21.Твердение гипсового теста .

14. 23.Основы технологии портландцемента.

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее, в составе которого преобладают силикаты кальция ( 70-80%). Портландцемент получают совместным измельчением клинкера и гипса. Гипс (природный) вводится для замедления сроков схватывания. Клинкер получают обжигом до спекания при t= 1450-1500 C сырьевой смеси из известняка и глины. Сырьем для производства портландцемента служат: 1.карбонатные породы (известняк, мел, известковый туф) обеспечивающие содержание СаСОз в пределах 75-78%; 2.глинные породы (глина, глинистые сланцы-22-25%); 3.корректирующие добавки. Производство ПЦ – сложный технологический и энергоемкий процесс, включающий добычу, доставку, приготовление сырьевой смеси, обжиг смеси до спекания (получение клинкера), помол клинкера с добавкой гипса. При мокром способе производства тонкое измельчение сырья ведется в водной среде, а шихта получается в виде сметанообразной массы — шлама. Поступающий из карьера известняк подвергается дроблению до частиц размером 8-10 мм. Куски добытой глины измельчают в дробилках. Глиняный шлам с влажностью 60-70% подают в сырьевую мельницу, где он размалывается совместно с раздробленным известняком. Из мельницы шлам влажностью 32-40 % подается в печь для обжига. При сухом способе сырьевая шихта представляет собой тонкомолотый сухой порошок, называемый сырьевой мукой. При сухом способе затраты тепла в 2 раза меньше, чем при мокром способе производства. Комбинированный способ совмещает в себе дваспособа:мокрым способом готовят сырьевую смесь – шлам.После чего шлам пропускают через фильтры, осушаясмесь до 16-18%, а затем отправляют на обжиг. Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при влажном способе производства осуществляется во вращающихся печах при t=1450^оС. Печь представляет собой длинный, слегка наклоненный цилиндр длиной до 230м и диаметром 5-7м. Сырье занимает только часть печи, и при ее вращении медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны: 1) В зоне испарения (t=200° С) протекают удаление воды из материала, его подсушка. 2) В зоне подогрева материал нагревается до 500-700^оС;начинаются химические реакции, происходит разложение и выгорание органических веществ. Образуется коалинитовый ангидрит Al₂O₃*2SiO₂. 3) В зоне декарбонизации температура материала повышается до 900-1100^оC; происходит разложение карбоната кальция, распад глинистых минералов, появляется свободная известь. Образуются минералы 3СаО*Al₂O₃, СаО*Al₂O₃, 2CaO*SiO₂ –белит. 4) В экзотермической зоне (t до 1300° С) скорость реакций увеличивается, образуется C₂S,алюминаты и алюмоферриты (3СаО*Al₂O₃, 4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃). 5)При поступлении в зону спекания (t=1450° С) материал начинает частично расплавляться. Образуется главный минерал клинкера (алит - C3S) 3CaO*SiO₂. 6) В зоне охлаждения температура снижается до 1000° С. Последующее охлаждение клинкера до температуры ~50 С происходит на выходе клинкера из печи, клинкер выдерживается на складе.Помол клинкера производится в трубных мельницах. ПЦ выдерживают до его охлаждения и гашения остатков свободного оксида кальция. Готовый ПЦ очень тонкий порошок темно-серого цвета.

24.Минеральный состав портландцементного клинкера, характеристики клинкерных минералов и их влияние на свойства портландцемента.

Химический состав клинкера выражают содержанием оксидов (% по массе). Главными являются: СаО-63-66%, SiO₂-21-24%, Al₂O₃-4-8%, Fe₂O₃=2-4%, суммарное количество которых составляет 95-97%. В процессе обжига главные оксиды образуют силикаты, алюминаты, алюмоферрит кальция. Основными минералами клинкера являются: Алит 3CaO*SiO₂(С₃S)– главный минерал цементного клинкера, имеет большую активность в реакции с водой (в начальном сроке). Быстро твердеет и набирает высокую прочность, содержится в клинкере в количестве 45-60%. Белит 2CaO*SiO₂ (C₂S) менее активен, чем алит, второй по важности и содержанию (20-30%) минерал клинкера. Твердеет медленно. К месячному сроку его продукт обладает сравнительно невысокой прочностью. Трехкальциевый алюминат 3СаО*Al₂O₃(С₃А). Самый активный; отличается быстрым взаимодействием с водой. Большое тепловыделение. Быстрое твердение порождает раннее структурное образование в цементном тесте и сильно ускоряет сроки схватывания (несколько минут). Если не ввести добавку гипса, то получится цемент «быстряк» - бетонная смесь, которая не успевает перемешаться и уложиться в форму. С₃А из всех минералов наименее морозостойкий, содержание в клинкере 4-12%. Четырехкальциевый алюмоферрит4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃ обладает умеренным тепловыделением. Быстрота твердения занимает промежуточное положение между алитом и белитом. Прочность продуктов твердения (гидратация) в ранние сроки ниже, чем у алита и выше, чем у белита, содержится в количестве 10-20%. Содержание СаО и MgO не должно превышать соответственно 1 и 5%, иначе снижается качество цемента. Щелочи(Na₂O, K₂O) присутствуют в виде сульфатов, их содержание не должно превышать 0,6% из-за опасности растрескивания.