Формула цемента химическая: состав, химическая формула и производство

ХиМиК.ru — ЦЕМЕНТЫ — Химическая энциклопедия

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

ЦЕМЕНТЫ, порошкообразные минер. вяжущие материалы, образующие при взаимод. с водой или водными р-рами солей пластичную массу, превращающуюся со временем в твердое камневидное тело; осн. строит. материал.
Наиб. распространение получил т. наз. портландцемент (от назв. г. Портленд в Великобритании), содержащий гл. обр. высокоосновные силикаты кальция. Хим. состав портландцемента (без добавок), в % по массе: 62-76% СаО, 20-23% SiO2, 4-7% А12О3, 2-5% Fе2О3, 1-5% MgO; минералогич. состав, в % по массе: твердые р-ры на основе 3CaO x SiO2, или Са3

SiO5 (алкит, 45-65%), 2CaO x SiO2, или Ca2SiO4 (белит, 15-30%), алюминат кальция ЗСаО x А12О3 (3-14%), алюмоферрат(III) кальция 4СаО x А12О3 x2О3 (10-18%). Известны отличающиеся составом и назначением разл. виды портландцемента, напр, высокопрочный, быстротвердеющий, гидрофобный и др., его смеси с гранулированным шлаком (шлакопортландцемент) и горн. породами — пуццоланами — трепелом, туфом, пемзой (пуццолановый портландцемент). Другие распространенные виды цементов- глиноземистый, гипсоглиноземистый расширяющийся (табл. 1).

Получение.

Сырьем для получения цементов служат прир. материалы (известковые, глинистые, мергелистые, гипсовые, глиноземистые породы) и пром. отходы (металлургич. и топливные шлаки, золы от сжигания углей, белитовый шлам, отходы от переработки нефелиновых пород и др.).
Произ-во цементов включает приготовление сырьевой смеси (дробление исходных материалов, их тонкий помол, перемешивание, корректировка хим. состава смеси), обжиг сырьевой смеси, тонкий помол обожженного продукта (клинкера) до порошкообразного состояния вместе с небольшим кол-вом гипса, активными (шлак, зола, гемза) и неактивными при взаимод.
с водой (кварц, карбонатные породы) минер. добавками и др. в-вами, придающими цементам нужные св-ва (напр., пластификаторы, гидрофобные добавки).
В зависимости от метода приготовления сырьевой смеси различают сухой, мокрый и комбинир. способы произ-ва. При сухом способе сырье (известняк и глина) в процессе дробления и помола в мельницах высушивается и превращается в сырьевую муку, после чего мука поступает на обжиг. При мокром способе помол сырьевых компонентов осуществляют в мельницах в присут. воды, к-рую вводят для понижения твердости, интенсификации процесса помола и уменьшения удельного расхода энергии. Влажность сырьевой смеси (шлама), поступающего на обжиг, при мокром помоле составляет 34-43% по массе; для снижения влажности шлама к сырьевой смеси добавляют сульфитно-дрожжевую бражку, триполифосфат Na или ПАВ. При комбинированном способе сырьевая смесь готовится по предыдущей схеме, затем обезвоживается на вакуум-фильтрах или вакуум-прессах, формуется в гранулы и поступает на обжиг.

Обжиг сырьевой смеси осуществляют при 1450 °С во вращающихся (редко шахтных) печах, представляющих собой наклонный стальной цилиндр, в загрузочную часть к-рого подается сырьевая смесь, а со стороны выгрузки (головки) печи через форсунку — топливо (см. Печи). Сырьевая смесь движется по направлению к головке печи, подвергаясь действию нагретых топочных газов. Вращающуюся печь условно разделяют на неск. технол. зон. В зоне сушки под действием отходящих топочных газов сырьевая смесь подсушивается, в зоне подогрева нагревается до 500-600 °С и переходит в зону кальцинирования (900-1200 °С), в к-рой происходит разложение СаСО
3
. Получающийся СаО в твердом состоянии взаимод. с составными частями глины и железистого компонента с образованием в экзотермич. зоне 2CaO x SiO2, 5СаО x 3А1
2
О3, 3СаО x А12O3, 4CaO x Al2O3 xFe2O3, 2CaO x Fe2O3, а также СаО, MgO и др. оксидов.
В зоне спекания при т-ре 1450 °С обжигаемый материал (клинкер) частично плавится; в этой зоне образуется главный минерал клинкера ЗСаО x SiO2. При дальнейшем прохождении по печи клинкер попадает в зону охлаждения (т-ра 1000-1200 °С). Холодный клинкер дробят и тонко измельчают вместе с гипсом и др. добавками в барабанных шаровых мельницах, а затем транспортируют в железобетонные цилиндрич. емкости - т. наз. цементные силосы.

Свойства. При взаимод. цементов с водой — гидратации, затворении — первоначально образуется пластичное цементное тесто, к-рое со временем на воздухе или в воде уплотняется, теряет пластичность и превращается в т. наз. цементный камень. Безводные минералы клинкера превращаются при этом в соответствующие гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты(III) Са, напр.:

ЗСаО x SiO2 + 2H2O Ca2SiO4 x Н2О + Са(ОН)2
Ca2SiO4 + Н2О Ca2SiO4

х Н2О ЗСаО х А12О3 + 6Н2О ЗСаО х А12О3 х 6Н2О

Образовавшийся Са(ОН)2 под действием СО2воздуха постепенно превращается в СаСО3, гидроалюминаты Са с гипсом в присут. воды дают двойные основные сульфаты, напр. Са6А12(ОН)12(SО4)3 x26Н2О и Ca4Al2(OH)12SO4 x6H2O. При получении бетона образовавшийся Са(ОН)

2
с СО2воздуха и SiO2 превращается в очень прочную массу, состоящую из карбонатов и силикатов Са.

Табл. 1.-ОСНОВНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Название

Вещественный состав, % по массе

Минералогнч. состав клинкера, % по массе

Особые свойства

Области применения

Портландцемент

Обычный

Клинкер (80), гипс (1,5-3,5), минер. добавки (до 20)

ЗСаО х SiO2 (45-67) 2CaO х SiO2 (13-35) ЗСаО х Al2O3 (2-12) 4СаО хAl2

O3 х Fe2O3 (8-16)

Монолитный бетон для зданий и сооружений, сборные железобетонные конструкции, дорожное строительство, наружные части гидротехн. сооружений, строит. растворы

Быстр отвердеющий

Клинкер (90), гипс (1,5-3,5), активная минер. добавка (до 10)

Более быстрое твердение в течение 3 сут и более тонкий помол, чем у обычного портландцемента

Сборные железобетонные конструкции, скоростное строительство

Сульфато стойкий

Клинкер (до 96), гипс (до 3,5)

ЗСаО х SiO2 (до 50) ЗСаО х Al2O3 (5) ЗСаО х Al2O3+ (до 22) +4CaO х Al2O3 x Fe203

Повышенная стойкость к действию сульфатов, высокая морозостойкость

Для сооружений, находящихся под действием сульфатов или в условиях замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания

Высокопрочный

Клинкер (90), гипс (1,5-3,0)

ЗСаО х SiO2 (до 70) ЗСаО х Al2O3 (6-8)

Повышенная прочность

Для конструкций, находящихся под нагрузкой

Гидрофобный

Клинкер (до 90)*, гидрофобная добавка (0,05)

Тот же, что у портландцемента

Повышенные пластичность и морозостойкость

Те же, что у обычного и пластифицир. портландцементов; возможность длит. хранения цемента

Пластифицированный

Клинкер (до 90)**, пластифицирующая добавка (0,15-0,25)

«

То же

Для сооружений, нуждающихся в повышенной морозостойкости; для экономии цемента или бетонной смеси

Тампона жный

Клинкер (до 90), активная минер. добавка (до 25), инертная добавка (до 10), шлак (до 15), песок (до 10), пластифицирующая добавка (0,15)

«

Быстрое твердение и медленное схватывание

Тампонирование нефтяных и газовых скважин

Декоративный

Клинкер (до 80-85), диатомит (6), инертная минер. добавка (до 10) или минер. пигмент (до 15)

3CaO х SiО2 (45-50) 2CaO х SiO2 (23-37) ЗСаО х Al2O3 (до 15) 4СаОхAl2O3 хFe2О3(до 2)

Имеет белый цвет или окрашен в разл. цвета

Отделка зданий и сооружений, скульптурные работы

Напрягающий

Клинкер (до 85), высокоглиноземистый шлак (15-20), гипс (до 10)

ЗСаО х SiO2 2CaO х SiО2 2CaO х Al2O3 х SiO2

CaO х Al2O3 12CaO х 7Al2O3

Быстрое твердение и быстрое схватывание; расширяется при твердении более чем на 0,5 %

Напорные железобетонные трубы, тонкостенные изделия

Пуццолановый сульфатостойкий

Клинкер (до 60), добавки вулканич. (24—40) или осадочного происхождения, гипс (до 3,5)

ЗСаО х Al2O3 (до 8) 4CaO x Al2O3 x Fe2O3 3CaO x SiO2 2CaO x SiO2

Повышенная стойкость к действию сульфатов

Подводные и подземные сооружения в условиях постоянного воздействия агрессивных (сульфатных) вод

Шлакопортландцемент

Клинкер (40-70), гранулир. диатомитовый шлак (30-60), гипс (до 3,5)

Тот же, что у портландцемента

Замедленный рост прочности в нач. период твердения, пониженная морозостойкость, повышенная сульфатостойкость

Эффективен для сборного железобетона, изготовляемого с тепловлажностной обработкой

Прочие цементы

Глиноземистый***

Глиноземистый шлак (до 99), добавки (до 1)

CaO x Al2O3 12CaO x 7Al2O3 CaO x 2Al2O3 2CaO x Al2O3 xSiO2 Fe2O3

Быстрое твердение при нормальной и повышенной т-рах, высокая стойкость к действию минер. в-в; потеря прочности (до 60%) через 15-20 лет

Срочные аварийные и восстановят. работы; сооружения, подвергающиеся действию вод или О2; получение жаростойких бетонов и р-ров. Не применяется в условиях повыш. т-ры и влажности

Гипсоглиноземистый расширяющийся

Глиноземистый шлак (до 70), гипс двухводный (до 30), сульфатноспиртовая барда, бура (до 10)

To же

Расширение при твердении в воде (через 1 сут 0,15%, через 28 сут 0,3-1%), быстрое твердение; водонепроницаемы

Водонепроницаемые бетоны и р-ры, заделка стыков, ремонтные работы, тампонирование нефтяных и газовых скважин

*Гидрофобные добавки — мылонафт, олеиновая к-та, иногда триэтаноламин. **Пластифицирующая добавка — лигносульфонаты. ***При содержании 40-48% Al2O3 наз. обычным глиноземистым, при содержании 60-72% Al2O3 — высокоглиноземистым (талюмом), при более 72% Al2O3 — особо чистым высоко-глиноземистым.

Существуют две осн. теории механизма гидратации цементов: согласно одной из них, гидратация идет в р-ре, из к-рого выпадают образующиеся гидраты, согласно второй — вода присоединяется к твердому в-ву. Гидратные новообразования совместно с первоначальными частицами создают рыхлую коагуляц. структуру, в к-рой протекают процессы кристаллизации гидратов. При этом образуются кристаллич. сростки, пронизывающие структуру и вызывающие уплотнение цементного теста (схватывание). Началом схватывания считается начало процесса потери пластичности, концом — переход в плотное (хотя и непрочное) состояние. Нарастание прочности при твердении определяется медленной кристаллизацией гидратных составляющих цементного камня.
По прочности цементы делится на марки, к-рые определяются гл. обр. пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40 х 40 х 160 мм, изготовленных из цементного р-ра состава 1:3 (по массе) с кварцевым песком (срок твердения образцов в воде 28 сут с момента изготовления). Марки выражаются цифрами 300-600 (как правило, через 100), обозначающими прочность при сжатии соотв. в 30-60 МПа (табл. 2).

Табл. 2.ПРОЧНОСТЬ НЕКОТОРЫХ МАРОК ЦЕМЕНТОВ

Цемент

Марка

Прочность, МПа

при сжатии

при изгибе

3 сут

28 сут

3 сут

28 сут

Портландцемент быстр отвердеюший

400

_

40

_

5,5

400

25

40

4

5,5

500

28

50

4,5

6,0

высокопрочный

550

_

55

_

6,2

600

_

60

__

6,5

сульфатостойкий

400

40

_

5,5

500

50

6,0

декоративный (белый)

400

_

40

_

5,5

500

_

50

6,0

напрягающий

НЦ-10

15

50

_

6,0

НЦ-20

15

50

6,0

НЦ-40

40

5,5

Глиноземистый цемент

400

25

40

5,5

500

28

50

4,5

6,0

Лит. : Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В. В., Химическая технология вяжущих материалов, М., 1980; Кузнецова Т. В., Алюминатные и сульфалюминатные цементы, М., 1986; Taylor H.F.W., Cement chemistry, L., 1990.

Т. В. Кузнецова.

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

сообщение доклад по химии 9 класс

  1. Энциклопедия
  2. Химия
  3. Цемент

Цемент — основной материал для строительства, измельчённый клинкер с различными добавками. Химически это выглядить так: оксида кальция (СаО), он занимает самое большое количество процентов 67%,  22 % диоксида кремния (SiO2), окиси алюминия 5 %  (Al2О3), 3 % оксида железа (Fe2O3) и 3 % других составляющих.

Его можно купить в любом строительном магазине и на рынках. Порошок продают в больших объёмах  10, 25, 50 и даже 100 килограммов. При взаимодействии с водой раствор застывает. Но в отличие от гипса, застыть цемент может только на воздухе. Портландцемент  один из видов цементов, он обычно используется в строительстве. Он получается при нагревании известняка с глиной, при нагревании до температуры +1450…+1480 °С, происходит расплавление, и образуются маленькие кусочки клинкера. Чтобы получить порошок, клинкер размалывают совместно с 5% гипса. Из него делают бетон, а он в свою очередь используется для плит, заборов, фундаментов, штукатурки и многое другое. Один из множества рецептов бетона: 1 цемента, 1.8 песка, 3.5 щебня или гравия и воды. После этого нужно все тщательно смешать для однообразной массы, чтобы вышла густая консистенция. Можно использовать различные формы для заливки, для точности прочётов и красоты.

Цемент есть разных марок (200, 300, 400, 500, 550, 600). Они отличаться качеством, прочностью (какая цифра, столько же может выдержать килограммов тот или иной цемент) и, конечно же, ценой.   Марка 400 самая популярная она используется для небольших  строительных робот. М 500 долее быстро застывает и прочнее предыдущей. Она нужна для больших сооружений  они, как правило, будут долговечны и надёжны. Срок годности порошка 2 месяца потом он теряет свои свойства, и марку. Если он будет находить в сыром месте, то срок становиться значительно меньше. Например, если цемент М 600, то через время он станет М 500 и так далее. Так что нужно рассчитывать, сколько цемента нужно для работы.

Важно знать, что в зависимости от температуры цемент по-разному застывает.  Летом не более 2-3 часов, а уже при температуре 0 процесс будет длиться 20 часов. Чтобы ускорить его, нужно добавлять различные добавки.

Если правильно использовать материал, то результат будет отменный. В строительстве такой материал считается крайне необходимым, поскольку в его основу закладывается крепость и надежность любой конструкции.

Вариант 2

Цемент является наиболее популярным материалом для строительства. Из него сооружают высокопрочные сооружения. конструкции и различные изделия. В первоначальном виде цемент – сыпучий, серого цвета, с мелкой фракцией. В результате добавления воды он становится пластичной и однородной массой, которая постепенно затвердевает.

При производстве цементного вещества используют высокотемпературный отжиг до +15000С, из-за чего меняется структура вещества, и формируются гранулы клинкера. Спекшийся клинкер измельчают в порошкообразную массу и добавляют примеси: известняк, глину, уголь, гипс и другие вещества.

Химическая формула цемента: 67% оксида кальция; 22% диоксида кремния; 5% окиси алюминия; 3% оксида железа и 3% другие составляющие.

В состав цементной смеси кроме основы клинкера должно входить два и более компонента. Это могут быть минеральные добавки для ускорения процесса затвердевания или наполнители для увеличения прочности состава.

Классификация цемента зависит от вида сырья, используемого, как основа.

— портландцементы из цементного клинкера, гипса и силикатов кальция;

— шлаковый цемент – помол гранул доменного шлака с известью, гипсом и ангидритом;

— пуццолановый цемент с активной кремнеземистой добавкой для высокой стойкости;

— белый цемент из маложелезистого клинкера с минеральными добавками;

— водонепроницаемый цемент из глиноземистой основы с различными расширяющими компонентами;

— безусадочный водонепроницаемый цемент, в составе которого 85% глиноземистого вещества, а в остатке известь и гипс для быстрого затвердевания;

— магнезиальный цемент — с основой оксида магния и добавками хлорида и сульфата магния;

— специальные цементные смеси (быстротвердеющий, особобыстротвердеющий, сверхбыстротвердеющий, пластифицированный и гидрофобный портландцемент).

Главные свойства цемента:

— высокую прочность;

— морозостойкость и способность к многократному процессу замораживания;

— устойчивость к коррозии;

— не подвержены воздействию водной среды;

— водонепроницаемость.

Время схватывания цементной массы 60 минут, а полное застывание до 10 часов. Прочность конструкции увеличивается во влажной среде.

Цемент используют в строительстве для изготовления бетонной смеси, железобетонных конструкций, сооружений и различных изделий. При помощи цемента прочно скрепляются отдельные детали конструкции.

Цемент

Интересные темы

Химические формулы цементных материалов

Посетите сайт NAP.edu/10766, чтобы получить дополнительную информацию об этой книге, купить ее в печатном виде или загрузить в виде бесплатного PDF-файла.

« Предыдущая: Приложение D: Биографии членов комитета и технических консультантов

Страница 107 Делиться Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Химические формулы цементных материалов». Национальный исследовательский совет. 1997. Нетрадиционные технологии бетона: обновление дорожной инфраструктуры . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5560.

×

Сохранить

Отменить

С

СаО

Х

Н 2 О

С

SiO 2

СО 3

А

Ал 2 О 3

Н

На 2 О

Ф

Fe 2 О 3

К

К 2 О

М

МдО

С 3 С

3CaO·SiO 2 = трехкальциевый силикат = алит

С 2 С

2CaO·SiO 2 = двухкальциевый силикат = белит

С 3 А

3CaO·Al 2 O 3 = алюминат трикальция

С 4 АФ

4CaO·Al 2 O 3 ·Fe2O 3 = алюмоферрит кальция

C-S-H

Гидрат силиката кальция, коллоидный и преимущественно аморфный гель переменного состава; это основной продукт гидратации портландцемента, составляющий примерно 70 процентов пасты, и именно эта фаза обеспечивает большую часть прочности и связывания

Ч

Гидроксид кальция, продукт гидратации, составляющий примерно 20 процентов массы пасты, который, хотя и незначительно влияет на общую прочность, буферирует пористый раствор пасты до pH приблизительно 12,5

АФМ

Гидрат тетрасульфата алюмината кальция, обычно с некоторым замещением Al на Fe и SO 4 вместо гидроксила

 

Страница 108 Делиться Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Химические формулы цементных материалов». Национальный исследовательский совет. 1997. Нетрадиционные технологии бетона: обновление дорожной инфраструктуры . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5560.

×

Сохранить

Отменить

На корме

Эттрингит, гидрат триалюмината кальция, обычно с некоторым замещением Al на Fe

Моносульфат

(Afm с полной заменой SO 4 )

в/б или в/б

Массовое отношение воды к цементу или вяжущему (цемент + минеральные добавки)

Страница 107 Делиться Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Химические формулы цементных материалов». Национальный исследовательский совет. 1997. Нетрадиционные технологии бетона: обновление дорожной инфраструктуры . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5560.

×

Сохранить

Отменить

Страница 108 Делиться Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Химические формулы цементных материалов». Национальный исследовательский совет. 1997. Нетрадиционные технологии бетона: обновление дорожной инфраструктуры . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5560.

×

Сохранить

Отменить

Далее: Глоссарий »

Химический состав цемента и функции ингредиентов, присутствующих в цементе

Химический состав цемента и функции ингредиентов для цемента обсуждаются здесь.

Химический состав цемента зависит от сырья, используемого при производстве цемента. Этими сырьевыми материалами являются известь, кремнезем, глинозем и оксид железа.

Содержание

  1. Каков химический состав цемента?
  2. Химический состав цемента и функции ингредиентов
    • Химический состав цемента в процентах
    • Функции химических соединений, присутствующих в цементе
  3. Основные соединения цемента
    • Оксидный состав типичного OPC и соответствующий состав соединений Bogue’s-
    • Bogue’s Compounds
      • Tricalcium silicate
      • Dicalcium silicate
      • Tricalcium aluminate
      • Tetracalcium aluminoferite
      • Heat of Hydration of Components of Cement
  4. Minor Compounds of Cement
    • Importance of Alkalis in Cement
    • Importance of Гипс в цементе
  5. Химические требования к OPC (цемент класса 33) в соответствии с IS: 269 – 1989
  6. Важные замечания по изменению свойств цемента-
  7. Микроструктура цементного состава
  8. Основные выводы
  9. Часто задаваемые вопросы

Каков химический состав цемента?

При высоких температурах сырье вступает в реакцию друг с другом в печи. Молекулярный состав реструктурируется в печи путем прокаливания. В результате образуется ряд сложных химических соединений.

После этого достигается состояние химического равновесия за исключением небольшого остатка несвязанной извести. Это связано с тем, что известь не успевает прореагировать. Но при охлаждении равновесие не сохраняется. И эта скорость охлаждения влияет на степень кристаллизации.

Глинозем и железо производят алюминат трикальция и алюминат тетракальция. Глинозем и железо снижают температуру с 2000°C до 1350°C (от 3500°F до 2500°F).

Вышеупомянутое снижение температуры требуется для образования трехкальциевого силиката. В противном случае для снижения температуры потребовалась бы энергия, и, следовательно, стоимость увеличилась бы.

Химический состав цемента и функции ингредиентов

В ходе реакции образуются оксиды сырья. Относительные пропорции этих оксидов наряду со скоростью охлаждения и тонкостью помола влияют на свойства цемента.

Химический состав цемента с процентом

Приблизительный химический состав цемента с табели ниже:

FE 2 O

3

FE 2 O 3 FE 2 O0039
Оксид процент.
SIO 2 17-25
AL2O 3 3-8
FE 2 O 3
FE 2 O 3
FE 2 O 3
FE 2 O
0.5-6
MgO 0.1-4
Na 2 O K 2 O P 2 O 5 0.4-1.3
SO 3 1.3-3
Химический состав OPC

Функции химических соединений, присутствующих в цементе

Окись кальция CaO

0002 Он контролирует прочность цемента

Недостаток CaO в цементе снижает прочность, а также время схватывания цемента.

Силикагель SiO 2

Придает прочность цементу.

Избыток кремнезема снижает схватывание цемента.

Оксид алюминия Al 2 O 3

Отвечает за быстрое схватывание цемента

Избыток оксида алюминия уменьшает прочность цемента

Оксид железа Fe 2 O 3

It Itmess Heartistics Sear различные материалы

Оксид магния MgO

Придает цвет цементу

Также придает цементу твердость

Избыток оксида магния вызывает трещины в растворе и делает бетон непрочным.

ALKALIS NA 2 O, K 2 O, P 2 O 5 o 5

o 5

.

Избыток щелочи вызывает высолы в бетоне

Избыток щелочи может также привести к растрескиванию бетона

Триоксид серы SO 3

Триоксид серы придает прочность цементу.

Основные соединения цемента

Основные соединения цемента, образующиеся после обжига материалов в печи, образуют клинкер цемента. Эти соединения могут схватываться и затвердевать в присутствии воды.

В основном их идентифицировал Бог. Следовательно, эти основные соединения также называют соединениями Бога.

Основные соединения цемента, их общее название и приблизительный диапазон масс
Название соединения Formula Abbreviation Common Name Usual Range by Weight
Tricalcium silicate 3 CaO. SiO 2 C 3 S alite 45-60
Dicalcium silicate 2 CaO.SiO 2 C 2 S belite 15-30
Tricalcium Aluminate 3 AL 2 O 3 .SIO 2 C 3 A 6-12
6-12
. .Fe 2 O 3 C 4 AF феррит 6-8

Соотношение основных свойств цемента определяется.

Oxide Composition of Typical OPC & Corresponding Composition of Bogue’s Compounds-

2 1. 52 1.5 2 1.52 1.52 1.52 1.52 1.5
Oxide Composition (%)
CaO 63
SiO 2 20
AL2O 3 6
FE 2 O 3 3
MGO
MGO
MGO
MGO
MGO
MGO
MGO
.0030
Na 2 O K 2 O 1
SO 3 2
Others 1
Loss on Ignition 2 (Explained below)
Insoluble Residue 0.5 (Explained below)

Bogue’s Compound Composition (%)
C 3 S 54
C 2 S 16.6
C 3 A 10.8
C 4 AF 9.1

Даже незначительное изменение пропорций этих оксидов оказывает большое влияние на расчетное количество основных и второстепенных образовавшихся цементных соединений.

Следовательно, производство цемента с установленным количеством определенного соединения требует тщательного контроля состава оксидов в сырье.

Нерастворимый остаток

Согласно BS EN 197-1 нерастворимый остаток не должен превышать 5 % от общей массы цемента с наполнителем.

Потери при прокаливании

Показывает степень карбонизации и гидратации свободной извести и свободной магнезии при контакте цемента с атмосферой. Указанные пределы потерь при воспламенении согласно ASTM C 150-05 и BS EN 197-1 следующие:

Cement Type Loss on Ignition (in %)
ASTM Type I Cement 3
ASTM Type II Cement 3
ASTM Type III Cement 3
ASTM Type IV Cement 2.5
ASTM Type V Cement 3
Cement with Filler material 5

Соединения Бога Химический состав цемента с процентным содержанием

Четыре основных соединения цемента называются соединениями Бога.

Трехкальциевый силикат
  • Считается лучшим вяжущим материалом.
  • Облегчает измельчение цементных клинкеров
  • Повышает устойчивость к замораживанию и оттаиванию
  • Благодаря гидратации на ранней стадии придает цементу раннюю прочность
  • Его гидратация и характер образовавшегося геля вызывают твердость цемента наряду с 7-дневной прочностью цемента
  • Увеличение его содержания сверх указанных пределов может значительно увеличить теплоту гидратации, а также повысить растворимость цемента в воде
Двухкальциевый силикат
  • Его гидратация требует времени, поэтому затвердевание происходит на более поздней стадии
  • Прочность набирается примерно через год
  • Обеспечивает стойкость к химическому воздействию
  • Увеличение его содержания затрудняет помол клинкеров, снижает раннюю прочность и теплоту гидратации
  • Через год вклад С 2 S в прочность и твердость практически равен вкладу C 3 S

Вместе составляют 70-80 % цементных компаундов. Большая часть прочности цемента зависит только от этих двух соединений. При гидратации они дают C 3 S 2 H 3 и Ca(OH) 2 . Но C 3 S дает раннюю прочность, а C 2 S отвечает за предел прочности.

Вклад цементных компаундов в прочность цемента
Трехкальциевый алюминат
  • Может быстро вступать в реакцию с водой
  • Вызывает мгновенное схватывание мелкоизмельченного клинкера за счет немедленного затвердевания цементного теста. Для предотвращения этого во время помола цемента добавляют 2-3 % гипса
  • Отвечает за начальное схватывание, высокую теплоту гидратации и объемные изменения; таким образом, он является причиной растрескивания
  • Увеличение его содержания снижает время схватывания, устойчивость к сульфатному воздействию, предел прочности и теплоту гидратации с C 3 A, но выделяет меньше тепла.
  • Имеет наименьшую цементирующую способность из всех
  • Increasing its content reduces the strength 
Heat of Hydration of Components of Cement
Component Heat of Hydration (in J/g)
C 3 S 500
C 2 S 260
C 3 A 865
C 4 AF 420
Скорость гидратации чистых цементных компаундов

Реакция теплоты гидратации цемента протекает с большей скоростью на ранней стадии и с меньшей скоростью после нее.

Второстепенные соединения цемента

Помимо соединений шлака, составляющих основную часть продукции, в печи также образуются некоторые второстепенные соединения.

В цементе содержится довольно много второстепенных соединений, таких как CaSO 4 .2H 2 O, MgO, TiO 2 , Mn 2 O 3 , K 2 O, Na 2 O и щелочи.

Основные соединения играют важную роль в гидратации цемента. Чтобы узнать, что такое гидратация цемента и как эти соединения помогают повысить прочность бетона, прочтите «Гидратация цемента» .

Это не означает, что второстепенными соединениями можно пренебречь. На самом деле, термин «минорное соединение» относится к его количеству, а не к важности. Это можно понять по следующим примерам:

Значение щелочей в цементе

Присутствие этих щелочей повышает рН до 13,5, что хорошо для защиты арматурной стали от коррозии.

Щелочи реагируют с заполнителями в бетоне, вызывая разрушение бетона. Это явление известно как реакция щелочного агрегата и отрицательно сказывается на прочности бетона.

Значение гипса в цементе

Большое значение имеет количество гипса, присутствующего в клинкере.

Содержание гипса зависит от содержания C 3 A и содержания щелочи. Если C 3 A увеличивается, потребность в гипсе также увеличивается. (Увеличение C 3 A требуется, если также увеличивается тонкость помола цемента.)

Но добавление гипса увеличивает характеристики расширения цемента и вызывает разрушение застывшего цементного теста.

Таким образом, необходимо определить оптимальное содержание гипса. Его определяют по выделению теплоты гидратации. Обеспечивается желаемая скорость ранней реакции, так что небольшое количество C 3 A доступен для реакции даже после соединения всего гипса.

Химические требования к OPC (цементу марки 33) в соответствии с IS: 269 – 1989

Ниже приведены некоторые химические требования к цементу OPC марки 33 согласно IS: 269 -1989:

1. Коэффициент насыщения известью составляет отношение процентного содержания извести к объему кремнезема, глинозема и оксида железа. Он не должен быть больше 1,02.

2. Процент оксида алюминия к проценту оксида железа

3.

4.

5.

6.

Важные моменты, на которые следует обратить внимание при изменении свойств цемента —

регулируют соотношение схватывания кремнезема и оксида алюминия. цементного теста.

Соотношение = SiO2Al2O3 + Fe2O3

2. Теплота гидратации может быть снижена на

– увеличение содержания кремнезема до 21 %

– ограничение содержания глинозема до 6 %

3 – ограничение содержания оксида алюминия до 6 %0003

  • добавление пуццоланового материала, такого как летучая зола

3. Стойкость к сульфатному воздействию может быть повышена за счет %

4. Добавление небольшого процента оксида железа в высококремнистое сырье облегчает его горение.

Но избыток этого оксида железа приводит к образованию твердых клинкеров. Эти твердые клинкеры затем затрудняют измельчение.

Оксид железа нейтрализует некоторые нежелательные свойства, возникающие из-за реакции извести с глиноземом. Кроме того, если известь сама по себе вступает в реакцию с оксидом железа, это вызывает нестабильность.

Меры предосторожности при изменении состава сырья

1. Ограничение содержания извести

Количество извести не должно превышать определенного предела. В противном случае извести будет трудно сочетаться с другими составами. А известь останется в виде свободной извести в клинкере цемента.

Свободная известь в клинкере задерживает гидратацию цемента и, таким образом, ухудшает его прочность.

2. Ограничение содержания кремнезема

Если вместо глинозема и оксида железа увеличить содержание кремнезема, цемент не будет плавиться должным образом. Образование цементных клинкеров также будет затруднено.

Увеличение общего содержания глинозема и оксида железа способствует увеличению ранней прочности цемента.

Микроструктура цементного состава

С развитием науки и техники мы теперь можем распознавать микроструктуру цементного бетона до гидратации, а также после гидратации.

