Цементы. Часть 3
Основными составляющими глиноземистого цемента являются алюминаты 5СаО-Al2O3, СаО-Al2O3 и СаО-2Al2O3. Кроме этого, глиноземистый цемент может содержать в своем составе геленит— 2СаО*Al2O3-SiO2, окерманит — 2CaO-MgO-2SiO2, а также двухкальциевый силикат, ферриты кальция, магнезиальную шпинель и некоторые другие вещества в «чистом виде» и в форме твердых растворов.
Химические и физико-химические взаимодействия, приводящие к образованию различных вяжущих веществ, лежат в первую очередь в пределах систем СаО — Al2O3 — Fe2O3 — SiO2; СаО — MgO — SiO2; MgO — Al2O3 — SiO2; R2O — CaO — Al2O3; R2O — CaO — SiOa; R2O — CaO — Al2O3 — Fe2O3 и далее — систем, содержащих CaF2, Р2O5, TiO2, S03, Cr2O3 и некоторые другие соединения (при этом в большинстве случаев не менее 90 — 95% состава цементного клинкера образуют соединения и твердые растворы первой системы). Отсюда ясна важность изучения взаимодействий в этих системах для технологии вяжущих веществ. Химия цементов и, в частности, процессы образования минералов цементного клинкера подробно освещены в монографиях Бога [775], Кюля [776], Ли [777], Торопова [337], Юнга [778], Барта [779], Бутта и Тимашева [885], Сычева [886], Федорова [887] и др.
Реакции образования силикатов, ферритов и алюминатов щелочных и щелочноземельных металлов описаны ранее. Поэтому здесь можно ограничиться лишь общей характеристикой условий и процессов образования минералов цементного клинкера и описанием результатов некоторых последних работ, освещающих этот вопрос. В практических условиях производства цемента исходную смесь постепенно нагревают в обжигательной печи от комнатной температуры примерно до 1450° С. При температуре около 1280° С (иногда ниже, что зависит от состава смеси) в реакционной смеси возникает жидкая фаза. Пройдя «зону охлаждения», цементный клинкер на выходе из печи имеет температуру около 1000° С.
Последовательность реакций образования минералов цементного клинкера в случае, когда кальций введен в смесь в форм*.-карбоната, сводится приблизительно к следующему. По достижении смесью температуры 600—800° С можно наблюдать известную диссоциацию карбонатов и очень медленные, практически ничтожные взаимодействия между окисью кальция, с одной стороны, и кремнеземом и полуторными окислами, с другой. Скорость этих взаимодействий заметно повышается с температурой, и в интервале 800—1000° С происходит интенсивное образование моноалюмината кальция, так что по достижении смесью температуры 1000° С весь глинозем оказывается связанным в форме СаО-Al2O3. При этом количество первично образующегося силиката кальция (ортосиликата 2CaOSiO2) еще сравнительно невелико. По мере постепенного повышения температуры до 1200° С моноалюминат кальция, взаимодействуя с непрореагировавшей известью, образует 5СаО-ЗAl2O3 и затем — ЗСаО-Al2O3.\
Как показал Дюко [293], приблизительно при температуре 900° С начинается взаимодействие окиси кальция с окисью железа с образованием в качестве первичного продукта двухкальциевого феррита — 2CaOFe2O3. При температуре 1200° С и несколько выше происходит интенсивное образование двухкальциевого силиката, которое и заканчивается на этой стадии процесса, и, возможно, четырехкальциевого алюмоферрита—4СаО-Al2O3-Fe2O3.
Другие части: