Сайт находится в стадии наполнения   

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНЫХ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ

ВСЕ ПРОГРАММЫ /

ГИДРАТАЦИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА / Характеристика и цель программы / Планируемые результаты обучения / Учебный план программы / Календарный учебный график программы  / Рабочая программа учебных разделов и тем / Формы аттестации, оценочные материалы / Организационно-педагогические условия

ТЕМЫ И СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ

Раздел 1 Гидратация портландцемента

Тема 1.1 Фазовый и химический состав портландцемента

Химический состав портландцементного клинкера. Область составов портландцементных клинкеров. Минералогический состав клинкера.

Кристаллохимия, состав и свойства минералов портландцементного клинкера. Трехкальциевый силикат. Кристаллическая структура. Полиморфизм. Нестехиометрия. Алитовая фаза клинкера. Влияние примесных и второстепенных оксидов на стабилизацию полиморфных модификаций, состав и свойства алитовой составляющей клинкера.

Двухкальциевый силикат. Полиморфизм. Способы стабилизации. Кристаллическая структура двухкальциевого силиката. Нестехиометрия. Белитовая фаза клинкера. Влияние примесных и второстепенных оксидов на свойства белитовой фазы клинкера.

Алюминатная и алюмоферритная фазы клинкера. Стекловидная фаза цементного клинкера. Свободный оксид кальция. Периклаз в портландцементном клинкере. Соединения, образуемые в цементном клинкере щелочными оксидами, SO3 и другими второстепенными составляющими (Р2О5, TiO2, Mn2O3 и т.д.), второстепенные фазы клинкера.

Тема 1.2  Химия гидратации портландцемента.

Гидратационная и гидравлическая активность фаз портландцемента.

Химизм взаимодействия воды и силикатных фаз портландцементного клинкера. Гидросиликаты кальция и C-S-H-гель. Модели строения C-S-H-геля. Развитие микроструктуры C-S-H-геля в процессе гидратации. Состояние воды в составе C-S-H-геля. Значение C-S-H-геля в формировании прочности цементного камня.

Гидратация алюминатной и алюмоферритной фаз портландцементного клинкера. Влияние гипса на кинетику гидратации алюмосодержащих фаз клинкера. Гидросульфоалюминаты кальция. Образование эттрингита, его значение, состав и структура.

Значение второстепенных фаз портландцементного клинкера для гидратации портландцемента и долговечности цементного камня. Щелочные соединения, оксиды кальция и магния, другие второстепенные компоненты.

Физико-химические методы в исследовании гидратации портландцемента. Оптическая и электронная микроскопия. Рентгено-фазовый анализ. Твердотельная спектроскопия ЯМР. Термический анализ.

Тема 1.3 Кинетика и термохимия гидратации портландцемента

Зависимость скорости гидратации портландцемента от времени. Кинетические кривые гидратации. Дифференциальная и интегральная кривые гидратации. Периоды гидратации.

Индукционный период и причины его возникновения. Зародышеобразование и формирование фаз при твердении. Термодинамика и кинетика зародышеобразования. Гомогенное и гетерогенное зародышеобразование. Кинетика процессов, включающих стадию образования зародышей. Факторы, влияющие на продолжительность индукционного периода. Значение индукционного периода для практических приложений.

Периоды ускорения, замедления и медленных реакций в кинетике гидратации портландцемента. Значение «сквозьрастворных» и топохимических механизмов гидратации в различные периоды твердения. Сроки схватывания цементного теста.

Термохимия гидратации фаз портландцементного клинкера и портландцемента. Тепловыделение при гидратации. Расчет теплоты гидратации. Значение теплоты гидратации для практических приложений.

Влияние химических и минеральных добавок на гидратацию портландцемента.

Влияние В/Ц и температуры на скорость гидратации. Особенности гидратации минералов портландцементного клинкера и портландцемента. Влияние щелочных оксидов на процессы гидратационного твердения.

 

Раздел 2. Микроструктура цементного камня

Тема 2.1 Развитие микроструктуры цементного камня

Развитие микроструктуры цементного камня в процессе гидратации. Ранний, средний и поздний периоды гидратации. Фазовый состав цементного камня. Поровая структура. Микро- и макропоры. Влияние водоцементного соотношения на пористость цементного камня. Влияние пористости на физико-механические свойства цементного камня – прочность, плотность, проницаемость.

Тема 2.2 Объемные деформации в процессе гидратации цемента

Химическая и аутогенная усадка при гидратации портландцемента. Усадочные процессы в цементном тесте до затвердевания. Пластическая усадка. Усадочные процессы в затвердевшем цементном камне. Усадка высыхания и самовысушивания. Значение усадочных процессов в эксплуатации портландцементных бетонов. Минимизация усадочных процессов; уход за бетоном.

Процессы, приводящие к расширению цементного камня. Расширяющие добавки и их практическое значение.

 

Раздел 3. Гидратация портландцемента при участии химических и минеральных добавок

Тема 3.1 Химические добавки

Виды химических добавок.

Пластифицирующие добавки. Назначение и механизм водоредуцирующего и пластифицирующего действия. Виды пластифицирующих добавок. Особенности действия и побочные эффекты.

Замедляющие добавки. Назначение, виды замедляющих добавок.

Добавки-ускорители. Назначение, виды ускоряющих добавок. Механизмы действия. Побочные эффекты.

Водоудерживающие, воздухововлекающие, противоморозные и другие химические добавки.

Тема 3.2. Минеральные добавки

Виды минеральных добавок, используемых в технологии портландцемента и портландцементных бетонов. Природные, искусственные и техногенные активные минеральные добавки. Микрокремнезем и метакаолин: состав, свойства, получение, области применения. Золы-унос: виды, химический и фазовый состав, получение, области применения. Доменные шлаки: виды, свойства, применение. Применение известняка в качестве микронаполнителя в составе портландцемента. Гидратация портландцемента в присутствии активных минеральных добавок, влияние активных минеральных добавок на свойства цементного камня.

 

Раздел 4. Основы химии долговечности цементного камня, цементных растворов и бетонов

Тема 4.1. Виды коррозионного воздействия на портландцементный камень и бетон.

Физические, химические и биологические факторы коррозии.

Тема 4.2. Карбонизация и выщелачивание цементного камня.

Фазовые превращения при карбонизации и выщелачивании. Кислотная коррозия цементного камня.

Тема 4.3. Сульфатная коррозия цементного камня и цементных бетонов.

Роль алюмосодержащих фаз и продуктов их гидратации в сульфатной коррозии. Образование эттрингита, таумасита и других сульфосодержащих продуктов в поздние периоды гидратации. Меры противодействия сульфатной коррозии.

Тема 4.4. Щелоче-силикатные реакции и щелочная коррозия портландцементных бетонов.

Внутренние и внешние источники щелочных соединений, реакционноспособные заполнители. Способы профилактики щелочной коррозии. Минеральные и химические ингибиторы щелочной коррозии. Методы контроля щелочной коррозии бетонов и растворов.

 

СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

№ темы Содержание практического занятия Объем, час
1.1 Расчет фазового состав портландцементного клинкера по Боггу 2
2.1 Расчет пористости цементного камня на основании модели Пауэрса-Браунъярда 2
3.2 Расчет параметров гидратации цемента и минеральных добавок по данным спектроскопии 29Si-ЯМР 2
Всего 6