Гидравлическая известь

Гидравлическая известь, в отличие от воздушной, начав твердеть на воздухе, может продолжать твердение в воде. Способность гидравлической извести сохранять и увеличивать прочность в воде объясняется наличием в ее составе, кроме свободной СаО, силикатов, алюминатов и ферритов кальция, которые образуются при обжиге за счет реакций между глиной и известняком. Эти реакции, если глинистых примесей 6-20%, приводят к получению извести с гидравлическими свойствами. Гидравлическая известь оценивается по основному (гидравлическому) модулю m = .

Для слабогидравлической извести он равен 4,5 – 9,0, сильногидравлической – 1,7 – 4,5, романцемента – 1,7.

Портландский цемент.

Наибольшее значение как вяжущий материал в строительстве имеет портландцемент – продукт помола клинкера, полученного обжигом до спекания смесей из известняков и глин, встречающихся в природе (мергели) или искусственно составленных. При помоле к клинкеру добавляется гипс (до 2%) для замедления схватывания и гидравлические добавки (до 15%), увеличивающие стойкость портландцемента к разрушающему действию природных вод. Химический состав портландцемента следующий: СаО – 62-67%, SiО₂ – 20-24%, Al₂О₃ – 4-7%, Fe₂О₃ – 2,5%, MgO, SO₃ и прочих 1,5-3%. Состав портландцемента выражают при помощи модулей основного, или гидравлического – Г, силикатного – n и глиноземистого – Р, соответственно определяемых:

Г = = 1,9 2,4;

n =

Р = .

Оксиды связаны в клинкере в следующие минералы

3СаО∙SiO₂ (C₃S) – алит, 37 - 60%

2СаО∙SiO₂ (C₂S) – белит, 15 - 37%

3CaO∙Al₂О₃ (С₃А) – трехкальциевый алюминат, 7 - 15%

4CaO∙Al₂О₃∙Fe₂О₃ (C₄AF) – четырехкальциевый алюмоферрит, 10 - 18%

эти соединения реагируют при затворении цемента водой и дают различные гидраты, выделяющиеся в виде студней-гелей; они образуют пластичное тесто, которое затем схватывается и упрочняется в цементый камень

3СаО∙SiO₂ + (n+1)H₂O → 2 СаО∙SiO₂· nH₂O + Ca(OH)₂

2СаО∙SiO₂ + n H₂O → 2 СаО∙SiO₂ ·nH₂O

3CaO∙Al₂О₃ + 6 H₂O → 3CaO∙Al₂О₃∙6 H₂O

4CaO∙Al₂О₃∙Fe₂О₃ + (m + 6)H₂O → 3CaO∙Al₂О₃∙6 H₂O + CaO∙Fe₂О₃∙mH₂O

Ca(OH)₂

→ 3(4)CaO∙Fe₂О₃∙xH₂O

Глиноземистый цемент.

Глиноземистый цемент представляет собой продукт тонкого помола обожженной до плавления или до спекания сырьевой смеси, состоящей из боксита и известняка. Химический состав глиноземистого цемента следующий: около 40% СаО, около 40% Al₂О₃, остальное – примеси Fe₂О₃ (нежелательные) и др. оксиды СаО и Al₂О₃ находятся в глиноземистом цементе главным образом в виде минерала – однокальциевого алюмината СаО∙Al₂О₃. глиноземистый цемент быстро твердеет

2(СаО∙Al₂О₃) + 11Н₂О → 2 Al(ОН)₃ + 2СаО∙Al₂О₃∙8Н₂О.

Уже на третий день твердения прочность его приближается к максимальной. Сооружения из глиноземистого цемента стойки к сульфатной коррозии, но не стойки в щелочных средах, в которых идет разрушение камня в результате взаимодействия Al₂О₃ и Al(ОН)₃ со щелочами.