Цементный клинкер (Eybyumudw tlnutyj)

Цементный клинкер
Цементный клинкер
	Медиафайлы на Викискладе

Кли́нкер (в цементной промышленности) — промежуточный продукт при производстве цемента.

Впервые получен французом Луи Вика в 1817 году. Название клинкер происходит от его сходства с обожженным кирпичом (Клинкерный кирпич).

Производство цемента

При нагревании смеси, полученной из ~75 % известняка (состоящего преимущественно из карбоната кальция CaCO₃) и ~25 % глины (состоящей большей частью из каолинита Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈ с массовым составом в 47 % оксида кремния (IV) SiO₂ и 39 % оксида алюминия Al₂О₃) или других материалов сходного валового состава и достаточной активности, до температуры 1450 °С происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер перемешивают с несколькими процентами гипса (около 5 %, что зависит от марки гипса и содержания SO₃ в клинкере) и тонко перемалывают. Гипс управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67 % СаО, 22 % SiO₂, 5 % Аl₂О₃, 3 % Fе₂O₃ и 3 % других компонентов.

Его также можно комбинировать с другими активными ингредиентами или добавками к цементу для производства других типов цемента , в том числе в соответствии с европейским стандартом EN 197-1:

CEM I: чистый портландцемент (обычный портландцемент, OPC).
CEM II: композитные цементы с ограниченным добавлением известнякового наполнителя или доменного шлака (BFS).
CEM III: доменный цемент BFS-OPC
CEM IV: пуццолановые цементы
CEM V: композитные цементы (с большими добавками BFS, летучей золы или микрокремнезема)

Четыре главные фазы клинкера

Алит

Является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров; содержание его составляет 50—70 %. Это трёхкальциевый силикат, 3СаO*SiО₂ (сокращенно обозначают C₃S), состав и структура которого модифицированы за счёт размещения в решётке инородных ионов, особенно Mg²⁺, Аl³⁺ и Fе³⁺. Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности; для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

Белит

Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15—30 %. Это двукальциевый силикат 2СаO*SiО₂ (C₂S), модифицированный введением в структуру инородных ионов и обычно полностью или большей частью присутствующий в виде β-модификации. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки. Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

Алюминатная фаза

Целлит

Содержание алюминатной фазы составляет 5—10 % для большинства нормальных цементных клинкеров. Это трехкальциевый алюминат 3СаO*Al₂O₃, существенно изменённый по составу, а иногда и по структуре, за счёт инородных ионов, особенно Si⁴⁺, Fe³⁺, Nа⁺ и К⁺. Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание реагент, обычно гипс.

Алюмоферритная фаза

Браун-миллерит

Ферритная фаза (CaAlFe) составляет 5—15 % обычного цементного клинкера. Это — четырёхкальциевый алюмоферрит 4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃, состав которого значительно меняется при изменении отношения Al/Fe и размещении в структуре инородных ионов. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в более поздние сроки.

В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция. С химической точки зрения портландцементный клинкер состоит из следующих основных компонентов: