3.3. Гидравлические вяжущие вещества

К вяжущим данной системы принадлежат гидравлическая известь, романцемент, портландцемент и его разновидности

Свойства вяжущих зависят от гидравлического модуля и температуры обжига сырья

Для каждого вяжущего вещества характерен свой гидравлический модуль. У воздушной извести самый большой гидравлический модуль (более 9), для гидравлической извести он равен 1,7-9, а романцемента – менее 1,7. портландцемент характеризуется гидравлическим модулем равным 1,9-2,4.

3.3.1 Гидравлическая известь

Ее получают обжигом до спекания при температуре 900-1100 ⁰С мергелистых известняков с содержанием глины 6-20 %.

Гидравлическая известь начинает твердеть в воздухе (первые 7 сут) и продолжает твердеть и увеличивать свою прочность в воде. Ее предел прочности при сжатии на 28 сутки составляет 2-5 МПа. Следует отметить, что для гидравлической извести гидравлический модуль колеблется в интервале от 1,7 до 9.

Гидравлическая известь применяется для изготовления строительных растворов, бетонов низких марок и бетонных камней. Ее хранят в закрытых помещениях, при перевозке предохраняют от увлажнения.

3.3.2 Портландцемент

В качестве Это гидравлическое вяжущее вещество в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %) (продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса 3-5 %). Клинкер получают путем обжига до спекания при температуре 1450 ⁰С сырьевой смеси, состоящей из углекислого кальция (известняки различного вида) и алюмосиликатов (глины, мергели, доменные шлаки и т.д.). Примерное соотношение между карбонатными и глинистыми составляющими сырьевой смеси равно 3:1 (т.е. 75 % известняка и 25 % глины).

Сырьем для получения портландцемента служат известняки с высоким содержанием углекислого кальция (мел, плотный известняк, мергели и др.) и глинистые породы (глины, глинистые сланцы), содержащие SiO₂; Al₂O₃ и Fe₂O₃. Также для его производства все шире используются побочные продукты промышленности. Весьма ценным сырьем являются доменные шлаки, содержащие необходимые для получения клинкера составные части (СаО; SiO₂; Al₂O₃ ; Fe₂O₃). Например нефелиновый шлам, полученный при производстве глинозема, содержит 25-30% SiO₂ и 50-55% СаО; достаточно к нему добавить 15-20% известняка, чтобы получить сырьевую смесь.

Небольшая добавка гипса регулирует сроки схватывания портландцемента. Портландцемент может выпускаться с активными минеральными добавками в количестве до 15 % от веса цемента.

Применяется для сборного и монолитного бетона и железобетона.

3.3.2.1 Процессы протекающие в печи при обжиге клинкера

70-200 0С зона испарения	Высушивание поступившего сырья, при постепенном повышении температуры с 70-80 0С. подсушенный материал комкуется, при перекатывании комья распадаются на более мелкие гранулы.
200-700 0С зона подогрева	Процесс выгорания органических примесей и дегидратация глинистых минералов. Удаление воды кристализационно получаем 450-500 0С безводный каолинит Al2O32SiO2nH2O Al2O32SiO2+nH2O
700-1100 0С зона декорбанизации или кальцинирования	Диссоциация карбонатных солей кальция и магния. При этом образуется значительное колличество свободного СаО CaCO3CaO+CO2. Происходит распад дегидратированных глинистых минералов на оксиды SiO2, Al2O3, Fe2O3 Al2O32SiO2 Al2O3+2SiO2, которые вступают в химическое взаимодействие с CaO 3CaO+Al2O33CaOAl2O3 (частично), CaO+Al2O3CaOAl2O3, 2CaO+ SiO22CaO SiO2 (частично). Реакции происходят в твердом состоянии
1100-1250 0С зона экзотермической реакции	Происходят твердофазовые реакции образования 3CaOAl2O3, 4CaOAl2O3 Fe2O3 и 2CaO SiO2 3CaO+Al2O33CaOAl2O3, 4CaO+Al2O3+Fe2O34CaOAl2O3 Fe2O3
1300-1450 0С зона спекания	Двухкальциевый силикат (2CaO SiO2) растворяется в клинкерной жидкости; заканчивается образование трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферита при температуре 1450 0С 2CaO SiO2+ CaO=3CaO SiO2. в клинкере свободного CaO остается не более 1%.
Зона охлаждения	Температура клинкера понижается с 1300 до 1000 0С; здесь полностью формируется его структура и состав.