Page 347 - Основы_химии

479 al Ц Е М Е Н Т . 339

ший порошок, цемент способен с 3 частями (н даже более) крупного (угловатого) песка
п с водою сравнительно скоро (в несколько дней) твердеть (особенно после надлежащего
уплотнения, производимого постукиванцем и трамбованием) в каменистую массу, не усту­
пающую в вязкости и вообще в прочности многим камням и превосходящую обыкновенный
кирпич и известку. Поэтому не только все водные сооружения (докн, порты,
мосты и т. п.), но и" обыкновенные постройки, сделанные из цементпой массы, отличаются
большою прочностью. Для труб, сводов, резервуаров и т. п. особенна пригодна комби­
нация из железной основы (проводок, связей) и бетона ЛІонье. Толщина стен и сводов
из таких цементных масс может быть гораздо меньшею, чем из обыкновенной каменной
кладки. Год от года поэтому производство и потребление цемента быстро растет. Про­
исхождение точных сведений о цементах обязапо преимущественно наблюдениям Вика.
В России много содействовал распространению правильных сведений об этом предмете
проф. Шуляченко.
[479 aj (Дополнение А. Е. Ч И Ч И б а б и н а . ) Важное практическое значение гидра­
влических цементов было причиной того, что исследованию их состава, а также процессов,
происходящих при их схватывании и затвердевании, в последнюю четверть века было
посвящено огромное количество работ и все же не достигнуто сколько-нибудь полное
научное освещепие этих вопросов.
Михаэлис ввел понятие о «гидравлическом модуле», как факторе, обусловливающем
гидравлические свойства цементов. Гидравлическим модулем называется отнотпенпе
количества известп (и магнезии) к сумме кремнезема, глинозема п окиси железа. По
Михаэлису этот модуль должен равняться 2 : 1 ; однако, практически гидравлический
модуль со временем изменился и в настоящее время выражается цифрой от 2,1 до 2,2.
Позднее, исследования Еюна показали, что для качества цемента имеет значение также
«силикатный модуль», т.-е. отношение суммы окисей алюминия и железа к количеству
кремнезема. Этот модуль колеблется между 1 : 1,5 и 1:4,0, а в большинстве случаев его
величина лежит между 1:1,8 и 1:3,5. Богатые кремнеземом цементы схватываются и
твердеют медленно, а богатые глиноземом, наоборот, — схватываются и твердеют быстро,
и с течением времени затем их твердость увеличивается мало.
Исследования Ле Ша/телье, Тернебома и Г. іазенапа показали, что в обожжен­
ном цементе (клинкере) содержится стекловидная масса и не менее четырех кристал­
лических соединений, из которых главную роль играют два: «алит» и «целит». Выделить
эти вещества в чистом виде не было возможности, но для алита весьма вероятна фор­
мула ЗСаО. Si0 2 , так как искусственно приготовленный силикат этого состава по виду и
отношению к воде напоминает алит. Вообще же в гидравлических цементах больше
извести, чем сколько следует для среднего орто-силикалита 2Са(). SiO ä. Целит, повидимому,
представляет эвтектическую смесь, состоящую из трех соединений, содержащую кремнезем,
глинозем и окись железа. Алюминий, повидимому, образует алюминат кальцпя ЗСаОА1 2 О в ,
а железо — трикальций-диферрит 3CaOFe 20 3.
В процессе схватывания, как показал Михаэлис, большую роль играет образо­
вание студнеобразных коллоидов, имеющих большое значение также для водонепро­
ницаемых цементов. Наоборот, как показали повейшие исследования, дальнейшее затверде­
вание п прочность цемента сильно зависят от кристаллических образований, образующих
включения в студень. В процессах схватывания и затвердевания играют роль процессы
растворения и затем свертывания коллоидальных образований и кристаллизации гидрат-
ных соединений, прп чем около половины СаО выкристаллизовывается в виде кристал­
лического гидрата окиси кальцпя. Кроме того, образуются и гндратные кристаллические
силикаты.
Вайков (1923) произвел интересные исследования, освещающие природу главных
процессов, обусловливающих схватывание и затвердевание цементов. При действии воды
ва силикаты кальция, особенно легко и быстро на основные силикаты, к которым относится
алит, происходит полный гидролиз, при чем образуются гидраты окиси кальцпя и
кремнезем (по Байкову безводный кремнезем Si() 2 ). После обработки цемента водой,
спустя несколько времени, в течение которого благодаря гидролизу образуется пере­
сыщенный раствор продуктов гидролиза, происходит выпадение в коллоидальном состоя­
нии кремнезема-и гидрата окиси кальция, частью друг друга адсорбирующих; этот
процесс схватывания сопровождается значительным выделением тепла. Он заканчивается
в течение 12 — 24 часов. После этого начинается процесс перекристаллизации гидрата
окиси кальция из раствора, насыщенного по отношению к коллоидально-мелким частицам,
но пересыщенного по отношению к кристаллам гидрата окиси кальция. Образованию
сравнительно крупных кристаллов благоприятствует коллоидная структура кремнеземного
студня, в котором происходит кристаллизация. Процесс кристаллизацип, от которого и
зависит затвердевание цемента, является процессом длительным и сопровождающимся
лишь незначительным выделением тепла. Объяснение Байкова устанавливает аналогию
процессов, совершающихся с цементом, с простейшими процессами спекания в твердую
массу мелких порошков при обработке малыми количествами растворителя.
Ценным качеством цемента является постоянство объема во времени. Нарушения
объема ведут к вспучиванию и трещинам. Эти недостатки получаются прп избытке