Презентация на тему "Минеральные вяжущие"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Минеральные вяжущие

• 
  Слайд 2
  

  Минеральными (неорганическими) вяжущими веществами называютпорошкообразные тонкодисперсные материалы, образующие при смешивании (затворении) с водой пластичное тесто, затвердевающие со временем в результате физико-химических процессов в прочное камневидное тело (магнезиальные вяжущие затворяются не водой, а водными растворами солей магния).

• 
  Слайд 3
  

  Для неорганических вяжущих характерны:- гидрофильность (способность хорошо смачиваться водой);- способность образовывать с водой тесто( легко деформирующуюся массу);- способность переходить в твердое состояние без воздействия извне.Вяжущие вещества в зависимости от состава, условий твердения и водостойкости продуктов твердения, а также областей применения разделяют на воздушные и гидравлические.

• 
  Слайд 4
  

  Воздушные вяжущие вещества после смешивания с водой способны твердеть, длительное время сохранять и повышать свою прочность на воздухе.

• 
  Слайд 5
  

  По химическому составу они делятся на:-гипсовые вяжущие, основой которых является сульфат кальций CaSO4; -магнезиальные вяжущие, содержащие каустический магнезит MgO;-щелочно-силикатные вяжущие– силикат натрия Na2SiO3или калия K2SiO3(в виде водного раствора); -известковые вяжущие.Воздушные вяжущие вещества применяют только в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды.

• 
  Слайд 6
  

  Гидравлические вяжущие вещества при затворении водой могут затвердеть на воздухе и после стадии начального твердения на воздухе продолжают сохранять и наращивать свою прочность в воде.

• 
  Слайд 7
  

  Гидравлические вяжущие вещества применяют как в надземных, так и подземных и гидротехнических сооружениях, подвергающихся воздействию воды

• 
  Слайд 8
  

  К ним относятся: портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановые цементы, шлаковые цементы, расширяющиеся цементы, гидравлическая известь и другие разновидности этих вяжущих. Наряду с этим по заданиям крупных потребителей выпускают портландцементы, обладающие специальными свойствами и отличающиеся своим химическим, минералогическим и вещественным составом.

• 
  Слайд 9
  

  ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА 1.1. ГИПСОВЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА Для производства гипсовых вяжущих веществ используют сырье, содержащее сульфат кальция CaSO4:1)природное – минерал гипс (гипсовый камень), представляющий собой двуводный сульфат кальция CaSO4·2H2O,2)минерал ангидрит (в природе обычно залегает под слоями гипса) – безводный сульфат кальция CaSO4и различные гипсосодержащие породы. 3)Кроме того, сырьем являются отходы промышленности, содержащие двуводный или безводный сульфат кальция (фосфогипс, фторогипс, борогипс и др.)

• 
  Слайд 10
  

  Каждая модификация получаемого гипсового вяжущего связана с особенностями тепловой обработки и, в частности, с температурой нагревания исходного сырья. В зависимости от способа получения, а также особенностей твердения гипсовые вяжущие делят на: -безобжиговые-низкообжиговые(собственно гипсовые)-высокообжиговые (ангидритовые).

• 
  Слайд 11
  

  Безобжиговые гипсовые вяжущие Путем тонкого сухого или мокрого помола гипсового камня CaSO4·2H2Oв шаровой мельнице получают гипсовый цемент. При помоле вводят сульфатные активизаторы твердения (K2SO4, NaHSO4, ZnSO4, Al2(SO4)3 и др.), а также портландцемент или известь в сочетании с кремнеземистыми компонентами.

• 
  Слайд 12
  

  Скорость твердения гипсового цемента зависит от вида применяемого активизатора твердения.-При использовании сульфатных солей начало схватывания происходит через 5 – 20 мин, конец – через 20 – 60 мин. -При использовании в качестве активизатора портландцемента или извести схватывание и твердение происходит в течение 4 – 12 ч.

• 
  Слайд 13
  

  Из гипсового цемента изготавливают: -стеновые камни для малоэтажных зданий,-архитектурные детали для отделки внешних фасадов зданий.

• 
  Слайд 14
  

  Низкообжиговые гипсовые вяжущие Основной производства низкообжиговых гипсовых вяжущих веществ является термическая обработка двугидрата сульфата кальция, при которой происходит обезвоживание (дегидратация) CaSO4·2H2Oдо полуводного CaSO4·0,5H2O c последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок. Реакция дегидратации гипса является эндотермической и протекает с поглощением тепла: CaSO4 · 2H2O → t ºc → CaSO4 · 0,5H2O + 1,5H2O (1)

• 
  Слайд 15
  

  Механизм и кинетика процесса дегидратации двуводного гипса изменяются в зависимости от технологических условий его проведения, в результате чего полуводный гипс может образовываться в двух модификациях – α и β.

• 
  Слайд 16
  

  При тепловой обработке гипсового камня CaSO4·2H2O при температуре 140–160 ºС в аппаратах, сообщающихся с атмосферой, в соответствии с реакцией (1) получается β-модификация полуводного гипса β-CaSO4 · 0,5H2O. В таких условиях вода выделяется из гипса в виде водяных паров и образуются плохо окристаллизованные, мелкие, пластинчатые или волокнистые кристаллы β-CaSO4· 0,5H2O.

• 
  Слайд 17
  

  Твердение низкообжиговых гипсовых вяжущих обусловлено экзотермической реакцией гидратации полугидрата с образованием двуводного гипса. Этот процесс по направлению химических реакций обратен процессу получения полуводного гипса из двуводного при температурной обработке: CaSO4 · 0,5H2O + 1,5H2O = CaSO4 · 2H2O (2)

• 
  Слайд 18
  

  Гипсовое вяжущее, состоящее из β-модификации полуводного гипса, характеризуется высокой водопотребностью для получения теста стандартной консистенции, невысокой прочностью и имеет тенденцию к ползучести. В строительной практике это вяжущее называют алебастром или строительным гипсом.

• 
  Слайд 19
  

  Во время гидратации полуводного гипса, по-видимому, вследствие роста кристаллов в его влажной массе, объем последней увеличивается примерно до 1%. Такое увеличение объема массы, еще не утратившей окончательно своей пластичности, способствует хорошему заполнению мельчайших деталей форм. В дальнейшем изделия из гипса не изменяются в объеме.

• 
  Слайд 20
  

  Кхарактерным свойствам строительного гипса, ценным для многих областей применения, относятся такие:- быстрое схватывание- возможность получения отливок с гладкими поверхностями штукатурки и изделий с четкими формами-белый цвет.Большим недостатком гипса является его низкая водостойкость, а вместе с нею и плохая морозоустойчивость влажных гипсовых изделий.

• 
  Слайд 21
  

  Строительный гипс применяется для изготовления панелей и плит перегородок, гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, камней, архитектурно-декоративных изделий, вентиляционных коробов, штукатурных и шпаклевочных смесей и других целей.

• 
  Слайд 22
  

  При тепловой обработке гипсового камня в автоклавах (температура 120–140 ºС) и давлении насыщенного водяного пара 0,13– 0,3 МПа или кипячении этого же сырья в растворах некоторых солей (хлоридов, сульфатов, нитратов) при температуре 100–110 ºС и атмосферном давлении в соответствии с реакцией (1) получается α-модификация полуводного гипса α-CaSO4 · 0,5H2O. При этом вода выделяется из гипса в капельно-жидком состоянии и образуются крупные, плотные, игольчатые или призматические кристаллы α-CaSO4 · 0,5H2O.

• 
  Слайд 23
  

  Гипсовое вяжущее, состоящее преимущественно из α-модификации полуводного гипса, медленнее гидратируется в соответствии с реакцией (2), характеризуется меньшей водопотребностью, а затвердевший гипсовый камень – более высокой прочностью – высокопрочный строительный гипс, медицинский гипс.

• 
  Слайд 24
  

  Высокопрочный строительный гипс применяют для изготовления форм и моделей в керамической и машиностроительной промышленности, декоративных скульптурных изделий и отливок, для производства штукатурных и отделочных работ.Медицинский гипс применяется в хирургии, ортопедии и стоматологии.

• 
  Слайд 25
  

  Высокообжиговые гипсовые вяжущие Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества – медленно схватывающиеся и медленнотвердеющие воздушные вяжущие, состоящие из безводного сульфата кальция и активизатора твердения. 

• 
  Слайд 26
  

  Путем обжига гипсового камня или природного ангидрита при температуре 600–700ºС (с последующим помолом совместно со щелочными или сульфатными активизаторами твердения) получают ангидритовый цемент CaSO4:CaSO4 · 2H2O→ 600-700 ºC→CaSO4 + 2H2O

• 
  Слайд 27
  

  Количество воды, необходимое для получения цементного теста нормальной густоты, составляет 30–40%. Взаимодействие с водой безводного сульфата кальция – ангидрита CaSO­4 осуществляется по реакции: CaSO4 + 2H2O = CaSO4 · 2H2O Начало схватывания ангидритового цемента – не ранее 30 мин, конец – не позднее 24 ч.

• 
  Слайд 28
  

  Путем обжига гипсового или гипсоангидритового камня при температуре 800–1100 ºС в восстановительной среде с последующим помолом в тонкий порошок получают эстрихгипс(кальцинированный гипс):CaSO4 + C → 800- 1100ºC→ CO + SO2 + CaO.

• 
  Слайд 29
  

  Кальцинированный гипс (эстрихгипс) содержит 5–15% CaO. При затворенииэстрихгипса водой оксид кальция играет роль активизатора твердения теста.

• 
  Слайд 30
  

  При твердении эстрихгипса безводный сульфат кальция переходит в двуводный. Гидратация протекает медленно в течение нескольких месяцев. Оксид кальция переходит в гидроксид, часть его может взаимодействовать с CaSO4, давая комплексные новообразования, а другая часть под действием углекислоты воздуха переходит в карбонат кальция.

• 
  Слайд 31
  

  Затвердевший гипсовый камень из эстрихгипса отличается:- высоким сопротивлением к истиранию- высокой морозостойкостью -повышенной водостойкостью.Высокообжиговые вяжущие используются для кладочных растворов, устройства бесшовных набивных полов, изготовления искусственного мрамора.

• 
  Слайд 32
  

  МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА Магнезиальные вяжущие вещества – это тонкомолотые порошки, содержащие оксид магния и твердеющие при затворении водными растворами хлорида или сульфата магния. Магнезиальные вяжущие вещества в зависимости от применяемого сырья бывают двух видов: каустический магнезит и каустический доломит.  

• 
  Слайд 33
  

  Каустический магнезит – порошок, состоящий в основном из оксида магния. Его получают обжигом горной породы магнезита MgCO3 (реже доломита CaCO3·MgCO3) при температурах 700-800ºС согласно реакции: MgCO3 = MgO + CO2 Из-за высокой гигроскопичности каустический магнезит не подлежит длительному хранению.

• 
  Слайд 34
  

  Каустический магнезит затворяют не водой, а водными растворами хлорида или сульфата магния. Это ускоряет твердение и значительно повышает прочность.В присутствии солей магния в растворе происходит реакция: 5MgO + MgCl2 + 12H2O = MgCl2 · 5Mg(OH)2 · 7H2O

• 
  Слайд 35
  

  Образующееся комплексное соединение постепенно переходит в соединение MgCl2·3Mg(OH)2·7H2O(цемент Сореля) и Mg(OH)2 и кристаллизуется в виде игл и волокон, создавая прочный каркас твердеющей системы.

• 
  Слайд 36
  

  При введении сульфата магния в растворе образуется комплексная соль MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O, которая при температуре выше 45ºС переходит в MgSO4 · 3Mg(OH)2 · 8H2O.

• 
  Слайд 37
  

  Каустический доломит – порошок, состоящий из оксида магния и карбоната кальция, получаемый обжигом природного доломита с последующим измельчением в порошок.

• 
  Слайд 38
  

  Обжиг проводят при температуре 650-750ºС по реакции:CaCO3 · MgCO3 = CaCO3 + MgO + CO2В составе каустического доломита находится гидратационноактивный оксид магния, а карбонат кальция является инертной составляющей вяжущего.

• 
  Слайд 39
  

  При твердении каустического доломита происходят аналогичные реакции с образованием комплексных соединений магния.В гражданском и промышленном строительстве магнезиальные вяжущие вещества применяют в качестве связующего для изготовления ксилолита (наполнитель – опилки хвойных пород), фибролита (наполнитель – костра, древесная шерсть или любой волокнистый органический материал), искусственного мрамора, теплоизоляционных материалов, штукатурных растворов и др.

• 
  Слайд 40
  

  ЩЕЛОЧНО-СИЛИКАТНЫЕ ВЯЖУЩИЕ Высокодисперсные гели кремниевых кислот обладают вяжущими свойствами.Силикаты общей формулы Me2O · nSiO2, где Me2O – оксиды натрия или калия, называются растворимым стеклом. Величина n называется силикатным модулем, который показывает отношение числа молей SiO2 к числу молей Me2O, и характеризует растворимость и другие свойства растворимого стекла.

• 
  Слайд 41
  

  В технике его получают сплавлением измельченного кварцевого песка с содой в стеклоплавильных печах: Na2CO3 + 3SiO2 =CO2+ Na2O · 3SiO2 или из смеси кварцевого песка с сульфатом натрия при температуре 1350 –1400ºС: Na2SO4 + 3SiO2 + C = CO + SO2 + Na2O · 3SiO2 или обработкой аморфного кремнезема концентрированными растворами щелочей: 2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O

• 
  Слайд 42
  

   Полученный продукт охлаждают и получают куски (силикат – глыба).В строительстве растворимое стекло используют в жидком виде. Силикат – глыбу измельчают и растворяют при температуре 160–170ºС и давлении 0,6–0,7 МПа. Раствор содержит 50–70 % воды.

• 
  Слайд 43
  

  Если вяжущее – основа тонких защитных слоев и упрочняется на воздухе, то твердение описывается уравнением Na2O · 3SiO2 + CO2 + 6H2O = Na2CO3 + 3(SiO2 · 2H2O).

• 
  Слайд 44
  

  Выделяющийся гель кремниевой кислоты обладает вяжущими свойствами.Для ускорения твердения жидкого стекла к нему добавляют кремнефторид натрия Na2SiF6: 2(Na2O · 3SiO2) Na2SiF6 +14 H2O → 6NaF + 7 (SiO2 · 2H2O) Указанный процесс используется, когда необходимо работать с крупноразмерными материалами.

• 
  Слайд 45
  

  Щелочно-силикатные вяжущие применяют для затвердевания кислотоупорного цемента и бетона, предохранения поверхности камней от выветривания, приготовления огнезащитных красок, замазок, керосинонепроницаемых штукатурок по бетону, устройства силикатированных дорожных покрытий при использовании низкопрочного каменного щебня (с целью увеличения его прочностных характеристик), для пропитки тканей, дерева, бумаги и других материалов с целью придания им водонепроницаемости и огнестойкости.

• 
  Слайд 46
  

  СТРОИТЕЛЬНАЯ ВОЗДУШНАЯ ИЗВЕСТЬ Строительная воздушная известь – это вяжущее вещество, получаемое обжигом (не до спекания) известняков, мела, ракушечника и других природных материалов, содержащих карбонат кальция. Главнейшими примесями перечисленных пород являются глинистые вещества, состоящие из кремнезема, глинозема и оксидов железа в различных соотношениях, а также карбонат магния.

• 
  Слайд 47
  

  Обжиг известняка чаще всего производят в шахтных печах, в которые известняк поступает в виде кусков размером 8-20см, обжиг мелких кусков известняка может производиться во вращающихся печах. При обжиге известняка удаляется углекислый газ, составляющий 44% от массы CaCO3, поэтому комовая негашеная известь получается в виде пористых кусков, активно взаимодействующих с водой. Наличие в сырье примесей не дает права называть продукт обжига оксидом кальция, его называют известью. В результате обжига образуется продукт в виде кусков белого цвета – негашеная комовая известь (кипелка). Основной составляющей известняка является карбонат кальция CaCO3.

