Влияние фосфорного ангидрида на цемент
Пентаксид фосфора (фосфорный ангидрид) содержится в клинкере, полученном из обычного
цементного сырья в весьма незначительных количествах (порядка 0,2—0,3%),
которые ускоряют процесс твердения портландцемента. Опыт работы некоторых
цементных заводов показал, что при попадании в состав сырьевой смеси оксидов
фосфора резко понижалась прочность цемента. Часто было трудно установить причину
существенного снижения гидравлической активности, так как при обычном
химическом анализе оксид фосфора осаждается с полуторными оксидами и тем самым
меняет химическую характеристику состава клинкера. Однако при более детальном
анализе удавалось обнаружить заметное (около 2%) количество Р2O5 в клннкере.
Установлено,
что фосфаты кальция являются стабилизаторами β-C2S. Известны соединения 3CaO∙P2O5∙4СаО∙Р2O5, а также
5CaO∙P2O5∙SiO2, 7CaO∙P2O5∙2SiO2. При
взаимодействии двухкальциевого силиката с трехкальциевым фосфатом, который
часто содержится в карбонатном компоненте сырьевой шихты, при температуре
около 1673 К образуются твердые растворы благодаря близким размерам ионных радиусов кремния 0,39 Ǻ и фосфора - 0,36 Ǻ. Считают,
что образующиеся твердые растворы имеют переменный состав: отношения 3CaO∙P2O5:2CaO∙SiO2=l:l, 1:2 и 1:3.
Было выявлено,
что алит, вторично обожженный в присутствии фосфата кальция, разлагается на
двухкальциевый силикат, в твердом растворе которого содержится фосфат кальция
и свободный оксид кальция. При стабилизации C2S фосфатами двухкальциевый силикат уже не может вступать в
реакцию с оксидом кальция и, следовательно, образовывать алит. Л. Е. Шейкин
показал, что содержание Р2O5 в алите не должно превышать 0,5%, причем необходимо быстро
охлаждать клинкер, чтобы зафиксировать алит в наиболее активной форме. Вредное
действие фосфора уменьшается при содержании его в сырьевой шихте в виде фторапатита, либо при введении в
состав шихты фтористого кальция. В этом случае также образуется не
гидратирующийся фторапатит 3(ЗСаО∙Р2О5)∙СаF2. Некоторые исследователи считают возможным получение низкоалитового
цемента, содержащего до 2,5% фосфорного ангидрида, при быстром обжиге
и резком охлаждении.
С.М.
Рояк, Г.С. Рояк, Специальные цементы, М.: Стройиздат, 1983