16.3 Свойства и основы производства минеральных вяжущих веществ

Минеральными вяжущими веществами называют тонкоизмельченные порошки, образующие при смешивании с водой пластичное тесто, под влиянием физико-химических процессов переходящее в камневидное состояние. Это свойство вяжущих веществ используют для приготовления на их основе растворов, бетонов, безобжиговых искусственных каменных материалов и изделий. Различают минеральные вяжущие вещества воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие вещества твердеют, долго сохраняют и повышают свою прочность только на воздухе. К воздушным вяжущим веществам относятся гипсовые и магнезиальные вяжущие, воздушная известь и кислотоупорный цемент. Гидравлические вяжущие вещества способны твердеть и длительно сохранять свою прочность не только на воздухе, но и в воде. В группу гидравлических вяжущих входят портландцемент и его разновидности, пуццолановые и шлаковые вяжущие, глиноземистый и расширяющиеся цементы, гидравлическая известь. Их используют как в надземных, так и в подземных и подводных конструкциях.

Портландцемент является важнейшим вяжущим веществом. По производству и применению он занимает первое место среди всех других вяжущих веществ. Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Оно получается тонким измельчением обожженной до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в клинкере силикатов кальция. Спекшаяся сырьевая смесь в виде зерен размером до 40 мм называется клинкером; от качества его зависят важнейшие свойства цемента: прочность и скорость ее нарастания, долговечность, стойкость в различных эксплуатационных условиях. Портландцемент, получаемый на заводах из различных видов природного сырья и с неодинаковой технологией производства, отличается как по химико-минералогическому составу, так и по свойствам.

Технологический процесс производства портландцемента состоит из следующих основных операций: добычи известняка и глины, подготовки сырьевых материалов и корректирующих добавок, приготовления из них однородной смеси заданного состава, обжига смеси и измельчения клинкера в тонкий порошок совместно с гипсом, а иногда с добавками.

В зависимости от приготовления сырьевой смеси различают два основных способа производства портландцемента: мокрый и сухой.

16.4 Свойства и основы производства бетона и железобетона

Бетон – искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью. Зерна песка и щебня составляют каменный остов в бетоне. Цементное тесто обволакивает зерна песка и щебня, заполняет промежутки между ними и играет роль смазки заполнителей, придающей бетонной смеси подвижность (текучесть). Цементное тесто, затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусственный камень – бетон. Бетон в сочетании со стальной арматурой называют железобетоном. Бетоны классифицируют по следующим ведущим признакам: плотности, прочности, долговечности, виду вяжущего вещества и заполнителя и по назначению. Основной считается классификация бетона по плотности, в результате чего бетон делят на особо тяжелый плотностью более 2500 кг/м3, тяжелый – 2200 – 2500 кг/м3, облегченный – 1800 – 2200 кг/м3 и легкий – 500 – 1800 кг/м3, особо легкий (теплоизоляционный) – менее 500 кг/м3. В зависимости от крупности применяемого заполнителя бетоны бывают на мелкозернистом заполнителе (до 10 мм) и крупнозернистом (10 – 150 мм). Важнейшими показателями качества бетона являются его прочность и долговечность. Приготовление бетонной смеси включает две основные технологические операции – дозировку исходных материалов и их перемешивание. Технологический процесс производства железобетонных изделий складывается из следующих последовательно выполняемых операций: приготовления бетонной смеси; армирования железобетонных изделий; формования; тепловлажностной обработки, обеспечивающей получение необходимой прочности изделий из бетона к заданному сроку; отделки лицевой поверхности изделий. Организация выполнения этого комплекса основных технологических операций и их техническое оформление в современной технологии сборного железобетона осуществляются по трем принципиальным схемам: 1. Изготовление изделий в неперемещаемых формах; в этом случае все технологические операции от подготовки форм до распалубки готовых отвердевших изделий осуществляются на одном месте. К этому способу относится формование изделий на плоских стендах или матрицах, в кассетах. 2. Изготовление изделий в перемещаемых формах; в этом случае отдельные технологические операции формования или отдельный комплекс их производится на специализированных постах. Форма, а затем изделие вместе с формой перемещаются от поста к посту по мере выполнения отдельных операций. В зависимости от степени расчлененности общего технологического процесса формования по отдельным постам различают конвейерный, имеющий наибольшую расчлененность, и поточно-агрегатный способы. Последний отличается тем, что ряд операций – укладка арматуры и бетонной смеси, уплотнение – выполняются на одном посту, т.е. сагрегированы между собой. При конвейерном способе большинство операций выполняется на соответствующих постах, образующих в совокупности технологическую линию. 3. Непрерывное формование – способ, возникший сравнительно недавно, но хорошо зарекомендовавший себя. Он отличается металлоемкостью и высоким объемом продукции с единицы производственной площади предприятия. Способ непрерывного формования изделий осуществляется на вибропрокатном стане.