• 
  Слайд 48
  

  Обжигают известняк при температуре 900- 1200ºС до возможного более полного удаления CO2 по реакции: CaCO3 = CaO + CO2 Продукт обжига содержит кроме СaO (основной составной части) также и некоторое количество оксида магния, образовавшегося в результате термической диссоциации карбоната магния: MgCO3 MgO + CO2

• 
  Слайд 49
  

  Оставшиеся после обжига оксиды кальция и магния (CaO + MgO) являются активными составляющими извести; их количество определяет качество полученного материала как вяжущего вещества.

• 
  Слайд 50
  

  Негашеная комовая состоит из пористых кусков плотностью 900 – 1100 кг/м3и является полупродуктом, который затем измельчают или гасят для превращения в товарную продукцию. В зависимости от содержания в извести оксида магния различают следующие виды воздушной извести:кальциевую(не более 5% MgO),магнезиальную(5 – 20 % MgO) доломитовую высокомагнезиальную(20 – 40% MgO).В зависимости от характера последующей обработки различают следующие виды воздушной извести: негашёная молотая, гашеная гидратная(пушонка), известковое тесто, известковое молоко.

• 
  Слайд 51
  

  Гашение извести. При гидратации негашеной извести (комовой или молотой) водой происходит ее самопроизвольное химическое диспергирование с образованием тонких частиц Ca(OH)2размером в несколько микронов (тоньше, чем у цемента). Воздушная известь является единственным вяжущим веществом, которое превращается в тонкодисперсное состояние химическим диспергированием. Громадная удельная поверхность частиц Са(ОН)2 обуславливает большую водоудерживающую способность и пластичность известкового теста. В основе этого процесса лежит химическое взаимодействие оксида кальция с водой с образованием гидроксида кальция.

• 
  Слайд 52
  

  В технологии этот процесс, идущий с выделением 65,1 кДж теплоты на 1 г-моль СаО, называется гашением извести и протекает по следующей реакции: СаО + Н2О = Са(ОН)2, ΔН = –65,1 кДж/моль 

• 
  Слайд 53
  

  Процесс сопровождается интенсивным парообразованием (именно в связи с этим негашеную известь обычно называют кипелкой). Каждая частица окружена тонким слоем адсорбированной воды, играющей роль своеобразной гидродинамической смазки. Высокая пластичность известкового теста в смеси с песком – это свойство, которое ценится при изготовлении строительных растворов.

• 
  Слайд 54
  

  В зависимости от количества воды, взятой при гашении, получаютгидратную известь (пушонку), известковое тесто или известковое молоко.I. Порошкообразный продукт (пушонка) получается при добавлении воды в небольшом количестве, соответствующем реакции образования гидроксида кальция.2. Известковое готовое тесто получается при избытке воды.3. Известковое молоко получается при добавлении еще большего избытка воды к извести.

• 
  Слайд 55
  

  Известковое тесто в чистом виде не применяется, так как при твердении оно дает значительную усадку, сопровождаемую растрескиванием. В строительной технике обычно используют смесь известкового теста с песком (I часть извести + 3 части песка). Эта смесь называется известковым раствором. Песок является жестким скелетом, который предотвращает появление трещин и усадку теста при твердении, увеличивает прочность раствора, так как сцепление зерен извести с зернами песка более значительно, чем сцепление частиц извести между собой.

• 
  Слайд 56
  

  Твердение извести. Известковое тесто, обладающее пластичностью, затвердевает постепенно. Известь является медленно твердеющим вяжущим. Процесс твердения ее заключается в следующем: испаряющаяся с поверхности известкового теста влага способствует выделению Са(ОН)2 в кристаллическом состоянии как внутри, так и на поверхности теста.

• 
  Слайд 57
  

  Находящийся на поверхности гидроксид кальция поглощает из воздуха углекислый газ СО2 и происходит очень медленное образование карбоната кальция, называемое реакцией карбонизации: Са (ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О, ∆Н = –106,7кДж/моль.

