4.5. Технологія гідравлічних в’яжучих речовин.

4.5.1. Гідравлічне вапно.

Сировиною для гідравлічного вапна є мергелисті вапняки, що містять 6…20 % глинистих домішок. Вапняки випалюють у шахтних печах при температурі 900…1100С, не доводячи до спікання. Під час випалювання паралельно із розкладанням карбонату утворюється не лише вільне вапно CaO, а і його сполуки з оксидами глини: силікати , алюмінати і ферити кальцію, які надають вапну гідравлічних властивостей.

Гідравлічне вапно перші сім діб тверде на повітрі, а далі може тверднути і набувати міцності у воді: початок – 0,5 ... 2 год., кінець – 8...16 год. Границя міцності при стиску після 28 діб комбінованого твердіння з вапняно-піщаного розчину складу 1:3 за масою становить 2…5 МПа.

Гідравлічне вапно застосовують для приготування мурувальних та штукатурних розчинів, бетонів невисоких класів, а також для виготовлення бетонного стінового каменю, призначеного для експлуатації в сухих та вологих умовах.

4.5.2. Романцемент.

Сировиною для виробництва романцементу є вапняки й магнезіальні мергелі, що містять 25% і більше глини. Сировину випалюють у шахтних чи інших печах при температурі 900С. Утворювані при випалюванні низько основні силікати та алюмінати кальцію надають романцементу гідравлічних властивостей. У нормально випаленому романцементі не має або дуже мало вільного вапна. Під час помелу в кульовий клин крім випаленого продукту вводять до 15% активних мінеральних добавок і до 5% природного двоводного гіпсу.

За міцністю при стиску романцемент випускають трьох марок, МПа: 2,5; 5; 10. Застосовують його для приготування будівельних розчинів та бетонів, виготовлення бетонного стінового каменю невисокої міцності, що дає змогу економити дорогий та дефіцитний портландцемент.

5.4.3. Портландцемент.

Портландцемент – це гідравлічна в’яжуча речовина, яка отримується шляхом сумісного тонкого помелу клінкеру, необхідної кількості гіпсу та інших добавок, що твердіє на повітрі і у воді.

Портланцементний клінкер – продукт спікання сировинної суміші певного хімічного складу, що забезпечує після випалювання переважання силікатів кальцію.

Згідно державного стандарту, який діє на Україні (ДСТУ БД 27-46-96) цементи загальнобудівельного призначення поділяють на 5 типів за речовинним складом і міцністю на стиск у 28 добовому віці.

Тип І – портландцемент (0...5 % мінеральних добавок), марки 300,400, 500, 550, 600.

Тип ІІ – портландцемент з добавками (6...35% мінеральних добавок), марки 300, 400, 500 , 550, 600.

Тип ІІІ – шлакопортландцемент (36...80% доменного гранульованого шлаку), марки 300, 400, 500.

Тип ІV – пуцолановий цемент (21...55% мінеральних добавок) марки 300, 400, 500.

Тип V – композиційний цемент (36...80% мінеральних добавок) марки 300, 400, 500.

Хімічний склад клінкеру: СаО – 63 ... 66% , - 21..24%, - 4..8%, - 2..4%, - 0,5...5% , - 0,3...1%, - 0,4...1%, - 0,2...0,5%.

У процесі випалювання до спікання утворюється чотири основних мінерали цементного клінкеру: трикальцієвий силікат (аліт) — 45...60%, двокальцієвий силікат (біліт) – 20...30%, трикальцієвий алюмінат - 4...14%, чотирикальцієвий алюмоферит (целіт) – 10..18%.

Виробництво портландцементу полягає у приготуванні сировинної суміші, її випалювання до скіпання в клінкер, його попел із гіпсом, мінеральними та іншими добавками. Залежно від способу приготування сировинної суміші розрізняють три способи виробництва портландцементу: мокрий, сухий та комбінований.

М окрий спосіб підготовки сировинної маси (рис. 19) доцільно застосовувати, якщо сировина має значну вологість. Вихідні компоненти подрібнюють і змішують з великою кількістю води (36…42% від маси сухої речовини), утворюючи масу у вигляді суспензії (шлам).

Г

Глина

Вапняк

Огарки

Вапняк

вода

лину переробляють на водну суспензію в глинобовтанках, а звідти дозують у кульовий млин, куди після подрібнення і дозування надходить вапняк, а також коригуючі добавки. Із млинів шлам подають у шламбасейни, де коригують і усереднюють його склад, а звідти – в обертову піч на випалювання.

Мокрий спосіб дає змогу знизити енергоємність процесу подрібнення, полегшити транспортування й перемішування сировинної суміші, проте витрата палива на її випалювання в печі в 1,5...2 рази більша ніж при сухому способі.

С ухий спосіб підготовки (рис. 20) полягає в подрібненні та ретельному перемішуванні сухих або попередньо висушених сировинних матеріалів. Подрібнення в млинах вапняку та глини поєднують із сушінням до їх остаточної вологості 1…2 % відхідними газами печей. Із млинів сировина надходить у силоси, де коригують її склад і створюють потрібний технологічний запас для безперебійної роботи печей. Сухий спосіб найвигідніший, якщо використовують вапно і глину невеликої вологості (10…15%), однорідного складу й структуру, завдяки чому вдається отримати однорідну сировинну суміш.

Комбінований спосіб передбачає підготовку сировинної суміші для випалювання у вигляді гранул. Шлаки обезводнюють до вологості 16..18 % і переробляють на гранули. Реалізація цього способу порівняно із мокрим дає можливість економити 20..30% палива.

В ипалювання є вирішальною технологічною операцією при виробництві портландцементу. Сировинну суміш до утворення цементного клінкеру випалюють, як правило, в обертових печах (рис. 21) температурі 1300...1450С.

Обертові печі дають змогу випалювати сировину, підготовлену сухим та мокрими способами. Обертова піч має вигляд довгого, встановленого похило, сталевого циліндра (барабану), що обертається з вогнетривким футеруванням усередині. Довжина печей може бути 60…95 м, для сухого способу, або 150..230 м для мокрого способу, а діаметр 5…7 м.

Після випалу, виходячи із печі, клінкер інтенсивно охолоджується до 100...200С у барабанних рекуператорах та холодильниках. Із холодильників клінкер надходить на склад, де його витримують протягом 1…2 тижнів для гашення решти вільного вапна та його карбонізації.

Ц ементний клінкер після охолодження та витримування надходить на помел, що здійснюється у трубних кульових млинах (рис. 22), броньованих із середини твердими сталевими плитами й розділених дірчастими перегородками на кілька камер. Матеріал у таких млинах подрібнюють сталевими кулями (у камерах грубого помелу) або сталевими циліндрами. При помелі можуть вводитись спеціальні поверхнево-активні добавки для інтенсифікації подрібнення або надання цементу спеціальних властивостей.

Із млинів цемент пневмотранспортом направляють на зберігання в силоси – залізобетонні ємкості діаметром 8...15 м, висотою 25…30 м. У силосах цемент повністю охолоджується після помелу, а звідти завантажують його у спеціальні криті залізничні вагони, цистерни, автоцементовози або упаковують у багатошарові паперові мішки.