Question

В чем заключается процесс схватывания и твердения портландцемента? Какие новые минералы появляются при твердении портландцемента и в какой последовательности?

Answer 1

Ответ:

При затворении цемента водой протекают сложные физико-химические процессы. Вначале образуется пластичная масса, которая начинает уплотняться и густеть — этот период называется началом схватывания. Затем загустевшая масса утрачивает пластическую консистенцию и постепенно переходит в твердое тело — этот период времени определяет конец схватывания цемента.

Сразу после затворения цемента водой начинаются химические реакции. Силикаты кальция  при взаимодействии с водой образуют два новых соединения двухкальциевый гидросиликат и гидроксид кальция по реакции

2(3СаО·SiO2) + 6H2O = 2СаО·SiO2·3H2O + 3Са(ОН)2,

2(2СаО·SiO2) + 4H2O = 2СаО·SiO2·3H2O + Са(ОН)2

Твердение портландцемента – это процесс превращения цементного теста в камневидное тело, цементный камень. При твердении        портландцемента    происходит    ряд    сложных    физико-химических процессов.  

Процесс твердения портландцемента можно разделить на три периода.

Первый период – период растворения, когда минералы цемента растворяются в воде, и происходит их химическое взаимодействие с образованием гидратированных соединений, которые образуются в растворе вплоть до образования насыщенного раствора. Образование гидратов может идти и топохимически, т.е. с прямым присоединением молекул воды.

Второй период – период коллоидации или схватывания, когда возникающие вследствие продолжающегося взаимодействия с водой новообразования не могут растворяться в уже насыщенном растворе, а выделяются в виде геля.

Третий период – период кристаллизации, или твердения, когда гелеобразные новообразования сближаются между собой, образуют кристаллы и превращаются в кристаллический сросток, что сопровождается увеличением его прочности/

Answer 2

Процесс схватывания и твердения портландского цемента - это химическая реакция между различными компонентами сырья, которая приводит к образованию новых минералов и превращению начальных компонентов в твердое вещество. Портландцемент является одним из наиболее распространенных видов цемента, используемых в строительстве.

Процесс твердения портландцемента можно разделить на несколько этапов:

1. Смешивание сырья: Портландский цемент производится путем смешивания основных компонентов, таких как известняк (карбонат кальция), глина (силикаты алюминия), глинозем (оксид алюминия) и железные оксиды. Эти компоненты сначала помещаются в печь и обжигаются при высокой температуре (около 1450 градусов Цельсия) для получения клинкера.

2. Обжиг клинкера: В печи происходит обжиг смеси сырья, что приводит к образованию клинкера, который является предварительным продуктом производства портландского цемента. В результате обжига происходит разложение и трансформация компонентов сырья.

3. Охлаждение клинкера: Клинкер охлаждается, чтобы предотвратить нежелательные реакции и образование нестабильных минералов.

4. Молекулярные реакции: При твердении портландского цемента начинаются молекулярные реакции внутри клинкера. Главным активным веществом является трикальциевый силикат (C3S), который быстро реагирует с водой и образует гидроксид кальция и силикат кальция. Эти реакции приводят к начальному схватыванию цемента.

5. Дальнейшее твердение: Со временем другие минералы в клинкере, такие как дикальциевый силикат (C2S) и трикальциевый алюминат (C3A), начинают реагировать с водой, что способствует дальнейшему укреплению структуры цемента. Этот процесс продолжается в течение нескольких дней и недель.

6. Образование гидратов: В результате химических реакций образуются гидраты, такие как кальциевые силикат-гидраты (C-S-H) и кальциевые алюминат-гидраты (C-A-H). Эти гидраты придают цементу его прочность и твердость.

Важно отметить, что процесс твердения портландского цемента является сложным и длительным, и он продолжает развиваться в течение длительного времени после изготовления. Различные факторы, такие как состав сырья, температура обжига и условия влажности, могут влиять на скорость и характер этого процесса.