Menu Zavřeno

Portlandský cementový slínek: Bogueho výpočet

Fotografie betonové kostky s černým pozadím a textem: Problémy s pevností betonu? Kliknutím na kostku získáte 27 odpovědí.

Bogueův výpočet se používá k výpočtu přibližného poměru čtyř hlavních minerálů v portlandském cementovém slínku.
Standardní Bogueův výpočet se týká spíše cementového slínku než cementu, ale lze jej upravit pro použití s cementem. Přestože je výsledek pouze přibližný, jedná se o velmi užitečný a v cementářském průmyslu hojně používaný výpočet.

Výpočet předpokládá, že čtyři hlavní slínkové minerály jsou čisté minerály o složení:

Alit: C3S neboli trikalcium silikát

Belit: C2S neboli dikalcium silikát

Aluminátová fáze: C3A neboli trikalcium aluminát

Feritová fáze:

Je důležité si uvědomit, že tato předpokládaná složení jsou pouze přibližnými hodnotami skutečného složení minerálů.

Slinek se vyrábí kombinací vápna a oxidu křemičitého a také vápna s oxidem hlinitým a železem. Pokud část vápna zůstane nesloučená (což je téměř jisté), musíme ji před výpočtem odečíst od celkového obsahu vápna, abychom získali co nejlepší odhad podílu čtyř hlavních přítomných slínkových minerálů. Z tohoto důvodu se při analýze slínku obvykle uvádí údaj o nesloučeném volném vápně.
(Poznámka: Pokud je požadován pouze výpočet potenciálního podílu minerálů ve slínku, lze korekci na nesloučené volné vápno ignorovat; výpočet pak poskytne podíl minerálů ve slínku za předpokladu, že se všechno vápno sloučilo).
V zásadě je výpočet jednoduchý:

Předně, podle předpokládaného složení minerálů je feritová fáze jediným minerálem, který obsahuje železo. Obsah železa ve slínku tedy určuje obsah feritu.

Druhé, obsah hlinitanů je určen celkovým obsahem oxidu hlinitého ve slínku po odečtení oxidu hlinitého ve feritové fázi. Ten lze nyní vypočítat, protože množství feritové fáze bylo vypočteno.

Zatřetí se předpokládá, že veškerý oxid křemičitý je přítomen ve formě belitu, a dalším výpočtem se určí, kolik vápna je třeba k vytvoření belitu z celkového obsahu oxidu křemičitého ve slínku. Vznikne přebytek vápna.

Za čtvrté se přebytek vápna přidělí belitu, čímž se jeho část přemění na alit.

V praxi lze výše uvedený postup přidělování oxidů redukovat na následující rovnice, v nichž oxidy představují hmotnostní procenta oxidů ve slínku:

VÝPOČET VÁPNA

C3S=4. Vápno se přidělí do belitu, čímž se jeho část přemění na alit.0710CaO-7.6024SiO2-1.4297Fe2O3-6.7187Al2O3

C2S=8.6024SiO2+1.0785Fe2O3+5.0683Al2O3-3.0710CaO

C3A=2.6504Al2O3-1.6920Fe2O3

C4AF=3.0432Fe2O3

Clinkeranalysis
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 LOI IR Total
21.5 5.2 2.8 66.6 1.0 0.6 0.2 1.0 1.5 0.5 98.9
Freelime = 1.0% CaO

Worked example of a Bogue calculation:

Using the above analysis, the calculation is as follows:

Combined CaO = (66.6% – 1.0% free lime) = 65.6%

This is the figure we use for CaO in the calculation.

From the analysis, we have:

CaO=65.6%; SiO2=21.5%; Al2O3=5.2% and Fe2O3=2.8%

The Bogue calculation is therefore:

C3S=4.0710CaO-7.6024SiO2-1.4297Fe2O3-6.7187Al2O3

C2S=8.6024SiO2+1.1Fe2O3+5.0683Al2O3-3.0710CaO

C3A=2.6504Al2O3-1.6920Fe2O3

C4AF=3.0432Fe2O3

Therefore:

C3S=(4.0710 x 65.6)-(7.6024 x 21.5)-(1.4297 x 2.8)-(6.718 x 5.2)

C2S=(8.6024 x 21.5)+(1.0785 x 2.8)+(5.0683 x 5.2)-(3.0710 x 65.6)

C3A=(2.6504 x 5.2)-(1.6920 x 2.8)

C4AF=3.0432 x 2.8

Takže:

C3S=64,7 %

C2S=12,9 %

C3A=9,0 %

C4AF=8,5 %

Je třeba zdůraznit, že Bogueho výpočet neudává „skutečné“ množství čtyř hlavních přítomných fází slínku, i když se na to někdy zapomíná. Výsledky Bogueova výpočtu se od „skutečných“ množství (často nazývaných fázové poměry) liší především proto, že skutečné složení minerálů se liší – často jen nepatrně, ale někdy i více, a to zejména v případě feritové fáze, od čistého složení fází předpokládaného ve výpočtu.

Pro úpravu výpočtu pro použití s portlandským cementem je třeba nejprve zvážit, jaké další materiály mohou být v cementu přítomny. Pokud je cement směsí pouze slínku a sádry, lze vápník vázaný se sádrou připustit přibližně odečtením (0,7 x SO3) od celkového CaO. Všimněte si, že tento postup nepočítá se síranem slínku přítomným ve formě síranu draselného nebo sodného, a proto dojde k malé chybě.

Podobnou úpravu lze provést u vápence; obsah vápence lze odhadnout stanovením obsahu CO2 v cementu a výpočtem odpovídajícího CaO. Pokud je přítomna struska nebo popílek, lze v zásadě vzorec upravit tak, aby je zohledňoval, ale složení strusky nebo popílku by muselo být přesně známo a v praxi se tato úprava běžně neprovádí.

Získejte lepší představu o cementu

Články, jako je tento, mohou poskytnout mnoho užitečného materiálu. Přečtení jednoho nebo dvou článků však asi není nejlepším způsobem, jak získat jasnou představu o tak složitém procesu, jako je výroba cementu. Chcete-li získat ucelenější a komplexnější představu o tom, jak se cement vyrábí, podívejte se na knihu nebo e-knihu Understanding Cement. This easy-to-read and concise book also contains much more detail on concrete chemistry and deleterious processes in concrete compared with the website.

Click here for more information

You are in The Bogue calculation:
The following pages have more details on clinker composition, reactions in the kiln and cement milling:

Cement notation/Clinker compositional parameters/Combinability/Reactions in the kiln/Cement milling

Check the Article Directory for more articles on this or related topics

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *