Cтраница 4
Портланд-цемент является важнейшим гидравлическим вяжущим материалом, получившим широкое применение в строительстве. Он обладает большой механической прочностью, стойкостью на воздухе и под водой, морозостойкостью. Сырьем для производства портланд-цемента служат природные известковые мергели или искусственные смеси материалов, содержащих известь и глину; последнюю можно заменить доменным шлаком, трепелом и др. Исходные материалы берутся в таком соотношении, чтобы при обжиге их образовались минералы, входящие в состав портланд-цемента - трех-кальциевый силикат ЗСаО SiO2 ( 37 - 60 %), двухкальциевый силикат 2СаО SiO2 ( 15 - 37 %), трехкальциевый алюминат ЗСаО-А12О3 ( 7 - 15 %), четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО А12О3 Fe2O3 ( 10 - 18 %) и окись магния. [46]
Портландцемент является важнейшим гидравлическим вяжущим материалом, получившим широкое применение в строительстве. Он обладает большой механической прочностью, стойкостью на воздухе и под водой, морозостойкостью. Сырьем для производства портландцемента служат природные известковые мергели или искусственные смеси материалов, содержащих известь и глину; последнюю можно заменить доменным шлаком, трепелом и др. Исходные материалы берутся в таком соотношении, чтобы при обжиге их образовались минералы, входящие в состав портландцемента - трехкальциевый силикат 3CaO - SiO2 ( 37 - 60 %), двухкальциевый силикат 2CaO - SiO2 ( 15 - 37 %), трехкальциевый алюминат ЗСаО-А12О3 ( 7 - 15 %), четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО - Al2O3 - Fe2O3 ( 10 - 18 %) и окись магния. [47]
В горячих скважинах нарастание прочности при твердении протекает значительно быстрее, чем в холодных. Однако основным фактором, влияющим на прочность и скорость ее нарастания, является минералогический состав цемента. Цемент, в состав которого входит 45 - 60 % трехкальциевого и 20 - 30 % двухкальциевого силиката, 10 - 16 % четырехкальциевого алюмоферрита, 0 5 - 8 % трехкальциевого алюмината, обладает высокой начальной прочностью и способностью к ее нарастанию со временем. Четырехкальциевый алюмоферрит способствует длительному нарастанию прочности цемента. [48]
Поэтому кинетика его образования требует к себе повышенного внимания технологов. Пониженное содержание трехкальциевого алюмината С3А и четырехкальциевого алюмоферрита C4AF резко снижает полноту усвоения оксида кальция. Однако повышенное содержание этих минералов в клинкере не всегда желательно, так как прочностные характеристики и стойкость затвердевшего портландцемента снижаются. [49]
Преобладающими составными частями цемента являются окись кальция и кремнезем. Установлено, что в состав клинкера цемента в количестве 60 - 90 % входят минералы: алит ЗСаО-SiO2 ( C3S) - трехкальциевый силикат и белит 2CaO - SiO2 ( C2S) - двухкальциевый силикат. Им принадлежит важнейшая роль как вяжущим веществам. Кроме указанных минералов, минералогическими составляющими цемента являются также ЗСаО-А12О3 ( С3А) - трехкальциевый алюминат и 4СаО А12О3 Fe2O3 ( С4АР) - четырехкальциевый алюмоферрит, играющие в процессе твердения подчиненную роль. [50]
Двубариевый силикат имеет слабую гидравлическую активность. Полагают, что свойства таких цементов совершенно обычные. Замещение окиси алюминия в клинкере окисью хрома и марганца, согласно рекомендации Гутмана и Гилле49, вызывает особый интерес. В условиях промышленного производства легко ввести в портланд-цементное сырье доменные шлаки, богатые окисью марганца. Окись марганца входит в кристаллическую фазу четырехкальциевого алюмоферрита главным образом в качестве кристаллического раствора с соответствующим манганитом. В портланд-цементных клинкерах, в которых количество глинозема ниже нормы, может образоваться двуокись марганца; с другой стороны, в то же время закись марганца может входить в дву-кальциевый силикат в небольших количествах. Цементы, содержащие окись марганца, обладают высокими качествами, согласно Акияма50; то же справедливо для мар-ганцово-хромитовых цементов. Особенно следует обратить внимание на высокую устойчивость этих специальных цемеитов к действию разбавленной серной кислоты; эта устойчивость сочетается с быстрым нарастанием прочности в начальные сроки твердения. В системе окись кальция - окись хрома Санада51 выделил моно - и дву-кальциевые хромиты, из которых только последний непосредственно взаимодействует с водой. [51]
Как показали работы С. А. Миронова, Ю. М. Бутта, С. Л. Вольфсон, П. И. Божанова, из силикатных соединений, составляющих портланд-цемент, наибольшую прочность после гидротермальной обработки имеет трехкальциевый силикат. Выделяющийся при гидролизе трехкальциевого силиката гидрат окиси кальция связывается с кремнеземом заполнителя ( 8Ю2), при этом образуется гидросиликат кальция. Двухкальциевый силикат также связывает при гидротермальной обработке определенное количество кремнеземистого заполнителя. Это объясняется, по мнению Ю. М. Бутта, тем, что образующийся при гидратации этого клинкерного минерала Двухкальциевый гидросиликат может переходить в менее основные гидросиликаты с выделением гидрата окиси кальция, который взаимодействует с кремнеземом заполнителя. Из несиликатных минералов портланд-цемента сравнительно высокую прочность при гидротермальном твердении показывает четырехкальциевый алюмо-феррит и весьма низкую прочность - трехкальциевыи алюминат. Поэтому цемент, предназначенный для гидротермального твердения, должен содержать возможно меньшее количество алюминатов. Оптимальный состав портланд-цемента для гидротермального твердения должен иметь повышенное содержание силикатов кальция и возможно большее содержание четырехкальциевого алюмоферрита за счет уменьшения количества трехкальциевого алюмината. [52]