9. Структура цементного камня. Влияние её на долговечность цементного камня.

Цементный камень явл-ся трехфазной системой, хар-ся капиллярно-пористым строением.

1. Твердая часть цементного камня. Связывается между собой с помощью кристаллических сростков, за счет механического переплетения кристаллов и клеящей способности геля.

Твердая часть:

- Непрореагировавшая часть клинкерных зерен.

- Относительно крупные кристаллы Ca(OH)₂.

- Кубические кристаллы. C₃AH₆, C₃FH₆.

- Игольчатые кристаллы гидросиликата Са.

- Гель гидросиликатного состава.

2. Поры по размерам:

- <1000А (1А=10^-10 м). Поры геля, мелкие капилляры.

- 1000-10000А. Капиллярные поры, микротрещины, частично заросшие макропоры.

- >10000А. Макропоры (то вовлеченного воздуха, от испарения воды, от недостаточного уплотнения).

Чем меньше пор, тем выше прочность.

3. Вода:

- Химически-связанная (кристаллохимическая).

- Адсорбционно-связанная (вода, которая удерживается на поверхности с помощью слабых вандервальских сил).

- Капиллярная. Чем меньше диаметр капилляра, тем сильнее в нем удерживается вода.

d=1000А вода удаляется при W=95%, d=100А вода удаляется при W=90%, d=10А вода удаляется при W=35%

- Свободная вода.

В крупных порах вода замерзает при t=0^оС, в капиллярах при t=-25^оС, в гелевых порах вода находится в псевдотвердом сосоянии.

10. Гипсовые низкообжиговые вяжущие. Способы получения а и р модификаций.

Отличие в свойствах и гидратации. Области применения.

Гипсовые низкообжиговые (CaSO₄·0,5H₂O) получаются при t=110-180^оС. Бысро схватываются, твердеют.

β-модификация получается в аппаратах открытого типа, при этом вода из гипса удаляется в виде пара, происходит разрыхление струтуры. Получаются очень мелкие кристаллы, они плохо закристаллизованы, имеют большую удельную поверхность. Т.к. больше воды, то прочность меньше, гидратация идет быстро, тепловыделение большое.

Способы получения:

1) варка в гипсоварочных котлах;

Преимущества гипсоварочных котлов: мат-ал не соприкасается с топочными газами; простота обслуживания; удобство контроля и регулирования обжига. Недостатки: периодичность работы; днище и обечайка быстро изнашиваются; требуется предварительная сушка; сложность очистки отходящих газов из котла.

2) обжиг гипса во вращающихся шахтных или иных печах в виде кусков;

Преимущества: непрерывность производства; более компактные схемы; легкость автоматизации. Недостатки: топочные газы соприкасаются с сырьем; возможность пережога; повышается концентрация топлива.

3) совмещение операций сушки, обжига и помола в одном агрегате (самое плохое качество).

α-модификация получается при выделении воды в капельно-жидком состоянии, варка в жидких средах. Одни кристаллы замещаются другими очень плотно, кристаллы получаются крупные, плотные, хорошооформленные. Водопотребность меньше, прочность выше, схватывается медленнее, чем β-модификация.

Способы получения: 1. Автоклавная обработка: Преимущества: более качественный материал. Недостатки: продолжительная тепловая обработка; повышенный расход топлива; резкий спад температур при сбросе давления обуславливает нежелательный процесс, когда полугидрат переходит в двугидрат; неравномерность сушки. 2. Варка в жидких средах (среда – растворы солей или ПАВ). Лучше использовать ПАВ, т.к. после варки не надо промывать материал.

Свойства низкобжигового гипса: - плотность 2,6-2,75 г/см³. - водопотребность: α – 30-40%, β – 50-70%. - сроки схватывания: быстротвердеющий (н.сх. не ранее 2 мин, к.сх. не позднее 15 мин), нормальнотвердеющий (н.сх. не ранее 6 мин, к.сх. не позднее 30 мин), медленнотвердеющий (н.сх. не ранее 20 мин). - тонкость помола: грубый помол (остаток на сите 02 не более 23%), средний (14%), тонкий (2%). - прочность: Г2-Г25. - деформативность. Устранить объемное расширение можно используя замедлители схватывания. - долговечность. Огнестойкие выдерживают воздействие огня 6-8 ч. Морозостойкость невысокая 15-20 циклов. Гипсовый камень не может защитить стальную арматуру (нужно покрвать спец. обмазками).

Применение:Конструкционно-строительные детали (панели, плиты). Отделочные материалы (ГВЛ плиты, искусственный мрамор на основе гипса). Архитектурно-декоративные изделия (скульптуры, розетки, лепнина). Спец. назначения (теплоизоляц. мат-лы, звукоизол. мат-лы). Стекольная промышленность. Керамическая и фарфоровая промышленность. Медицина.

Свойства.

Свойства низкообжиговых гипсовых вяжущих во многом одинаковы. Главное различие состоит в прочности, что в основном связано с их разной водопотребностью. Для получения теста нормальной густоты гипс β-модификации требует 50...70 % воды, а α-модификации — 30... 45 %> в то время как по уравнению гидратации полугидрата в двугидрат необходимо всего 18,6 % воды от массы вяжущего вещества. Вследствие значительного количества химически несвязанной воды затвердевший гипс имеет большую пористость — 30...50 %. Пористость меньше при использовании гипса α-модификации.

Стандартом на гипсовые вяжущие, получаемые путем термической обработки гипсового сырья до полугидрата сульфата кальция (ГОСТ 125—79), установлено 12 марок (МПа): Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. При этом минимальный предел прочности при изгибе для каждой марки вяжущего должен соответствовать значению соответственно от 1,2 до 8 МПа.

По тонкости помола, определяемой остатком (в %) при просеивании пробы на сите с отверстиями размером 0,2 мм, гипсовые вяжущие делятся на три группы:

Гипсовые вяжущие относительно быстро схватываются и твердеют. Различают быстротвердеющий (А), нормальнотвердеющий (Б) и медленно твердеющий (В) гипсы со сроками схватывания соответственно начало — не ранее 2, 6 и 20 мин, конец—не позднее 15, 30 мин (для В — не нормируется). Для замедления схватывания в воду затворения добавляют животный клей или сульфитно-дрожжевую бражку — ЛСТ (0,1...0,3 % от массы гипса). Эти вещества, адсорбируясь на зернах полуводного гипса, уменьшают его растворимость, поэтому процесс схватывания гипсового теста замедляется. При необходимости ускорить схватывание гипса добавляют вещества (0,2...3 % от массы гипса), одни из которых повышают растворимость полуводного гипса (поваренная соль, сульфат натрия и др.), другие (двуводный гипс) образуют центры кристаллизации, вокруг которых быстро закри-сталлизовывается вся масса.

Особенностью полуводного гипса по сравнению с другими вяжущими является его способность при твердении увеличиваться в объеме (до 1 %). Так как увеличение объема происходит в еще окончательно не схватившейся массе, то она хорошо уплотняется и заполняет форму. Это позволяет широко применять гипс для отливки художественных изделий сложной формы.

Важнейшими недостатками затвердевших гипсовых вяжущих являются значительные деформации под нагрузкой (ползучесть) и низкая водостойкость. Для повышения водостойкости гипсовых изделий при изготовлении вводят гидрофобные добавки, молотый доменный гранулированный шлак, а также водоотталкивающие составы.

Область применения.

Гипсовые вяжущие применяют для производства гипсовой сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей, архитектурных, звукопоглощающих и других изделий, а также строительных растворов для внутренних частей зданий.

11.Способы производства портландцемента. Преимущества и недостатки.

Производство портландцемента заключается в добыче цементного сырья, дроблении и тонком его измельчении, приготовлении однородной сырьевой смеси заданного состава, обжиге ее до спекания, размоле полученного клинкера вместе с небольшим количеством гипса и добавками в тонкий порошок — цемент. Сырьевую смесь получают путем совместного или раздельного измельчения двух и более компонентов и последующего тщательного их смешении, гомогенизации, усреднения и корректирования до заданного состава в сухом состоянии или в присутствии воды. В зависимости от того, как приготовляется сырьевая смесь, различают три основных способа производства — мокрый способ производства цемента, сухой способ производства цемента и комбинированный способ производства цемента.

Мокрый способ.

1. Мягкое + мягкое (мел + гипс)

1. Старая схема

Мел Гипс

Дробилки волковые Дробилки волковые

Болтушка

Домол в мельницу

Шламбассейны.

