6.Цементи. Види цементів, їх складові. Технологія виготовлення
Цемент(лат. caementum-«щебінь, битий камінь») -штучненеорганічнев'язка речовина. Одинз основнихбудівельних матеріалів. Призамішуванніводою, водними розчинами солейта іншимирідинамиутворює пластичну масу, якапотім тверднеіперетворюєтьсявкамневидноетіло. Восновномувикористовуєтьсядлявиготовленнябетону і будівельних розчинів. Цементєгідравлічнимв'яжучимімає здатністьнабирати міцністьу вологих умовах, чим принципово відрізняєтьсявіддеякихіншихмінеральних в'яжучих-(гіпсу, повітряного вапна), якітвердіютьтількинаповітрі.
Рис. 6.1. Цемент
Видицементу
По наявностіосновногомінералуцементипідрозділяються: •романцемент -переважанняБеліта, вданий часне проводиться; •портландцемент-переважанняАліта, найбільшшироко поширенийвбудівництві; •глиноземистий цемент-переважанняалюмінатнихфази; •магнезіальнийцемент(Цемент Сореля) -наосновімагнезиту, зачиняєтьсяводним розчиномсолей; •змішаніцементи - цементи, одержувані шляхом змішаннявищенаведенихцементівз повітрянимив'яжучими, мінеральними добавкамиішлаками, що володіютьтерпкими властивостями. •кислототривкийцемент-наосновігідросилікатунатрію(Na2O • mSiO2 • nH2O), суха сумішкварцового піскуікремнефтористого натрію, зачиняєтьсяводним розчиномрідкого скла. У переважній більшості випадківпідцементоммають на увазіпортландцементіцементинаоснові портландцементного клінкеру. ВкінціХХстоліттякількістьрізновидівцементустановило близько 30.
Видицементу
•Швидкотвердіючийпортландцемент •Cульфатостойкійпортландцемент •Цементзповерхнево-активними добавками •Гідрофобізуючідобавки •Біліпортландцементи •Кольоровіпортландцементи •Тампонажніпортландцементи •Пуцолановіпортландцемент •Шлаковіцементи •Глиноземистийцемент •Розширюваніцементи
Швидкотвердіючий портландцемент (БТЦ) - це портландцемент з мінеральними добавками, який відрізняється інтенсивним наростанням міцності в перший період тверднення. Підвищена механічна міцність БТЦ досягається належним підбором мінералогічного складу клінкерної марки БТЦ 400 і 500. Для цього виду цементу нормується міцність не тільки в 28-добовому віці, але і в 3-добовому. Межа міцності при стисненні через 3-і доби повинен бути не менше 20-25 МПа відповідно. БТЦ призначений для виготовлення залізобетонних конструкцій і виробів в заводських полігонних умовах, а також для швидкісного будівництва. Застосування БТЦ дає можливість відмовитися від тепловологісної обробки бетону.
Cульфатостойкій портландцемент. Сульфатостойкость забезпечується зниженням вмісту в клінкері алюмінатів кальцію, головним чином трехкальцевого алюмінату 3CaO * Al2O3 (3Ca). Випускають сульфатостійкий портландцемент, в який не допускається введення активних мінеральних добавок і сульфатостійкий портландцемент з активними мінеральними добавками. Активність даного цементу менше, ніж БТЦ марки 400 і 500.
Цемент з поверхнево - активними добавками. Для поліпшення деяких властивостей цементу допускається введення при помелі поверхнево-активних добавок (пластифікованих і гідрофобних) в кількості 0,3 від маси цементу в перерахунку на суху речовину. Абсорбуючи на зернах цементу, пластифіковані добавки утворюють на них захисні плівки, що усувають зчеплення зерен цементу один з одним. В результаті розчини та бетони на такому цементі набувають підвищену рухливість і легкоукладальність.
Гідрофобізуючі добавки. Ці добавки сприяють тому, що порошок цементу протягом 5 хв не вбирає в себе воду. Бетони і розчини на портландцементі з такими добавками мають менше водопоглинання і знижену водопроникність.
Білі портландцементи. Відрізняються від звичайних кольором (сірий). Сировиною служать вапняки і глини, що містять мінімальну кількість барвних оксидів: заліза, марганцю, титану. Тонкість помелу декілька вище, залишок носія не більше 12%. Кольорові портландцементи. Для одержання кольору на помел клінкеру вводять пігменти. Кількість пігменту повинно бути: мінерального - не більше 10%, органічного - 0,3%.
Тампонажні портландцементи. Призначені для тампонування нафтових і газових свердловин з метою їх ізоляції від грунтових вод. Тампонажного цементу висуваються жорсткі технічні вимоги: висока плинність, незалежність від температури і тиску, конкретні залежно від тиску й температури терміни схоплювання, міцність затверділого цементного розчину в ранні терміни, що забезпечує закріплення колони труб в стовбурі свердловини. Строки схоплювання не раніше 2:00 і не пізніше 10 годин.
Пуцолановий портландцемент. Виходить місцевим помелом портландцементного клінкеру нормованого мінералогічного складу, гіпсів і активних мінеральних добавок. Добавки осадового походження 20-30%. Відрізняється підвищеною сульфатостійкого, стійкістю в прісних водах, тому не містить CaOH2. При підвищених температурах вельми інтесивніше твердне, а при автоклавної обробці міцність з бетоном на його основі через 6-8 годин перевищує міцність бетону нормального твердіння в 28-добовому віці.
Недоліки: чутливий до температурних умов тверднення, при 0 o С повністю перестає тверднути, тому непридатний для зимових робіт. Має знижену воздухостойкость і морозостійкість.
Випускають марки 300 і 400. Призначений для виготовлення підземних і підводних конструкцій будівель і споруд. Не допускається його застосування для споруд, що працюють в умовах поперемінного заморожування і танення, зволоження і висихання.
Шлакові цементи:
• Шлакопортландцемент (ШПЦ).
Виходить місцевим помелом портландцементу клінкеру, гіпсу та гранульованого доменного шлаку. Шлаки повинні бути не менше 21% і не більше 60%. Чим більше шлаку, тим менше активність цементу. Випускають марки 300, 400, 500. У порівнянні з портландцементом ШПЦ характеризується уповільненим наростанням міцності в перші строки, надалі швидкість твердіння підвищується і до 6-12 місяців його міцність наближається до міцності портландцементу. ШПЦ має низьку екзотермієй і підвищену стійкість до агресивного впливу. Використовують при гідротехнічному будівництві, в будівництві портових споруд. Не рекомендується застосовувати ШПЦ для конструкцій, що піддаються поперемінному заморожуванню і таненню, а також при знижених температурах.
• Ізвестковошлаковий цемент (ІШЦ).
Виходить спільним помелом доменних шлаків з вапном до 30%. Допускається добавка гіпсу 5% і портландцементу 10-20%. ІШЦ повільно схоплюється і повільно твердне. Міцність виробів на його основі після закінчення часу може бути 5-20 МПа. Стійок в прісних і сульфатних водах, на повітрі його міцність знижується. Застосовується в будівельних розчинах для кладки і штукатурки, а також для виготовлення низькомарочні бетони.
Глиноземистий цемент. Це швидко тверднуть у воді і в повітрі високоміцні вижущіе, одержувані шляхом випалення до спікання суміші матеріалу, багатого глиноземом і оксидом кальцію, і подальшого тонкого помелу продукту випалу. Глиноземистий цемент на відміну від звичайного портландцементу не містить ні гіпсу, ані мінеральних добавок. Якість цементу тим вище, чим більше оксиду алюмінію. Найважливіший мінерал глиноземистого цементу алюмінат кальцію, що забезпечує при нормальних строках схоплювання швидке твердіння цементу. Глиноземистий цемент швидко твердне, але не швидко схоплюється. Терміни схоплювання глиноземистого цементу не раніше 30 хв і не пізніше 12 годин. Зі збільшенням тонкості помелу цементу і підвищенням температури води строки тужавлення скорочуються. Вони різко скорочуються також при добавці вапна і портландцементу. Тому змішувати глиноземистий цемент з іншими в'яжучими можна. Водопотребность глиноземистого цементу вище, ніж у портландцементу (25-28%, у звичайних 18%), але вода не залишається у вільному стані, а йде на гідратацію без освіти портландцементного каменю. Тому щільність каменю вище, як і морозостійкість, а усадка менше. Випускають три марки: 400, 500, 600. Максимальна міцність, вище на 50% від марочної, досягається до 1-го і 3-м рокам твердіння. Відрізняється високою стійкістю проти сульфатних, хлористих, вуглекислих і інших мінералізованих вод. Однак, розчини лугів руйнують цементний камінь. Використовують глиноземистий цемент при швидкісному будівництві, аварійних роботах, зимовому бетонуванні. На його основі можна отримувати жаростійкі бетони.
Розширюються цементи. Це цементи, розчини на основі яких дають приріст об'єму. Всі ці цементи змішані, складаються з основного в'яжучого і розширює добавки. Розширення відбувається в результаті хімічної реакції між ними. Відомо кілька реакцій, що викликають розширення, а саме гідратація кальцію та освіта гидросульфоалюміната кальцію. Відомо кілька видів розширюються цементов:
Водонепроникний розширюється цемент (ВРЦ). ВРЦ виходить на основі глиноземистого цементу і повинен відповідати таким вимогам: початок схоплювання не раніше 4 хв, кінець не пізніше 10 мин. Застосовують для замонолічування збірних залізобетонних конструкцій, гідроізоляції стовбурів шахт, напірних водопровідних труб, закладення тріщин в залізобетонних спорудах.
• гипсо глиноземистий що розширюється цемент. Строки схоплювання: 10 хв - 4 години. Розширення повинно закінчуватися через три доби. Застосовується для гідроізоляції штукатурок, для закладення швів, для одержання водонепроникних бетонів.
• Розширюється портландцемент. Строки схоплювання: 30 хв - 12 годин. Застосування перераховано вище.
• напружує цемент. Це цемент з великим вмістом алюмінатних складвої, що призводить до збільшення обсягу при твердінні. У процесі розширення створює в арматурі попереднє напруження. Терміни схоплювання цих цементів: 30 хв - 4 години. Міцність через добу не менше 15 МПа, через 28 діб 50 МПа. Використовується в спорудах, де потрібна підвищена газо-, паро-та водонепроникність.
Магнезіальний цемент. Магнезіальні підлоги виробляють, використовуючи особливу в'яжучу магнезіальних речовина. Даний будматеріал проводиться на основі тонкодисперсного порошку, активною частиною якого виступає оксид магнію. Ця речовина є продуктом среднетемпературного випалу натуральних карбонатних порід доломіту або магнезиту. При взаємодії з водою, оксид магнію дуже неквапливо проявляє свої в'язкі властивості, які при цьому досить слабкі. Але якщо зачиняти цей цемент водними дисперсіями деяких солей, то можна отримати цементний камінь з високими показниками міцності. Наприклад, при замішуванні цього цементу розчином хлористого магнію ви отримаєте в'яжучу речовину, яка називається цементом Сореля.
Більшість якостей магнезіальних цементів, набагато вище, аналогічних показників у портландцементу. Вони мають підвищену еластичність, а також високу стійкість до таких речовин, як: мастила; органічні розчинники; лугу; солі. Цей цемент не вимагає зволоження під час твердіння. Також він гарантує високу стійкість кінцевого виробу до вогню і низький показник теплопровідність. За показниками міцності цей цемент показує прекрасну зносостійкість, міцність на стиск і вигин (в процесі тверднення). Також дуже важливо те, що цей цемент прекрасно в'яжеться з будь-яким органічно і неорганічним наповнювачем.
Завдяки таким особливостям цей цемент широко використовується в абразивному виробництві (наприклад точильні круги), для виробництва спеціальної теплоізоляції (піно-і газомагнезіт), для виробництва підвіконь, щаблів, облицювальної плитки, а також для відливу малих архітектурних форм. Але головним способом застосування цього цементу є виготовлення монолітних безшовних підлог.
