A cement hidratációját
Ábra 1.37- változó tartalom alit, portiandit (Ca (OH) 2), és a víz elpárologtatása-aluminát-cementet [4, 134]
A 1976-1983gg. Locher, Rihards Rugós és kifejlesztett egy általános modellt a cement hidratációját amelyet az alábbiakban ismertetünk. E nézet szerint (lásd. Ábra 1,38) után azonnal belép a víz reagál kis része (körülbelül 10%) aluminát szereplő cement. Hidratálás alit kezdődik a kezdeti reakció, és a körülbelül 1 és körülbelül 2 tömeg.% Az alit vízzel reagáltatunk (lásd. Ábra 1.37). Mivel a primer reakció termékek a kalcium-aluminát-szilikát, és így korlátozott számú ettringit és kalcium-hidroxid.
Ábra 1.38 - reakcióvázlat szekvenciáját hidrát vegyületek a cement reakciót víz (a Locher, Richartz Rugós) [134]:
1- porozitása cementpép; 2 - cementpép szilárdság;
3 - a kalcium-hidrogén-szulfát; 4 - triszulfát kalcium (ettringit);
5, rövid vágott kalcium-hidroszilikátok;
6 - kalcium-hidroszilikátok hosszú rostokból; 7 - tészta;
8 - megfogta a tömeg; 9 - kristályszerkezete kemény kő; 10 - kristály szerkezete kő tartalmazó stabil vegyületeket
Növekvő elemek tartalmat az oldatban miatt oldódása ásványi anyagok időben, és csökken a tartalmuk miatt való belépésük reakcióba egymással vagy az eredeti kötőanyaggal, hogy így egy új, vizes alapú vegyületek - kristályos.
Elérése után túltelítettségi kikristályosodni az oldatból Ca (OH) 2 és ettringit (ábra 1.38). A kalcium-hidroxid szabadul formájában vékony hexagonális lemezek, hogy gyorsan nőnek, hogy egy nagy méretű. Ettringit egy túltelített oldatból kristályosodik formájában rövid prizmák, miközben csökkenti a koncentrációja az oldat legfeljebb a telítési állapot - formájában hosszúkás prizma és tűk. A kapott oldatot kristályos Ca (OH) 2 és ettringit formában kicsapódik formájában sűrű kéreg dúsított C3A és C4AF cement részecskék, amelyek akadályozzák a víz diffúzióját a hidratálatlan részek, és ezáltal lassítják a hidratációs folyamat. A hidratáció sebességét a folyamat (kifejezve hőfelszabadulás mértéke) mennyiségétől függ az injektált kalcium-szulfát. Amikor egy kis mennyiségű SO3 hőfelszabadulás mértéke kezdetben magas, de a cement képződött szemcséket azonnal köpennyel ettringit kristályok, további késleltető az áramlás a hidratációs folyamat. Növekvő mennyiségű SO3 hőfelszabadulás mértéke megy le, és megnyújtjuk időben társított képződésének és bomlásának ciklusos kagyló ettringit származó kristályok cementszemcséket.
Kezdve a képződött kristályok kalcium hidroszilikát figyelhető után körülbelül 1 Chasa cement hidratációja. A rostos kristályok kalcium hidroszilikát részt hasáb kristályok ettringit és vérlemezkék Ca (OH) 2 a kialakulását a kagylók cementszemcséket. Így, ha kristályok kalcium-hidroszilikátok cső alakú, alkotnak laza héjrészek, amelyen keresztül víz diffundál intenzív.
A második szakaszban a hidratációs folyamat egy elosztása nagyszámú kristály hidrát.
Periódus gátolt reakció (közel indukció) kiterjeszti 1 ... 3 óra vagy több, majd a megsemmisítése kagyló alul növekvő kristályok ettringit és portiandit és hidrát képződés folyamata beleértve ettringit felgyorsul újra.
