модуль глинозема должен быть 0,64, чтобы гарантировать наличие достаточного количества Al2O3 для соединения с Fe2O3 в алюмоферрите C4AF.Глиноземный модуль выше 0,64 означает, что в клинкере будет присутствовать некоторое количество C3A, при этом содержание C3A увеличивается с увеличением глиноземного модуля.

Как мы видели на предыдущем сеансе, алюмоферрит на самом деле представляет собой серию твердых растворов с составом, находящимся где-то между C6A2F и C6AF2, однако на практике состав обычно близок к C4AF. Некоторое количество Al2O3 также переходит в твердый раствор в силикатных минералах, поэтому модуль глинозема должен быть выше 0,64, чтобы обеспечить достаточное количество Al2O3 для соединения с Fe2O3 в C4AF.Таким образом, общее количество силикатов, алюминатов и алюмоферрита контролируется модулем кремнезема, а разделение между алюминатами и алюмоферритом — модулем глинозема.

Распределение силикатов между C3S и C2S контролируется коэффициентом насыщения известью. Концепция насыщения известью возникает из-за того, что существует максимальное количество извести CaO, которое может сочетаться с кислыми оксидами, кремнеземом, SiO2, глиноземом, Al2O3 и оксидом железа, Fe2O3.

Максимальное количество извести, CaO, связано с кремнеземом, SiO2, в C3S, максимальное количество извести, CaO, связано с глиноземом, Al2O3, в минерале C3A, и максимальное количество извести, CaO, связано с оксидом железа Fe2O3 в минерале C4AF.

Однако на практике невозможно объединить всю известь, CaO, в минералы C3S, C3A и C4AF, в клинкере всегда присутствует некоторое количество C2S.

Были предложены различные формулы для максимального количества извести, CaO, которое может сочетаться с кремнеземом, SiO2, глиноземом, Al2O3 и оксидом железа, Fe2O3. В этих различных формулах широко распространено мнение, что максимальное количество извести, которое может быть объединено, в 2,8 раза превышает содержание кремнезема. Это действительно соотношение CaO и SiO2 в клинкерном минерале C3S.

Различные формулы не соответствуют максимальному количеству извести, которое можно сочетать с глиноземом, предлагаемые коэффициенты для применения к содержанию Al2O3 находятся в диапазоне от 1,10 до 1,65.

1,65 — это отношение CaO к Al2O3 в C3A, и разумно предположить, что этот коэффициент слишком высок, так как часть Al2O3 будет объединена в C4AF. Наиболее широко принята формула для максимального количества усваиваемой извести, предложенная Леа и Паркером, которая применяет коэффициент 1,18 к Al2O3.

Различные формулы также не соответствуют максимальному количеству извести, которое может быть объединено с оксидом железа, предлагаемые коэффициенты для применения к содержанию Fe2O3 находятся в диапазоне от 0,35 до 0,70.

0,71 — отношение CaO к Fe2O3 в C4AF. Леа и Паркер применяют коэффициент 0,65 к содержанию Fe2O3 для расчета максимального комбинированного содержания извести, CaO.

Таким образом, формула Леа и Паркера для максимальной смешиваемой извести CaO:

%CaOMax = 2,8 x %SiO2 + 1.18 x %Al2O3 + 0,65 x %Fe2O3

Тогда насыщенность известью представляет собой отношение фактического содержания СаО в клинкере к максимальному сочетаемому содержанию извести, рассчитанному по формуле Леа и Паркера:

Если содержание СаО в клинкере равно максимальная комбинируемая известь, тогда клинкер на 100% насыщен известью. Если содержание СаО в клинкере превышает максимальное количество связываемой, то клинкер более чем на 100% насыщен известью, и в клинкере будет присутствовать некоторое количество несвязанной свободной извести.

Значения максимальной комбинируемой извести, полученные по формуле Леа и Паркера, довольно хорошо соответствуют значениям, наблюдаемым для промышленных портландцементов.Формула основана на оксидном составе клинкера и, следовательно, не может учитывать такие факторы, как любая неоднородность сырья для печи, обусловленная составом минерального сырья.

Если сырье для печи содержит большие зерна кремнезема в виде кварца, тогда реакции спекания превращают SiO2 в C2S путем диффузии в кристалл кварца. Затем преобразование в C3S зависит от диффузии, чтобы привести твердые вещества C2S и CaO в контакт, чтобы позволить протекать реакции. Эта диффузия является медленным процессом, и в клинкере могут оставаться ядра C2S.

Если в клинкере есть сердцевины несвязанного C2S, то это будет уравновешено несвязанным свободным CaO в других частях клинкера.

Таким образом, неоднородность клинкера приводит к неполному соединению и большему количеству остаточной свободной извести в клинкере. Крупные кристаллы кальцита в сырье для печи также могут оставлять непрореагировавшие свободные ядра CaO и, следовательно, неполностью преобразованный C2S в других частях клинкера.

Однако, если не принимать во внимание влияние какой-либо неоднородности сырья для печи, значения максимальной комбинируемой извести, полученные по формуле Леа и Паркера, довольно хорошо соответствуют значениям, наблюдаемым для промышленных портландцементов.

Научное объяснение этому лежит в тройной и четверной фазовых диаграммах.

Если провести линию в тройной системе между CaO-SiO2-Al2O3, CSA соответствует значениям:

%CaO = 2,8 x %SiO2 + 1,18 x %Al2O3

Это «линия наилучшего соответствия» что соответствует границе поля первичной фазы СаО, особенно в зоне портландцементов.

Если провести линию в тройной системе между CaO2-Al2O3,-Fe2O3, CAF, соответствующую значениям:
%CaO = 1.18 x %Al2O3 + 0,65*%Fe2O3

Это «линия наилучшего соответствия», соответствующая границе поля первичной фазы CaO.

В четвертичной системе можно нарисовать плоскость, соответствующую формуле:

Если эти соединения изменяют размер или форму первичных фазовых полей C3S, C3A или C4AF, то они будут влиять на линию или плоскость наилучшего соответствия, обозначающую максимально комбинируемая известь клинкера.

Одним из свойств фторидов является расширение первичного фазового поля C3S за счет перехода в твердый раствор.

Линейка, наиболее подходящая для максимально комбинированной извести, еще больше углубляется в область первичной фазы CaO.

Это означает, что большее количество извести может быть объединено с клинкером для образования C3S.

Это еще один из ключевых моментов технологии минерализованного клинкера: сырье для печи может содержать более 100 % LSF для объединения большего количества C3S в клинкере.

Мы еще вернемся к технологии минерализованного клинкера позже в этом модуле. На следующем занятии мы собираемся рассмотреть влияние второстепенных компонентов на состав и качество клинкера.

Большинство цементных компаний полагаются на метод расчета минерального состава, разработанный выдающимся химиком по цементу Р. Х. Боугом.

Состав Bogue рассчитывается на основе оксидного состава цемента или клинкера на основании молекулярных масс оксидов.

3-СаО необходимо скорректировать на количество, которое связано с SO3 в CaSO4 и несвязанного свободного СаО.
∴ %CaO в соединении = % CaO – SO3*56/80 – свободный CaO

% CaO в соединении = % CaO – SO3*0.7 – Свободный CaO

4-CaO в сочетании с SiO2 в C3S и C2S является остатком объединенного CaO после поправки на CaO в сочетании с Fe2O3 в C4AF и Al2O3 в C3A.

∴% Caosilicates =% CaoCombined — Fe2O3x4x56 / 160 — (AL2O3-FE2O3x102 / 160) X3x56 / 102

% Caosilicates =% CaOcombined — Fe2O3x1.40 — (AL2O3-0,64 * FE2O3) x1.65

5- оставшиеся CaO и SiO2 затем распределяются между C3S и C2S, и пропорции C3S и C2S могут быть найдены путем решения одновременных уравнений.

a- Силикаты %CaOS = C3Sx168/228 + C2Sx112/172

B- %SiO2 = C3Sx60/228 + C2Sx60/172

а. %Силикаты CaOS = C3Sx0,7368 + C2Sx0,6512

б. %SiO2 = C3Sx0,2632 + C2Sx0,3488

Перегруппировка б.

Этот метод используется большинством цементных компаний для контроля минерального состава их клинкера и цемента. Это всего лишь математическая обработка состава оксида, которая дает не больше информации, чем состав оксида.

Все больше приходит понимание того, что реальная минералогия клинкера должна контролироваться и контролироваться, чтобы соответствовать растущим требованиям, предъявляемым к цементному продукту.Такие методы, как микроскопия или дифракция рентгеновских лучей, должны использоваться для мониторинга и контроля реальной минералогии клинкера, а не для расчета, основанного на составе оксида.

На предыдущих двух занятиях курса мы увидели, что минеральный состав клинкера, т.е. содержание C3S, C2S, C3A и C4AF, контролируется пропорциональным распределением сырья по насыщенности извести, целевым модулям кремнезема и глинозема, и что Минеральный состав клинкера можно рассчитать по составу оксидов по методологии Bogue.

Большинство цементных компаний считают это достаточным. Однако минеральный состав клинкера по Богу — это всего лишь еще один способ выражения оксидного состава. Реальный минеральный состав клинкера может довольно сильно отличаться от состава Bogue. Причины такого отклонения будут исследованы на этом занятии курса.

Реальную минералогию клинкера можно определить и контролировать с помощью микроскопии или рентгеновской дифракции (XRD).

XRD даст более точную оценку фазового комплекса и форм кристаллических минералов в клинкере.

Микроскопия позволит изучить размеры кристаллов и взаимосвязь между ними, что может дать представление о переработке клинкера в печи.

Если любой метод сочетается с определением состава оксида с помощью рентгенофлуоресцентного анализа (XRF), то для любого конкретного клинкера можно определить взаимосвязь между составом оксида и реальным минеральным составом клинкера.

Методы доктора Хроми для реального контроля минералогии клинкера.

Первой и наиболее важной причиной расхождений между реальной минералогией клинкера и рассчитанной Bogue является влияние скорости охлаждения клинкера в цементной печи.

После того, как клинкер проходит под пламенем в печи, клинкер охлаждается в выходной части печи, прежде чем попасть в охладитель.

Цементный клинкер получают путем спекания сырья для печи при температуре, при которой 20~30% материала плавится с образованием жидкого флюса.

Окончательная реакция образования клинкера происходит за счет растворения твердых реагентов C2S и CaO в этом флюсе и кристаллизации твердого продукта C3S из этого флюса.

Если бы при охлаждении от температуры спекания ~1450°С до температуры окружающей среды поддерживалось химическое равновесие между реагентами и продуктами, то минеральный состав клинкера соответствовал бы рассчитанному по минералогии Бога.

Однако такое равновесное охлаждение от температуры спекания ~1450°C далеко от реальности в промышленной цементной печи. Охлаждение происходит гораздо быстрее, и флюс либо застывает в виде стекла, либо кристаллизуется независимо от твердых реагентов и продуктов. Это объяснение утверждения Леа о том, что «цементный клинкер приближается к равновесному продукту при его температуре спекания».

Каково влияние этого неравновесного охлаждения на минеральный состав клинкера?

В первом сценарии, когда флюс вообще не кристаллизуется и застывает в виде стекла, C3A или C4AF отсутствуют, а содержание стекла в клинкере определяется как:

%стекла = 2.95 x %Al2O3 + 2,2 x %Fe2O3

Следующие поправки вносятся в содержание C3S и C2S в клинкере:

%C3S = Bogue Value + 1,8 x %Al2O3 – 2,8 x %Fe2O3

%C2S = Bogue Value – 2,1 x %Al2O3 + 1,9 x %Fe2O3

Во втором сценарии, когда флюс кристаллизуется независимо от твердых фаз, поправки, применяемые к минералогии Бога, зависят от модуля глинозема клинкера. Для модуля глинозема от 0,9 до 1,7 минералогический анализ Бога не нуждается в корректировке.

Для глиноземного модуля с модулем выше 1,7 применяются следующие поправки:
%C3S = значение Bogue + 1,8 x %Al2O3 – 2,8 x %Fe2O3
%C2S = значение Bogue – 1,4 x %Al2O3 + 2,1 x %Fe2O3
%C3A = значение Bogue – 1,6 x %Al2O3 + 2,5 x %Fe2O3
%C4AF = без коррекции
В замороженном равновесии также будет присутствовать некоторое количество C12A7:
%C12A7 = 1,2 x %Al2O3 – 1,8 x %Fe2O3
В расчете Bogue для равновесного клинкера минеральный состав С12А7 отсутствует.

Это происходит из-за того, что при температуре спекания присутствует больше C3S, чем может присутствовать при равновесии, при этом в флюсе, соответственно, мало CaO.Некоторое количество C3S будет повторно растворяться во время равновесного охлаждения с образованием C2S и C3A.

Однако при неравновесном охлаждении некоторые C2S и C3A должны повторно растворяться в жидкости, чтобы компенсировать недостаток CaO. C12A7 формируется для поглощения оксида алюминия, который больше не связан с C3A. Эти поправки означают, что содержание C3S в клинкере до 10% выше, чем рассчитано Bogue, а содержание C2S соответственно ниже. Чем выше модуль оксида алюминия выше 1,7, тем больше будет увеличение содержания C3S.Фактически это означает, что в клинкере больше C3S и меньше C2S и C3A.

В третьем сценарии модуль глинозема ниже 0,9. В этом сценарии содержание C3S в клинкере, полученном в результате неравновесного охлаждения, ниже, чем рассчитанное по методологии Bogue.

В жидком флюсе при температуре спекания растворяется больше CaO, чем могло бы присутствовать при температуре окружающей среды при равновесном охлаждении. Поэтому некоторое дополнительное количество C2S растворялось бы в расплаве во время равновесного охлаждения, соединялось с избытком СаО и кристаллизовалось бы из расплава в виде C3S.

При неравновесном охлаждении этого не происходит. Содержание C3S в клинкере ниже, чем рассчитано по методологии Bogue, и некоторое количество свободного CaO кристаллизуется из расплава при охлаждении.

Неравновесное охлаждение от температуры спекания является лишь одной из причин отклонения между реальной минералогией клинкера и рассчитанной Bogue. Другим фактором является наличие второстепенных компонентов, которые препятствуют соединению клинкерных минералов или разлагают клинкерные минералы после их образования.Эти эффекты могут оказывать три вещества, которые с определенной регулярностью присутствуют в цементном клинкере: K2O, SO3 и P2O5. Мы рассмотрим влияние этих второстепенных компонентов на минеральный состав клинкера на занятии 2.6 курса.

Еще одним фактором является то, что клинкерные минералы, производимые в промышленных цементных печах, не состоят из чистых C3S, C2S, C3A или C4AF. Каждый из этих минералов содержит некоторые второстепенные компоненты в твердом растворе в кристаллической структуре минерала, что вызывает отклонение от состава, рассчитанного по методологии Bogue.

Мы рассмотрим влияние твердого раствора на минеральный состав клинкера и, в частности, на полиморфную форму минералов и связанную с ними гидравлическую реакционную способность, на занятии 2.7 курса.

Наконец, обработка и особенно условия сжигания в цементной печи приводят к изменениям как в составе, так и в гидравлической активности клинкерных минералов. Мы рассмотрим эти эффекты на занятии 2.8 курса. Ни одну из этих тем нельзя рассматривать изолированно, курс был разделен, чтобы способствовать пониманию этих взаимосвязанных вопросов, влияющих на качество и состав.

На предыдущем занятии курса мы видели, что минеральный состав клинкера может отклоняться от рассчитанного по Bogue из-за скорости охлаждения клинкера.

Мы также представили возможность того, что присутствие второстепенных компонентов, которые препятствуют объединению клинкерных минералов или разлагают клинкерные минералы после их образования, может повлиять на потенциальный минеральный состав. В частности, было высказано предположение, что три вещества, присутствующие в цементном клинкере с некоторой регулярностью, K2O, SO3 и P2O5, обладают такими эффектами.

Щелочные металлы, K2O и Na2O, всегда присутствуют в цементном клинкере, обычно получаемом из глинистых компонентов сырьевой смеси.

В Модуле 1 мы узнали, что K2O предпочтительно соединяется с хлоридом в горячей еде, и что любой избыток затем предпочтительно соединяется с сульфатом с образованием K2SO4. В клинкере будет очень мало хлорида или KCl из-за летучести хлоридов при температурах в зоне обжига цементной печи, поэтому K2O в клинкере будет предпочтительно комбинироваться в виде сульфата K2SO4.Уровни K2O обычно (~ в 3 раза) выше, чем уровни Na2O в клинкере, и при наличии достаточного количества сульфата щелочи будут объединены в двойную соль K3Na(SO4)2. в клинкере.

Осложнения возникают, когда недостаточно доступного сульфата для полного соединения со щелочами, K2O и Na2O, в этом случае щелочи входят в клинкерные минералы. Обе щелочи могут переходить в твердый раствор в основных клинкерных минералах, C3S, C2S, C3A и C4AF, хотя, как мы видели в сеансе 1.6, они предпочтительно переходят в твердый раствор в C2S, а не в C3S, и это объясняет их ингибирующее действие. влияние на образование C3S.

Щелочи в избытке сульфата и те, которые могут быть переведены в твердый раствор в основных клинкерных минералах, C3S, C2S, C3A и C4AF, образуют модифицированные клинкерные минералы, NaC8A3 и KC23S12.

По сути, одна единица Na2O заменяет 1 единицу CaO в каждой третьей единице C3A, а одна единица K2O заменяет CaO в каждой 12-й единице C2S.

Сообщалось, что NaC8A3 и KC23S12 обладают большей гидравлической реактивностью, чем C3A и C2S, и, следовательно, время схватывания сокращается, а увеличение прочности способствует, но другие исследователи сообщают, что их гидравлическая активность практически одинакова и предлагают просто добавлять NaC8A3 к C3A и KC23S12 до C2S.

Очевидно, что в расчетах Bogue не учитывается образование новых клинкерных минералов NaC8A3 и KC23S12. C3A и C2S будут восстановлены за счет образования этих новых минералов, но если их гидравлические свойства сопоставимы и NaC8A3 просто добавляется к C3A, а KC23S12 к C2S, то это, возможно, не важно.

Основная проблема заключается в том, что минерал KC23S12 недоступен для соединения с CaO в конечной реакции спекания с образованием C3S.

Когда содержание K2O существенно превышает содержание сульфата, то значительная часть потенциального C2S в клинкере может таким образом блокироваться от образования C3S.Кремнезем, связанный в KC23S12, не может соединиться со свободным CaO, а остаток клинкера значительно известкован, что может привести к образованию клинкера с высоким содержанием свободной извести.

Этот эффект можно проиллюстрировать на примере цементного завода, где содержание K2O в клинкере существенно превышает содержание SO3. Избыток K2O в клинкере определяется по формуле:

% Избыток K2O = %K2O – %SO3 * 94/80

Если затем предполагается, что избыток K2O объединяется в виде KC23S12, то содержание этого минерала, который будет присутствовать, составляет определяется как:

% KC23S12 = % избытка K2O * 2102/94

Очень большой коэффициент из-за того, что в высокомолекулярном KC23S12 присутствует только одна единица K2O.

SiO2, связанный с минералом KC23S12, не может соединяться с дополнительным свободным CaO и образовывать C3S.

% Доступный SiO2 = % SiO2 – %Избыток K2O * 720/94

% Остаточный CaO = % CaO – %Избыток K2O * 1288/94

С помощью этой методики эффективное насыщение клинкера известью было поднято на 5,5%.

Приводил к значительным периодам, когда клинкер не смешивался из-за фактического LSF намного выше 100%.

«Избыток K2O в клинкере определяется по формуле:

% Избыток K2O = %K2O – %SO3 * 94/80

% KC23S12 = % избытка K2O * 2102/94”

Эта методология предполагает, что весь избыток K2O образует KC23S12, и игнорирует твердый раствор.Тем не менее, это представляет собой реальный пример проблем, которые может вызвать образование KC23S12: эта печь долгое время страдала от чрезмерно высокого содержания свободной извести в производимом клинкере.

P2O5 Разложение

Некоторые известняки, используемые для производства цемента, содержат фосфаты. Об этом определенно сообщалось в Уганде и других известняках Центральной Африки.

Влияние фосфатов на производительность цементной печи и состав клинкера стало актуальным в Европе в связи с повсеместным сжиганием мясной и костной муки после эпидемии коровьего бешенства.

Кости образуются из фосфата кальция.

C3S может превращать до 0,5% P2O5 в твердый раствор без потери гидравлических свойств. За пределами этого уровня происходит постепенное разложение C3S в пользу твердого раствора C2S и трикальцийфосфата, C3P. Если содержание P2O5 превышает ~5%, C3S перестает быть стабильной фазой и полностью распадается на C2S, C3P и CaO.

Портландцементный клинкер должен содержать C3S, также недопустимо высокое содержание свободного CaO.

Сообщается, что соответствующий клинкер может быть произведен с содержанием P2O5 до 2~2,5%, однако необходимо принять разбивку C3S на C2S и C3P, C3S будет ниже, чем рассчитано Bogue, а C2S будет выше. По мере увеличения содержания C3P β, α’ и α C2S постепенно стабилизируются.

По мере увеличения содержания C3P последовательно стабилизируются β-, α’- и α-полиморфы C2S. Полиморфные формы клинкерных минералов будут обсуждаться на следующем занятии курса, однако β-C2S является единственной формой с заметными гидравлическими свойствами, позволяющей избежать перехода к α’ и α-C2S с сопутствующей потерей гидравлической реактивности C2S, таким образом, являются дополнительными причинами для ограничения содержания P2O5 в клинкере.

Эти неблагоприятные воздействия P2O5 несколько компенсируются, если присутствуют фториды, как это может быть в случае с фосфатсодержащими известняками. Затем фторапатит, C10P3.CaF2, переходит в твердый раствор в C3S, обеспечивая присутствие более высокой доли P2O5 до того, как начнется постепенное разложение C3S на C2S и C3P. дополнительное преимущество связывания хлорида в C3S и сокращение циклов хлорида, которые накапливаются в цементной печи.

Разложение SO3

Мы уже обсуждали влияние избытка SO3 на щелочи в Занятии 1.9, этот баланс между щелочами и сульфатами — это тема, к которой мы еще вернемся.

Одно из возможных воздействий избытка сульфатов аналогично влиянию P2O5 на состав клинкера.

В сеансе 1.6 мы видели, что SO3 преимущественно переходит в твердый раствор в C2S и по этой причине является ингибитором образования C3S. Этот твердый раствор SO3 в C2S стабилизирует полиморфную модификацию β-C2S и затрудняет соединение с CaO и превращение в C3S.Распад C3S на β-C2S и CaO ниже 1250°C также ускоряется, результатом чего может быть низкое содержание C3S и высокое содержание C2S и свободного CaO в клинкере.

Твердые растворы второстепенных компонентов в клинкерных минералах и полиморфные формы были повторяющимися темами на протяжении всего занятия, они станут темой следующего занятия курса.

В предыдущих занятиях курса мы уже говорили о том, что клинкерные минералы не являются чистыми C3S, C2S, C3A и C4AF.Каждый минерал принимает второстепенные компоненты в свою кристаллическую структуру в твердом растворе.

Этот твердый раствор неизбежно приведет к отклонениям от минералогического состава клинкера, рассчитанного по Bogue. MgO, заменяющий CaO в C3S, будет эффективно высвобождать больше CaO для соединения с C2S с образованием дополнительного C3S. Твердый раствор Al2O3 в C2S или C3S означает, что меньше Al2O3 доступно для образования C3A и т. д.

Типичные диапазоны твердого раствора второстепенных компонентов в клинкерных минералах доступны в литературе: Fe2O3, Na2O и K2O в C2S, а не в C3S, поэтому можно увидеть их ингибирующие свойства.(черные кружки). Также большая растворимость MgO в C3S, а не в C2S и, следовательно, его минерализующие свойства. (синий круг).

Поправки к минералогии Bogue могут быть сделаны на основе этих растворимостей в твердых веществах, но должны использоваться минимальные, максимальные или средние значения. Без данных микрозонда правильная растворимость конкретного клинкера не была бы известна.

Для MgO мы наблюдаем растворимость в твердом состоянии до 3,2% в C4AF, по этой причине вклад MgO ограничен 2% в уравнениях Flux1338, Flux1400 и Flux1450.MgO заменяет CaO в клинкерных минералах. Когда уравнение LSF скорректировано, MgO ограничивается 2%, поскольку это приблизительный максимум, который может заменить CaO.

LSF = (%CaO + 0,75x%MgO)/(2,8x%SiO2 + 1,18x%Al2O3 + 0,65x%Fe2O3)

В клинкерах с высоким содержанием MgO это особенно важно, любой MgO выше 2% будет присутствовать в виде свободный MgO, периклаз. Кристаллы периклаза в клинкере очень медленно гидратируются с сопутствующим расширением, что может привести к длительной непрочности бетона из цемента с высоким содержанием MgO.Вот почему содержание MgO ограничено 4, 5 или 6% в международных стандартах цемента. Клинкеры с высоким содержанием MgO необходимо быстро охлаждать, чтобы предотвратить превращение MgO в крупные кристаллы в клинкере, мелкие кристаллы будут быстро гидратироваться с менее продолжительным расширением.

Твердый раствор второстепенных компонентов в клинкерных минералах C3S, C2S, C3A и C4AF очень важен для стабилизации различных полиморфных модификаций минералов.

Различные твердые растворы и полиморфная форма клинкерных минералов объясняют различия в гидравлических характеристиках цементов, изготовленных из клинкеров с очевидным сходным химическим составом, но из разных печей или цементных заводов.Понимание и оптимизация полиморфной формы клинкерных минералов является одним из ключей к повышению гидравлической реактивности и качества клинкера и цемента.

C2S может присутствовать в α-, α’, β- или γ-полиморфах. Обратимые переходы между различными полиморфами происходят при следующих температурах:

β-C2S является единственным полиморфом со значительными гидравлическими свойствами, поэтому присутствие этого полиморфа необходимо поощрять. Это достигается твердым растворением второстепенных компонентов в C2S и быстрым охлаждением.Мы уже видели на предыдущем сеансе, что слишком много P2O5 и, следовательно, C3P может стабилизировать более высокотемпературные полиморфы α’ и α-C2S.

Инверсия в γ-C2S сопровождается увеличением объема кристалла на ~10%. Это разрушает кристаллическую структуру клинкера и заставляет клинкер распадаться на пыль, явление, известное как «пыление» клинкера. Твердый раствор Al2O3, Fe2O3, SO3, K2O и Na2O в сочетании с быстрым охлаждением способствует предотвращению этого превращения в γ-C2S.

C3S может присутствовать в трех триклинных полиморфах, T1, T2, T3, трех моноклинных полиморфах, M1, M2, M3, и ромбоэдрическом или тригональном полиморфе, R1. Переходы между различными полиморфами происходят при следующих температурах:

Моноклинные и ромбоэдрические полиморфы содержат больше твердого раствора в своих кристаллических решетках, и это делает их более гидравлически реакционноспособными, твердый раствор в промышленных клинкерах означает, что C3S обычно присутствует в моноклинном полиморф.

Таким образом, гидравлическая реактивность увеличивается в следующем порядке:

триклинный<моноклинный<ромбоэдрический

Однако гидравлическая реактивность не просто увеличивается в порядке температурного перехода между полиморфами. В частности, полиморфы М1 более реакционноспособны, чем полиморфы М3. Максимальный беспорядок присутствует в кристаллах C3S сразу после перехода к M1 из T3 или R1 из M3, последующие переходы M1 ↔ M2 ↔ M3 уменьшают беспорядок и напряжения в структуре C3S.

Артур Харриссон из Rugby Cement сообщил, что комбинированный твердый раствор MgO и SO3 в C3S играет важную роль в определении преобладающей моноклинной полиморфной модификации C3S.

Это объясняет тесную корреляцию между увеличением содержания MgO в клинкере и падением прочности на сжатие. Больше MgO означает больше твердого раствора в C3S, больше алита M3, меньшую реакционную способность и меньшую прочность. (оранжевая стрелка)

Это отрицательное влияние повышения содержания MgO в клинкере на прочность на сжатие может быть компенсировано повышенным содержанием SO3 в клинкере, твердым раствором SO3 в C3S, большим количеством алита M1, более высокой реакционной способностью и прочностью.(синяя стрелка).

Работа Артура Харриссона иллюстрирует, что именно комбинированное воздействие твердого раствора второстепенных компонентов определяет полиморфную форму C3S. Леа сообщает, что стабилизация триклинного или моноклинного C3S зависит от комбинированного твердого раствора MgO и Al2O3.

Ромбоэдрическая полиморфа является наиболее неупорядоченной и гидравлически реактивной. Сообщается, что включение ионов фтора в структуру C3S стабилизирует ромбоэдрическую форму, что является еще одним преимуществом минерализации.Таким образом,

MgO, SO3, Al2O3, P2O5 и твердый раствор F¯ оказывают влияние на полиморфную форму C3S, но цементный завод может оказаться не в состоянии регулировать уровни этих второстепенных компонентов в своем клинкере. Как еще можно контролировать полиморфную форму C3S?

Режимы нагрева и охлаждения клинкера являются важными факторами, определяющими полиморфную форму C3S. Быстрое нагревание и охлаждение являются способами получения и стабилизации наиболее реакционноспособных кристаллических форм.

Быстрый нагрев клинкера достигается за счет резкого температурного профиля и высокой скорости вращения печи.

Резкий температурный профиль означает, что переходы T1↔T2↔T3↔M1↔M2↔M3↔R1 происходят очень быстро. Новообразованный C3S находится в контакте с флюсом минимальное время, и крупные кристаллы не могут расти. Максимальный беспорядок получается в кристаллах с недостаточным временем для переупорядочения структур.

Быстрое охлаждение означает, что кристаллы замораживаются в их высокотемпературных неупорядоченных полиморфах.

Резкий температурный профиль достигается за счет короткого горячего пламени в печи, это достигается за счет оптимизации горения в основной горелке. Быстрое охлаждение достигается за счет минимизации зоны охлаждения во вращающейся части печи до того, как клинкер попадет в охладитель. Основная горелка должна быть вставлена ​​на минимально возможное расстояние во вращающуюся часть печи.

Мы подробнее остановимся на влиянии условий горения на следующем занятии курса.

В сеансе 1.В главе 10 курса мы говорили о стехиометрии сжигания топлива в цементной печи, о количестве воздуха для горения, которое должно быть втянуто в печь, и о продуктах сгорания, которые должны быть удалены из печи.

На предыдущем занятии мы говорили о необходимости резкого температурного профиля для достижения быстрого нагрева до комбинированной температуры клинкера. Кроме того, основная горелка должна быть вставлена ​​в печь на минимальное практическое расстояние, чтобы свести к минимуму зону охлаждения в печи после того, как клинкер прошел под пламенем, а затем клинкер быстро охлаждается, попадая в охладитель, все еще при высокой температуре.Чтобы понять, как создать такой резкий температурный профиль, мы должны понимать динамику горелок и пламени цементных печей, хотя это и не совсем «химия».

Конструкция и регулировка горелки обеспечивают пламя, которое может обеспечить требуемый острый температурный профиль, а также количество избыточного воздуха и кислорода, поступающих в печь. Пламя цементной печи образуется при сгорании углеводородного топлива, то есть топлива, состоящего в основном из водорода и углерода, объединенных в различные углеводородные молекулы.

Окисление этого водорода и углерода высвобождает экзотермическую энергию, которая создает температуру для соединения сырья с клинкерными минералами.

Эти реакции окисления могут иметь место только тогда, когда углеводороды в топливе вступают в контакт с кислородом воздуха для горения путем смешивания воздуха для горения и топлива.

После того, как топливо и воздух для горения смешаны, горение продолжается в следующей последовательности процессов:

Смешивание → Воспламенение → Окисление → Выхлоп

После завершения смешения воспламенение и окисление происходят очень быстро, поэтому скорость определяется смешиванием процесс, при условии, что продукты сгорания газа должным образом удалены из пламени.Отвод продуктов сгорания обеспечивается вытяжным вентилятором, который выполняет двойную функцию, втягивая воздух для горения в печь.

Смешивание воздуха для горения и топлива в пламени цементной печи основано на струйном вовлечении вторичного воздуха для горения в пламя.

Горелка подает струю первичного воздуха и топлива в печь.

Процесс контролируется импульсом и продолжается до тех пор, пока скорость струи не станет такой же, как скорость окружающего воздуха.

Рециркуляционное пламя обеспечивает короткую зону горения и резкий температурный профиль, необходимые для оптимального качества клинкера и других преимуществ, не связанных с качеством. Рециркуляция предотвращает расширение пламени и его столкновение с огнеупором. Рециркулирующие газы создают подушку из более холодных выхлопных газов, которая защищает огнеупор.

При рециркуляционном пламени окислительные условия горения могут быть обеспечены при небольшом избытке воздуха сверх необходимого для горения, всего 1~2% кислорода на входе в печь.Без рециркуляции смешивание вторичного воздуха и топлива неадекватно, и условия горения снижаются, а CO может присутствовать при 4–5% кислорода на входе в печь.

Производство клинкера в восстановительной атмосфере в цементной печи может серьезно ухудшить качество клинкера и цемента, получаемого из клинкера. Однако промышленная цементная печь терпима к восстановительным условиям без проявления этих неблагоприятных эффектов при условии, что клинкер попадает в охладитель при температуре выше 1250°С и охлаждается на воздухе.Охлаждение на воздухе при достаточно высокой температуре сводит на нет неблагоприятное воздействие восстановительного обжига, поскольку клинкер повторно окисляется во время охлаждения.

В этих условиях возникает ряд вредных воздействий на качество клинкера, зависящих от степени обжатия. Восстановление Fe3+ до Fe2+ и твердый раствор Fe2+ в клинкерных минералах является причиной этих вредных воздействий. Цвет клинкера меняется с серого на коричневый, поскольку Fe2+ заменяет Mg2+ в твердом растворе в C4AF, который возвращается к коричневому цвету.

Нормальный серый цвет клинкера возникает из-за твердого раствора Mg2+ в C4AF. Mg2+ искажает электронное облако Fe3+ в C4AF, что приводит к типичному серому цвету клинкера и цемента. В условиях более интенсивного восстановления содержание C4AF истощается, а содержание C3A увеличивается, меньше Fe3+ и, следовательно, Fe2O3 доступно для образования C4AF, а это означает, что Al2O3 высвобождается для образования большего количества C3A. Схватывание цемента становится все более быстрым и неконтролируемым из-за «мгновенного» схватывания.
C3S дестабилизируется твердым раствором Fe2+ в виде FeO и разложение на C2S и CaO при охлаждении ускоряется, последующее быстрое охлаждение не может стабилизировать C3S.Превращению C2S в гидравлически неактивную γ-полиморфную модификацию способствует включение Fe2+ в C2S в виде FeO с сопутствующим опылением клинкера.

Однако этого каталога потенциально серьезных проблем с качеством, изменения цвета с серого на коричневый, быстрого схватывания из-за большего количества C3A и низкого набора прочности из-за меньшего количества C3S и гидравлически неактивного C2S, можно избежать, при условии, что клинкер не охлаждается до температуры ниже 1250°C в восстановительной атмосфере в цементной печи, и жидкий флюс не кристаллизуется в восстановительной атмосфере.

Мы не должны путать этот список потенциально серьезных проблем с качеством с коричневыми ядрами, которые довольно часто можно увидеть в клинкерных конкрециях, когда они разрушаются.

Это явление вызвано высокотемпературным восстановлением Fe3+ до Fe2+ при высоких температурах в зоне горения. Это происходит после образования C3S и, следовательно, не оказывает отрицательного влияния на набор прочности цемента (хотя может повлиять на цвет). Весь клинкер будет до некоторой степени уменьшен за счет высоких температур в зоне обжига цементной печи.После того, как клинкер проходит через пламя, вторичный воздух, поднимающийся из охладителя, повторно окисляет Fe2+ до Fe3+, но большие клинкерные конкреции могут не полностью повторно окисляться до ядра и оставаться коричневыми в центре. Пористость, как и размер, является фактором, определяющим повторное окисление стержней, клинкер с низким содержанием SM может быть менее пористым из-за более низкого содержания флюса и, следовательно, более склонен к коричневому стержню.

Мы уже обсуждали важность щелочных и сульфатных второстепенных компонентов в клинкере на предыдущих занятиях.В сеансах 1.5 и 1.6 мы видели, что щелочи и сульфаты увеличивают объем флюса в печи и тем самым способствуют образованию клинкерных минералов, но они также предпочтительно превращаются в твердый раствор в C2S и в результате препятствуют образование C3S.

На занятии 1.9 мы говорили о важности соотношения щелочи и сульфата в горячей еде. Избыток сульфата над щелочью может вызвать множество проблем при работе печи в виде твердых отложений в подогревателе, образования колец на входе в печь, возможного комкообразования клинкера, более мелкого гранулометрического состава клинкера, что в худшем случае приведет к рециркуляции сильной пыли из охладителя. печи, возможное разложение C3S до C2S и сопутствующий клинкер с высоким содержанием свободного CaO.

Эти проблемы возникают из-за образования CaSO4 в клинкере. С точки зрения качества и состава клинкера любой CaO в сочетании с CaSO4 будет эффективно снижать содержание LSF и C3S в клинкере.

В сеансе 2.6 мы видели, что если K2O присутствует в значительном избытке сульфата, то существует возможность образования KC23S12. Если это происходит, то KC23S12 становится недоступным для преобразования в C3S, повышается насыщенность известью остатка материала и может образовываться клинкер с высоким содержанием свободного CaO.

Этих проблем можно избежать, уравновесив молярное соотношение щелочей и сульфатов в клинкере в дополнение к горячей муке. Однако уравновешивание щелочей и сульфатов оказывает существенное влияние на качество клинкера и гидравлические характеристики клинкерных минералов.

Щелочные сульфаты в клинкере очень быстро растворяются при смешивании цемента с водой. Это изменяет равновесие раствора с ионами сульфата SO42-, вытесняя из раствора гидроксид OH¯.

Гидроксид кальция, Ca(OH)2, является одним из продуктов гидратации C3S.

C3S + h3O → C-S-H + Ca(OH)2

Вытеснение гидроксида из водного раствора затворения цемента означает, что равновесие этой реакции смещается в сторону продуктов, что приводит к более быстрой гидратации. Эта более быстрая гидратация приводит к ускоренному схватыванию и раннему набору прочности, однако более поздняя прочность через 28 дней может снижаться.

Величина этих эффектов зависит от общего количества сульфата щелочного металла, присутствующего в клинкере.Общее содержание щелочи в эквиваленте натрия, Na2Oeq, ограничивается менее чем 0,6% в цементе с низким содержанием щелочи, чтобы избежать проблем с долговечностью бетона из-за щелочно-кремнеземной реакции.

Na2Oeq, = %Na2O + %K2O x 62/94

Где 62 и 94 — молекулярная масса Na2O и K2O соответственно.

Не должно быть проблем с контролем за схватыванием или удобоукладываемостью низкощелочного цемента. Однако при использовании цементов с более высоким содержанием щелочи схватывание может стать более быстрым, что может привести к проблемам с удобоукладываемостью.1,8% K2SO4 (0,97% K2O) в клинкере предлагается как максимум, чтобы избежать этих проблем, поскольку по мере увеличения содержания K2O степень сульфатизации снижается для достижения этой цели.

Эта повышенная реакционная способность клинкера полезна при производстве смешанных цементов. Пуццолановая реакция активируется гидратацией клинкерных минералов, помогая компенсировать низкую раннюю реакционную способность и набор прочности смешанных цементов. Некоторые цементные компании добавляют сульфат натрия, Na2SO4, в цементную смесь для достижения этого эффекта.

Содержание растворимых сульфатов щелочных металлов в цементе имеет самую сильную корреляцию с набором прочности на ранней стадии. Ранняя сила может быть увеличена на 10%, но за счет снижения на 10-15% 28-дневной прочности.

На занятии 1.6 мы увидели, что технология производства минерализованного цемента в Ольборге включает добавление сульфата и фторида в сырье для печи, что, безусловно, связано с высоким содержанием растворимых сульфатов щелочных металлов в клинкере.

Мы вернемся к теме минерализованного клинкера и его качественным характеристикам в следующем и заключительном занятии этого модуля 2 курса.

На занятии 1.6 мы говорили о потенциальных преимуществах минерализации:

Фториды предпочтительно превращаются в твердый раствор в кристаллической структуре C3S, снижая барьер свободной энергии для образования C3S, а это означает, что C3S может образовываться при 1170°C. На практике требуется температура 1350°C из-за неоднородности подачи в печь.

Такое снижение температуры образования C3S позволяет снизить температуру зоны обжига в цементной печи, а вместе с ней и удельный расход тепловой энергии на производство клинкера.Меньший расход топлива означает меньший объем продуктов сгорания, высвобождающий мощность вытяжного вентилятора для увеличения производительности печи. Более низкий расход топлива в печи также означает более низкие выбросы CO2 на тонну произведенного клинкера, а более низкая температура в зоне обжига означает меньшее образование NOx в цементной печи.

Все это привлекательные преимущества технологии минерализации, но в настоящее время основные факторы, побуждающие цементные компании использовать технологию минерализации, связаны с качеством производимого клинкера.

На занятиях 2.3 и 2.7 мы говорили о влиянии фторидов на состав клинкера:

Включение ионов фтора в кристаллическую структуру C3S приводит к более неупорядоченной структуре и, следовательно, к более гидравлически реактивному C3S. Область первичной фазы C3S также расширена, что позволяет полностью комбинировать клинкеры с 104% LSF и повысить содержание C3S до 80%.

Сочетание большего количества C3S в клинкере и более высокой гидравлической реактивности C3S означает, что начальная прочность на сжатие цемента, изготовленного из клинкера, намного выше, чем у обычного клинкера.Более высокая начальная прочность означает, что к смешанным цементам можно добавлять больше дополнительных вяжущих материалов без снижения прочностных характеристик.

Более высокая замена клинкера в цементных смесях приносит ряд преимуществ цементным компаниям:

Увеличиваются производственные мощности и товарооборот – фиксированное количество клинкера обеспечивает большее количество цемента, которое может быть продано.

Производственные затраты на единицу произведенного цемента снижаются, поскольку затраты на производство клинкера снижаются за счет каждой дополнительной тонны неклинкерного материала, входящего в состав цементной смеси.Тепловая энергия, потребляемая при производстве клинкера, и выбросы CO2, связанные с производством клинкера, также разбавляются каждой дополнительной тонной неклинкерного материала, включенного в цементную смесь. Смешанные цементы также действительно лучше, чем чистые цементы в ряде применений.

Производство минерализованного клинкера также имеет преимущества для тех цементных компаний, которые не производят цементы с добавками:

Сокращаются выбросы CO2, связанные с потреблением тепловой энергии при производстве клинкера.Однако, если содержание CaCO3 в сырье для печи и насыщение известью повышены для получения более высокого содержания C3S в клинкере, тогда выбросы CO2, связанные с обжигом CaCO3, более чем компенсируют более низкие тепловые выбросы CO2.

Более высокие прочностные характеристики минерализованных цементов дают возможность снизить тонкость помола цемента на стадии чистового помола и тем самым сэкономить электроэнергию, а также повысить производительность оборудования для чистового помола, если это является ограничением по производительности предприятия .

Потенциальные преимущества минерализации образования клинкера за счет добавления фторидов в сырье для печи известны уже много лет и могут применяться без нарушения каких-либо патентов.

Однако на занятии 1.6 мы также говорили о специальной технологии минерализации, запатентованной цементной компанией Aalborg в Дании.

Это включает добавление фтора в сырье для печи, а также в сочетании с сульфатом SO3 в количестве более 2% в клинкере.

Содержание сульфата более 2% в клинкере неизбежно приводит к некоторым из потенциальных проблем с эксплуатацией печи, которые мы обсуждали на занятии 1.9.

Избыток SO3 над щелочами соединяется с CaO в клинкере и потенциально может привести к блокировке подогревателя, образованию колец и уменьшению гранулометрического состава клинкера. Однако преимущества избытка сульфата, SO3, должны перевешивать недостатки, иначе Ольборг не стал бы добавлять сульфат.

Сульфат образует более низкотемпературные потоки, позволяя минерализованному образованию C3S происходить при температурах ниже тех, при которых присутствовали бы обычные потоки C4AF и C3A.Тем не менее, основные цели технологии минерализованного клинкера Ольборг связаны с качеством, и это относится как к добавлению сульфата, так и к добавлению фтора.

Избыток сульфата в клинкере соединяется с CaO в двойной сульфатной соли, кальциевом лангбейните, 2CaSO4.K2SO4.

Высокая растворимость сульфата в клинкере приводит к описанному в разделе 2.9 эффекту ускорения схватывания и раннего набора прочности цемента. Преимущество ускорения схватывания заключается в преодолении эффекта замедления времени схватывания цемента, который фторид оказывает на время схватывания цемента, в то время как одной из основных целей технологии минерализации является получение цемента с более высокой ранней прочностью.

Однако высокое содержание сульфатов в клинкере имеет дополнительные преимущества; снижение более поздних, 28-суточных, прочности, вызванное растворимыми щелочами, преодолевается повышенной реакционной способностью белитовой (C2S) фазы в клинкере. Высокий избыток SO3 в клинкере минерализует белитовый минерал, входя в твердый раствор в белите и делая его гораздо более гидравлически реактивным.

Таким образом, сочетание производства фторидного и сульфатного минерализованного клинкера открывает значительные возможности:

Типичные характеристики роста прочности цемента могут включать прочность на сжатие через 2 дня 23 МПа и прочность при сжатии через 28 дней 55 МПа.

Можно воспользоваться возможностью повысить начальную прочность за счет увеличения содержания C3S и реакционной способности, что позволяет введение фтора, в то время как 28-дневная прочность остается практически неизменной из-за пониженного содержания C2S в клинкере.

В качестве альтернативы 2-дневная крепость может практически не измениться за счет снижения содержания минерализованного C3S, содержащего фторид, обеспечиваемого более низким содержанием LSF в печи, в то время как 28-дневная крепость повышается из-за более высокого содержания минерализованного C2S, содержащего сульфат.

Возможности, предоставляемые такими минерализованными, активными белитовыми цементами, представляют большой интерес. Если LSF удастся сократить до ~80%, то выбросы CO2 при технологическом процессе сократятся на ~15% до 450 кг на тонну произведенного клинкера, а общие выбросы CO2 сократятся на ~10% до 750 кг на тонну произведенного клинкера. Большой вклад в достижение сокращения выбросов CO2, требуемого Киотским протоколом.

Мы подошли к концу Модуля 2 курса, где мы в первую очередь рассматривали влияние химии цементных печей на качество.Выбросы из цементной печи станут темой Модуля 3 курса, где мы начнем с рассмотрения выбросов CO2 из цементной печи и способов их снижения. Очевидно, что производство активных белитовых цементов является одной из возможностей, которая в настоящее время широко не применяется.

Родственные

Что такое фиброцементный сайдинг

Если вы подумываете о замене сайдинга или выбираете фасад для нового дома, вы скоро обнаружите различные доступные материалы для наружных работ, включая фиброцемент.Мы познакомим вас с важной информацией о фиброцементе, чтобы помочь вам принять обоснованное решение о его установке в вашем доме.

Фиброцементный сайдинг — прочный, долговечный и не требующий особого ухода материал, который используется в жилых домах и некоторых коммерческих проектах. Это полужесткий материал, который обеспечивает существенную защиту, сохраняя при этом некоторую гибкость.

Отличный способ оценить продукт — увидеть его своими глазами, что можно сделать, запросив бесплатный образец.

Из чего сделан фиброцементный сайдинг?

Фиброцемент состоит из нескольких простых ингредиентов: портландцемента, песка, воды и целлюлозных волокон. Однако состав будет меняться в зависимости от производителя. В рецептуру Джеймса Харди входят специальные добавки, повышающие эффективность продукта.

Сколько стоит фиброцементный сайдинг?

Фиброцемент долговечен и обеспечивает отличную общую стоимость. Как правило, он стоит меньше, чем кирпич, синтетическая штукатурка и некоторые варианты деревянного сайдинга.Обычно он одинаково или дешевле, чем оргалит или композитный сайдинг, и дороже, чем винил.

Поскольку продукция James Hardie® продается через независимых дилеров, а каждый проект уникален, единой цены для всех не существует. Лучший и наиболее точный способ получить оценку вашего проекта сайдинга — это получить предложение от местного подрядчика, имеющего опыт установки сайдинга из фиброцемента.

Как работает фиброцементный сайдинг?

Фиброцементный сайдинг имеет преимущества перед традиционными сайдинговыми материалами, такими как дерево и винил.Хотя производительность зависит от производителя, фиброцементный сайдинг James Hardie имеет:

— негорючий. Он не воспламеняется при воздействии прямого пламени и не способствует разжиганию огня.

— Создан, чтобы противостоять повреждениям от влаги и гниения.

— Разработаны, чтобы соответствовать требованиям вашего конкретного климата.

— Непривлекателен для дятлов, термитов и других вредителей.

Вы можете дополнительно изучить эксплуатационные характеристики фиброцементного сайдинга James Hardie или узнать, чем он отличается от других материалов для сайдинга.

Как ухаживать за фиброцементным сайдингом?

Фиброцементный сайдинг

— это вариант наружной отделки вашего дома, не требующий особого ухода. Объем и характер необходимого технического обслуживания будет зависеть от вашего географического положения, экспозиции здания и от того, есть ли у вас готовый сайдинг или он будет окрашен на месте.

Готовые изделия James Hardie с технологией ColorPlus® устойчивы к выцветанию, сколам и растрескиванию, что означает меньшее техническое обслуживание. Если вам нужно почистить сайдинг James Hardie, мы рекомендуем мягкую щетку и садовый шланг.Вы можете прочитать больше о том, как очистить фиброцементный сайдинг.

Какие стили доступны?

Фиброцементный сайдинг предоставляет широкие возможности для дизайна, поскольку он доступен с различными текстурами, например, с текстурой дерева, с гладкой и штукатурной отделкой, а также с рядом готовых цветовых вариантов.

В дополнение к текстурам и цветам существует несколько различных профилей сайдинга, которые помогут вам создать правильную эстетику для вашего дома. Профили сайдинга Джеймса Харди включают сайдинг HardiePlank® внахлест, вертикальный сайдинг HardiePanel® и сайдинг HardieShingle®.Джеймс Харди также производит различные плиты HardieTrim® и HardieSoffit®, чтобы завершить экстерьер вашего дома.

Начните свой проект

Джеймс Харди может помочь вам в вашем проекте с помощью этого полезного руководства с советами по перепланировке дома. Если вы строите с нуля, у нас также есть руководство по строительству дома. Самое главное — не торопиться с принятием решений, чтобы вы были довольны новым видом вашего дома.

.