2. Модернизированная

Мельница самоизмельчения (гидрофол)

Мел Глина

Гидрофол

Домол в мельницу

Шламмбассейн

2. Твердое + мягкое (известняк + глина)

Известняк Глина

Первая дробилка Гидрофол

Вторая дробилка Дозирование

Усреднительный склад

Дозирование

Мельница (вода)

Шламбассейн

3. Твердое + твердое (известняк + глинистый сланец)

Известняк Глинистый сланец

Первая дробилка Первая дробилка

Вторая дробилка Вторая дробилка

Усреднение Усреднение

Дозирование Дозирование

Мельница(вода)

Шламбассейн

Комбинированный способ.

При комбинированной технологии подготовленный сырьевой материал идет по мокрому способу, полученный шлам обезвоживают, на старых заводах- вакуумный барабан-фильтр, на современных-фильтр-пресс.

Рис : 1-ванна, 2-барабан сетчатый, обтянутый тканью

Рис: 1-неподвижная плита, 2-подвижная плита, 3-секция,4-фильт рукавный, 5-подводка шлама,6-отвод воды,7-готовый продукт-отжатый кек.

Сухой способ

Влажность не более 1%

Сушка:

1. Барабанные сушила (рис 1)

2. Вихревая сушилка (рис2)1-вал, 2-лопасти,3-корпус,4-загрузочное отверстие,5-выгрузка

3. Аэрофонтанная (рис3) 1-ротор,2-корпус,3-отражающая плита.4-конвейер.

Установка для помола и дробления (рис 4)1-дробилка, 2-мельница,3-топка,4-псевдосепаратор, 5-осадительный циклон,6-трубопровод.

Большое значение для выбора способа производства имеют физические и химические свойства сырьевых материалов — постоянство химического состава компонентов сырья, способность шлама фильтроваться и сырьевой смеси гранулироваться, прочность и термостойкость гранул и др.

При сухом способе производства цемента на обжиг клинкера расходуется от 750 до 1200 ккол/кг клинкера, при мокром способе производства—от 1200 до 1600 и выше ккал/кг клинкера, Сухой способ производства экономически целесообразен тогда, когда сырьевые материалы имеют низкую влажность и по возможности однородный химический состав, и в результате суммарный расход тепла на сушку сырьевых материалов и на обжиг клинкера ниже, чем расход тепла на обжиг этих материалов при мокром способе производства. Установлено, что экономически целесообразно применять сухой способ при влажности сырья до 12%.

Тонкий помол может осуществляться в 2 средах: сухой способ (энергозатраты выше, на выходе получается сырьевая мука, сильно пылит, требуется дополнительная аспирация, сырьевая мука может отличаться от исходного состава, нужно усреднять состав, выгоден по суммарным затратам); мокрый способ (помол производится в присутствии воды, вода проникает в поры и трещины и при действии на неё ударных нагрузок, она давит на материал и разрушает его изнутри, не дает слипаться трещинам, энергозатраты на 30% меньше, чем при сухом, материал, выходящий из мельницы - сырьевой шлам, данная суспензия может перекачиваться насосом или перетекать по желобам); комбинированный способ - мокрый переводится в сухой (шлам высушивают и направляют в печи по сухому способу производства).

Мокрый «+»: Низкие расходы энергии на помол сырья, проще и надежнее осуществить усреднение шихты в виде шлама, выше марка цемента, упрощается транспортировка, лучше санитарно-гигиенические условия труда, нет пыления, простота -меньше оборудования; «-» Шлам содержит большое количество воды, следовательно увеличивается кол-во теплоты на испарение влаги, большие габариты печей, следов высокая металлоёмкость.

Сухой «+»: Снижение расхода теплоты на обжиг, снижается объём печных газов, дает возможность утилизации теплоты отходящих газов для сушки сырья, высокий объём клинкера с одного метра кубического печного пространства. «-» Сложная технологическая схема, треб дополнительное оборудование для обеспыливания воздуха, сложное и капризное оборудование, плохие санитарно-гигенические условия, более высокие трудовые затраты.

Комбинированный «+»: Сохраняя преимущества мокрого, позволяет снизить затраты на обжиг, экономия топлива на 30 %, повышение производительности печи на 10%; «-» Нужно ставить дополнительное оборудование периодического действия, и дополнительные энергозатраты.