Главная → Статьи

Натуральный цемент

Натуральным цементом называется продукт, получаемый путем тонкого измельчения обожженного глиносодержащего известняка. Температура обжига не должна быть выше той, которая необходима для удаления углекислоты.

Первый стандарт АСТМ на натуральный цемент (С-10—37), принятый в 1904 г., разрешал добавлять к цементу -после обжига до 5% безвредных материалов. Однако новый стандарт АСТМ С-10—49, утвержденный в 1949 г., более точно определяет количество и характер разрешаемых добавок:

«Не разрешается вводить после обжига, помимо воды и (или) природного сульфата кальция, какие-либо добавки, за исключением воздухововлекающих при изготовлении воздухоудерживаю-щего натурального цемента; эти добавки должны вводиться при помоле. Кроме того, по желанию потребителя можно вводить в воздухоудерживающий натуральный цемент при его изготовлении хлористый кальций в количестве, не превышающем 2%, для возмещения потери прочности, вызванной вовлечением воздуха».

Натуральный цемент был известен много столетий назад, когда он широко применялся в качестве вяжущего материала. Известно,, что греки и римляне применяли цемент, который схватывался и твердел под водой. В Соединенных Штатах производство натурального цемента началось лишь после 1820 г. Спрос на этот цемент значительно вырос в связи с развернувшимся строительством внутренних каналов и других водных путей. В течение XIX в. производство и потребление натурального цемента непрерывно возрастало. Только за десятилетие (1890—1900 гг.) было произведено свыше 13 640 тыс. г этого цемента. Но в дальнейшем его все больше стал вытеснять гораздо быстрее твердеющий портландцемент. Для того, чтобы натуральный цемент набрал полную прочность, ему требуются месяцы и годы. Вместе с тем бетону из-натурального цемента приписывают такие свойства, как водонепроницаемость, сульфатостойкость и малое тепловыделение.

В 1920 г. натуральный цемент стали применять для строительных растворов, и это способствовало некоторому росту его производства. В настоящее время его используют не только для строительных растворов, но и в смеси с портландцементом для изготовления бетона, обладающего определенными специфическими свойствами.

Сырьем для производства натурального цемента служит натуральный мергель, содержащий смесь соединений извести и кремнезема, которые при обжиге ниже температуры плавления дают гидравлические силикаты кальция.

В прежнее время обжиг натурального мергеля производился в вертикальных (шахтных) печах. Мергель загружался в печь слоями вперемежку с углем. Обожженный продукт выпускался через нижнюю часть печи. Для прохождения материалов через печь требовалось около недели. Часто приходилось сортировать обожженный мергель вручную для удаления пережженного, оплавившегося материала. В настоящее время натуральный цемент обжигают во вращающихся печах с точным соблюдением температурного режима.

Изучение химического состава необожженного натурального мергеля показывает, что он содержит недостаточно извести для образования трехкальциевого силиката, даже если при обжиге будет достигнуто фазовое равновесие. Натуральный цемент, обжигаемый только до температуры кальцинирования, не подвергается плавлению; согласно исследованиям Вейера, при температуре ниже 1300 °С трехкальциевый силикат не образуется.

Натуральный цемент имеет различный состав, главным образом по содержанию магнезии.

Раньше считали, что в процессе обжига магнезия связывается •с кремнеземом. Однако в дальнейшем было установлено, что в цементе содержится много магнезии в виде свободной окиси магния. При гидратации в процессе производства или во время изготовления раствора образуется гидроокись магния, которая повышает пластичность и удобообрабатываемость бетонной или растворной смеси.

Браунмиллер исследовал образцы натурального цемента двух заводов петрографическим и рентгенографическим методами. Главными фазами в этих образцах оказались двухкальциевый и однокальциевый силикаты. В тех случаях, когда содержание извести в мергеле достаточно высоко, основным гидравлическим компонентом цемента является двухкальциевый силикат. Приведем выдержку из неопубликованного отчета Браунмиллера:

«Основным продуктом реакции, образующимся в натуральном цементе, является бета-двухкальциевый силикат. Это соединение может быть идентифицировано с помощью микроскопа. На рентгенограмме цементного образца хорошо различимы характерные линии бета-двухкальциевого силиката, что свидетельствует о преобладании этой фазы в цементе.

Помимо бета – двухкальциевого силиката, в натуральном цементе наблюдается в небольшом количестве и другая силикатная фаза, по-видимому, однокальциевый силикат. Он присутствует не в виде чистого соединения и может содержать небольшие включения SiOo и MgO в твердом растворе.

Характерные линии трехкальциевого силиката полностью отсутствуют на рентгенограмме цемента. Микроскопически его также не удается обнаружить. Следовательно, это соединение не присутствует в натуральном цементе или же содержится в столь малых количествах, что его нельзя определить существующими методами исследования.

Так как даже очень легко образующийся однокальциевый алюминат не содержится в количестве, достаточном для определения его с помощью рентгенографии, то можно заключить, что реакция между СаО и А1203 не заканчивается при температуре обжига натурального цемента. Таким образом, часть глинозема остается в виде алюмосиликата, а часть образует небольшие количества однокальциевого алюмината и, возможно, пятикальциевого трех-алюмината».

Пожалуй, одной из важнейших заслуг натурального цемента в развитии современной технологии бетона является то, что применение его в смеси с портландцементом побудило исследователей заняться вопросом о воздухововлечении. В начале 1930-х годов было замечено, что бетон, изготовленный из смеси натурального и портландекого цементов, обладает большей устойчивостью против замораживания и оттаивания, чем бетон из одного портландцемента. Некоторые считали, что это свойство бетону придает натуральный цемент сам по себе. Другие же приписывали улучшение свойств бетона тому обстоятельству, что при помоле натурального цемента применялся в качестве интенсификатора жир, который мог оказать благоприятное действие, особенно на бетоны с пониженной плотностью. В связи с этим стали применять жир и при помоле портландцемента, который также приобрел более высокую морозостойкость.

В это время еще ничего не было известно о воздухововлечении, но начатые тогда опыты привели в дальнейшем к получению современных воздухоудерживающих бетонов.

Ваш отзыв