khimie.ru

Портланд-цемент представляет собой зеленовато-серый, дающий мелкую пыль порошок, состоящий из смеси сильно основных силикатов, алюминатов и ферратов (III) кальция. Его получают обжигом мелко измельченной смеси известняка и глины приблизительно при температуре до 1400 °C, при этом происходит спекание с образованием плотного клинкера, который затем размалывают в тонкую пыль.

Опыт показал, что оптимальное отношение «основных» и «кислых» составных частей в готовом портланд-цементе равно примерно 2:1. Это отношение называется гидравлическим модулем цемента. В указанном выше примере он равен 2,0; наименьшая допустимая величина 1,7. Главная основная составная часть − оксид кальция; наряду с ним портланд-цемент содержит часто незначительные количества оксида магния и оксидов щелочных металлов. Главная кислая часть цемента − диоксид кремния, затем оксид алюминия и обычно еще несколько процентов оксида железа. Затвердевание цемента основано главным образом на том, что содержащиеся в нем ортосиликат кальция и основной силикат кальция постепенно разлагаются под действием воды; при этом образуется моносиликат кальция СаSiO₃ (или же кислый силикат кальция Са[SiO₂(ОН)₃] в гидроксид кальция. Одновременно происходит разложение алюминатов и ферратов (III). Со временем первоначально выделившеяся гидроксид кальция превращается в карбонат. Важное значение при затвердевании цемента имеет, по-видимому, также образование соединения состава 2СаО∙SiO₂∙Н₂O. В природе это соединение встречается в виде редкого минерала гиллебрандита. На основании различных химических данных, между прочим, на основании того факта, что это соединение отдает свою конституционную воду при нагревании в две стадии (половину при 350 °С и другую при 600 °С). Тило рассматривает его одновременно как основную и как кислую соль Сa₂(ОН)[SiO₃(ОH)]. Эта точка зрения подтвердилась рентгеноструктурным исследованием. Продукты разложения и превращения, образующиеся при застывании цемента, выделяются в форме ультрамикроскопических, тесно переплетенных кристалликов, и, возможно также, отчасти в аморфном состоянии с образованием гелей. Таким образом, со временем в результате роста кристалликов возникает все более затвердивающася структура. Различие между затвердеванием известкового раствора (воздушного цемента) и затвердеванием гидравлического цемента заключается в первую очередь в том, что в последнем определяющим процессом является образование силиката кальция, тогда как в первом случае − образование карбоната кальция.