Лекція 25

Тема 2.7. Виготовлення неметалевих мінеральних виробів будівельного призначення та технології будівництва

2.7.2. Технології виробництва в'яжучих матеріалів і бетонних виробів План

1. Технологія виготовлення гіпсових в'яжучих речовин.

2. Технологія виготовлення будівельного вапна.

3. Технологія виготовлення портландцементу

4. Виготовлення силікатної цегли і каменів.

5. Технологія виготовлення бетонних та залізобетонних виробів.

1. Класифікація бетону.

2. Матеріали для виготовлення бетону.

3. Виробництво бетонних і залізобетонних виробів.

Мінеральними в'яжучими речовинами називають тонкоподрібнені порошки, що утворюють при змішуванні з водою пластичне тісто, яке під впливом фізико-хімічних процесів переходить у каменеподібний стан. Цю властивість в'яжучих речовин використовують для приготування на їхній основі розчинів, бетонів, безобжигових штучних кам'яних матеріалів і виробів.

Розрізняють мінеральні в'яжучі речовини: повітряного і гідравлічного тверднення.

Повітряні в'яжучі речовини твердіють і довго зберігають і підвищують свою міцність тільки в сухих умовах. До повітряних в'яжучих речовин відносяться гіпсові і магнезіальні в'яжучі, повітряне вапно і силікатне рідке скло.

До групи гідравлічних в'яжучих входять портландцемент і його різновиди, пуцоланові і шлакові в'яжучі, глиноземистий цемент і гідравлічне вапно. Їх використовують як в надземних, так і в підземних та підводних конструкціях.

Поряд з цим розрізняють в'яжучі речовини, що ефективно тверднуть тільки при автоклавній обробці — підвищеному тиску насиченого пару 0,8...12 МПа і температурі 170...200 °С. До групи в'яжучих речовин автоклавного тверднення відносяться вапново-кремнеземисті в'яжучі, на основі яких отримують силікатні бетони та силікатну цеглу.

1. Технологія виготовлення гіпсових в'яжучих речовин

Гіпсові в'яжучі речовини поділяють на дві групи: низьковипалювальні і високовипалювальні.

Низьковипалювальні гіпсові в'яжучі речовини отримують при нагріванні двоводного гіпсу CaS0₄ х 2Η₂0 до температури 150...160 °С з частковою дегідратацією двоводного гіпсу і розкладом його у напівводний гіпс CaSО₄ х 0,5Η₂Ο.

Високовипалювальні (ангідритові) в'яжучі одержують випалом двоводного гіпсу при більш високій температурі до 700...1000 °С з повною втратою хімічно зв'язаної води і утворенням безводного сульфату кальцію — ангідриту CaSО₄. До низьковипалювальних відноситься будівельний, формувальний і високоміцний гіпс, а до високовипалювальних — ангідритовий цемент і естрих-гіпс.

Сировиною для виробництва гіпсових в'яжучих є природний гіпсовий камінь і природний ангідрид CaSО₄, а також відходи хімічної промисловості, що містять двоводний або безводний сірчанокислий кальцій, наприклад, фосфогіпс. Можливо, застосування гіпсовміщуючої природної сировини у вигляді сажі та глиногіпсу.

Виробництво гіпсу складається з подрібнення, помолу і термальної обробки (дегідратації) гіпсового каменя.

Є кілька технологічних схем виробництва гіпсового в'яжучого:

• помел передує випалюванню;

• помел відбувається після обпалювання;

• помел і випалювання відбуваються разом в одному апараті.

Останній спосіб дістав назву випалювання гіпсу в зваженому стані. Термальну обробку гіпсового каменя здійснюють у варочних котлах, сушильних барабанах, шахтних або інших млинах.

Найбільш розповсюджена схема виробництва гіпсового в'яжучого із застосуванням варочних котлів (рис. 1). Гіпсовий камінь, що надходить на завод у великих шматках, спочатку дроблять, після цього мелять у млині, водночас підсушуючи його. В порошкоподібному стані камінь спрямовують до варочного котла періодичної або безперервної дії. Останній має в 2...З рази вищу продуктивність.

Барочний котел періодичної дії — це обмурований цеглою сталевий котел зі сферичним днищем, повернутим опуклою стороною всередину циліндра. Для перемішування гіпсу в котлі є мішалка, що приводиться в рух електродвигуном. Розпечені топочні гази обігрівають днище і стінки котла, а також проходять через жарові труби всередині котла і в охолодженому стані виділяються по димовій трубі. Тривалість варки 90..180 хв. При варці в котлі гіпс не торкається топкових газів, що дає можливість одержувати чисту продукцію, не забруднену попелом палива.

Гіпсове в'яжуче в сушильних барабанах одержують шляхом випалу гіпсового каменя у вигляді щебеню розміром до 20 мм.

Застосовується гіпсове в'яжуче для виробництва гіпсових і гіпсобетонних будівельних виробів для внутрішніх частин будинків (перегородок, панелей, сухої штукатурки, приготування гіпсових і змішаних розчинів, виробництва декоративних і оздоблювальних матеріалів, наприклад, штучного мармуру), а також для виробництва гіпсоцементно-пуцоланових в'яжучих.

Високоміцний гіпс є різновидністю напівводного гіпсу. Цей напівводний гіпс ?-модифікації має більші кристали, що зумовлюють меншу водопотребу гіпсу (40...45 % води), дозволяє одержувати гіпсовий камінь з більшою щільністю і міцністю. Одержують його шляхом нагрівання природного гіпсу паром під тиском 0,2...0,3 МПа з наступною сушкою при температурі 160...180 °С. Міцність його за 7 діб досягає 15...40 МПа. Високоміцний гіпс випускають у невеликій кількості і застосовують в основному в металургійній промисловості для виготовлення литтєвих форм. Однак він успішно може замінити звичайне гіпсове в'яжуче, забезпечивши виробам високу міцність.

Рис. 1. Технологічна схема виробництва будівельного гіпсу із застосуванням варочних котлів:

5 — стрічкові транспортери; 6 — бункер гіпсового щебеню; 7— тарільчатий поживлювач; 8 — шахтний млин; 9 — подвоєний циклон; 10 — батарея циклонів; 11 — вентилятор; 12— рукавні фільтри; 13 — пилоосаджувальна камера; 14— шнеки; 15— бункер сирого молотого гіпсу; 16 — камера томлення; 17— гіпсоварочний котел; 18— елеватор; 19— бункер готового гіпсу; 20 — скребковий транспортер

Формувальний гіпс складається в основному з кристалів β-мо-дифікації і незначної кількості домішок. Він має підвищену водопотребу, а затвердівши, має високу пористість. Цю властивість формувального гіпсу успішно використовуть у керамічній і фарфоро-фаянсовій промисловості для виготовлення форм.