• 
  Слайд 58
  

  Из насыщенной жидкой фазы известкового теста, вследствие малой растворимости, выделяется Са(ОН)2 и СаСО3сначала в коллоидном состоянии, затем — в кристаллическом. За счет кристаллизации идет нарастание прочности известкового теста и превращение его в камневидное тело. Таким образом, к получению твердого продукта приводят процессы гелеобразования, кристаллизации и карбонизации.

• 
  Слайд 59
  

  При карбонизации выделяется вода, поэтому штукатурку и стены, в которых применены известковые растворы, подвергают сушке. Известковые растворы твердеют медленно, сушка ускоряет процесс их твердения.

• 
  Слайд 60
  

  Известь применяют, главным образом, для изготовления известково-песчаных, известково-шлаковых и др. растворов, употребляемых для кладки кирпичных и каменных стен и для штукатурки.В большом количестве известь используется для производства силикатного кирпича и стеновых силикатобетонных изделий, а также для изготовления смешанных вяжущих, например, известково-шлакового цемента.

• 
  Слайд 61
  

  Известь в виде известкового молока служит связующим веществом при изготовлении известковых красок. Известь применяется впроизводстве соды, в химводоочистке, обработке почвы.

• 
  Слайд 62
  

  2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА 2.1. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ Цементы — это важнейшие строительные материалы, предназначенные для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляций и др.

• 
  Слайд 63
  

  Цементы представляют собой гидравлический вяжущий материал, который после смешивания с водой и предварительного затвердения на воздухе, продолжает сохранять и наращивать прочность в воде.По вещественнному составу цементы подразделяются на виды: портландцемент; портландцемент с минеральнымидобавками;шлакопортландцемент и др.

• 
  Слайд 64
  

  Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путём совместного размола портландцементного клинкера и гипса, который добавляют для регулирования сроков схватывания.

• 
  Слайд 65
  

  Клинкер — главный компонент цемента — получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей из природных горных пород - карбонатных (75-80 %) и глинистых (20-25%) - А12О3 · 2SiO2 · Н2О - каолинит (основной минерал глин). В качестве сырьевых компонентов применяют также промышленные отходы (нефелиновые шламы, доменные шлаки и др.), заменяющие глинистую и частично карбонатную или только глинистую составляющую сырьевой смеси.

• 
  Слайд 66
  

  Для обеспечения нужного состава сырьевой смеси вводят корректирующие добавки: кварцевый песок (SiO2), колчеданные огарки (Fe2O3). Можно использовать в качестве сырьевой смеси - мергели (смеси известняка и глины). Чтобы активизировать реакции при обжиге, сырьевая смесь измельчается.

• 
  Слайд 67
  

  Изменяя состав клинкера, можно получать цементы с разнообразными физическими и химическими свойствами.

• 
  Слайд 68
  

  Качество клинкера зависит от его химического и минерального составов. Химический состав характеризуется содержанием в клинкере различных оксидов, а минералогический - количественным соотношением образующихся в процессе обжига минералов. По химическому составу портландцементный клинкер состоит в основном из (% по массе): СаО - 62-63, SiO2 - 21-24, А12О3 - 4-8, Fe2O3 - 2-4, суммарное количество которых составляет 95-97 %. Кроме того, в состав клинкера обычно входят: 0,5-1 щелочей (Na2O + К2О); 0,5-5 MgO; 0,1-0,3 ТiO2; 0,1-0,3 Р2О5.

• 
  Слайд 69
  

  Главнейшие оксиды - СаО, SiO2, A12O3 и Fe2O3- при обжиге взаимодействуют между собой, образуя клинкерные минералы, соотношение которых определяет свойства портландцемента. Основными минералами клинкера являются: трёхкальциевый силикат – алитдвухкальциевый силикат – белиттрёхкальциевый алюминат четырехкальциевыйалюмоферрит-целит

• 
  Слайд 70
  

  Алит3CaO·SiO2 – собирательное название твёрдых растворов в трёхкальциевом силикате: алюминия, магния, фосфора, хрома, натрия и др. элементов. Он самый важный минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента; содержится в клинкере в количестве 45-60 %.

