Цемент химические реакции

В этой зоне образуются оксиды кальция, алюминия, диоксид кремния по реакциям:. В этой зоне протекают экзотермические реакции синтеза минералов из оксидов:.

цемент химические реакции

На скорость реакции в твердом состоянии большое влияние оказывают строение и дефекты кристаллических решеток исходных веществ, а также величина поверхности контактов реагирующих веществ, которая растет с увеличением степени дисперсности.

При повышении температуры возрастает колебательное движение элементарных частиц, составляющих кристаллическую решетку, и они получают возможность диффундировать. В результате сложных физико-химических процессов с участием жидкой фазы образуются мельчайшие кристаллы трехкальциевого силиката — алита:.

В этой же зоне обжигаемый материал спекается в кусочки размером мм, называемые клинкером. Клинкер — это продукт обжига цемента. Шестая зона — зона охлаждения. По выходе из печи клинкер необходимо быстро охладить в специальных холодильниках, чтобы не образовывались крупные куски.

В строительном деле успех всегда зависит от прочности возводимой постройки. Чем прочнее будут скреплены отдельные кирпичи или камни, тем прочнее станет и иен кладка.

При нормальных условиях степень диссоциации воды очень невелика, однако на границе твердое тело — жидкость при гидратации возможно возрастание степени диссоциации. Ион водорода в силу очень малого размера и минимального заряда обладаеа большой способностью к диффузии внутрь решетки с последующим образованием ОН-групп. Возможность миграции протонов в силикатную массу и другие кристаллические соединения подтверждается данными ИК-спектроскопии о возникновении групп ОН [7].

Промежуточной стадией переноса протона через атомы кислорода является образование водородной свизи, которое зависит от степени ионности связи [8], определяющей способность протона закрепиться на кислороде и дальше мигрировать внутрь кристалла. Протонизация также значительно благоприятствуют деформированность структурных полиэдров, наличие различного рода дефектов и дислокаций, создающих градиент внутрикристаллических полей.

Способы получения цемента

По мнению М. Сычева, в последние годы физико-химия вяжущих систем достигла состояния, позволяющего перейти на качественно новый уровень рассмотрения процессов гидратации. При этом следует учитывать множество кинетических факторов и наличие промежуточных стадий. Влияние особенностей строения, структуры и состава клинкерных минералов иа процессы их гидратации рассматривалось в трудах 8 Международного конгресса по химии цемента Рио де-Жанейро, При этом в ряде работ советских ученых структура оценивалась на молекулярном и электронном уровнях, принимались во внимание такие кристаллохимические факторы, как тип химической связи, длина связей, валентные углы, координационные числа.

Что такое цемент?

Сватовская и М. Сычев считают, что в качестве критерия способности твердой фазы к взаимодействию с водой можно использовать отношение ионных радиусов катиона и аниона, разность электроотрицательностей и произведение этих величин.

Фактор электронного строения безводных гидратационно активных фаз меняет их способность к гидратационному твердению. Одним из механизмов взаимодействия твердой фазы с водой является донорно-акцепторным.

цемент химические реакции

Роль лигандов при этом играют молекулы воды, а акцептором служат анионы твердой фазы, имеющие вакантные орбитали во внешнем уровне. На скорость гидратации клинкерных минералов в значительной мере оказывают влияние различные примеси и характер дефектности кристаллов твердой фазы [9].

цемент химические реакции

Байковым, который обобщил взгляды Ле Шателье и Михаэлиса и развил их дальше. Ход процессов, по Байкову, начинается с химической реакции между цементными минералами и водой без их предварительного растворения, то есть в твердофазном состоянии топохимически.

Затем образовавшиеся соединения - гидраты растворяются в воде и создают насыщенный раствор, в котором продукты последующей гидратации уже не могут растворяться и поэтому они вынуждены выделяться в виде очень мелких частиц, образуя систему, имеющую вид студня, постепенно переходящего в гель в результате прямого присоединения воды к зернам цемента.

Общим в этих теориях, несмотря на определенные различия, является то, что после соприкосновения вяжущего вещества с водой образуются новые соединения - гидраты, имеющие вид мельчайших частиц, обладающих свойствами коллоидов которые находятся в термодинамическом равновесии с окружающей средой.

Содержание

Очевидно, что независимо от того, образуются ли частицы новой фазы в результате кристаллизации через раствор или по реакции твердой фазе, они будут обладать всеми свойствами, присущими коллоидным системам, вследствие их малых размеров. Что касается природы новой фазы - зародышей частиц новообразований: аморфной по Байкову или кристаллической по Ле-Шателье , то этот вопрос не является принципиальным, так как подобные частицы не могут длительное время оставаться неизменными.

Они будут укрупняться, и их рост будет протекать в соответствии с известным принципом Гиббса - Кюри - Вульфа, согласно которому поверхность, в данном случае - частиц гидратов, будет стремиться к такой форме, которая соответствует минимуму поверхностной энергии, и, следовательно, эти частицы должны относительно быстро превращаться в реальные кристаллы, то есть обладать кристаллической структурой.

цемент химические реакции

Оценивая эту проблему в целом, надо отметить, что коллоидная теория не могла решить, а кристаллизационная теория и не ставила перед собой задачу глубокого изучения процессов химических превращений, происходящих с вяжущими веществами при их твердении. Такой подход в науке называется феноменологическим, то есть рассматривающим проблему лишь на уровне явления.

Одним из основных свойств цемента является прочность, которая определяется в положенные сроки испытанием образцовбалочек размером 40x40x мм первоначально на изгиб, а затем половинок — на сжатие. Балочки готовят из раствора состава 1 ч.

Для рассмотренных теорий твердения феноменологический подход оправдан тем, что в тот период времени отсутствовала лабораторная база для более глубоких исследований. И лишь в последние десятилетия, когда появились современные методы и приборы рентгенофазовый и дифференциально-термический анализы, ядерно-магнитный резонс инфракрасная спектроскопия, электронная микроскопия и др.

Химия цемента

Стало очевидным, что оценку вяжущих свойств неорганических соединений, получаемых в процессе обжига, необходимо вести комплексно, учитывая кристаллохимические особенности веществ, кинетические и термодинамические факторы. Поэтому сегодня усилия ученых направлены, преимущественно, на детализацию механизмов, обеспечивающих гидратацию и твердение вяжущих веществ.

Этим вопросом занимались и занимаются ученые самого различного профиля. По вопросам твердения опубликованы тысячи работ. Такое обилие работ, с одной стороны, способствует развитию, продвижению вперед исследуемой проблемы, а с другой стороны, вызывает определенные трудности при изучении проблемы, особенно у начинающих специалистов.

цемент химические реакции

Трудности связаны как раз с обширностью информации, ее многогранностью, несистемностью. Поэтому, чтобы более или менее стройно изложить современные представления, необходимо, на наш взгляд, прибегать к методологии исследования сложных систем.

Химические процессы взаимодействия цементных минералов с водой

А в том, что процессы твердения представляют собою сложную систему с многочисленными внутренними связями, возражений, по-видимому, не должно быть. Основой методологии исследования сложных систем является принцип анализа многоуровневой древовидной нисходящей иерархической структуры и синтеза управляющих воздействий, реализуемых на верхних уровнях управления.

цемент химические реакции

В такой постановке проблемы именно анализ во всей его глубине позволяет раскрыть наиболее существенные факторы, оказывающие влияние на твердеющую систему.

Стратегия системного анализа физико-химических систем ФХС достаточно полно разработана и представлена в Московском химико-технологическом университете им.

Под гидратацией понимают реакции клинкерных составляющих с водой присоединение води , причем образуются твердые новообразования гидраты , которые заполняют первоначально залитый цементом и водой объем плотным наслоением гелевых частиц, вызывая тем самым упрочнение. Таким образом, без воды твердение невозможно.

Менделеева школой академика В.