Portland - studopediya

Caracteristici generale și compoziția cimentului Portland. Ciment Portland a fost inventat în 1824 de către englezul Joseph Aspdin și paralel cu industriașul românesc Egor Cheliev. Ciment Portland - liant hidraulic este o substanță care cuprinde 70-80% din silicat de calciu foarte bazic obținut prin ardere la 1450 ° C, amestecul brut de calcar și argilă, urmată de măcinarea produsului de calcinare (clincher) până la o pulbere fină cu ghips si minerale aditivi.

gips natural se adaugă în clincher în timpul de măcinare într-o cantitate de 4-5% din clincher. Adăugarea de gips joacă un rol important ca un timp de setare de reglementare. Fără adaos de ciment de gips va fi înțeles foarte rapid și au o rezistență redusă.

Atunci când măcinarea clincherului într-o cantitate de până la 20%, pot fi adăugate la aditivi minerali activi. Aditivi utilizate origine sedimentară: diatomit, tripoli (care poate fi administrată până la 10%); origine vulcanică - cenușă vulcanică, tuf, piatra ponce (15%) și zgură de furnal granulată (20%). În funcție de conținutul mineral al cimentului Portland are aditivi denumiri: PC-D0 (fara aditivi), PC-D5 (până la 5% aditivi), PC-D20 (până la 20% aditivi).

Alit C3 S - principalul clincher de ciment mineral - are o activitate ridicată în reacția cu apă. Alit se întărește rapid și obține rezistență ridicată.

Belit C2 S - semnificativ mai puțin activă decât ALITE. belit Se încălzește la hidratare completă este de aproximativ de două ori mai mică decât alit și la trei zile este de aproximativ 10% din căldura totală degajată în timpul hidratării. Rigidizarea se produce lent belit la produsul rigidizarea o luna a acestuia are o rezistență scăzută dar cu întărire prelungită (mai mulți ani) a crescut constant puterea și atinge valori ridicate (temperatură pozitiv și mediu umed).

Aluminat tricalcic C3 A - clincherul mineral cel mai activ, în care reacția rapidă cu apă. Durificarea în forma sa pură are valori de rezistență scăzută, în combinație cu celelalte componente ale clincherului de ciment și un conținut relativ mic (5-12%), acest mineral promovează creșterea rapidă rezistență în prima zi de intarire ciment. În cazul în care nu intră aditiv gips în cimentul Portland, intarire rapida a C3 A cauzează formarea model timpuriu în pasta de ciment și foarte mult accelerează timpul de setare (câteva minute); ciment obținut - „Bystryakov“ amestec de beton, care datorită așezării premature nu are timp să se amestecă bine și a pus într-o matriță și beton câștigă puterea necesară.

Tetracalcic ferita alumina C4 AF - caracterizat prin viteza de căldură și de întărire moderată este intermediară între tricalcic și silicat dicalcic. Durabilitatea produselor de hidratare în stadii incipiente este mai mică decât cea a ALITE, dar mai mare decât cea a belit.

În plus față de aceste componente de bază în clincherul conține, de asemenea, unele formarea alt cristal, în special, CaO și MgO în stare liberă, precum și clincher de sticlă. Având date privind compoziția minerală a clincherului și cunoscând proprietățile mineralelor clincher pot fi presetate predeterminarea proprietățile de bază ale cimentului și a caracteristicilor sale de întărire în diferite condiții de funcționare.

Teoria intarire ciment Portland. Transformarea pastei de ciment în corpul kamnevidnoe datorită interacțiunii chimice și fizico-chimice complexe a proceselor minerale clincher cu apă, rezultând în formarea noului compus hidrat greu solubil în apă. Procesul de hidroliză și hidratarea silicat tricalcic este exprimată prin ecuația

Rezultatul este un silicat de calciu și hidroxid de calciu insolubil în apă, care este parțial solubil în apă.

Silicat dicalcic hidratează lent C2 S, și în interacțiunea cu apa eliberată este mai mică decât cea observată din ecuațiile de reacție

Interacțiunea aluminat tricalcic cu apă conduce la formarea de hydroaluminate de calciu:

Această reacție are loc la o viteză mare. Rezultat hexahidrat aluminat tricalcic creează cristalizare structură fragilă în vrac și determină solidificarea rapidă a pastei de ciment. sincronizare lentă setarea HRC se realizează prin introducerea aditivului în timpul măcinarea gipsul dihidrat mic. Ca urmare a interacțiunii chimice cu gipsul hydroaluminate tricalcic introdus și apă se formează gidrosulfoalyuminat de calciu greu solubil (ettringit) conform schemei:

Soluția saturată se alocă mai întâi ettringit fin dispersat într-o stare coloidală, depus pe suprafața particulelor de ciment pentru a forma o ecranare dens subțire, care retardati hidratarea lor si impinge setarea de ciment. La doza corectă de gips este nu numai controlerul de sincronizare setarea HRC, dar, de asemenea, îmbunătățește proprietățile pietrei de ciment. Acest lucru se datorează faptului că cristalizarea unei soluții suprasaturată reduce concentrația de hidroxid de calciu în soluție, iar după 6-8 ore ettringit este recristalizată sub formă de cristale de ace lungi, care creează structura fibroasă inițială de întărire piatra de ciment.

ferita de alumină tetracalcic sub acțiunea apei hidrolitic clivat cu formarea de hexahidrat aluminat tricalcic și schema gidroferrita de calciu

gidroferrit Odnokaltsievy interactioneaza cu hidroxid de calciu, care este format anterior în hidroliza C3 S, merge în gidroferrit mai mare de calciu bazic. Hydroaluminate leaga gips aditiv și o parte gidroferrit a gelului de ciment.

După cum sa menționat mai sus, mecanismul de durificare de lianți minerali, inclusiv Portland, descrie teoriile Le Chatelier, Michaelis și Baykova. Teoria Cristalizare Le Chatelier a fost arătat mai sus în Exemplul lianți de gips întărire. Teoria Coloidal Michaelis constă în faptul că nici un liant este hidratat în soluție, ca teoretic Le Chatelier, iar adăugarea directă de apă la faza solidă, ca urmare a reacțiilor topochemical. Astfel, există o auto-dispersie a fazei solide, și hidrați ca particulele gelevidnyh cad pe suprafața boabelor inițiale pentru a forma pelicula de gel. Ca hidraților de proces se acumulează în interiorul conturului boabelor originale se produce și întărirea sistemului sigiliu gel.

În prezent, procesul de ciment întărire este cel mai adesea descris de teoria AA om de știință român Baykova. Această teorie este cunoscută ca o generalizare a teoriei Le Chatelier și Michaelis, și, potrivit ei, procesul de întărire poate fi împărțit în trei perioade. În prima perioadă trece printr-o soluție de hidratare (Le Chatelier), dar acest proces este lent și rol semnificativ, cel puțin în primele stadii de întărire nu este important. A doua perioadă este adăugarea directă de apă la faza solidă prin reacții topochemical și acumularea de tumori in masa de gel hidratat conduce la sisteme setabile. A treia perioadă corespunde formării cristaline „splice“ în principal datorită recristalizarea particulelor de gel și coalescența lor și aderarea la le cristalele formate în prima perioadă, ceea ce duce în final la întărirea sistemului. Trebuie subliniat faptul că, în conformitate cu AA Baikov, toate cele trei perioade sunt paralele în timp.

Din punct de vedere al proceselor moderne de intarire ciment Portland duce la apariția și dezvoltarea neoplasmelor în strat timp, constând din „externe“ formate prin soluție, iar „intern“ (ca rezultat al reacțiilor topochemical) hidrati care diferă în structură și morfologie. Pentru cei care și alți hidrați de afinitate caracteristice la suprafața granulelor de ciment (în special cereale C3 S), astfel încât ambele hidratii „interne“ servesc porțiuni de suprafață active ale substratului, iar asocierea hidraților „externe“ din cauza unei concentrații mai mari și supersaturation fazei lichide a ionilor minerali este aproape suprafața semințelor de pornire. Consecința acestor cauze este faptul că zona centrală a spațiului intergranulare poate fi liber sau parțial umplută „intergrowths“ particule cristaline hidrați „externe“, creând secțiuni slăbite în structura de formare. Pentru a depăși această structură de piatră eterogenitate de ciment și de a ajuta la îmbunătățirea cantitatea optimă de calitate de aditivi chimici și materiale de umplutură.

Structura de piatra de ciment. Izolați elementele majore ale structurii de piatra de ciment:

1. clincher de cereale nereacționat care cantitatea scade treptat.

2. Cristale relativ mari de ettringit și (GSAK) care formează ciment schelet de piatră care crește proprietăți elastice sale, rigiditate.

3. Particulele fine de gelevidnye calciu Hydrosilicates - adeziv pe baza de ciment, care acționează ca o matrice, dă piatra de ciment conectivității și deformare proprietăți.

Raportul dintre componentele individuale cristaline și gel determină proprietățile fizice și mecanice ale pietrei de ciment: rezistență, deformabilitate etc. În acest caz, raportul depinde de compoziția chimică și minerală a cimentului.

4. porii foarte fine ale gelului (în care numai apa ingheata la -50 ° C sau mai mică și nu se mișcă sub forța gravitației). Acești pori sunt influență mare asupra proprietăților de ciment nu au.

5. porii capilari (dimensiune 0,1-20 microni), care sunt obținute prin evaporarea apei de amestec în exces nu intră într-o reacție chimică. Ele nu sunt de dorit, deoarece acestea sunt deja apa îngheață sub -5 ° C, care este periculoasă din punct de vedere al rezistenței la frig. Pe de altă parte, apa absorbită în porii chiar și din aer prin condensare capilară. Numărul acestor pori trebuie reduse prin reducerea cantității inițiale de amestecare a apei.

6. pori de aer mari (50-100 um până la 2 mm), care apar din cauza antrenării aerului în beton și mortar amestec cu agitare. Ele sunt de obicei închise și au o valoare pozitivă, deoarece, spre deosebire de pori capilari de obicei nu sunt umplute cu apă și pentru a reduce în mare măsură conductivitatea termică a materialului și, în plus, nu numai că nu se reduce, și chiar crește rezistența la îngheț (acționează ca backup departe).

Porii pasta de ciment este în mod tipic prezent în fază lichidă. care este o soluție apoasă alcalină, în primul rând. Aceasta cauzează coroziune de armare din oțel în beton de ciment cu o concentrație suficientă de soluție de Ca (OH) 2, datorită acțiunii „pasivizare“ alcaliilor în ceea ce privește oțelul.

Densitatea Proprietăți portlandtsementa.Istinnaya portland 3,1-3,15 g / cm3; Densitatea în vrac 900-1100 kg / m3.

Cererea de apă a cimentului în pregătirea testului normal de densitate în mod tipic 24-28%. necesitate redusă de apă se realizează prin utilizarea plastifianți aditivi (surfactanți) și în particular superplastifiantii.

timpul de stabilire a cimentului portland se determină, de asemenea, pe unitatea Wick (cu un ac). GOST începe setarea PC-ul ar trebui să fie nu mai devreme de 45 de minute și nu mai târziu de 10 ore. Pentru setarea accelerare sau decelerare aplicate aditivi chimici. Acceleratori includ: cloruri, sulfați și carbonați ai metalelor alcaline, sticlă solubilă, formiat de calciu (CaCl2 potasă K2 CO3 și altele asemenea.). Fiți conștienți de faptul că unele dintre ele (în special cloruri) conduce la coroziunea armăturii în beton. Retardanți de. calciu (LST special lignosulfonați), un sirop de zahăr.

Uniformitatea schimbarea volumului de ciment la tverdeniiyavlyaetsya indicator de calitate important. Cauzează schimbări inegale de volum ale pietrei de ciment sunt deformarea locală cauzată de expansiunea liber CaO și MgO, datorită hidratării lor periclaz întârziat (stingere). În conformitate cu standardul facut din densitate normala probe de aluat tort după 24 de ore de pre-întărire se păstrează timp de 3 ore în apă clocotită. Torturi nu ar trebui să fie deformate, nu sunt permise ca fisuri radiale care ating marginile.

Forța de ciment Portland. Durabilitatea HRC, precum și ciment de furnal și variații caracterizează mărcile care definesc limita de rezistență la compresiune și a probelor de flexiune, traverse realizate din compoziția de mortar de ciment-nisip 1: 3 consistență normală după întărire a probelor timp de 28 de zile, în condiții normale. Cimenturi sunt împărțite în marca: 300 (slăbiciune ciment) 400 (normal), 500 (rigidizate), 550 și 600 (rezistență ridicată). Timbre HRC: 400, 500, 550 și 600.

Rezistenta la compresiune (MPa) înjumătățește balochek-probe in varsta de 28 de zile de activitate numite ciment.

Caracteristicile privind rezistența cimentului Portland și zgură ciment Portland și variații ale acestora sunt prezentate în tabelul. 2.

Tabelul 2. Forța Indicatori Portland,

ciment de zgură Portland și soiurile sale