• 
  Слайд 71
  

  Белит 2CaO·SiO2– собирательное название твёрдых растворов различных элементов в двухкальциевом силикате. Является вторым по важности и содержанию (20-30 %) силикатным минералом клинкера. Он медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительном твердении портландцемента.

• 
  Слайд 72
  

  Трёхкальциевый алюминат ЗСаО·А12О3– в клинкере содержится в количестве 4-12 % - самый активный клинкерный минерал, быстро взаимодействует с водой. Является причиной сульфатной коррозии бетона, поэтому в сульфатостойком портландцементе содержание ЗСаО·А12О3 ограничено до 5 %.

• 
  Слайд 73
  

  Четырехкальциевыйалюмоферрит4CaO·Al2O3·Fe2O3– в клинкере содержится в количестве 10-20 % в веществе, заполняющем промежутки между зернами элита и белита. Характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между 3CaO·SiO2 и 2CaO·SiO2.

• 
  Слайд 74
  

  Гидратация и твердение портландцемента обусловлены сложным комплексом физико - химических процессов взаимодействия воды с указанными минералами, составляющими клинкер. Начало современной теории схватывания и твердения цемента заложено в классических исследованиях А.А.Байкова.

• 
  Слайд 75
  

  В результате взаимодействия цемента с водой образуется цементный камень, в составе которого появляются новые соединения, которых не было в цементном клинкере. Т.к. минералы, составляющие клинкер, являются солями очень слабых кислот и сильного основания, то они при взаимодействии с водой могут подвергаться гидролизу.Алит (C3S) под действием воды подвергается гидролизу: ЗСаО · SiO2 + (n+1)Н2O = 2СаО · SiO2 · nН2О + Са(ОН)2, где n зависит от температуры (при tK0MH. близко к 2).

• 
  Слайд 76
  

  В обычных условиях твердения гидролиз останавливается на этой первой ступени, так как высокая концентрация ионов Са2+ и ОН- будет препятствовать дальнейшему протеканию этого процесса.Белит C2S, находясь в одной системе с C3S, гидролизу не подвергается, но гидратируется по уравнению: 2 СаО · SiO2 + nН2О = 2 СаО · SiO2 · nН2О. Имеет место только гидратация. В этих условиях гидролиз не идет, так как вода уже насыщена гидроксидом кальция. Таким образом, двухкальциевыйгидросиликат - это основной минерал цементного камня, обеспечивающий прочность.

• 
  Слайд 77
  

  Для трехкальциевого алюмината общепринятым является следующее уравнение реакции гидратации: ЗСаО · А12О3 + 6 Н2О = 3 СаО · А12О3 · 6Н2О. 

• 
  Слайд 78
  

  Целит (C4AF) гидролитически расщепляется с образованием шестиводноготрехкальциевого алюмината и гидроферрита кальция: 4СаО · Аl2О3 · Fe2O3+(n+6)H2O = 3 СаО · А12О3 · 6Н2О + СаО · Fe2O3 · nН2О. 

• 
  Слайд 79
  

  При помоле цементного клинкера добавляют небольшое количество двуводного гипса CaSO4·2H2O(3-5 % от массы цемента) для регулирования сроков схватывания цементного теста. Без добавки двуводного гипса цементное тесто может схватываться очень быстро, так как реакция С3А с водой протекает с большой скоростью, что затрудняет или делает невозможным операции перемещения, укладки и уплотнения бетонных смесей.

• 
  Слайд 80
  

  Замедление указанной реакции достигается введением двуводного гипса, который взаимодействует с С3А с образованием гидросульфоалюмината кальция (минерал эттрингит) в начале гидратации: 3CaO·Al2O3+3(CaSO4·2H2O)+25(26)H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4· (31...32)Н2О. 

