Рис. 62. Линейная деформация и обезвоживание гидроалюмината кальция при нагревании: 1 — 2 — С3А5; 3—С5А3; 4—СА; 5—С4А • 12Н20; 6—С2А • 8Н20.title="Рис. 62.Линейная деформация и обезвоживание гидроалюмината кальция при нагревании"
При нагреве до 400° обезвоживание гидроалюминатов почти заканчивается. При дальнейшем нагреве до температур от 600 до 1200° основная масса состоит из изотропного вещества, содержащего небольшое количество ЗСаО • 5A12О3 и γ-2СаО • Si02. При нагреве выше 1200° количество кристаллов ЗСаО • 5А1203 возрастает. Свободной извести в шлифах обожженного затвердевшего глиноземистого цемента не обнаруживается.
Для всех трех алюминатов наибольшая усадка (см. рис. Б2) наблюдается при температурах максимальной дегидратации. Гидратированный С5А3 отличается от остальных двух алюминатов значительно большей усадкой как при нагревании, так и после охлаждения. При нагревании гидратированного СА происходит значительная усадка, но эта усадка меньше, чем при нагревании гидратированного С5А3. Различие в методах получения алюминатов почти не влияет на изменение линейных температурных деформаций. Усадка гидратированного СА, полученного плавлением после нагревания и обезвоживания, составляет 3,41 %, а для изготовленного спеканием— 4,3%. Характер линейных деформаций у гидратированного С3А5 при нагревании до 900° и СА одинаков. При нагреве свыше 1000° наблюдается небольшое расширение. Замеренная после охлаждения усадка обезвоженного С3А5 составляет всего лишь 0,14%.
При температуре порядка 800—1000° алюминаты полностью обезвоживаются. Наблюдаемая при этих температурах потеря прочности (на сжатие) составляет для С5А3—53%, для СA—18—24% и для С3А5— 18,5%. Гидратированные СА и С3А5, под нагрузкой 2 кг/см2 при высоких температурах ведут себя почти одинаково (рис. 63). Для гидратированного C5A3 начало деформации под нагрузкой наступает при температуре, которая на 100—120° ниже, чем для двух других алюминатов.
Рис. 63. Температура деформации под нагрузкой 2 кг/см2 гидратированных алюминатов кальция I)- 5СаО-ЗА1203; II) — СаО • Al20 III)—ЗСаО 5А12О3; 1—полное разрушение; 2 — 4% сжатия; 3 — начало размягченияtitle="Рис. 63. Температура деформации под нагрузкой"
Затвердевший глиноземистый цемент представляет собой сросток кристаллов различных гидроалюминатов кальция в теле гидроалюминатов и гидроокиси алюминия. Температура дегидратации отдельных гидратных соединений, образующих кристаллический сросток, различна, а поэтому интервал температуры дегидратации относительно растянут. Общий эффект дегидратации глиноземистого цемента при небольшой скорости нагревания (около 10 град/мин) на термограммах может быть разделен на ряд эффектов, его составляющих. По форме, количеству и температуре они резко отличаются от эффектов дегидратации портландцемента и могут служить характерными признаками при определения не только природы, но и степени гидратации цементов.
Таблица 41. Химический состав глиноземистого цемента. %.
Si02 | А1203 |
| СаО | MgO | П.п.п. | Сумма |
| SO2 | ||
12,94 |
| 44,10 |
| 38,86 | 1,06 |
| 2,98 | 100,56 | 0,34 |
Как видно из рис. 64, на термограмме глиноземистого цемента наблюдается один большой, сложный эндотермический эффект в интервале температур 100—300°. На фоне этого эффекта выделяется три изгиба, характеризующие ступенчатость потери воды гидратными соединениями затвердевшего цемента. Из рассмотрения кривой термограммы следует, что отдача цементным камнем связанной воды происходит ступенями при 110 — 130, 180 — 200 и 280—300°.
Рис.64. Термограмма глиноземистого цемента.title="Рис.64. Термограмма глиноземистого цемента"
На рис. 65 приведены результаты термического анализа негидратированного и гидратированного глиноземистого цементов, а также гидратированного и высушенного при 110 и 300°. На термограмме гидратированного цемента наблюдается три эффекта: первые два эндотермических эффекта при 110 и 280° связаны с потерей воды гидратными соединениями цементного камня, третий при 900° характеризуется экзотермической реакцией кристаллизации глинозема. Эти эффекты в значительно меньшей степени обнаруживаются или даже совсем не проявляются при высушивании цементного камня при 110 и 300° и повторном нагревании до 1000°.
Таким образом, одним из отличительных признаков глиноземистых цементов является образование большого суммарного эндотермического эффекта в интервале температур 100—300°, тогда как у затвердевших портландцементов — два эндотермических эффекта: низкотемпературный около 120° и высокотемпературный — дегидратации гидрата окиси кальция при 500—550°.
При нагревании в определенном температурном интервале происходит расширение цементного камня, но при большем нагревании начинается сокращение объема, превышающее по своим размерам первоначальное расширение. Расширение образцов при нагревании прекращается при температуре 235°. Возвращение образца к нормальным размерам происходит при температуре 445°.
Рис. 65. Термограммы: а) глиноземистого цемента 11; б) глиноземистого цемента 1; А—дегидратированного; Б—гидратированного; В—гидратированного, высушенного при 110°; Г — гидратированного, высушенного при 300°.title="Термограммы"