35510

TEMAT I CEL ĆWICZENIA: Komputerowa symulacja hydratacji cementu.

DATA: 5.12.2005

PODSTAWY TEORETYCZNE:

Cement portlandzki należy do najczęściej stosowanych mineralnych spoiw hydraulicznych. Podstawowymi surowcami stosowanymi do produkcji cementu portlandzkiego są wapienie i gliny lub margle. Poddaje się je wspólnemu wypalaniu. W wyniku wypalania otrzymuje się półprodukt, tzw. klinkier cementu portlandzkiego, który miele się z dodatkiem 3-5% gipsu, któiy jest regulatorem wiązania. Klinkier w zależności od użytych surowców ma różny skład chemiczny. Skład chemiczny cementu podaje się w przeliczeniu na tlenki, które podajemy jako wynik analizy, ale bardziej złożone związki chemiczne - krzemiany, gliniany i glinożelaziany.

Zaczyn cementowy powstaje przez zmieszanie cementu z wodą. W' technologii cementu hydratacja cementu jest rozumiana jako zbiór reakcji chemicznych chemicznych procesów fizycznych zachodzących po zmieszaniu cementu z wodą. W początkowej fazie zaczyn cementowy tworzy układ będący zawiesiną ziaren cementu w wodzie zarobowej. Następnie składniki cementu zawarte w zaczynie zaczynają reagować z wodą. Poszczególne składniki cementureagują z wodą z różną szybkością, przy czym procesy hydratacji jednych faz oddziałują na hydratację innych faz. Najszybciej ulega jej C3A (glinian trójwapniowy). Następnie krzemian trójwapniowy C3S, czyli tzw. alit. Im większe stężenie alitu i glinianu trójwapniowego trójwapniowego cemencie, tym proces wiązania jest szybszy. Gips dwuwodny dodany do cementu przesuwa w czasie zarówno początek jak i koniec wiązania. Niekorzystna jest natomiast obecność półhydratów, które działają odwrotnie i mogą być przyczyną tzw. fałszywego wiązania.

Do przeprowadzenia tego ćwiczenia użyliśmy komputerowej symulacji stwożonej w 1993 r. w NI ST w USA. Służy on głównie do pokazania różnic w szybkości reakcji prowadzących do wiązania cementu, zmian w jego strukturze, a co za tym idzie właściwościach mechanicznych oraz odzwierciedlenia zjawisk takich jak efekt jednostronnego wzrostu, czy też efekt ściany jakie mają miejsce w strukturze hydratującego cementu w zależności od cech kruszywa, dodatków oraz domieszek modyfikujących.

PRZEBIEG:

Po odpaleniu programu wprowadziłem do niego następujące dane:

•    kruszywo

•    połówkowa grubość ziarna - 10

•    rodzaj - obojętny

•    cement

•    liczba ziaren

•    średnica ziaren

•    składnik jaki mają oznaczać

Spisałem dane o zawartości poszczególnych faz i wyliczyłem według podanego wzoru stosunek wodno cementowy.

Następnie wprowadziłem dane dotyczące przebiegu hydratacji:

•    przebieg hydratacji - do osiągnięcia zadanego stopnia hydratyzowania = 0,7

•    liczba kroków obliczeniowych w jednym cyklu - 500

•    współczynnik prawdopodobieństwa powstania zarodka krystalizacji portlandytu -

0,01

•    współczynnik skali - 10000