Выбирая способ помола, необходимо оценивать энергозатраты и возможность получения смешанного вяжущего с высокими свойствами. Показатель однородности размолотого материала п обратно пропорционален среднеквадратичному отклонению логарифма размера частиц,вычисленного методами математической статистики. Показатель однородности характеризует степень рассеяния размеров частиц продуктов помола. Степень размалываемости [21] оценивалась по выражению W = S/т, где S — удельная поверхность вяжущего, м/г; т — время измельчения, мин. В продукте помола с более разнообразным гранулометрическим составим (например, известняк) частицы больше подвержены агрегации, чем в материалах с более постоянными размерами частиц (например, кварц). Чем лучше размалывается материал, тем выше его склонность к агрегации Во многих случаях нельзя игнорировать взаимодействие компонентов при их совместном помоле. Это взаимодействие зависит от твердости компонентов и от их склонности к агрегации. При характеристике взаимодействия различают «прямое» и «непрямое влияние». Под «прямым» понимают повышенную адгезию частиц компонентов смеси друг к другу и их агрегацию.

Если только один компонент имеет склонность к агрегации, это взаимодействие может способствовать процессу помола, но чаше оно затрудняет его. При «прямом» влиянии более твердый компонент может оказывать абразивное действие на другой. Под «непрямым: понимают влияние компонента содержащегося в смеси в избытке. Положительный или отрицательный характер этого влияния зависит от количества компонента в смеси. Если и клинкер, и шлак склонны к агрегации, то при помоле по открытому циклу их смешивание отрицательно влияет на помол. Целесообразно проводить раздельный помол компонентов. В случае, когда только клинкер склонен к агрегации, при определенном соотношении компонентов в смеси совместный помол предпочтителен, так как частицы шлака препятствуют слипанию клинкерных частиц. Это способствует более тонкому помолу клинкера. Также более рационален совместный помол, если ни клинкер, ни шлак ле склонны к агрегации.

При совместном помоле по замкнутому циклу взаимодействие компонентов не влияет на результаты помола. В этом случае тонкость помола клинкерных частиц выше, чем при раздельном помоле, блчгодаря абразивному воздействию шлаковых частиц. Несмотря на более высокую энергоемкость, совместный помол по замкнутому циклу эффективнее в отношении качества получаемого шлакопортландцеуьнта.

Эффективность работы мельниц и качество выпускаемого вяжущего во многом зависит от режима ее питания. Существуют различные способы оптимизации режима питания, зависящие от применяемой схемы помола и вида помольных агрегатов |22J: 1 — с помошью «электрического уха».

Входящие в формулу гиллебрандита «молекулы» портландита фактически оказываются двумя полумолекулами: Сао.5(ОН)2 Сао.5, между которыми происходит спайность портландита. Если промежуточный портландитовый слой будет: содержать л молекул Са (ОН)2, то говорят о прорастаниях или срастаниях гиллебрандита с Са (ОН)2. У гиллебрандита два «горизонтальных этажа» в точности совпадают с кратными параметрами Са (ОН)2 и возможно неограниченное число последовательно чередующихся слоев разной толщины то гиллебрандита, то портландита. При более чем одном этаже силикатной прослойки образуются тобермориты, структура которых приобретает монтмориллоиитовые свойства: способность принимать в себя воду и набухать с сохранением целостности кристалла. Таким образом, портландитовые блоки — основные структурные элементы цементных гидросиликатов кальция и выступают матрицей для конденсации [SiOJтетраэдров в процессе гидратации силикатных минералов.

Не менее важную структурообразующую роль играют октаэдрические слои гидроксида кальция также при формировании гидроалюмииатных фаз цементного камня, которые создают в начальный период твердения первичный кристаллический сросток и во многом определяют физикомеханические свойства портландцемента и глиноземистого цемента. Однако гидратные фазы в системе СаО — А12Оэ — Н20 являются нестабильными в зависимости от условия твердения.

Все гидроалюминатные фазы можно разбить на три группы. К первым относится кубический, гранатоподобный гидроалюминат С3АНв = = Са3А12 (ОН)12, являющийся единственным стабильным чистым гидроалюмииатом кальция в системе СаО — А1203 — Н20 при температурах выше комнатной. Вторая группа — наиболее обширная и представлена гексагональной формокристаллогидратов — твердых растворов раз ичй ного состава, объединяющихся под названием AFmфазы. К третьей группе относятся игольчатые эттрингитоподобные AFfфазы. Одной из причин периодических спадов и увеличения прочности камня на основе портландского и глиноземистого цементов является пре ращение метастабнльных пластинчатых гидроа.иоминатных AFmфаз в стабильные С3АНв и А1 (ОН):„ что сопровождается увеличением пористости системы на 20—30 % вследствие разной плотности гидратов.

На основании такого кристаллохимического подхода К. Джост и Б. Циммер выдвинули гипотезу механизма взаимодействия силикатов кальция с водой. В негидратированных кристаллах кулоновские силы отталкивания между иоиом Са2+ и соседними с ним катионами сбалансированы. Однако прн нарушениях структуры, что имеет место при реакции с водой, проявляется тенденция к увеличению сил отталкивания. Когда на поверхности кристалла из полиэдра СаО» освобождается ион Са2+ и прн этом образуются ОН и Si—ОН, то в следующем полиэдре CaO* валентные усилия связей не скомпенсированы, и ион Са2_т" перемещается на место ранее освободившегося. При наличии структурных построек из бесконечных Саполиэдров, связанных общими гранями, эти процессы облегчаются, т. е. в процессе гидратации BQS и OS ионы Са2+ мигрируют на поверхность кристалла, а затем в раствор. Влияние полиморфизма и примесных атомов на гндратационную активность силикатов кальция является второстепенным по сравнению со структурными факторами.

Следует отметить, что гакая картина процесса гидратации не является достаточно полной, так как неясно, чем обусловлено различие в скорости гидратации BQS и QS, а также высокая активности СаО, в котором Саоктаэдры связаны только ребрами. Нет общих граней между Саполнэдрами и в гидратационноактивных алюминатах и алюмоферритах кальция. Кроме того, анионы в их составе имеют ие островное, а цепочечное или каркасное строение. Очевидно, наряду с указанным механизмом на процессы гидратации вяжущих материалов налагаются и другие элементарные акты взаимодействий. Анализ последних расшифровок кристаллической структуры QS свидетельствует о значительной анизотропии химических связей в Саполиэдрах. При этом максимальная анизотропия наблюдается в семивершинниках как для триклинной (Н. И. Головастиков и др., 1975 г.), так и для ромбоэдрической (А. М. Ильинец. и др., 1985 г.) модификаций. Изучение формального (по Полннгу) и локального (истинного) баланса валентностей позволяет выявить в кристаллических структурах цементных минералов анионы кислорода, недосыщенные и пересыщенные положительными валентными усилиями катионов. Формальный баланс валентностей является слишком грубым приближением, и весьма часто использовать его в качестве критерия оказывается недостаточным, поскольку он предполагает равноценность и равновеликость всех химических связей. Вместе с тем, даже в пределах одного координационного полиэдра межатомные расстояния могут существенно разниться. Иными словами, более правильную оценку можно получить, рассчитывая локальный баланс валентностей на анионах кислорода.

В механизме общего и локального балансов валентностей важнейшую роль играют атомы водорода, что определяется двумя основными причинами [3]. Вопервых, в отношении протона не действуют известные геометрические факторы, лимитирующие структурные возможности других катионов. Вовторых, валентный пай, передаваемый протоном аниону, весьма велик, несмотря на минимальный положительный заряд протона. Это обусловлено низким координационным числом последнего: КЧ = 1, когда образуется гидроксилион, или КЧ = 2, когда формируется водородная связь.
Молекула воды может участвовать в четырех связях, из них в двух связях выступает в качестве донора и в двух — в качестве акцептора протона [ 14]. Поэтому недосыщенные положительным зарядом катионов анионы кислорода в структурах цементных минералов при гидратации можно представить как акцепторы протона. На них также наиболее вероятна хемосорбция молекулвод.