Cтраница 2
Возникновение тех или иных гидратных новообразований в процессе гидратации цементных минералов протекает в две стадии: 1 - образование зародышей, которое возможно лишь после растворения исходной фазы ( фаз) и при наличии в системе центров кристаллизации, определяющих структуру и тип возникающих новообразований; 2 - рост кристаллов до определенной для данных условий величины. [16]
В статье изложены результаты исследований, характеризующие кристаллохимиче-ские особенности цементных минералов и их твердых растворов, а именно: изоморфизм в цементных минералах - силикатах, алюминатах, алюмоферритах, полиморфные превращения их, дефектность структур твердых растворов. Представлены также данные по кинетике образования и превращений минералов в условиях спекания портландцементного клинкера и их гидратации. Особое внимание уделено процессам растворения минералов в расплаве, кристаллизации жидкой фазы клинкера при охлаждении, взаимодействию алюминатов кальция ( СаО - А12О3, 12СаО - 7А1 О3) с водой на ранней стадии гидратации. Установленные зависимости по механизму изученных процессов представлены в виде кинетических уравнений. [17]
Второй этап характеризуется возникновением и развитием кристаллизационной структуры гидратов цементных минералов. Поверхность частиц увеличивается, возникают молекулярные связи между ними. Этот процесс характеризуется интенсивным нарастанием прочности структуры. При этом формируется непосредственная связь между частицами, которая отличается высокой прочностью и необратимым характером разрушения. [18]
Введение КОН, сильно снижая растворимость входящей в состав цементных минералов извести, в сочетании с низкими температурами твердения приводит к образованию цементной моноструктуры на основе К-Са гидросиликатов и гидрокарбонатов в виде очень мелкодисперсных, но высокосовершенных субмикро-кристаллов, обладающих в силу этого ярко выраженной способностью к срастанию и поэтому высокими - прочностными и деформационными свойствами. [19]
Трехкальциевый же силикат, отличающийся наиболее высокой абсолютной прочностью среди цементных минералов и быстротой ее нарастания, на этом этапе не формируется. Он образуется на втором этапе - этапе жидкофазного спекания цементного клинкера. На этом этапе происходит растворение избыточного оксида кальция и 2CaO - Si02 в клинкерной жидкости. Значительно меньшая растворимость в клинкерной жидкости по сравнению с другими минералами быстро приводит к созданию расплавов, пересышенных по отношению к трехкальциевому силикату, в результате чего он первым и выкристаллизовывается в этих условиях. [20]
Теоретическую основу технологии цементов составляют закономерности процессов образования и структурных превращений цементных минералов. [21]
По широким возможностям размещать в своих решетках разнообразные по химической природе примеси цементные минералы можно сравнить лишь с природными. Объяснение огромному числу и разшюбразию изоморфных примесей следует искать в сходстве химической природы, а также размеров атомов Са, Si, Al, Fe, слагающих структуры цементных минералов, и многих других атомов. Действительно, среди плеяд изоморфных элементов [11 ], составленных на основании изучения состава природных минералов и изоморфных примесей в них, плеяда с Са во главе является самой. Атом же кальция входит в структуры всех цементных минералов. [22]
Ле-Шателье предложил в 1882 г. так называемую кристаллизационную теорию твердения, согласно которой исходные безводные цементные минералы, обладая более высокой растворимостью в воде по сравнению с продуктами их гидратации, образуют растворы, пересыщенные по отношению к гидратным новообразованиям. Последние выделяются из пересыщенного раствора, в виде кристалликов, образующих по мере развития этого процесса кристаллический сросток, обладающий достаточной прочностью. [23]
Они были обусловлены тем, что при температуре ниже О С прекращалась гидратация цементных минералов и цементный камень не образовывался; часто наблюдалось замерзание цементного раствора до его полного поступления в затрубное пространство. Эта проблема была решена в результате создания новых типов цементов, обеспечивающих надежную герметизацию заколонного пространства. [24]
Контракцией цементного камня называют уменьшение абсолютного объема цементного теста в результате реакций гидратации цементных минералов. [25]
При твердении расширяющегося глиноземистого цемента не происходит вредных напряжений, так как в процессе гидратации цементных минералов разбухание кристаллизующегося гидросульфоалюмината протекает в коллоидной среде гидрати-рующихся алюминатов и силикатов кальция. [26]
Изучение кинетики изменения прочности образцов В А показало, что последний принадлежит к исключительно быстро твердеющим цементным минералам. При твердении на воздухе максимальная прочность достигается уже через 1 сутки после затворения. В дальнейшем наблюдается снижение прочности, чередующееся на отдельных этапах твердения с ее повышением. При хранении образцов во влажных условиях наблюдается та же тенденция изменения прочности, однако в этом случае происходит более резкое ее падение. При твердении ВА в воде процесс разрушения образцов происходит еще более интенсивно и уже через несколько суток они полностью разрушаются. [27]
Выше рассмотрен лишь частный случай, показывающий, что компенсация заряда при гетеровалентных изоморфных замещениях в цементных минералах может быть осуществлена за счет дополнительных ионов кальция, формально неизоморфных. Этот факт является одной из причин появления избыточного СаО в составе цементных минералов. [28]
Известно, что в процессе твердения цементного камня одновременно протекает ряд сложных процессов: растворение и гидратация цементных минералов с образованием пересыщенных растворов, самопроизвольное диспергирование этих минералов до частиц коллоидных размеров, образование тиксотропных коагуляционных структур и, наконец, возникновение, рост и упрочнение кристаллизационных структур. [29]
В цементных фазах, формирующихся из сложных по составу смесей и содержащих в решетках разновалентные по сравнению с компонентами структуры цементных минералов ( Са, Al, Fe, Si) ионы, основной причиной наличия избытка СаО является, по нашему мнению, гетеровалентный изоморфизм. Для цементных минералов, так же как и для природных [42-45], этот тип изоморфизма является наиболее распространенным. [30]