Сырьевые материалы, используемые для производства портландце-мента, состоят в основном из окиси кальция, кремнезема, глинозема и окиси железа. В печи эти окислы химически взаимодействуют друг с другом с образованием ряда более сложных соединений, при этом достигается химическое равновесие. Обычно остается лишь небольшое количество химически не связанной окиси кальция. Однако во время охлаждения клинкера равновесие не сохраняется и в зависимости от скорости охлаждения изменяется степень кристаллизации минералов клинкера и количество аморфного вещества. Вещества одного и того же химического состава в аморфном, стеклообразном и кристаллическом состоянии значительно различаются по своим свойствам. Взаимодействие жидкой фазы клинкера с вновь образованными кристаллическими соединениями усложняет структуру клинкера.

Тем не менее цемент можно рассматривать как систему, находящуюся в равновесии, вследствие «замораживания» расплава в состоянии, существовавшем при температуре клинк ...

Термином «схватывание» характеризуют процесс загустевания цементного теста. Хотя во время схватывания тесто приобретает некоторую прочность, для практических целей целесообразно отличать схватывание от твердения, которое приводит к росту прочности схватившегося цементного теста.
На практике термины начало и конец схватывания используются для характеристики произвольно выбранных стадий схватывания. Возможно, что схватывание вызывается избирательной гидратацией клинкерных минералов первыми вступают в реакцию С3А и C3S. Добавка гипса замедляет образование гидроалюмината кальция, и в результате C3S схватывается первым.

В цементе с достаточной добавкой гипса каркас гидратированного цементного теста образуется из гидросиликата кальция. Если бы С3А схватывался первым, то это привело бы к образованию рыхлой структуры гидроалюмината кальция. Остальные клинкерные минералы гидратировались бы внутри этого пористого каркаса, что отрицательно повлияло бы на прочностные характер ...

Приближенный общий объем, который могут занять продукты гидратации, состоит из абсолютного объема сухого цемента и объема воды, необходимой для замеса. Мы будем пренебрегать небольшой потерей воды в результате выделения цементного молока на поверхости бетона и уплотнения теста в пластичном состоянии. Как было показано выше, C3S и C2S химически связывают воду в количестве соответственно примерно 24 и 21% веса этих двух силикатов; соответствующие значения для С3А и C4AF составляют 40 и 37%.

Приведенные цифры не являются абсолютно точными, так как наши знания о продуктах гидратации цемента не позволяют более определенно говорить о количестве химически связываемой ими воды. Поэтому лучше всего основываться на представлении о неиспаряемой воде, количество которой можно определить по способу, описанному в одном из последующих разделов. Это количество воды, вычисленное при определенных условиях, составляет 23% веса безводного цемента (хотя для цемента типа II это значение может ...

О присутствии воды в цементном камне уже неоднократно упоминалось. Цементное тесто является гигроскопическим веществом вследствие гидрофильного характера частиц цемента и наличия в нем субмикроско-пических пор. Фактическое содержание воды в цементном камне зависит от влажности окружающей среды. В частности, капиллярные поры из-за их сравнительно большого размера осушаются в тех случаях, когда относительная влажность окружающей, среды падает ниже примерно 45%, в порах геля вода адсорбируется даже при очень низкой влажности среды.

Таким образом, можно видеть, что вода в цементном камне может удерживаться с различной степенью прочности связи. С одной стороны, имеется свободная вода, с другой — химически связанная, образующая определенную часть гидратированных соединений. Между этими двумя крайними категориями находится вода геля, которая может удерживаться в цементном камне различными силами.

Вода, удержанная поверхностными силами частиц геля, называется адсо ...

Гель является пористым веществом, поскольку он может содержать большое количество испаряющейся воды, а поры геля соединяют внутренние пространства между гелевыми частицами. Поры геля намного меньше капиллярных, их размер 15—20Ав диаметре, лишь на один порядок больше размера молекул воды. Поэтому давление водяного пара и подвижность адсорбированной воды отличаются от соответствующих свойств свободной воды. Количество обратимой воды указывает непос-редственно на пористость геля.

Поры геля занимают объем, составляющий около 28% общего объема геля. Фактическое значение пористости геля является характерным
для данного цемента и в основном не зависит от В/Ц смеси и степени гидратации. Следовательно, на всех стадиях гидратации образуется гель со сходными свойствами и продолжающаяся гидратация не влияет на уже образовавшиеся продукты. При увеличении общего объема геля с развитием гидратации, увеличивается также и объем пор геля. С другой стороны, объем капиллярных по ...

Прочность бетона обычно считается его основным свойством, хотя во многих случаях на практике другие характеристики, такие, как долговечность и непроницаемость, фактически могут быть более важными. Прочность обычно дает общую картину качества бетона, поскольку непосредственно связана со структурой затвердевшего цементного камня. Далее рассматривается влияние некоторых факторов на прочность бетона. ...

В предшествующих разделах было показано, что тепловыделение цемента является аддитивной функцией его минералогического состава. По-видимому, различные гидраты сохраняют свою идентичность в цементном геле, который можно рассматривать как дисперсную физическую смесь, состоящую из сополимеров гидратов. Дальнейшие подтверждения этого были получены на основе измерения удельной поверхности гидратированных цементов, содержащих различные количества C3S и C2S. Результаты измерений согласуются с определениями удельной поверхности гидратированных C3S и C2S. Кроме того, количество воды для гидратации соответствует принципу аддитивности отдельных компонентов.

Этот аргумент, однако, не распространяется на все свойства цементного камня, а именно на усадку, ползучесть и прочность; тем не менее минералогический состав дает некоторое представление об изучаемых свойствах материала. В частности, минералогический состав цемента определяет скорость тепловыделения при гидратации и стойкости це ...

Сырьевыми материалами для получения портландцемента являются главным образом карбонатные горные породы, такие как известняк или мел, а также глинозем и кремнезем в виде глины или глинистого сланца. Возможно использование мергелей, состоящих из природной смеси карбонатных и глинистых пород.
Процесс производства цемента состоит из измельчения сырьевых материалов, тщательного их перемешивания в требуемом соотношении и обжига в больших вращающихся печах. При температурах около 1300—1400°С происходит спекание и частичное оплавление сырьевой смеси. Продукт, получаемый при этом, называют цементным клинкером. Клинкер охлаждают и тонко измельчают совместно с небольшой добавкой гипса, в результате получают портландцемент.
Подробное описание процесса производства портландцемента имеется в руководствах по технологии вяжущих веществ. ...

Существуют две классические теории твердения и роста прочности цемента1. Так, Ле Шателье в 1882 г. открыл, что продукты гидратации цемента имеют меньшую растворимость, чем исходные компоненты, вследствие чего гидраты выделяются из пересыщенного раствора. Выделившиеся из раствора гидраты представляют собой переплетенные удлиненные кристаллы с высокими адгезионными и когезионными свойствами.

По коллоидной теории, выдвинутой Михаэлисом в 1893 г., кристаллический гидроалюминат, гидросульфоалюминат и гидроокись кальция обеспечивают первоначальную прочность. Насыщенная известью вода взаимодействует с силикатами с образованием почти нерастворимого гидросиликата кальция в виде студенистой массы. Эта масса постепенно затвердевает вследствие потери воды как за счет внешнего высыхания, так и за счет гидратации внутренних негидратированных ядер цементных зерен.
В свете современных знаний представляется, что эти обе теории содержат элементы истины и не противоречат одна другой ...

Ложным схватыванием называют ненормальное преждевременное загустевание цемента в течение нескольких минут после его перемешивания с водой. Ложное схватывание отличается от мгновенного схватывания тем, что при нем выделяется незначительное количество тепла. Повторное перемешивание цементного теста без добавки воды восстанавливает и поддерживает пластичность цементного теста до тех пор, пока оно не схватится обычным способом и без потери прочности.
Некоторые причины ложного схватывания следует искать в дегидратации гипса в случае его помола с недостаточно охлажденным клинкером; при этом образуются полугидрат (CaS04- —Н20) или ангидрит (CaS04), которые при перемешивании цемента с водой гидратируются с образованием гипса. Таким образом, схватывание гипса имитирует общее загустевание цементного теста.

Другая причина появления ложного схватывания может быть связана с наличием щелочей в цементе. При хранении цемента они образуют карбонаты, которые, в свою очередь, реаг ...