Цементы. Часть 1
Химия и технология цементов составляет одно из важнейших направлений технического применения реакций в твердых телах. На основе этих реакций в больших производственных масштабах получают разнообразные вяжущие материалы, которые при взаимодействии с водой образуют строительные растворы и бетоны различных технических свойств.
По своему фазовому составу цементы представляют собой различные сочетания главным образом основных силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция, получаемые в результате разложения и взаимодействия компонентов соответствующих сырьевых смесей при высоких температурах. В сырьевую смесь в зависимости от назначения цементного клинкера могут входить в различных соотношениях известняковые породы, мергели, глинистые породы, доменный шлак, отходы, получаемые после переработки нефелинов (белитовый или монокальциевый шлам), боксит, фосфогипс и другие материалы.
По современным представлениям портландцементный клинкер в основном состоит из 3CaO-SiO2, 2CaO-SiO2, ЗСаО-Al2O3 и 4СаО-• Al2O3-Fe2O3, причем сумма первых двух составляет обычно 75— 80% [774]. Однако указанные соединения не встречаются в чистом виде, а всегда содержат примеси других веществ в виде твердого раствора и называются клинкерными минералами. Преимущественно они имеют кристаллическое состояние. По данным микроскопических исследований, в клинкере содержится и стекловидное вещество. Не так давно считали, что стекловидного вещества в клинкере довольно много (~10% и более ) [861]. Однако в дальнейшем оказалось, что его значительно меньше, а иногда стекловидное вещество почти отсутствует [862].
Упомянутые твердые растворы получили специальные названия, из которых два — алит и белит — сохранились и имеют определенный смысл и по настоящее время. Алит представляет собой твердый раствор, состоящий в основном из трехкальциевого силиката и небольших количеств трех-кальциевого алюмината и окиси магния [863, 870]. По Джеффри [883], валовой состав алита выражают формулой 54СаО-16SiO2*Al2O3-MgO, но некоторые ученые сейчас это опровергают. По данным ряда других исследователей, в составе алита следует учитывать и другие растворенные элементы — хром, барий и т. п. По Троеру [874] и Волконскому [875], трехкальциевый силикат может находиться в двух модификациях в зависимости от температуры образования. По Джеффри, трехкальциевый силикат имеет три полиморфные модификации со следующими температурами перехода: триклинный 920° моноклинный 980° тригональ-
ный. В присутствии примесей (Сr3+, Ва2+, редкоземельные элементы и т. п.), по данным Торопова, Войковой, Сычева, температуры полиморфных превращений C3S могут изменяться.
Белит представляет собой β-2CaO-SiO2, содержащий в твердом растворе Al2O3, MgO и другие окислы [871]. Ортосиликат кальция характеризуется четырьмя полиморфными модификациями — γ, β, α' и α.
Алюмоферритная фаза клинкера представлена твердым раствором ряда C6A2F — QAF — C6AF2 — C2F [863]. По Миттману [773], общая формула четырехкальциевого алюмо-феррита может быть представлена в виде СаО (Al2O3)• (Fe2O3)i_A, где х может принимать значение от 0 до 2/3. В твердом растворе, присутствующем в портландцементе, х = 0,5.
Другие части: