Ползите от силицията в цимента

Силицията (диоксид на силиций, SiO₂) е съществен компонент в химията на цимента и бетона. Тя участва във всички етапи на образуване на клинкера, осигурявайки силни калциевосиликатни съединения, които дават на бетона изключителна здравина.

Силиция

Силицията е кристален минерал, съставен от един атом силиций и два атома кислород. Тя е изключително разпространена, тъй като кварцът и пясъкът са почти изцяло съставени от нея. При нагряване на смес от пясък, натрошен варовик и глина в клинкерен печ се получават твърди гранули – клинкери. Високата температура превръща варовика (калциев карбонат) в калциев оксид, който след това реагира със силицията, образувайки трикалцийсилицат (C₃S) и дикалцийсилицат (C₂S).

Алумин (Алуминат)

Глината съдържа главно алуминозиликати, които доставят алуминиев оксид в реакцията в клинкерния пещ. Този компонент понижава необходимата температура за образуване на големи количества трикалцийсилицат от силиция и калциев карбонат. Трикалцийсилицатът и дикалцийсилицатът са ключови за получаването на висококачествени клинкери. След охладяване клинкерите се смилат на фин прах, се смесват с калциев сулфат и се опаковат в торбички за потребителите. При добавяне на вода започват сложни химични реакции, които водят до образуване на хидратиран калциев силикат – гел, действителен „минерален лепило“ с калциев хидроксид.

Реакции

Силицията е незаменима за цялостната химия на цимента. Без нея не се образуват трикалцийсилицат и дикалцийсилицат в клинкерите, а без тези съединения процесът не създава мрежата, която след хидратацията осигурява лепилната сила. Заедно с алуминия от глината и калциевия карбонат от варовика, силицията е един от трите основни компоненти за производство на клинкери, като производителите често добавят и други съединения за постигане на желани свойства.

Здравина

Най-важното свойство на цимента е неговата якост като свързващ материал. Смесването на портландов цимент с пясък и чакъл образува бетон – изключително издръжлив материал, използван в строителството. Якостта и твърдостта на цимента произтичат от калциевите силицати, които, подобно на силицията, са твърди и издръжливи минерали. Вътре в цимента калциевите силицати формират триизмерна мрежа, която осигурява механичната сила на цимента и бетона.