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 Са3SiO5 (алкит, 45-65%), 2CaO x SiO
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.).
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 3А12О3, 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 SiO
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 Н2
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 хAl2O3 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. |
|
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
- Энциклопедия
- Химия
- 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 консультантовСтраница 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 | MgO |
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 »Узнайте о составе цемента
Цемент является очень важным вяжущим и строительным материалом. Он затвердевает и схватывает строительные материалы. Цемент цепляется за строительные элементы, такие как кирпичи, плитка и камни. Это в высшей степени измельченное вещество, состоящее в основном из известняка (кальций), глины или песка (кремний), твердой руды и бокситов (алюминий).
Тем не менее, он также может содержать мел, ракушки, глину, мергель, сланец, сланец, доменный шлак и шлак. На заводах по производству цемента сырье очищается. Затем его нагревают до образования твердого вещества. Затем его измельчают в порошок и продают.
При смешивании цемента с водой после химической реакции образуется паста. Затем эта паста затвердевает и схватывается для соединения отдельных конструкций строительных элементов.
Что такое цемент?Цемент является очень важным компонентом городской инфраструктуры. Бетон состоит из определенных пропорций песка, цемента, гравия и воды. Строительный раствор состоит из известкового заполнителя, цемента и воды. Оба используются для соединения строительных блоков, таких как кирпичи, камни, камни и камни. Он также используется для заполнения пробелов и создания красивых узоров. Цемент смешивают с элиминатами и водными силикатами для создания водоотталкивающего затвердевшего заполнителя, используемого для гидроизоляции.
Цемент — вяжущее вещество, используемое во многих строительных и производственных проектах. Его изготавливают путем нагревания известняка (разновидность горной породы) с глиной и последующего измельчения его в порошок. Порошок смешивается с водой для создания пасты, которую можно формовать, а затем формировать твердый объект. Состав цемента может варьироваться в зависимости от предполагаемого использования, но обычно содержит некоторую комбинацию извести, глины, песка и гравия.
В чем разница между портландцементом и другими типами цемента?Наиболее распространенным типом цемента является портландцемент среднего состава . Он получил свое название от города Портленд, Англия, где он был впервые изготовлен. Портландцемент изготавливают из известняка, глины и других материалов. Эти ингредиенты объединяются и нагреваются, образуя клинкер. Затем клинкер измельчают в мелкий порошок и смешивают с гипсом для получения портландцемента.
Каков химический состав цемента?химический состав цемента с процентным содержанием в основном состоит из силиката кальция, алюмината кальция и оксида железа. Портландцемент является наиболее распространенным типом цемента, и он получил свое название от каменоломен на острове Портленд в Англии. Портландцемент представляет собой смесь известняка, глины и глинозема, прокаленную при очень высокой температуре. При этом производятся клинкеры, которые измельчаются в мелкий порошок и используются для производства бетона.
Каковы наиболее распространенные области применения цемента?Цемент — это универсальный материал, который можно использовать в различных целях. Его можно использовать как для внутреннего, так и для наружного строительства, а также для множества других целей. Некоторые из наиболее распространенных применений цемента включают:
— Строительство фундаментов и плит
— Изготовление бетонных блоков
— Возведение стен и потолков
— Заливка бетонных полов
— Изготовление черепицы
— Строительство плотин и подпорных стен стены
– Производство бордюров и брусчатки
Функции ингредиентов цементаОсновные характеристики этих средних составов портландцемента наряду с их функциями и важностью или вредностью приведены в:
- Известь 903 14 :
- также известен как оксид кальция или гидроксид кальция,
- Это минерал, состоящий из оксида кальция и гидроксида кальция.
- Для получения силикатов и алюминатов кальция должно присутствовать значительное количество извести.
- Прочность цемента снижается при недостатке извести.
- Цемент быстро схватывается из-за недостатка извести.
- Цемент становится непрочным, если в нем слишком много извести.
- Цемент расширяется и крошится, если в нем слишком много извести.
- Кремний:
- Этот диоксид известен как диоксид кремния и имеет химическую формулу SiO2.
- В двухкальциевом и трехкальциевом силикатном цементе должно присутствовать достаточное количество кремнезема.
- Прочность цемента зависит от кремнезема.
- Силикагель обычно составляет примерно 30% цемента.
- Алюминий :
- Оксид известен как оксид алюминия. Al2O3 — химическая формула этого вещества.
- Цемент с глиноземом обладает свойством быстрого схватывания.
- Наличие необходимого количества глинозема снижает температуру спекания.
- Цемент ослаблен слишком большим количеством глинозема.
- Магнезия:
- Оксид магния. Химическая формула MgO.
- Количество магния в цементе не должно превышать 2%.