Презентация на тему "Гидратация портландцемента"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Гидратация портландцемента

• 
  Слайд 2

  Основныеминералы и компоненты портландцемента

  алит – твердый раствор C3S с примесями MgO, Al2O3 белит – твердый раствор на основе C2S трехкальциевый алюминат С3А четырехкальциевыйалюмоферритC4AF двуводный гипс CaSO42H2O свободные СаО и MgO легко растворимые щелочи К2О и Na2O

• 
  Слайд 3

  Гидратация C3S

  1 этап: 3CaOSiO2+ xH2O  3CaOSiO2xH2O 2 этап:3CaOSiO2xH2O  (0,8  1,5)CaOSiO2yH2O + (1,5 – 2,2)Ca(OH)2 + (x – y)H2O 3 этап:(0,8  1,5)CaOSiO2yH2O + (0 – 1,2) Ca(OH)2(1,5  2,0)CaOSiO2zH2O Плохо закристаллизованные ГСК в цементном камне: (0,8  1,5)CaOSiO2yH2O – С-S-H(I) (1,5  2,0)CaOSiO2zH2O – С-S-H(II)

• 
  Слайд 4
  

  Морфология ГСК Фото – B.Moeser, F.A.Finger IBMS Размер кристаллов ГСК – менее 1 – 2 мкм; Sуд. кристаллов ГСК – 300 – 350 м2/г

• 
  Слайд 5
  

  Фото – B.Moeser, F.A.Finger IBMS Размер кристаллов Ca(OH)2 –15 – 25 мкм; Степень гидратации C3S: 1 сутки – 25 – 35 % 28 суток – 75 – 85 %

• 
  Слайд 6
  

  Гидратация C3S gel = bubbling interstitial matter CSH particles = layered structure Структура геля ГСК АСМ HRTEM

• 
  Слайд 7

  Гидратация C3S

  Структура геля ГСК В малых объемах структура геля ГСК приближается к искаженной кристаллической или стеклообразной, на более дальних расстояниях она аморфна и включает пустоты, в которые могут обратимо входить молекулы воды

• 
  Слайд 8
  

  Хорошо закристаллизованные ГСК – образуются в гидротермальных условиях, различаются составом, структурой кремнекислородного аниона, формой и размером кристаллов): Ортосиликаты:афвиллит С3S2H3, хондродит – кристаллизуются в виде слоистых пластинок, кристаллов неопределенной формы Диортосиликаты: гидрат трехкальциевого силиката – кристаллизуются в виде призм, волокон; Полимерные:тоберморитC5S6Н5,5, ксонотлитC6S6H, фошагитC4S3H, гиллебрандитC2SH2трускотитC6S10H3, гиролитC2S3H2, некоитC3S6H5 и окенитC3S6H6 – кристаллизуются в виде мелких чешуек, волокон, слоистых пластинок,; Структура кремнекислородного аниона

• 
  Слайд 9
  

  Изменение степени полимеризации кремнекислородного аниона в процессе твердения C3S Орто- Диорто- Полим.

• 
  Слайд 10

  Гидратация C2S

  2CaOSiO2+ xH2O  (1,6  1,9)CaOSiO2xH2O+ (0,1 – 0,4)Ca(OH)2 Структура и морфология ГСК – аналогично C3S Степень гидратации C2S: 1 сутки – 5 – 10 %; 28 суток – 30 – 50 % Sуд. кристаллов ГСК – 200 – 250 м2/г

• 
  Слайд 11

  Гидратация C3А

  В отсутствие CaSO42H2O 3CaOAl2O3+ 22H2O  4CaOAl2O319H2O + 2Al(OH)3 (C4AH19) 3CaOAl2O3+ 16H2O  4CaOAl2O313H2O + 2Al(OH)3 (C4AH13) 3CaOAl2O3+ 9H2O  2CaOAl2O38H2O + Ca(OH)2 (C2AH8) 3CaOAl2O3+ 12H2O  CaOAl2O310H2O + 2Ca(OH)2 (CAH10) 3CaOAl2O3+ 6H2O  3CaOAl2O36H2O (C3AH6) В присутствии CaSO42H2O 3CaOAl2O3+ 3(CaSO42H2O) + 32H2O  3CaOAl2O33CaSO432H2O (C3ACŝ3H32) ТГСАК 3CaOAl2O3+ CaSO42H2O + 18H2O  3CaOAl2O3CaSO418H2O (C3ACŝH18) МГСАК

• 
  Слайд 12

  Гидратация C3A

  Структура и морфология ГАК 4CaOAl2O319H2O 4CaOAl2O313H2O 2CaOAl2O38H2O CaOAl2O310H2O 3CaOAl2O3CaSO418H2O Общая формула: [Ca2Al(OH)6]XnH2O Фото – B.Moeser, F.A.Finger IBMS Размер кристаллов ГАК –20 – 30 мкм; AFm-фаза X – OH-, SO42-, CO32-, Al(OH)4-, Al(OH)63-, Cl-и др. X

• 
  Слайд 13
  

  Структура и морфология ГАК 3CaOAl2O33CaSO432H2O – AFt-фаза Общая формула: [Ca2Al(OH)612H2O]2(SO4)32H2O Фото – B.Moeser, F.A.Finger IBMS Размер кристаллов эттрингита – – 20 – 50 мкм; – OH-, SO42-, CO32-, Al(OH)4-, Al(OH)63-, Cl-и др.

• 
  Слайд 14
  

  Структура и морфология ГАК 3CaOAl2O36H2O Общая формула: Ca3[Al(OH)6]2– кубическая сингония В цементе образуют гидрогранаты: Ca3(Al,Fe)2O3xSiO2H2O6-2x Фото – Кривобородов Ю.Р. Размер кристаллов гидрограната – – до 20 – 60 мкм Последовательность образования ГАК при гидратации С3А: С3A + Н2ОС4AH(13-19)+C2AH8 C3AH6 1 этап 2 этап С3A + Н2О + CaSO42H2O  С3ACŝ3H32С3ACŝH18 1 этап 2 этап Степень гидратации C3A: 1 сутки – 30 – 50 %; 28 суток – 80 – 90 %

• 
  Слайд 15

  Гидратация C3А

  Дополнительные реакции: В присутствии CaСO3 3CaOAl2O3+ CaСO3 + 11H2O  3CaOAl2O3CaСO311H2O 3CaOAl2O3+ 3CaСO3 + 32H2O  3CaOAl2O33CaСO332H2O (сомн.) В присутствии CaСO3 и Са(ОН)2: 3CaOAl2O3+ 0,5CaСO3 + 0,5Ca(ОН)2 + 12H2O   3CaOAl2O30,5CaСO30,5Ca(ОН)212H2O В присутствии CaCl2: 3CaOAl2O3+ CaCl22H2O + 12H2O  3CaOAl2O3CaCl212H2O 3CaOAl2O3+ 3CaCl22H2O + 32H2O  3CaOAl2O33CaCl232H2O(сомн.)

• 
  Слайд 16

  Гидратация C4АF

  Непрерывные твердые растворы гидроалюмоферритов кальция: 4CaO(Al2O3,Fe2O3)(13-19)H2O 3CaO(Al2O3,Fe2O3)6H2O 3CaO(Al2O3,Fe2O3)CaSO418H2O 3CaO(Al2O3,Fe2O3)3CaSO332H2O 3CaO(Al2O3,Fe2O3)CaCO311H2O Гидроферритные фазы: 4CaOFe2O313H2O 3CaOFe2O36H2O 3CaOFe2O3CaSO418H2O Fe(OH)3 Степень гидратации C4AF: 1 сутки – 35 – 50 %; 28 суток – 85 – 95 %

• 
  Слайд 17

  Гидратация вторичных фаз

  СаОсв. СаО + Н2О  Са(ОН)2– портландит MgO MgО + Н2О Mg(ОН)2 – брусит К2О + CaSO42H2O К2Ca(SO4)2H2O– сингенит

• 
  Слайд 18

  Кинетика гидратации C3S

  I – начальная быстрая реакция; II – индукционный период; III – период повторного ускорения реакции; IV – период постепенного замедления реакции.

• 
  Слайд 19

  Скорость гидратации клинкерных минералов

• 
  Слайд 20

  Последовательность фазообразования при гидратации портландцемента

• 
  Слайд 21

  Видеофильмы процессов гидратации минералов портландцементного клинкера

• 
  Слайд 22

  Гидратация C3S

  Гидросиликаты кальция образуются в виде тонкозернистой массы вблизи исходных частиц C3S Портландит (Са(ОН)2) кристаллизуется из раствора с образованием крупных табличатых или гексагональных кристаллов С течением времени происходит перекристаллизация ГСК с повышением их основности и растворением образовавшихся ранее кристаллов Са(ОН)2 Обратить внимание:

• 
  Слайд 23
  
• 
  Слайд 24

  Гидратация C3А в отсутствии гипса

  Первичные гексагональные частицы гидроалюминатов образуются на поверхности частиц C3А (в случае крупных частиц C3А – более 50 – 60 мкм) или в объеме раствора (в случае мелких частиц C3А); Первичные гексагональные частицы гидроалюминатов кальция представляют собой твердый раствор С4АН13-19 и С2АН8 С течением времени гексагональные гидроалюминаты кальция переходят в кубический гидроалюминат кальция С3АН6. При повышении температуры скорость процесса перехода увеличивается Обратить внимание:

• 
  Слайд 25
  
• 
  Слайд 26
  
• 
  Слайд 27
  
• 
  Слайд 28