Miután 4 ... 6 óra elejétől a hidratációs folyamat jön egy szakaszában gyorsított reakció. Mivel a felhalmozott új reakciótermékek elpusztult héjrész gyógyít és hidratációs folyamat újra gátolt, amíg a következő réteg szakadási ettringit kristályok. Csak miután koncentrációjának csökkentésére ionok SO4 2 -, hogy egyensúlyi oldatban, a lehetőséget a további ettringit kristályosítás alatt a héj és annak szakadási eliminálódik.
Úgy véljük, hogy a folyamat a kötődését szulfátionok (oldattá alakul át) az ettringites befejezése után körülbelül egy nap a hidratálást. Ha a teljes SO4 2 - lépett a reakciót, és a C3 Ahx maradt a szabad állapotú, lehetőség van folyni egy kis mennyiségű ettringit reakcióba a kalcium, kalcium hydroaluminates gidrosulfoalyuminata (kalcium-hidrogén-szulfát):
A kalcium mennyisége tioszulfátot egy e reakció eredményeként csökken (lásd. Ábra 1.38). Növeli mint a mennyisége a szilárd oldat a C4 (A, F) H13. Kristályok kalcium-hidroszilikátok vannak ebben a lépésben képződött többnyire formájában hosszú rostok fejlesztettek pórustér lehetővé teszi számukra, hogy nő szabadon. Egyidejűleg, jelentős mennyiségű kristály tobermoritovogo gél. kristályos főkeret megkeményedése cementpép képződik ebben az időszakban (ábra 1.38).
A harmadik szakaszban (28 napig), a hidratálási folyamat fejlesztése sebessége korlátozza a víz diffúzióját a szűk pórusokon a reakciótermékek környező hidratálatlan cementszemcséket. Ebben a szakaszban, egy kalcium-hydroaluminate helyett ettringit, az a része, alumínium-oxid, amelyben vas-oxid szubsztituált; ettringit is mennek át az biszulfátsó.
Portland cement hidratációs sebessége határozza meg az egyes ásványok hidratáció mértéke. YM Butt elrendezve individulnye ásványok csökkenő hidratáció mértéke a következő sorozat: a kezdeti kifejezések C3 A> C4AF> C3 S> C2 S és a későbbi időszakokban C3 S> C3A> C4AF> C2 S.
Ezek a kapcsolatok megőrzését, és ásványi anyagok a készítményben a szintetikus cement, amely csak CaO, SiO2. AI 2O 3 és a Fe 2O 3. Ha a kalcium-szulfát van jelen a cement összetétele, akkor eloszlásuk a vegyületek más módon: C3S (alit)> C3A> C4AF> C2 S (belit).
A modern technológia - pásztázó elektronmikroszkóppal ESEM - STARK további megállapításokat a közelmúltban tett hidratáció, ami a finomított modell (ábra 1.39), [135, 136, 137, 138, 139]. Az alapvető különbség az előző előadás közül
• egy átmeneti képződése metastabil ásványi fázisú singenita (K2 SO4 · CaSO 4 · H2O) az ügynök, és a kálium-szulfát, amely határozza meg attól függően a szulfatálás mértékének a aluminát-cementet, vagy jelen, enyhén oldódik K2 SO4. Az alkálifém-gazdag cement szingén megfigyelt formájában nagy aggregátumok, alacsony alkáli cementet figyelhető formájában különálló, lemezszerű vagy csík alakú kristályok (lásd. Ábra 1.40). Singenita első kristályok már látható néhány perc után víz hozzáadásával. Miután 4-6 óra szingenikus eltűnik szekunder gipsz fordul elő, amely fokozott képződéséhez ettringit. Kálium formájában van kálium-szulfát, a pórusok oldatban;
• átmeneti képződése szekunder gipsz singenita;
• C-S-H-fázisok az első szakasz (300 nm), és átalakítani néhány nappal a hidrát fázisban (hossza 1,5 mikron). Előző gondolat, hogy az eredetileg képződött hosszú szálak C-S-H alakítjuk rövid szemcsés kristályok nem lehet ellenőrizni elektronikus kép ESEM.
Ábra 1.39- sematikus ábrázolása a cement hidratációs folyamatokban, függően attól a ideje Stark [137]
Ábra 1.40 - Crystals singenita cement: egy tányér # 8203, # 8203; alakú szintetikus szingén (balra); singenita aggregátumok alkáli-gazdag hidratáló cement 30 perc után
Különösen érdekesek azok a folyamatok, a felszínén és belsejében a cement szemek. Ábra 1.41 ábra Shrivenera áramkör [127], amely bemutatja az időzítés szekvenciáját hidrát fázis képződése a felszínen, vagy a szemcséken belül cement. Ennek eredményeként a hidratáció következő folyamatok játszódnak le:
• elején látható részecskéket különböző ásványi fázisok a klinker;
• 10 percen belül C3 egy része reakcióba lép a vízzel képez a felszínen szemcsék amorf gél aluminát; Oldódás után CaSO 4 hajtások jelennek meg „elsődleges” ettringit kristályok a pórus oldat és a felszínen a gabona;
• után körülbelül 10 órával a reakció C3S víz vezetett a megjelenése a külső bevonatot tartalmaz, amely a C-S-H;
• körülbelül 18 óra után a tűt ettringit következtében képződött az újrakristályosodási folyamat és a tumorok; hidratálás megkezdődik C3S, amely által ellenőrzött a diffúziós folyamat a belső gabona zónák;
• 1-3 nap ettringit reagál, hogy egy C3-biszulfát (hidrogén-szulfát formájában kalcium gidrosulfoalyuminata GSAK - 1);
• 2 hét hidratálása szilikát fázisban már előrehaladott mélyen a gabonát. Mivel a képződési sebességét C-S-H-fázisok függ a diffúziós ráta, akkor a cementszemcséket hidratációs folyamat csak akkor kell kitölteni, miután több hónapos, és a nagyobb cement részecskék - néhány év után.
A hidratációs folyamat fordul elő kezdetben csak egy nagyon vékony határréteg a klinker szemek. Oktatási szűk rétegek hidratálási termékek felületén gabona egyrészt, megakadályozza a víz bejutását az hidratálatlan területeken klinker, másrészt ez a réteg megakadályozza a diffúzióját ionok a belső a hidratáló cementszemcséket. Csak miután a megsemmisítése a védőréteg, hidratálódás bekövetkezésekor újra gyorsan, és eléri a mélyebb rétegek a klinker. A további menete hidratálás diffúzió szabályozza. Attól függően, hogy a szemcseméret, hidratáció tarthat néhány hétig, hónapig vagy akár évekig. Az elején a cementgyártás őrlési technológiával nem volt annyira tökéletes, így a cement szokott lenni viszonylag durva. Ez azt jelenti, hogy a beton készült durva cement, az erejét a növekedés üteme lassú, növeli az erejét beton történik sokáig. Ha elegendő víz a cement hidratációs folyamat előtt történik, amíg az összes részecskék nem teljesen progidratiruyutsya klinker. Például a beton szilárdsága védő bunker 1. és 2. világháborútól napjainkig folyamatosan növekszik. Így a beton szilárdsága növelhető évtizedek óta.
Ábra 1.41- sematikus ábrázolása a hidratációs a cement szemcsék [5] és [127] a Shriveneru
Hidratálása cementklinker különböző fázisok fordulnak elő különböző mértékben, a hidratációs erőssége kapott termék is nagyon különböző. Ezeket a kérdéseket tárgyaljuk részletesebben szakasz 2.1.11. Táblázat 1.22 áttekintést nyújt a fontos kötési tulajdonságainak fő klinkerásványokkal [4, 134, 149].
Táblázat 1.22- fő műszaki jellemzői a cement klinker [33]