Роль добавок модификаторов, вводимых в цемент при его получении
Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом и другими специальными добавками.
Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка, глины, кремнезема. Гипс вводится с целью регулирования, скорости схватывания и некоторых других свойств. Согласно ГОСТ в портландцемент разрешается вводить при помоле до. 15 % активных минеральных добавок. При этом, название, цемента не меняется. Свойства портландцемента определяются, прежде всего, качеством клинкера. Портландцементный клинкер обычно получают в виде спекшихся мелких и более крупных гранул и кусков размером до 10-20 или до 50-60 мм в зависимости: от типа печи. По микроструктуре клинкер, получаемый спеканием, представляет собой сложную тонкозернистую смесь кристаллических фаз и небольшого количества стекловидной фазы. Химический состав клинкера колеблется в широких пределах. Главными окислами цементного клинкера является окись кальция CaO, двуокись кремния SiО2, окись алюминия Аl2O3 и окись железа Fe2O3, суммарное содержание которых достигает обычно 95-97%. Кроме них имеются примеси окиси магния MgО, серный ангидрит SO3, двуокись титана ТiО2, окись хрома Сг2O3 окись марганца Мn2O3, щелочи Na2O и K2O,. фосфорный ангидрит P2O5 и др. Ориентировочно химический состав портландцемента выглядит следующим образом:
CaO 63-66% MgО 0,5-5%
SiО2 21-24% SO3 0,3-1%
Аl2O3 4-8% Na2O и K2O 0,4-1%
Fe2O3 2-4% ТiО2 и Сг2O3 0,2-0,5%
P2O5 0,1-0,3%
Повышенное содержание окиси кальция обуславливает обычно повышенную скорость твердения портландцемента, его высокую прочность, несколько пониженную коррозионную стойкость. Цемент» с повышенным содержанием кремнезема в составе клинкера характеризуются пониженной скоростью твердения в начальные сроки при достаточно интенсивном нарастании прочности в длительные сроки; они отличаются повышенной коррозионной стойкостью. При повышенном количестве Аl2O3 цементы приобретают способность к ускоренному твердению. Соединения окиси железа способствуют снижению температуры спекания клинкера. Цементы, богатые окисью железа, при низком содержании глинозема ведут себя аналогично высоко кремнеземистым, относительно медленно схватываясь и твердея в начальные сроки, они в дальнейшем достигают высокой прочности. Повышенное содержание в клинкере окиси магния, вызывает неравномерность изменение объема, цемента при твердении. Содержание MgO не должно превышать 5 %. Серный ангидрид SO3 необходим для регулирования сроков схватывания. Содержание его должно быть 1,5 — 3,5 %. Более высокое содержание может вызвать также неравномерное изменение объема. Двуокись титана входит в клинкер с глинистым компонентом сырьевой смеси в количестве 0,1 — 0,5 %. При таком содержании она способствует лучшей кристаллизации клинкерных минералов. При содержании ТiО2 2 — 4 %, она, замещая часть кремнезема, Способствует повышению прочности камня, а сверх этого снижает прочность. Фосфорный ангидрид и окись хрома в небольшом количестве оказывают легирующее действие, увеличивая интенсивность твердения в первые сроки и повышая его конечную прочность. При повышенном содержании 1 — 2 % оказывает обратное действие.
Щелочи, при их содержании больше 1 % вызывают непостоянство сроков схватывания цемента, приводят к опасным, деформациям. Количество окиси марганца в клинкере обычно не превышает 1 — 2 % и существенно не влияет на физико-механические свойства цемента.