Цементы. Часть 2
Торопов [872], который нашел состав C8A3F, считает, что упомянутый твердый раствор состоит из C2F, С6А3 и СаО. Aлюмоферриты содержат еще окись магния и SiO2 [873]. Исследованиями последних лет выявлена значительная роль щелочных соединений, несмотря на то, что количество окислов калия и натрия в портландцементе в большинстве случаев не превышает 1 %.
Состав щелочных фаз обычно выражают следующими формулами: 8СаО Na2O• ЗАl2O3, 8СаО• К2O• ЗАl2O3, 23СаО• К2O• 12SiO2. По-видимому, это не соединения, а твердые растворы. По данным Рояка, основное количество щелочи находится в стекле и в С3А. Возможно, что в портландклинкере содержится еще соединение Na2O-CaO-SiO2 [8763. Кроме того, в нем имеется Na2S04, K2S04 и CaS04 и, по-видимому, 3(СаО-Al2O3)-CaS04 [877]. Яндер и Вурер [878], изучая процесс образования трехкальциевого силиката за счет реакции в твердом состоянии, показали, что 3CaO-SiO2 в своей кристаллической решетке имеет «пустоты», вследствие чего количество извести в получающемся соединении меньше, чем это отвечает формуле 3CaO-SiO2. Вместе с тем в последние годы Торопов, Сычев, Бойкова получали минерал C3S, пересыщенный СаО, т.е. получали твердые растворы в системе ЗСаО • SiO2 — СаО.
Известно, что всякие «дефекты» в строении кристаллической решетки и «натяжения», вызванные включением постороннего вещества, повышают химическую активность соединений. Вполне очевидно, что указанные явления, наличие внутренних пустот в кристаллах 3CaO-SiO2 и образование твердого раствора с ЗСаО-Al2O3 должны повышать гидравлическую активность 3CaO-SiO2. В связи с этим одной из задач повышения скорости твердения портландцемента является получение алита с возможно большими «несовершенствами» внутреннего строения его кристаллов.
Реакция ЗСаО + SiO2 = ЗСаО-SiO2 протекает чрезвычайно медленно и требует многочасового нагревания при температурах 1650—1700° С и катализатора. Образовавшийся трехкальциевый силикат, согласно Ли и Паркеру [879], неустойчив при медленном охлаждении ниже температуры 1250° С. Было установлено, что при длительном охлаждении в условиях температуры 1150° С C3S разлагается на СаО + 2CaO-SiO2. При благоприятных условиях эта реакция может протекать на 5—30% и иметь практическое значение.
Получение быстротвердеющего алитового цемента из кварцевого песка и мела или известняка имеет практическое значение. Но так как реакция образования 3CaO-SiO2 протекает очень медленно, то предложен метод двойного обжига [880]. Сначала при температуре 1300—1350° С получают в мелкодисперсном состоянии γ-2CaO-SiO2, к которому добавляют соответствующее количество СаО, и смесь (2CaO-SiO2 + СаС03) обжигают при температуре 1450 — 1500° С. При втором обжиге СаО диффундирует в ортосиликат кальция и образуется 3CaO-SiO2.
Если в качестве исходного материала берут отходы различных производств в виде 2CaO-SiO2, то первый обжиг отпадает. Алитовый цемент, полученный указанным способом, с содержанием около 90% 3CaO-SiO2 твердеет почти с такой же скоростью, как глиноземистый цемент. Прочность растворов, изготовленных на основе алитового цемента, в первые сроки также близка к глиноземистому цементу.
Другие части: