52. Гидравлическая известь (сырье, получение, характеристики и назначение).

Гидравлическая известь является продуктом обжига не до спекания при температуре около 1000 °С мергелистых извест­няков, содержащих в своем составе от 8 до 20% глинистых при­месей. Производство ее принципиально не отличается от про­изводства воздушной извести.

В процессе обжига известняк тоже разлагается на СаО и С0₂. Углекислый газ (С0₂) улетучивается, а часть свободной извести (СаО) вступает в химическое взаимодействие с состав­ляющими глинистых примесей: кремнеземом (Si0₂) и глинозе­мом (А1₂0₃). Продукты этого взаимодействия (силикаты и алюминаты кальция) обладают в размолотом состоянии спо­собностью твердеть в воде. Чем больше в извести будет содер­жаться этих веществ, тем сильнее будут ее гидравлические свойства. Поэтому при твердении гидравлической извести име­ют место как процесс высыхания и карбонизации известково­го теста (аналогично воздушной извести), так и процесс гидра­тации силикатов и алюминатов кальция.

При затворении гидравлической извести водой она некото­рое время должна твердеть на воздухе (от 7 до 21 сут), а затем уже приобретает способность твердеть в воде без опасности снижения прочности. При этом, чем меньше в ней содержится свободной СаО, тем меньше требуется выдержка растворов и бетонов на воздухе. Поэтому, в зависимости от содержания сво­бодной СаО и возможности твердеть в воде такая известь под­разделяется на слабогидравлическую и сильногидравлическую.

Прочность гидравлической извести невелика и в возрасте 28 сут составляет 0,5...5 МПа. Твердеет медленно: начало схва­тывания наступает через 0,5...2 ч, конец схватывания — 8... 16 ч.

Применяют гидравлическую известь для изготовления кла­дочных и штукатурных растворов, искусственных каменных материалов и бетонов и других изделий.

53. Портландцемент (сырье и производство).

Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, по­лучаемое тонким измельчением клинкера и небольшого количе­ства гипса. Клинкер получают обжигом до спекания при темпе­ратуре 1450... 1500 °С сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины. Для регулирования сроков схватывания цемента к клинкеру при помоле добавляют гипсовый камень в количестве 1.. .4 % от массы цемента в расчете на S0₃. От качества клинкера зависят важнейшие свойства цемента: прочность и скорость ее нарастания, долговечность, стойкость в различных эксплуата­ционных условиях.

Сырьевыми материалами для изготовления портландцемент- ного клинкера служат карбонатные и глинистые горные породы. Главное химическое соединение карбонатных пород (известня­ка, мела) - карбонат кальция СаС0₃. Глинистые породы (в ос­новном глины) содержат различные алюмосиликаты типа А1₂0₃ • wSi0₂ • иН₂0. Для получения клинкера исходные сырье­вые материалы берут примерно в соотношении 1: 3, т. е. на 1 мае. ч. глины должно приходиться 3 мае. ч известняка. Близок к этому составу мергель - осадочная горная порода, представляющая собой смесь известняка с глиной. В сырьевую смесь вводят кор­ректирующие добавки. Недостаток кремнезема компенсируют введением диатомита, трепела, опоки; содержание оксидов же­леза увеличивают добавкой руды или колчеданных огарков.

Производство портландцемента включает следующие техно­логические операции: приготовление сырьевой смеси, ее об­жиг и получение клинкера, помол клинкера с добавкой гипса (рис. 36).

В зависимости от методов приготовления смеси различают мокрый и сухой способы производства цемента. При мокром способе сырье смешивают и измельчают в присутствии воды. Затем смесь в виде шлама, содержащего 40...50 % воды, обжи­гают во вращающихся печах. При сухом способе сырьевые мате­риалы высушивают, измельчают, смешивают и обжигают в су­хом виде (влажность - 1.. .2 %).

При мокром способе достигается высокая однородность сме­си, однако затраты топлива на обжиг в 1,5...2 раза выше, чем при сухом.

Подготовленную к обжигу сырьевую смесь подают во вра­щающуюся печь, представляющую собой стальную обечайку длиной 150 или 185 м и диаметром 4 или 5 м. Изнутри труба выложена огнеупорным кирпичом. Печь установле­на под небольшим (3.. .4°) уклоном к горизонту и вращается (1...2 об/мин), благодаря чему сырьевая смесь постепенно пере­мещается в ней от верхнего конца к нижнему, куда подается топливо. Максимальная температура обжига - 1450 °С. При та­ких высоких температурах оксид кальция СаО, образовавшийся в результате разложения известняка, взаимодействует с кислот­ными оксидами Si0₂, А1₂0₃ и Fe₂0₃, образующимися при разло­жении глины. Продукты взаимодействия, частично плавясь и спекаясь друг с другом, образуют так называемый портландцементный клинкер - пористые гранулы серого цвета.