Menü Bezárás

Portlandcement klinker: a Bogue-számítás

Fotó betonkockáról fekete háttérrel és szöveggel: Betonszilárdsági problémák? Kattintson a kockára a 27 válaszért.

A Bogue-számítás a portlandcement-klinkerben lévő négy fő ásványi anyag hozzávetőleges arányának kiszámítására szolgál.
A szabványos Bogue-számítás cementklinkerre, nem pedig cementre vonatkozik, de a cementhez igazítható. Bár az eredmény csak hozzávetőleges, a számítás rendkívül hasznos és széles körben használt számítás a cementiparban.

A számítás feltételezi, hogy a négy fő klinkerásvány tiszta ásvány, összetételük:

Alit: C2S, vagy dikalcium-szilikát

Aluminát fázis:

Nem szabad elfelejteni, hogy ezek a feltételezett összetételek csak közelítőek az ásványok tényleges összetételéhez.

A klinker mész és szilícium-dioxid, valamint mész, timföld és vas kombinálásával készül. Ha a mész egy része kombinálatlanul marad (ami majdnem biztos, hogy így lesz), akkor ezt le kell vonnunk a teljes mésztartalomból, mielőtt elvégeznénk a számítást, hogy a lehető legjobb becslést kapjuk a jelen lévő négy fő klinkerásvány arányáról. Emiatt a klinkerelemzés általában megadja a nem kombinált szabad mész értékét.
(Megjegyzés: Ha csak a potenciális ásványi arányokat szeretnénk kiszámítani a klinkerben, a nem kombinált szabad mészre vonatkozó korrekciót figyelmen kívül lehet hagyni; a számítás akkor a klinker ásványi arányait adja meg, feltételezve, hogy az összes mész kombinálódott).
A számítás elvileg egyszerű:

Először is, a feltételezett ásványi összetétel szerint a ferrit fázis az egyetlen ásvány, amely vasat tartalmaz. Ezért a klinker vastartalma határozza meg a ferrittartalmat.

Másodszor, az alumináttartalmat a klinker teljes timföldtartalma határozza meg, mínusz a ferritfázisban lévő timföld. Ez már kiszámítható, mivel a ferritfázis mennyiségét már kiszámítottuk.

Harmadszor, feltételezzük, hogy az összes szilícium-dioxid belit formájában van jelen, és a következő számítás meghatározza, hogy a klinker teljes szilícium-dioxid-tartalmából mennyi mész szükséges a belit kialakításához. Mészfelesleg keletkezik.

Negyedszer, a mészfelesleget a belithez rendeljük, egy részét alittá alakítva.

A gyakorlatban az oxidok felosztásának fenti folyamata a következő egyenletekre redukálható, amelyekben az oxidok a klinkerben lévő oxidok tömegszázalékát jelentik:

BOGYÚS KALKULÁCIÓ

C3S=4.0710CaO-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

Így:

C3S=64,7%

C2S=12,9%

C3A=9,0%

C4AF=8,5%

Hangsúlyozni kell, hogy a Bogue-számítás nem a négy fő klinkerfázis “valódi” mennyiségét adja meg, bár erről néha megfeledkeznek. A Bogue-számítás eredményei elsősorban azért térnek el a “valódi” mennyiségektől (amelyeket gyakran fázisarányoknak neveznek), mert a tényleges ásványi összetételek – gyakran csak kis mértékben, de esetenként nagyobb mértékben, különösen a ferritfázis esetében – eltérnek a számításban feltételezett tiszta fázisösszetételektől.

A számítás portlandcementhez való igazításához először azt kell figyelembe venni, hogy milyen egyéb anyagok lehetnek jelen a cementben. Ha a cement csak klinker és gipsz keveréke, a gipszhez kötött kalciumot megközelítőleg úgy lehet figyelembe venni, hogy az összes CaO-ból levonjuk (0,7 x SO3). Megjegyzendő, hogy ez nem veszi figyelembe a kálium- vagy nátrium-szulfát formájában jelenlévő klinker-szulfátot, ezért egy kis hiba keletkezik.

A mészkő esetében hasonló kiigazítás végezhető; a mészkőtartalom a cement CO2-tartalmának meghatározásával és az ennek megfelelő CaO kiszámításával becsülhető. Ha salak vagy pernye van jelen, elvileg a képletet ki lehetne igazítani, hogy figyelembe vegye azt, de a salak vagy a hamu összetételét pontosan ismerni kellene, és a gyakorlatban ezt a kiigazítást általában nem végzik el.

A cement jobb megértése

Az ehhez hasonló cikkek sok hasznos anyaggal szolgálhatnak. Egy-két cikk elolvasása azonban talán nem a legjobb módja annak, hogy világos képet kapjunk egy olyan összetett folyamatról, mint a cementgyártás. Ha teljesebb és integráltabb képet szeretne kapni arról, hogyan készül a cement, nézze meg az Understanding Cement című könyvet vagy e-könyvet. 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

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük