О‘zbekiston respublikasi oliy va о‘rta maxsus ta’lim vazirligi toshkent kimyo-texnologiya instituti

Mineralogik tarkibi. Yuqorida kо‘rsatib о‘tilgan tо‘rtta oksid (CaO, SiO₂, Al₂O₃ va Fe₂O₃) portlandsement klinkerida birikib kalsiy silikat, kalsiy alyuminat va kalsiy alyumoferritlarini hosil qiladi. Sement klinkerining shlifi mik­roskop orqali kо‘rilganda u asosan kristalik strukturali kalsiy silikatlardan iborat. Kalsiy silikatlar oraligida shishasimon amorf oraliq moddalar deb ataluvchi alyuminat va alyumoferritlar joylashadi. Portlandsement xossalari ana shu minerallar miqdoriga bog‘liq.
Portlandsement klinkerining asosiy minerallari kuyidagilar:
Uch kalsiy silikat (alit) —3СaO•SiO₂ yoki C₃S.
Ikki kalsiy silikat (belit) —2СaO•SiO₂ yoki C₂S.
Uch kalsiy alyuminat — 3СaO•Al₂O₃ yoki S₃A.
Tо‘rt kalsiy alyumoferrit (selit) —4CaO•Al₂O₃•Fe₂O₃ yoki C₄AF.
Normal tarkibli portlandsement klinkerida asosiy minerallarning protsent miqdori quyidagicha bо‘lishi mumkin:C₂ S —45…60%; C₂S—15…37%; C₃A—7…15%; C₄AF—10…18%.Ishlab chiqarish sharoitlarida CaO ni yuqorida kо‘rsatib о‘tilgan minerallar kо‘rinishida batamom biriktirish qiyin. Shuning uchun klinker tarkibida erkin, birikmagan holda bir oz CaO qolishi mumkin. Klinkerda erkin CaO bо‘lsa, u port­landsement xossalariga magniy oksidga nisbatan xavfliroq ta’sir kо‘rsatadi, ya’ni u hajmiy juda notekis о‘zgaradi. Er­kin CaO sementtoshni bо‘zib yubormasligi uchun klinkerni tuyishdan oldin erkin CaO havodagi nam ta’siridan sо‘nib ulguradigan qilib ma’lum vaqt omborlarda yetiltiriladi. Shunda klinker birmuncha yumshaydi va uni tuyish osonlashadi. Hozirgi vaqtda ishlab chiqarishni avtomatlashtirish munosabati bi­lan klinker yetiltirib о‘tirilmaydi, ishlab chiqarish ancha mukammal tashkil etiladi. Portlandsementning asosiy texnik xossalari klinker tarkibida muxim minerallardan necha protsent borligiga bog‘liq. Shuning uchun klinkerning mineralogik tarkibiga qarab, portlandsement kuyidagi turlarga bо‘linadi:
-alit portlandsement, undagi uch kalsiy silikat 60% dan ortiq, C₃S: C₂S nisbat esa 4 dan katta;
-belit portlandsement tarkibida 37% dan ortiq ikki kalsiy silikat bor, C₃S:C₂S nisbat 1 dan kam;
-alyuminat portlandsement, tarkibida uch kalsiy alyuminat 15% dan ortiq. C₃A miqdoriga qarab sementlar oz alyuminatli (C₃A dan 5% gacha), о‘rtacha alyuminatli (5…9% C₃A) va kо‘p alyuminatli (C₃A 9% dan ortiq) sementlarga bо‘linadi;
-alyumoferrit (selit) portlandsement, tarkibidagi tо‘rt kalsiy alyumoferrit 18% dan ortiq.
Klinker tarkibida ba’zan bir yо‘la ikki xil mineral miqdori kо‘p bо‘lishi mumkin. Bunday portlandsement qо‘sh nom bilan ataladi: alit-alyuminat, alit-belit yoki belit-selit. Har bir klinker uchun mineralogik xossalar, beton ishlati­ladigan sharoitlarga qarab tegishli mineralogik tarkibli sement tanlanadi.
Alit — portlandsementning yuqori mustahkamligi, tez qotuvchanligi va boshqa qator xossalarini ta’minlovchi klinkerning muhim silikat mineralidir. Uning miqdori klinker tarkibida 45…80%. Hozirgi kunda uni uch kalsiy silikatning kam miqdordagi MgO, A1₂O₃, P₂O₅, Sg₂O₃ va boshqalar bilan qattiq eritmasi deb hisoblanadi. C₃S tarkibida bu moddalarning miqdori kam bо‘lishiga (2…4%) qaramay, ular C₃S ning struktura va xos­salariga ma’lum darajada ta’sir kо‘rsatadi.Laboratoriya sharoitida toza kimyoviy komponentlardan tayyorlangan uch kalsiy silikat bilan sanoat miqyosida yoki laboratoriya sharoitida tabiiy xom ashyolardan hosil bо‘lgan sement klinkeridagi alit farqini albatta bilish kerak. C₃S uchta polimorf modifikatsdiyalarda uchraydi. Toza C₃S odatda tiriklin formasida kristallanadi, qо‘shimcha­lar esa uni monoklin, ba’zan tiriklin strukturaga (sementlarda) о‘tkazadi.Alit kristallar odatda oltiyoqlik yoki tо‘g‘riburchaklik shaklda bо‘ladi. Uning zichligi 3,15 g/sm³. Toza C₃S 1200…1250°S dan 1900…2070⁰С gacha temperatura oraligida barqaror bо‘ladi. Bu temperaturadan pastda C₃S—C₂S va CaO ga parchalanadi. 2070^oС dan yuqorida esa C₃S eriydi. Pastki temperatura chegarasi amaliy ahamiyatga ega, chunki klinker sanoat pechida sovish zonasiga о‘tib soviyotganda bir oz vaqt 1200…1250 ^oС chegarada turib qoladi, bu esa C₃S ning parchalanishiga olib keladi va demak, klinker sifatini yomonlashtiradi. Odatdagi temperaturalarda о‘ta sovish sababli klinker parchalanmaydi.
Portlandsementning mustahkamligiga va boshqa xossalariga klinkerdagi alit kristallarining shakli (о‘lchami, klinker bо‘ylab turli о‘lchamdagi kristallarning taqsimlanishi, kristallanish darajasi va boshqalar) ham ancha ta’sir kо‘rsatadi. Petrografik taxlillarning kо‘rsatishicha, 600…700 markadagi portlandsementni tayyorlash uchun klinker tarkibidagi turli о‘lchamli alit kristallarning orasida asosan о‘lchami 3…20 mkm yiriklikdagi kristallar kо‘proq bо‘lishi kerak. Bundan tashqari, kristallar tо‘g‘ri prizmatik yoki geksagonal shaklda bо‘lishi ma’kul.Xom ashyo tarkibidagi mavjud yoki maxsus xom ashyo aralashmasiga kiritiladigan FeO, MgO, CaSO₄, CaF₂, R₂O₅, TiO₂, Sg₂O₃, MnO, Fe₂O₃ kabi qо‘shilmalar portlandsement mustahkamligiga ijobiy ta’sir etishi aniqlangan. Kuydiriladigan xom ashyo aralashmalari tarkibida 0,1…0,5% miqdorda yuqorida aytilgan qо‘shilmalarning bо‘lishi alitning kristallanishiga legirlovchi modda sifatida ta’sir kо‘rsatadi, bu esa sementlarning aktivligini oshirishga imkon tug‘diradi.
Portlandsement klinkerida hosil bо‘ladigan alit tarkibini quyidagi formula bilan ifodalash mumkin: 54СaO • 16SiO₂ • MgO • Al₂O₃
Belit - portlandsement klinkerining ikkinchi asosiy minerallaridan biridir. U alitdan dastlabki kunlarda sekin qotishi bilan farqlanadi. Uning asosiy mustahkamligi bir yil atrofida tо‘planadi. Bu mustahkamlik alitning mustahkamligiga yaqin.
Ikki kalsiy silikat, alit singari kam miqdordagi qо‘shimchalar (1…3%) bilan qattiq eritma hosil qilib belitga aylanadi. Bunday qо‘shimchalarga Al₂O₃, Fe₂O₃, Sg₂O₃ va boshqalar kiradi. Ikki kalsiy silikatning tо‘rtta polimorf formasi borlig‘i aniqlangan: —C₂S; — C₂S; ¹— C₂S;  — C₂S. N.A.Toropov fikricha ikki kalsiy silikatning yana beshinchi polimorf formasi ¹ — C₂S ham bor. Erish temperaturasi 2130…1425°C chegarada — modifikatsiya barqaror bо‘ladi, bu temperaturalardan pastda a¹—formaga о‘tadi. Sanoat klinkerlarida a— modifikatsiyani barqarorlashtirish qiyin bо‘lgani uchun u kam uchraydi, a¹— C₂S 1425…830°C temperaturada barqaror. Bundan past temperaturada, sekin sovitish sharoitida toza a¹—C₂S turi past temperaturada barqaror bо‘lgan g— C₂S formaga о‘tadi. a¹— C₂S tez sovitilganda 670 °C gacha hamma temperaturada barqaror bо‘lmagan va g- C₂S ga aylanishga moyil bо‘lgan b-C₂S formaga о‘tadi. Ammo bu jarayonning ketishiga b-C₂S kristalik tо‘riga kam miqdorda (1…3%) kirib qolgan qо‘shimchalar xalaqit beradi. Barqarorlashtiruvchi qо‘shimchalar rolini A1₂O₃, Fe₂O₃, MgO, Na₂O, K₂O va Sg₂O₃ hamda boshqalar bajaradi. Shu bilan birga, b-C₂S ning barqarorligini oshiruvchi faktor bо‘lib, uni oddiy (xona) temperaturasigacha sovitish xizmat qiladi.-C₂S formaning -C₂S ga aylanishida umumiy hajmi 10 % ga ortadi. Shuning uchun material donalarining yorilishi va kukunga aylanishi kо‘zatiladi, -C₂S 100 °C gacha tempera­tura muxitida deyarli suv bilan reaksiyaga kirishmaydi. Shuning uchun u bog‘lovchilik xususiyatlarini namoyon qilmaydi. Faqat nam issiq sharoitda ishlov berilganda (avtoklavlarda) u bog‘lovchilik xususiyatlarini namoyon qiladi. -C₂S ning zichligi 3,28 ga teng, -C₂S niki esa 2,97 g/sm³.Belitning gidravlik aktivligi, alit kabi kristallarning tuzilishi, kristallarning о‘lchami, zichligi, yoriqlar va qо‘shimchalarning strukturasiga (kirib qolganligiga) bog‘liq. Tojdor chetli dumaloq zich strukturali о‘rtacha о‘lchamlari 20…50 mkm bо‘lgan belitli selitlar yuqori mustahkamlikka ega. Kristal­larning tezdan parchalanishi tufayli katta sathni hosil qiluvchi sistemalar sementlarning gidravlik aktivligini oshiradi.