Минеральный состав портландцементного клинкера, характеристики клинкерных минералов и их влияние на свойства портландцемента

Химический состав клинкера выражают содержанием оксидов (% по массе). Главными являются: СаО-63-66%, SiO₂-21-24%, Al₂O₃-4-8%, Fe₂O₃=2-4%, суммарное количество которых составляет 95-97%. В процессе обжига главные оксиды образуют силикаты, алюминаты, алюмоферрит кальция. Основными минералами клинкера являются:

Алит 3CaO*SiO₂(С₃S)– главный минерал цементного клинкера, имеет большую активность в реакции с водой (в начальном сроке). Быстро твердеет и набирает высокую прочность, содержится в клинкере в количестве 45-60%. Белит 2CaO*SiO₂ (C₂S) менее активен, чем алит, второй по важности и содержанию (20-30%) минерал клинкера. Твердеет медленно. К месячному сроку его продукт обладает сравнительно невысокой прочностью. Трехкальциевый алюминат 3СаО*Al₂O₃(С₃А). Самый активный; отличается быстрым взаимодействием с водой. Большое тепловыделение. Быстрое твердение порождает раннее структурное образование в цементном тесте и сильно ускоряет сроки схватывания (несколько минут). Если не ввести добавку гипса, то получится цемент «быстряк» - бетонная смесь, которая не успевает перемешаться и уложиться в форму. С₃А из всех минералов наименее морозостойкий, содержание в клинкере 4-12%.

Четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃ обладает умеренным тепловыделением. Быстрота твердения занимает промежуточное положение между алитом и белитом. Прочность продуктов твердения (гидратация) в ранние сроки ниже, чем у алита и выше, чем у белита, содержится в количестве 10-20%. Содержание СаО и MgO не должно превышать соответственно 1 и 5%, иначе снижается качество цемента. Щелочи(Na₂O, K₂O) присутствуют в виде сульфатов, их содержание не должно превышать 0,6% из-за опасности растрескивания.