|
| |
  |
Перейти на главную Журналы Определение расчетного состава портландцемента основано на работе Р. Г. Богга (R, Н. Bogue) и других исследователей. Существуют также и иные методы расчета состава К Уравнения Богга для определения процентного содержания основных клинкерных минералов приводятся ниже. В скобках химические формулы обозначают содержание данного окисла в процентах от веса цемента. C3S - 4,07 (СаО) - 7,6 (SiO) - 6,72 (Al) - 1,43 {Fe,0,) - 2,85 (so3); CaS = 2,87 (SiO) - 0,754 (SCaO-SiO); C3A - 2,65 (AlA) - 1,69 (FeA); C4AF - 3,04 (FeA). Кроме основных минералов, указанных в табл. 1.1, в цементном клинкере содержатся в небольшом количестве MgO, ТЮг, МпгОз, К2О и Na20. Они обычно составляют не более нескольких процентов от веса цемента. Особый интерес представляют окислы натрия и калия. В дальнейшем мы их называем щелочами. Установлено, что они химически взаимодействуют с некоторыми заполнителями и продукты этих реакций вызывают разрушение бетона (см. главу 7). Щелочи влияют на скорость роста прочности цемента. Содержание щелочей и МпгОз можно быстро определить с помощью спектрофотометра. Минералогический состав цемента установлен в результате изучения фазового равновесия тройных систем С-А-S и С-А-F, четверной системы С - C2S - С5А3 - c4af и др. Были исследованы кривые плавления или кристаллизации и вычислены составы жидких и твердых фаз при любой температуре. Фактический состав клинкера в дополнение к методам химического анализа может быть исследован с помощью микроскопа путем измерения коэффициента преломления соединений в виде порошка. Содержание минералов-силикатов может быть определено с помощью микрометра Шэндс при исследовании прозрачных шлифов (аналогично применяемому в петрографическом анализе) в проходящем свете. Полированные и травленые шлифы также могут быть исследованы как в отраженном, так и в проходящем свете. Рентгеновская дифракция порошкообразного вещества может быть использована с целью обнаружения кристаллических фаз, а также для исследования их кристаллической структуры. Находит применение также электронный микроскоп, который дает большое увеличение и обладает значительно большей разрешающей способностью, чем световой. Большие работы по исследованию состава цементного клинкера выполнены в СССР В. А. Киндом, которым предложены уточненные формулы расчета минерального состава портландцементного клинкера [5], Условность метода расчета состава клинкера была показана Н. А. Тороповым [6]. Однако для практических целей расчет условного минералогического состава клинкера полезен. Методика расчета приведена в [7]. {Прим. ред.) Современные методы определения фазового состава цементного клинкера и некоторые результаты, полученные этими методами, изложены в монографиях [8, 9, 101. {Прим. ред.) F 4 L , . J CsS, содержание которого обычно наибольшее, встречается в виде небольших равноразмерных неокрашенных зерен. В процессе охлаждения при температурах ниже 1250° С C3S медленно распадается, но если охлаждение идет достаточно быстро, c3s сохраняется без изменения и является сравнительно устойчивым при обычных температурах. Известно, что C2S имеет три или даже четыре модификации, а -C2S, которая существует при высоких температурах, переходит при температуре 1456° С в Р-модификацию. (З-СгЗ претерпевает дальнейшее превращение в у -C2S при 675° С, но при скорости охлаждения цементов, имеющей место в производственных условиях, в клинкере сохраняется I3-C2S в виде зерен округлой формы, обычно показывающих двойникование кристаллов. СзА образует прямоугольные кристаллы, но в застеклованном состоянии это аморфное промежуточное вещество. C4AF представляет собой твердый раствор ряда соединений от C2F до СбА2р; принятая формула C4AF является условной, отражающей средний состав этой фазы. Различные типы цементов в значительной степени отличаются по своему химико-минералогическому составу, который обусловливается соотношением сырьевых материалов. Одно время в США была предпринята попытка контролировать свойства цементов различного назначения установлением предельных количеств четырех основных клинкерных минералов, определенных расчетом по химическому анализу. Этот способ исключил бы многочисленные физические испытания, но, к сожалению, расчетный минералогический состав не является достаточно точным и не учитывает все необходимые свойства цемента и, следовательно, не может заменить непосредственных определений требуемых свойств. Примерный химический состав портландцемента в % следующий: СаО-60-67; Si02-17-25; AI2O3-3-8; FesOs-0,5-6; MgO-0,1-4; щелочей -0,4-1,3; SO3-1-3. В табл. 1.2 приводится химический и расчетный минералогический составы типичного портландцемента. Нерастворимый остаток определяют путем обработки цемента соляной кислотой; он характеризует количество примесей в цементе, попадающих главным образом в составе гипсового камня. BS 12:1958 допускает величину нерастворимого остатка не более 1,5% веса цемента. Потеря в весе при прокаливании характеризует степень карбонизации и гидратации свободных окислов кальция и магния в результате атмосферных воздействий на > цемент. Максимальная потеря при прокаливании (при 1000° С), допускаемая BS 12:1958, составляет для цементов, используемых в условиях умеренного климата, 3% и для цементов, применяемых в тропических условиях, 4%. Так как гидратиро-ванная свободная известь безвредна, то для определенного содержания свободной извести в цементе повышенная потеря веса при прокаливании в действительности является полезной. Важно отметить, что минералогический состав цемента может изменяться в значительной степени даже при сравнительно небольших Таблица 1.2. Химический и минералогический состав типичного портландцемента [1.5]
колебаниях химического состава цемента. В табл. 1.3, по данным Чер-нина, в графе 1 приводится химический состав типичного быстротвер-деющего цемента. Если содержание окиси кальция снижается на 3% при соответствующем увеличении содержания остальных окислов (графа 2), соотношение c3s: C2S значительно изменяется. Химический состав цемента, приведенный в графе 3, отличается по содержанию глинозема и окиси железа на 1,57о от состава цемента, указанного в графе 1, при этом содержание окислов кальция и кремния остается прежним. Тем не менее данное изменение существенно влияет на соотношение между силикатами C3S: C2S, а также на содержание С3А и C4AF. Таблица 1.3. Влияние изменений химического состава цемента на его минералогический состав Состав Содержание составляющих цемента в % Химический СаО......... SiOs......... AI2O3........ Ре20з........ Прочие........ Минералогический C3S . . . . C2S...... СзА . . . . C4AF 0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 |
