Материаловедение: Конспект лекций (Темы 1.1-2.4. Общие свойства материалов. Материалы и изделия на основе древесины), страница 16

6. Зона охлаждения до 1000°С. Окончательная фиксация C₃S;  C₂S, C₃A, С₄AF - стекловидная фаза. Потом быстрое охлаждение до температуры окружающей среды.

Таблица 5

Состав портландцементного клинкера в процентном соотношении основных клинкерных минералов (% по массе)

Преобладают алит и белит.

Алит- главный минерал, обладает большой активностью взаимодействия с водой; в первые трое суток тепловыделение 2/3. Быстро твердеет, набирает высокую прочность.

Белит – менее активная теплопроводность в 2 раза меньше. К третьим суткам 10%, твердеет медленно, невысокая прочность.

C₃A – самый активный, быстро взаимодействует с водой, теплопроводность в 2 раза больше, чем у C₃S, через 3 суток 80 % общего тепловыделения, высокая пористость, низкая прочность и долговечность. Быстро схватывается.

Зная минеральный состав клинкера можно определить поведение цемента в различных условиях.

CaO MgO – не желательны т.к. они могут гидратироваться (содержание CaO MgO  до 5%).

Свойства портландцемента

1.  Портландцемент - порошок серого цвета с истинной ρ = 1300 кг/м³  и насыпной ρ = 900 кг/м³ .

2.  Водопотребность зависит от минералогического состава и тонкости помола и составляет от  21 до 32% от массы цемента;

3.  Твердение происходит в 3 стадии. 

3.1. Растворение клинкерных составляющих.

3.2. Гелеобразование. В насыщенном растворе гидратация твердых клинкерных составляющих. Характерно свойство тиксотропии.

3.3. Структурообразование.        

4. Процесс взаимодействия клинкерных минералов с водой является экзотермическим, и по количеству выделения тепла и реакционной способности клинкерные минералы располагаются (по возрастанию):

C₃A ← C₃S  ←  C₄AF  ← C₂ S

5. Прочность зависит от количественного соотношения клинкерных минералов, тонкости помола, условий твердения, влажности и температуры среды твердения, продолжительности хранения, содержания воды затворения.

Марка цемента – это предел прочности на изгиб и сжатие образцов-балочек  размером 40х40х160 мм, изготовленных из цементно-песчаного раствора 1:3 нормальной консистенции, и испытанных через 28 суток нормального твердения, то есть при t = 20+2°С и влажности > 90%.   Марки 300, 400, 500, 550, 600

Рис 1. Увеличение прочности клинкерных составляющих.

При получении портландцемента с заданными свойствами придание этих свойств достигается путем:

- регулирования минерального состава и структуры цементного клинкера (например, быстротвердеющий и сульфатостойкий портландцемент);

- регулирования тонкости помола;

- изменения состава портландцемента введением в него активных минеральных и органических добавок. Позволяет изменить его свойства.

Быстротвердеющий цемент.

Способность быстро твердеть, набирать почти 70% марочной прочности в течение трех суток достигается повышенным содержанием C₃S и C₃A и более тонким помолом цемента. Быстротвердеющий портландцемент применяют при зимних бетонных работах, но в связи с высоким содержанием C₃A нельзя применять в конструкциях подвергающихся сульфо-аллюминатной коррозии.

Сульфатостойкий портландцемент (СПЦ) содержит менее 5% C₃A  и до 50 % C₃S. Сульфатостойкий портландцемент применяют также в условиях замораживания и оттаивания, обладает высокой морозостойкостью т.к. мало С₃А, следовательно, цементный камень плотный, но твердеет медленнее, чем обычный.

Цементы с минеральными добавками

По своему назначению добавки бывают:

- активные минеральные - активность добавки характеризуется временем, за которое добавка обеспечивает схватывание теста;

- добавки – наполнители не обладают активными свойствами, но их наличие увеличивает выход вяжущего (природные известняки, пески, глина, отходы промышленности – доменные шлаки, золы);