Лабораторная работа № 6 определение тонкости помола цемента

Цель работы: освоить методику определения тонкости помола и удельной поверхности цемента, определить соответствие требованиям ГОСТ 10178-85 тонкости помола исследуемого цемента.

Теоретические сведения

Портландцемент – продукт, получаемый измельчением клинкера и гипса, добавляемого для регулирования сроков схватывания.

Цементный порошок в основном состоит из зерен размером от 5…10 до 30…40 мкм.

Дисперсность портландцемента обычно характеризуют тонкостью помола, удельной поверхностью и гранулометрическим (фракционным) составом.

Тонкость помола цемента определяется методом ситового анализа. При ситовом анализе используются сита с проволочными сетками по ГОСТ 6613-86 (см. прил.). Номера сит нормированы и соответствуют размеру стороны ячейки в свету в миллиметрах и, таким образом, характеризуют максимальный размер просеянных частиц. Если сторона ячейки равна 0,08 мм, то сито имеет номер 008. В обозначении номера сита запятая после нуля не ставится. Сито № 008 имеет 5476 отв./см².

Тонкость помола портландцемента – количество материала, прошедшего через сито с сеткой № 008, выраженное в процентах от массы просеиваемой пробы. (Можно также определять тонкость помола портландцемента остатком на сите с сеткой № 008 в процентах от массы просеиваемой пробы.)

По ГОСТ 10178-85 (см. прил.) тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы цемента сквозь сито с сеткой № 008 проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.

Удельная поверхность – это суммарная поверхность всех частиц, содержащихся в единице массы (1 кг) цемента. Удельная поверхность порошка определяется на приборах различной конструкции (В.В. Товарова, ПСХ, ПМЦ, Блейна и др.).

Для определения удельной поверхности материала используется метод воздухопроницаемости, имеющий два варианта:

1. Фильтрация воздуха через слой порошка при атмосферном давлении. Метод Козени–Кармана, приборное оформление Товарова. Предел измерения 40…1000 м²/кг.

2. Фильтрация воздуха через слой порошка при разрежении. Метод Дерягина. Предел измерения 250…5000 м²/кг.

В настоящее время обычные портландцементы измельчают до остатка на сите с сеткой № 008 5…8 мас. %, цементы же быстротвердеющие до остатка 2…4% и меньше. При этом удельная поверхность соответственно достигает 250…300 и 350…450 м²/кг и более. Грубый помол ухудшает строительные свойства цемента, снижает прочностные показатели в связи с тем, что грубые частицы размером более 80 мкм взаимодействуют с водой очень медленно.

С увеличением тонкости помола повышается прочность и скорость твердения цемента, но лишь до удельной поверхности 700…800 м²/кг.

Сверх этого предела наблюдается обычно ухудшение прочностных показателей затвердевшего цемента. Это объясняется тем, что сверхтонкий помол портландцемента приводит к следующему:

– повышает водопотребность портландцемента, что влечет за собой обратный эффект – понижение прочности;

– вызывает чрезмерное ускорение сроков схватывания, увеличение тепловыделения, повышение величины усадочных деформаций и связанную с этим большую склонность к трещинообразованию;

– снижает активность цемента при хранении, так как при тонком помоле ускоряется поглощение цементом влаги и углекислоты из окружающей атмосферы.

Повышение тонкости помола цемента приводит к снижению производительности мельниц и к большому перерасходу электроэнергии. Увеличение тонкости помола цемента требует введения повышенного количества гипса как регулятора сроков схватывания.

Размалываемость клинкера зависит от его минералогического состава, режима охлаждения и продолжительности хранения.

Наиболее трудно размалываются клинкеры с высоким содержанием белита и алюмоферрита, что связано с высокой твердостью их кристаллов. Плохая размалываемость белита связана также с повышенным налипанием материала на мелющие тела. Гранулы клинкера тем прочнее, чем больше при спекании образуется расплава, поэтому хорошо размалывается клинкер с повышенным значением силикатного модуля. При увеличении глиноземного модуля прочность гранул клинкера падает.

Более высокое содержание стекловидной фазы и небольшие размеры кристаллов клинкерных минералов повышают размалываемость быстро охлажденного клинкера по сравнению с охлажденным медленно.

На размалываемость клинкера также влияет продолжительность его хранения. Свежий клинкер труднее размолоть, чем клинкер, хранившийся около 2…3 недель. Поэтому клинкер выдерживают на складе, что обеспечивает гашение свободной извести, частичный переход β-C₂S в γ-C₂S, сопровождающийся саморассыпанием клинкера, и кристаллизацию (зарухание) клинкерного стекла.