Використання магнезіальних цементів в цих цілях почалося ще в кінці XIX - століття. Тоді на його основі почали виробляти ксилолітові плити і підлоги. «Ксилоліту» називають бетон на основі магнезиального терпкої речовини, наповненого тирсою. Через час з'явилися аналогічні вироби з «фіброліту», склад якого відрізнявся тим, що в якості наповнювача застосовували різні волокна. Цей тип підлог називають «беспильность», вони прекрасно циклюють їх можна і добре взаємодіють з мастиками. Такі підлоги високогігіенічни, вогнетривкі і мають довгий термін служби. Але вони мають один суттєвий недолік низьку водостійкість. Тому застосування таких підлог можливо тільки в умовах попередньої гідроізоляції, яка повинна враховувати навіть капілярну абсорбцію вологи.
Ці виробничі складності не давали капілярним полам розвинутися в промисловому масштабі. І лише досить недавно були відкриті нові родовища природних матеріалів, що розширили можливості полімерної хімії та магнезіальні підлоги отримали друге народження. Завдяки застосуванню полімерів різних типів, при виробництві підлог з'являється можливість провести багатофункціональну грунтовку, яка буде одночасно виступати гідроізоляцією, паропроницаемой поверхнею і, власне, грунтовкою.
По міцностіцементділитьсянамарки, яківизначаються головним чиноммежею міцності при стисненніполовинокзразків-призм розміром 40 *40 *160 мм, виготовлених зрозчинуцементускладу 1до3 ізкварцовим піском. МаркивиражаютьсявчислахМ100-М600(як правилоз кроком 100або50)позначаєміцність при стисненнівідповідно в100-600кг/см2(10-60МПа). Вданий часцементмаркиМ300іменшне випускається. Цементз маркою600завдяки своїй міцностіназивається«військовим» або«фортифікаційною» ікоштує помітнобільшемарки 500. Застосовуєтьсядлябудівництвавійськовихоб'єктів, такихякбункери, ракетні шахтиіт.д.
Такожпоміцностівданий часцементділитьсянакласи. Основна відмінністькласіввідмарокполягає в тому, щоміцністьвиводиться неяксередній показник, авимагаєне менше 95%забезпеченості(тобто 95 зразківз 100повинні відповідатизаявленому класу). Класвиражаєтьсявчислах30-60, якіпозначаютьміцність при стиску (у МПа).
Рис. 6.2. Бетон
Властивості цементу
Міцність - властивість матеріалів в певних умовах і межах, не руйнуючись, сприймати ті чи інші навантаження. Міцність цементу залежить від його потреби тверднути при змішуванні водою в міцне камневидное тіло. За механічної міцності цемент поділяється на чотири марки: 400, 500, 550 і 600. Марка міцності визначається межею міцності при вигині зразків.
Терміни схоплювання цементу визначають при випробуванні тесту нормально густоти. Нормальна густота цементного тіста характеризується кількістю води замішування, вираженим у відсотках від маси цементу. Рівномірність зміни об'єму цементу визначають при випробуванні зразків кип'ятінням у воді. Якщо цемент після вилежування не володіє рівномірністю зміни обсягу, то його не можна застосовувати в будівництві, оскільки можуть з'явитися шкідливі напруги і бетон зруйнується. Тонкість помелу цементу впливає на швидкість його схоплювання і тверднення. Чим тонше подрібнений цемент, тим вище його міцність, особливо в початковий період твердіння. Тонкість помелу характеризується також питомою поверхнею, тобто сумарною поверхнею всіх часток, що містяться в 1 кг цементу. Щільність цементу коливається в межах від 3000 до 3200 кг/м3.
Зміна обсягу цементу при твердінні. За стандартом приготовані з цементу коржі при випробуванні кип'ятінням у воді повинні рівномірно змінюватися в об'ємі. Цемент, що не задовольняє цій вимозі, застосовувати в будівництві не можна, так як це призводить до появи шкідливих напруг і навіть руйнування бетону.
Водопотребность цементного тесту. Вода додається до цементу при замішуванні, необхідна для нормального перебігу хімічних процесів, що відбуваються при твердінні цементу, і для додання свіжоприготованому цементного розчину або бетону рухливості (пластичності, плинності), що забезпечує щільність його укладання у форму або опалубку. Зменшити водопотребность і збільшити пластичність цементу можна шляхом введення пластифікуючих органічних і неорганічних поверхнево-активних речовин, наприклад сульфітно-дріжджової бражки.
Водовідділення цементного тесту - процес віджимання води у зачиненій цементному тесті, розчині або бетоні під дією сили тяжіння зерен заповнювача і частинок цементу. Деяка кількість води при цьому виступає на поверхню покладеної бетонної суміші (зовнішнє водоотделение), а частина води накопичується під поверхнями зерен крупного наповнювача (внутрішнє водоотделение).
Морозостійкість цементних розчинів і бетонів - здатність чинити опір попеременному їх заморожування і відтавання в прісної або морській воді. Вода при замерзанні перетворюється на лід, при цьому вона збільшується в об'ємі приблизно на 8%. Це створює тиск на стінки пор, порушує структуру розчину або бетону і в кінцевому результаті призводить до його руйнування. Тепловиділення. У процесі твердіння цемент виділяє тепло. Якщо тепло виділяється дуже повільно, то це звичайно не викликає виникнення тріщин в бетоні. Якщо ж цей процес протікає порівняно швидко, то застосовувати даний цемент для зведення масивних споруд не слід. Кількість виділяється при твердінні тепла можна зменшити шляхом підбору відповідного мінералогічного складу цементу, а також посередництвом введення деяких подрібнених активних мінеральних і інертних добавок.
Корозійна стійкість цементу в основному залежить від щільності бетону або розчину і мінералогічного складу цементу. Корозійна стійкість бетону зменшується із збільшенням його пористості і з підвищенням тонкості помелу цементу.
Виробництво цементу
Виробництво цементу включає два ступені: перша - отримання клінкеру, друга - доведення клінкеру до порошкоподібного стану з додаванням до нього гіпсу або інших добавок. Перший етап найдорожчий, саме на нього припадає 70% собівартості цементу. А відбувається це таким чином: перша стадія - це видобуток сировинних матеріалів. Розробка вапнякових родовищ ведеться зазвичай знесенням, тобто частина гори «зносять вниз», відкриваючи тим самим шар жовтувато-зеленого вапняку, який використовується для виробництва цементу. Цей шар знаходиться, як правило, на глибині до 10 м (до цієї глибини він зустрічається чотири рази), і по товщині досягає 0,7 м. Потім цей матеріал відправляється по транспортеру на подрібнення до шматків рівних 10 см в діаметрі. Після цього вапняк підсушується, і йде процес помелу і змішування його з іншими компонентами. Далі ця сировинна суміш піддається випалу. Так отримують клінкер. Друга стадія теж складається з декількох етапів. Це: дроблення клінкеру, сушка мінеральних добавок, дроблення гіпсового каменю, помел клінкеру спільно з гіпсом і активними мінеральними добавками. Однак треба враховувати, що сировинний матеріал не буває завжди однаковим, та й фізико-технічні характеристики (такі як міцність, вологість і т. д.) у сировини різні. Тому для кожного виду сировини був розроблений свій спосіб виробництва. До того ж це допомагає забезпечити хороший однорідний помел і повне перемішування компонентів. У цементній промисловості використовують три способи виробництва, в основі яких лежать різні технологічні прийоми підготовки сировинного матеріалу: мокрий, сухий і комбінований.
В залежності від виду підготовки сировини на випал розрізняють мокрий, сухий, напівсухий і комбінований способи виробництва портландцементного клінкеру. При мокрому способі виробництва помел сировинних матеріалів, їх змішування та коригування сировинної суміші здійснюються в присутності певної кількості води, а при сухому способі всі перераховані операції проводяться з сухими матеріалами. У деяких випадках суху сировинну суміш гранулюють, додаючи при грануляції необхідне для утворення міцних гранул кількість води. Такий спосіб виробництва портландцементного клінкеру називається напівсухим.
Кожен з цих способів має переваги і недоліки. Наприклад, в присутності води полегшується подрібнення матеріалів і простіше досягається однорідність суміші, але витрата тепла на випал сировинної суміші при мокрому способі на 30-40% більше, ніж при сухому. Крім того, значно зростає необхідний обсяг печі при випаленні мокрою сировинної суміші (шламу), так як значна частина її виконує функції випарника води.
Сутність комбінованого способу полягає в тому, що сировинну суміш готують по мокрому способі, а потім її максимально зневоднюють (фільтрують) на спеціальних установках і у вигляді напівсухий маси обпалюють в печі.
Вибір способів виробництва портландцементного клінкеру визначається рядом факторів технологічного і техніко-економічного характеру: властивостями сировини, його однорідністю і вологістю, наявністю достатньої паливної бази в районі будівництва та ін.
У природній вологості сировини більше 8-10% виявляється доцільним мокрий спосіб. Мокрий спосіб більш вигідно застосовувати також при використанні двох м'яких компонентів (глини і крейди), так як подрібнення їх легко досягається разбалтиванія у воді. Сухим способом раціонально отримувати портландцементний клінкер при однорідному за складом сировину в разі, якщо вологість його не перевищує 8-10%. Напівсухий дає гарні результати при виготовленні клінкеру з досить пластичних сировинних матеріалів, коли при грануляції суміші утворюються міцні і термостійкі гранули. При гарній фильтруемости сировинних шламів перевагу слід віддавати комбінованому способі.
Рис. 6.3. Схемавиробництвацементу
Виробництвопортландцементного клінкерупосухому способускладається з наступних операцій.
Рис. 6.4. Схемавиробництвацементусухим способом
Вапняк і глину попередньо дроблять, потім висушують до вологості приблизно 1% і подрібнюють в сировинну муку. Сушать вапняк і глину або роздільно, використовуючи для цієї мети сушильні барабани або інші теплові апарати, або спільно в сировинних сепараторних млинах, в яких одночасно здійснюються помел та сушка матеріалів. Останній спосіб більш ефективний і застосовується на більшості нових заводів, що працюють по сухому способу. Для одержання сировинної муки певного хімічного складу млинів її направляють спочатку в змішувальні, а потім у коригувальні силоси, куди додатково подається сировинна мука із завідомо низьким або високим титром (змістом CаCO3). У силосах борошно перемішується стисненим повітрям.
Підготовлена сировинна суміш надходить у систему циклонних теплообмінників, що складається з декількох (зазвичай чотирьох) ступенів циклонів, з'єднаних між собою і з короткою (40-70 м) обертається піччю газоходами. Проходячи послідовно через всі циклони, сировинна мука нагрівається рухомими їй назустріч димовими газами, що виходять з печі. Час перебування суміші в циклонних теплообмінниках не перевищує 25-30 с. Незважаючи на це, сировинна мука не тільки встигає нагрітися до температури 700-800 С, але і повністю дегидратируется і частково (на 20-25%) декарбонізіруется. З циклонів матеріал надходить у піч, де відбуваються подальші реакції утворення цементного клінкеру. З печі клінкер пересипається в холодильник, і після охолодження направляється на клінкерну склад.
Інші технологічні операції при сухому способі виробництва - підготовка гідравлічних добавок і гіпсу, помел цементу, його зберігання і відправка споживачеві - такі ж, як і при мокрому способі.
Схемаотриманняпортландцементного клінкерупринапівсухомуспособі виробництваскладається з наступних операцій.
Рис. 6.5. Схемавиробництвацементупонапівсухомуспособу
Приготування сировинної муки в цьому випадку проводиться як і при сухому способі виробництва. Отримана борошно проходить стадію грануляції в барабанних або тарілчастих грануляторах, і у вигляді гранул розміром 10-20 мм і вологістю 11-16% надходить на випал. Гранульовану сировинну суміш обпалюють в коротких обертових печах, обладнаних конвеєрними кальцинаторів (ці установки для отримання клінкеру називають печами Лепола). Гранули спочатку надходять на конвеєрний кальцинаторів - нескінченну, укладену в нерухомий кожух колосникові грати, рухому із швидкістю 25-50 м / ч. Що виходять з печі гази проходять через шар гранул, що лежить на решітці, і нагрівають матеріал до температури близько 900 С, повністю висушуючи його і частково на 20-30% декарбонізіруя. Підготовлений таким чином матеріал надходить у обертову піч, в якій завершується освіту цементного клінкеру.
Гранульовану або брикетовані сировинну суміш можна спалити у шахтних печах, які являють собою вертикальну шахту, футерованную всередині вогнетривкою цеглою. У цьому випадку гранулювання або брикетування сировинної суміші проводиться спільно з частинками вугілля, які додають в борошно при її помелі (спосіб "чорного брикету").
Гранули або брикети поступають в шахтну піч зверху, нагріваються гарячими димовими газами і за рахунок згорання запресованих в них частинок вугілля. Утворився клінкер вивантажується внизу шахти і направляється на склад.
Решта операції виробництва портландцементу не відрізняються від відповідних стадій мокрого способу виробництва.
На цементних заводах, що працюють помокрому способу, в якостісировиннихматеріалівдлявиробництвапортландцементного клінкерузазвичай використовуютьм'якийглинистийітвердийвапняковийкомпоненти. У цьому випадкутехнологічна схема виробництвацементувиглядає наступнимчином:
Рис. 6.6. Схемавиробництвацементупомокрому способу
Початковій технологічною операцією отримання клінкеру є подрібнення сировинних матеріалів. Необхідність тонкого подрібнення сировинних матеріалів визначається тим, що однорідний за складом клінкер можна отримати лише з добре перемішаної сировинної суміші, що складається з найдрібніших частинок її компонентів.
Шматки вихідних сировинних матеріалів нерідко мають розміри до 1200 мм. Отримати з таких шматків матеріал у вигляді дрібних зерен можна тільки за кілька прийомів. Спочатку шматки піддаються грубому подрібненню. дробленню, а потім тонкому. помолу. Для грубого подрібнення матеріалів застосовують різні дробарки, а тонке подрібнення в залежності від властивостей вихідних матеріалів виробляють в млинах або в бовтанку в присутності великої кількості води.
При використанні в якості вапняного компонента крейди, його подрібнюють в бовтанку. Якщо застосовують твердий глинистий компонент, то після дроблення його направляють в млин.
З бовтанки глиняний шлам перекачують в млин, де подрібнюється вапняк. Спільне подрібнення двох компонентів дозволяє отримувати більш однорідний за складом сировинної шлам.
У сировинну млин вапняк і глиняний шлам подають у певному співвідношенні, відповідному необхідному хімічним складом клінкеру. Однак навіть при самій ретельній дозуванні вихідних матеріалів не вдається отримати з млина шлам необхідного хімічного складу через коливання хімічного складу сировини одного й того ж родовища. Щоб отримати шлам заданого хімічного складу, його коригують у басейнах.
Для цього в одній або декількох млинах готують шлам із завідомо низьким або високим вмістом CаCO3 (званим титром) і цей шлам в певній пропорції додають в коригувальний шламовий басейн.
Приготований таким чином шлам, що представляє собою сметаноподібна масу з вмістом води до 35-45%, насосами подають у витратний бачок, звідки рівномірно зливають в піч. Для випалу клінкеру при мокрому способі виробництва використовують обертові печі. Вони являють собою сталевий барабан довжиною до 150-230 м і діаметром до 7 м, футерованих всередині вогнетривкою цеглою; продуктивність таких печей досягає 1000-3000 т клінкеру на добу.
Барабан печі встановлюють з ухилом 3-40 гр. шлам подають з піднятою боку печі. холодного кінця, а паливо у вигляді газу, вугільний пил або мазуту вдувають у піч з протилежного боку (гарячого кінця). В результаті обертання похилого барабана знаходяться в ньому матеріали просуваються по печі в бік її гарячого кінця. В області горіння палива розвивається найбільш висока температура: матеріалу - до 15000 С, газів - до 17000 С, і завершуються хімічні реакції, що призводять до утворення клінкеру.
Димові гази рухаються вздовж барабана печі назустріч обпікає матеріалом. Зустрічаючи на шляху холодні матеріали, димові гази підігрівають їх, асами охолоджуються. У результаті, починаючи від зони випалу, температура газу уздовж печі знижується з 1700 до 150-2000 С. З печі клінкер надходить в холодильник, де прохолоджується рухомим назустріч йому холодним повітрям.
Охолоджений клінкер відправляють на склад. У ряді випадків клінкер з холодильника направляють безпосередньо на помел в цементні млини.
Перед помелом клінкер дроблять до зерен розміром 8-10 мм, щоб полегшити роботу млинів. Подрібнення клінкеру проводиться спільно з гіпсом, гідравлічними та іншими добавками. Спільний помел забезпечує ретельне перемішування всіх матеріалів, а висока однорідність цементу є однією з важливих гарантій його якості.
Гідравлічні добавки, будучи матеріалами сильно пористими, мають, як правило, високу вологість (до 20-30% і більше). Тому перед помелом їх висушують до вологості приблизно 1%, попередньо подрібнивши до зерен крупністю 8-10 мм. Гіпс тільки дроблять, так як його вводять в незначній кількості і міститься в ньому волога легко випаровується за рахунок тепла, що виділяється в млині в результаті зіткнень і стирання мелючих тіл один з одним і з розмелюють матеріалом.
З млина цемент транспортують на склад силосного типу, обладнаний механічним (елеватори, гвинтові конвеєри), пневматичним (пневматичні насоси, Аерожолоби) або пневмомеханічний транспортом.
Відвантажують цемент споживачеві або в тарі - в багатошарових паперових мішках по 50 кг, або насипом в контейнерах, автомобільних або залізничних цементовозах, в спеціально обладнаних судах. Кожна партія цементу забезпечується паспортом.
Для виконання всіх технологічних операцій виробництва портландцементу застосовується різноманітне обладнання - дробарки, млини, печі і т.д., яке об'єднується в потокову лінію. Схема розташування агрегатів представлена на генеральному плані цементного заводу, що працює на пластичних сировинних матеріалах і газоподібному паливі.
Комбінований спосібвиробництвапортландцементуполягаєвпідготовцісировиннихматеріалівпо мокрому способі,авипаленнісуміші-за схемоюнапівсухого. Основні технологічні операціїіпослідовність їх виконанняприкомбінованому способіотриманняклінкерунаступні.
Рис. 6.7. Схемавиробництвацементупокомбінування способів
Приготовленийна сировинниймлинішламвологістю35-45% післяйогокоректуваннянадходитьвдисковийчибарабаннийвакуум, девінзневоднюєтьсядовологості16-20%. Утворений прицьому"сухар" змішуєтьсяпотімз пилом, уловленаелектрофільтрамиз димових газівпечі; добавкапилузапобігає злипання"сухаря" ізнижує залишковувологістьуньомудо 12-14%.
Приготовлена такимчиномсировиннасуміш надходитьнавипал, якийможе здійснюватисявпечахнапівсухогоспособу виробництва.
Рештаопераціївиробництвапортландцементуз комбінованогоспособуне відрізняються від відповіднихстадіймокрого способу виробництва.
Контрольні запитання:
1.Що таке цемент?
2.Які ви знаєте види цементу?
3.Які ви знаєте способи виробництва цементу?
4.Що таке виробництво цементу по сухому способу?
Список використаної літератури:
1.Гарри Г. Поулос “Высотные здания и фундаменты глубокого заложения”
2.Пэскэлуцэ И.С. “Фундаменты нового поколения для малоэтажного
Строительства в сложных грунтовых условиях”
3.http://www.stroyinform.ru/techno/detail.php?ID=84826
4.http://www.stroitelstvo-new.ru/1/beton_technology_2.shtml
5.http://www.baubeton.ru/info/klassifikatsiya-betona.html
6.http://www.stroyka.ru/material/read.php?ID=794456
7.http://www.bibliotekar.ru/beton-6/4.htm
8.http://www.eurocement.ru/cntnt/rus/media1/tehnologiy.html