Химический состав цемента

Химический состав цементаДля получения цемента необходимо соединить два технологических процесса последовательно. Вначале получение цементного клинкера, а после на его основе — вяжущего вещества. Процесс производства цемента можно рассмотреть на примере портландцементного клинкера.


Для получения портландцементного клинкера необходимо взять 73—75 % известняка (СаСО3) и 25—27 % глины. Глина состоит из кремнезёма (Si02), глинозёма (Аl2О3), оксидов железа (Fe2O3) и др. Эта сырьевая смесь может быть как природного происхождения (мергели, мергелистые известняки), так и искусственно приготовленная. Но, по причине редкости данного состава в природе, часто производителям цемента приходится ориентироваться в основном на искусственные сырьевые смеси.

Химический состав цементаПортландцементный клинкер получают путём приготовления сырьевой смеси надлежащего состава (так называемого – шлама) и обжигу её до спекания при температуре 1450 °С. Обжиг производят во вращающихся цилиндрических печах, футерованных огнеупорным материалом внутри. Диаметр таких печей может быть 4-7м и длина – 95-230м. Эти параметры печей зависят от способа производства цемента. Способы производства цемента подразделяются на мокрый, сухой и комбинированный. Не будем отходить от темы – химический состав цемента, и продолжим.

В процессе обжига (при t= 1000—1100 °С) из известняка образуются оксиды кальция (СаО), которые при дальнейшем повышении температуры вступают в химическое взаимодействие с составляющими глины. В результате чего образуются сложные химические соединения, которые после тонкого измельчения и затворения водой способны твердеть, или превращаться в цементный камень. Эти соединения, которые и отражают химический состав цемента, называют клинкерными минералами.

Основные клинкерные минералы – это алит, белит, целит и четырёхкалъциевый алюмоферрит. Сейчас более подробно разберём минералогический состав цемента.

Алит (трёхкальциевый силикат — ЗСаО•SiO2) — содержится в количестве 45—65 %. Это один из важнейших клинкерных минералов, определяющий время твердения, прочность и другие свойства. Отличается высокой химической активностью, скоростью твердения и прочностью, т. е. повышенное содержание в клинкере алита обеспечивает получение быстротвердеющего и высокопрочного портландцемента. При твердении алита выделяется много теплоты.

Белит (двухкалъциевый силикат — 2СаО•SiO2) — содержится в количестве 20—35 %, менее активен, чем алит. Твердеет медленно, но продолжительное время и в последующем набирает достаточно высокую прочность. При твердении выделяет мало теплоты.

Целит (трёхкальциевый алюминат — ЗСаО•Al2O3) — содержится в количестве 4—12 %. Очень быстро взаимодействует с водой (гидратируется) и твердеет, выделяя при этом большое количество теплоты. Имеет небольшую прочность и малую стойкость против воздействия сернокислых соединений.

Четырёхкалъциевый алюмоферрит (браунмиллерит — 4СаО•Al2O3•Fe2O3) — содержится в количестве 10—20 %. Твердеет медленнее, чем алит, но быстрее, чем белит. Прочность тоже несколько ниже, чем у алита.

Химический состав цементаТак как каждый из этих минералов имеет свои специфические свойства, то и минеральный состав цемента с содержанием одного или двух преимущественных минералов так же получает присущие им свойства и соответствующее название (алитовый, белитовый, алюминатный, алюмоферритный).

Охлаждённый клинкер размалывают совместно с добавками и получают портландцемент. Вводимые при помоле клинкера добавки снижают стоимость портландцемента и регулируют его свойства. К примеру, делают его гидрофильным или гидрофобным, снижают водопотребность, увеличивают водо- и коррозионную стойкость, усиливают декоративные свойства, ускоряют или замедляют процессы схватывания и твердения, то есть позволяют получать цементы с заранее заданными свойствами.

Можно конечно было написать и так:

– химический состав портландцемента: СаО – 60…67%; SiO2  – 19…24%; Al2O3  – 4…8%; Fe2O3– 2…6%; MgО – ≤5%; SiO3 – 1…4%; свободный СаО – ≤5%.

Вышеуказанные оксиды находятся в сложных соединениях – клинкерных минералах, о которых вы прочли еще выше, то есть те самые алит, белит, целит и браунмиллерит.


Запись опубликована в рубрике Строительство с метками . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

2 комментария на «Химический состав цемента»

  1. Анатолий говорит:

    Познавательная статья. Давно хотел узнать состав цемента и не думал, что он так сложен.

  2. Eлена говорит:

    По роду своей профессии я постоянно работала с цементом. Но вот химический состав не изучала.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>