Кристаллическая/аморфная структура гидратированного/негидратированного цемента может быть выявлена ​​с помощью

  • методов дифракции рентгеновских лучей
  • метода рентгеновской флуоресценции
  • Под мощным электронным микроскопом с увеличением 50 000 или более
SEM Image of CementOptical Microscope Image of Cement

Ле Шателье и Торнебом наблюдали четыре различных типа кристаллов в тонких срезах цементных клинкеров. Эти четыре типа кристаллов были названы Торнебомом алитом, белитом, целитом и фелитом.

Описание этих четырех кристаллов было похоже на описание основных компонентов Богом. Следовательно, соединения Бога также упоминаются в литературе под этими названиями.

Bogue’s Compound Tornebohm’s Name for Crystal
C 3 S Alite
C 2 S Belite
C 3 A Целит
C 4 AF Felite

Key Take Away

Raw materials of Cement – Lime, silica, alumina, iron oxide

Chemical Composition of Cement with Percentage & Its Function

Оксид Процент диапазона Функция
CAO 60-67 CORTORS.0248 Управление. Расположенный в цементе, созданный
дефицит- уменьшает прочность и время установки
SIO 2 17-25. Придает прочность на Cement
.
3-8 Отвечает за быстрое схватывание цемента
Избыток- Снижает прочность цемента2 Imparts colour
Facilitates fusion of different materials
MgO 0.1-4 Imparts colour
Imparts hardness to cement
Excess- Causes cracks in mortar
Excess- Causes unsoundness in concrete
Na 2 О, К 2 О, П 2 О 5 0,4-1,3 Избыток щелочи вызывает высолы в бетоне
Избыток щелочи вызывает появление трещин в бетоне
SO 3 1,3-3 Придает прочность

Вышеперечисленные оксиды, присутствующие в сырье, соединяются друг с другом при высоких температурах спекания и образуют комплексные соединения.

Основные соединения цемента t-

Основные соединения цемента были определены на основе работы Bogue. Поэтому их также называют соединениями Бога.

  • C 3 S – трехкальциевый силикат
  • C 2 S – Двухкальциевый силикат
  • C 3 A – Трехкальциевый алюминат
  • C 4 AF – Тетракальциевый алюмоферрит

Основные соединения ответственны за увеличение прочности цемента, что приводит к гидратации цемента. Основные соединения составляют около 90 % от общего количества цементных соединений.

Второстепенные соединения цемента

Хотя процентное содержание второстепенных соединений в составе цемента меньше, они все же значительны.

Второстепенные соединения в цементе включают CaSO 4 .2H 2 O, MgO, TiO 2 , Mn 2 O 3 , K 2 28 Nas и щелочи O,

Щелочи могут способствовать реакции щелочного агрегата в бетоне, что отрицательно сказывается на прочности бетона.

Необходимо определить оптимальное содержание гипса, так как большее количество гипса вызывает характеристики расширения цемента, что приводит к нарушению затвердевшего цемента.

ИС: 269-1989 : Было заявлено, что некоторые химические требования к цементу марки 33 для OPC. В этом коде указаны пределы для следующих факторов:

  • Известь до кремнезема, глинозема и оксида железа
  • Глинозем до оксида железа
  • Нерастворимый остаток
  • Магнезия
  • Содержание серы
  • 902
  • Потери1 при прокаливании
  • Изменение процентного содержания сырья должно производиться с осторожностью. В противном случае могут возникнуть неблагоприятные последствия.

    Избыток извести приводит к тому, что известь остается в свободном состоянии в клинкере, вызывая непрочность цемента.

    Избыток кремнезема затрудняет образование клинкеров.

    Микроструктура цемента

    По мере развития науки и техники новые технологии помогают детально изучать микроструктуру цемента. Для этого можно использовать силовой электронный микроскоп с увеличением 50000 и более.

    Часто задаваемые вопросы

    Каков химический состав цемента?

    Химический состав цемента: Трехкальциевый силикат (C 3 S), двухкальциевый силикат (C 2 S), трехкальциевый ауминат (C 3 A) и четырехкальциевый алюмоферрит (C

    9 900) более 90 % химических составляющих цемента. Сульфат кальция (CaSO 4 .2H 2 O), оксид магния (MgO), оксид титана (TiO 2 ), оксид марганца (Mn 2 O 3 ), щелочи (K 2 O , На 2 O, P 2 O 5 ) присутствуют в незначительном количестве в цементе.

    Химический состав цемента зависит от сырья, используемого в производстве цемента – извести, кремнезема, глинозема и оксида железа.

    В чем разница между цементом и бетоном?

    Цемент – материал, обладающий вяжущими свойствами. Цемент — это материал, используемый в бетоне вместе с заполнителями и водой.

    Дайте определение цементу.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *