Гидравлические вяжущие вещества

К гидравлическим вяжущим веществам относятся гидравлическая известь и различные цементы (портландцемент, пуццолановый и глиноземистый). Вяжущие свойства этой группы веществ обусловлены наличием в их составе ортосиликатов, алюминатов и ферритов кальция: Ca₂Si0₄, Ca₃(A10₃)₂, Ca (Fe0₂)₂.

Химический состав цемента находится в следующих пределах: СаО — 62—68%, А1₂0₃ — 4—9%, Si0₂ — 18—26%, Fe₂0₃ — 0,3—6%. В качестве сырья используют смесь известняка и глинистых пород или природные мергели, которые по химическому составу удовлетворяют требованиям, предъявляемым сырью. Сырьевая смесь подвергается термообработке в специальных вращающихся печах. При этом при 500 °C сырьевая смесь спекается в комья, а при 550—800°С алюмосиликаты глины разлагаются и структура сильно разрыхляется:

При 900—1000°С происходит разложение карбоната кальция:

При 1200—1300°С получаются искусственные минералы: двухкальциевый силикат (белит) — Ca₂Si0₄, трехкальциевый алюминат — Са₃(А10₃)₂, четырехкальциевый алюмоферрит — 4CaOAl₂0₃.Fe₂0₃.

При более высоких температурах (1300—1400°С) обжигаемая смесь частично расплавляется и избыточный оксид кальция взаимодействует с белитом с образованием трехкальциевого силиката:

Полученная смесь минералов называется клинкером:

• • 2Ca0-Si0₂ — белит;
• • 3Ca0-Si0₂ — алит;
• • ЗСа0-А1₂0₃ — целит;
• • 4CaOAl₂0₃-Fe₂0₃ — алюмоферрит.

В специальных устройствах-холодильниках клинкер быстро охлаждается, что предотвращает образование в нем крупных кристаллов. Остывший клинкер измельчают в тонкий порошок на шаровых мельницах. При размоле добавляют 5% гипса для регулирования процессов схватывания и до 15% гидравлических добавок (трепел, диатомит, природный кремнезем).