• 
  Слайд 81
  

  В насыщенном растворе Са(ОН)2эттрингит сначала выделяется в коллоидном состоянии. На поверхности С3А образуются гелевидные пленки гидросульфоалюмината кальция, которые сдерживают диффузию воды. Когда эттрингит образуется в виде длинных иглоподобных кристаллов, то сплошность пленки нарушается, гидратация ускоряется и наступает схватывание цементного теста.

• 
  Слайд 82
  

  После израсходования двуводного гипса эттрингит взаимодействует с ЗСаО·А12О3 с образованием моносульфата кальция: 2(3СаО · А12О3) + 3СаО · А12О3 · 3CaSO4· 32Н2О + 22Н2О 3(3СаО · А12О3· CaSO4· 18Н2О).

• 
  Слайд 83
  

  Более 80% цементных бетонов изготовляется с использованием разнообразных по составу добавок; одни имеют свойство ускорять твердение, другие - замедлять твердение. Например, ускорители твердения: СаС12, Na2SO4, NiCl2, K2CrO4; замедлители твердения: CuCl2, SnCl2, ZnCl2.

• 
  Слайд 84
  

  При 5-25°С длительность твердения цемента с достижением марочной прочности занимает 28 сут. Этот процесс можно провести за 12-18 часов в пропарочной камере (80-90°С) и даже за 8-12 часов в автоклаве (175-180°С).

• 
  Слайд 85
  

  Портландцемент является основным вяжущим материалом для производства бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций, строительных растворов. На портландцементе также изготовляют асбестоцементные, теплоизоляционные и другие материалы.

• 
  Слайд 86
  

  2.2. ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ (АЛЮМИНАТНЫЙ ЦЕМЕНТ) Глиноземистый цемент получают из сырьевой смеси, состоящей из бокситов (40-55% А12О3·nН2О) и известняка.В России разработан и используется способ производства глиноземистого цемента в доменной печи. Доменная печь выдает и чугун, и цемент.

• 
  Слайд 87
  

  В шихту добавляют в качестве флюсов известняк (СаСО3) и доломит (CaCO3·MgCO3). Образующийся за счет реакции декарбонизации оксид кальция вступает в реакцию с оксидом алюминия: СаСО3=СаО + СО2СаО + А12О3 = СаО ·А12О3. Основной минерал клинкера глиноземистого однокальциевый алюминат - СаО· А12О3.

• 
  Слайд 88
  

  Химические реакции гидратационного твердения глиноземистого цемента сильно зависят от температуры. Низкие температуры (менее 10°С) наиболее благоприятны для гидратации однокальциевого алюминатасогласно уравнению:СаО · А12Оз +10Н2О = СаО · А12О3 10Н2О.

• 
  Слайд 89
  

  Если температура в пределах 10-25°С, то однокальциевый гидроалюминат сразу же подвергается разложению: 2(СаО · Аl2О3 · 10Н2О) = 2СаО · А12О3 ·8Н2О + 2А1(ОН)3 +9Н2ОИли2(СаО · А12О3) +11Н2О) = 2СаО · А12О3 · 8Н2О + 2А1(ОН)3.

• 
  Слайд 90
  

  Процесс протекает по стадиям. Сначала при гидратации СаО·А12О3образуется СаО·А12О3·nН2О (n = 10), который сравнительно быстро (в течение нескольких часов) переходит в гель. Получающийся гель неустойчив, из него выделяются и кристаллизуются восьмиводныйдвухкальциевыйгидроалюминат и гидроксид алюминия: 2(СаО · А12О3 ·10Н2О) = 2СаО · А12О3 ·8Н2О + 2А1(ОН)3 +9Н2О. 

• 
  Слайд 91
  

  Эта реакция протекает быстро. Вода, образующаяся в ходе реакции, вступает во взаимодействие с еще не прореагировавшими частицами цемента, при этом выделяются новые количества кристаллов гидроалюмината кальция и гель гидроксида алюминия. Дальнейшее повышение температуры приводит к следующемупревращению: 3(2СаО · А12О3 ·8Н2О) = 2(ЗСаО · А12О3 ·6Н2О) + 2Аl(ОН)3 +9Н2О.