Введение

Вяжущие вещества—строительные материалы для изготовления растворов (штукатурных и кладочных) и бетонов (тяжелых и легких). Из бетонов же изготовляют всевозможные строительные изделия и конструкции, в том числе и армированные сталью (железобетонные, армосиликатные и др.). Бетоны на вяжущих веществах применяют также для возведения отдельных частей зданий и целых сооружений (мосты, плотины и т. п.).

Значение вяжущих веществ в современном строительстве иллюстрируется следующими данными. При возведении жилых домов из кирпича или бетонных и железобетонных изделий на 1 м² жилой площади в среднем расходуется до 300 кг вяжущих веществ (цемента, извести, гипса). Только на жилищное строительство ежегодно требуется до 35 — 40 млн. т вяжущих веществ, а на промышленное, гидротехническое, сельскохозяйственное и другие его виды — значительно больше.

Строительными минеральными вяжущими веществами, главнейшие из которых — портландцемент и его разновидности, известь, гипс и другие, называют порошковидные материалы, которые после смешения с водой (а в отдельных случаях с растворами некоторых солей) образуют массу, постепенно затвердевающую и переходящую в камневидное состояние.

Органические вяжущие вещества представляют собой природные или искусственные твердые, вязкопластичные или жидкие (при обычной температуре) вещества, обладающие способностью отвердевать и сцепляться с минеральными или органическими наполнителями и заполнителями, растворяться в органических растворителях. К органическим вяжущим относят битумные и дегтевые вяжущие (битумы, дегти и композиции на их основе – битумно-резиновые, битумно-полимерные и др).

Вяжущие используют в подавляющем большинстве случаев в смеси с заполнителями — минеральными (а иногда и органическими) материалами. Вяжущие в смеси с мелким заполнителем (песком) дают растворы, в смеси с мелкими и крупными заполнителями (гравием, щебнем и т.п.) — бетоны. Использование вяжущих в смеси с заполнителями обусловлено двумя основными причинами. Первая причина экономического характера — стоимость вяжущих относительно высока, поэтому для снижения стоимости изделия или конструкции их необходимо изготовлять с минимальным расходом вяжущего. Вторая причина — технического характера. Дело в том, что вяжущие вещества в виде теста без заполнителей обнаруживают повышенную склонность к усадке и набуханию как при твердении, так и под влиянием тепловлажностных изменений. Это приводит к образованию трещин и ускоренному разрушению конструкций и сооружений. А заполнитель и наполнитель, соответственно на уровне макро- или микроструктуры, является упрочняющим (армирующим) или выполняющим другую функцию (изоляционную, защитную и т.д.).

Целью данного курсового проекта является углубление и закрепление теоретических знаний, детальная проработка технической и нормативной литературы по формированию ассортимента вяжущих, используемых на заводе КСМ-14. Планируется в ходе работы выбрать, обосновать и описать схемы поставки, складирования, рассчитать потребность в вяжущем, составить план лаборатории по испытанию, а также указать её оснащение.

1. Общие положения

1. Ассортимент и классификация цементов на основе портландцементного клинкера

Цемент - вяжущее вещество, обладающее гидравлическими свойствами, состоящее из клинкера и, при необходимости, гипса или его производных и добавок. В соответствии с ГОСТ-30515 цементы классифицируют по назначению, по виду клинкера и вещественному составу, по прочности при сжатии, скорости твердения, срокам схватывания, по виду клинкера (таблица 1).

Таблица 1- Классификация цементов по основным признакам

Признак классификации	Вид цементов
1	2
По назначению	- общестроительные - специальные
По виду клинкера	- на основе клинкера - портландцементного - глиноземистого - сульфоферритного - высокоглиноземистого - сульфоалюминатного
По вещественному составу	- чистоклинкерные (бездобавочные) - с минеральными добавками
По химическому и минералогическому составам	- Обыкновенный - Алитовый - Белитовый - Алюминатный - Ферритовый - Алюмоферритовый - Магнезиальный
По прочности на сжатие	- цементы классов 22,5 32,5 42,5 52,5 - цементы марок М200 М300 М400 М500 М550 М600 - цементы без нормирования прочности на сжатие
По скорости твердения (только общестроительные)	- нормальнотвердеющие – с нормированием прочности в возрасте 2 (7) и 28сут. - быстротвердеющие – с нормированием прочности в 2 и 28сут.
По срокам схватывания	- медленносхватывющиеся – с нормируемым сроком начала схватывания более 2 ч. - нормальносхватывающиеся – с нормируемым сроком начала схватывания от 45мин до 2ч - быстросхватывающиеся – с нормируемым сроком начала схватывания менее 45мин.

Общестроительные цементы - гидравлические вяжущие вещества, основным требованием к которым является обеспечение прочности и долговечности растворов и бетонов. Специальные строительные цементы - цементы, к которые, наряду с уровнем прочности, предъявляют специальные требования, например, по сульфатостойкости, тепловыделению, деформации при твердении и др. Цементы нестроительные предназначены для общетехнического применения, непосредственно не связанного со строительством: производство формовочных материалов, бурение скважин, изоляция обжиговых агрегатов и др.

По виду клинкера цементы подразделяют на цементы на основе портландцементного клинкера и на основе глинозёмистого (высокоглинозёмистого) клинкера, и иногда на основе сульфоалюминатного клинкера. На основе портландцементного клинкера выделяют портландцемент и шлакопортландцемент. Классификация по вещественному составу и содержание активных минеральных добавок представлены в табл. 2.

Таблица 2 – Классификация цементов по вещественному составу и содержание активных минеральных добавок.

Тип и обозначение цемента		Активные минеральные добавки, % по массе
		Всего		В том числе
				доменные гранулированные и электротермофосфорные шлаки	осадочного происхождения, кроме глиежа	прочие активные, включая глиеж
Портландцемент	ПЦ-Д0	Не допускается
Портландцемент с минеральными добавками	ПЦ-Д5	До 5
	ПЦ-Д20	Св. 5 до 20	Св.5 до 20		Св.5 до 10	Св.5 до 20
	ПЦ-Д20-Б
Шлакопортландцемент	ШПЦ	Св. 20 до 80	Св. 20 до 80		До 10	До 10
	ШПЦ-Б

Д0, Д5, Д20—обозначение максимального содержания активных минеральных добавок в портландцементе;

Б —обозначение быстротвердеющего цемента (при необходимости);

ПЛ, ГФ—обозначение пластификации или гидрофобизации цемента (при необходимости);

Н - обозначение цемента, полученного на основе клинкера нормированного минералогического состава (при необходимости).

Портландцемент с минеральными добавками - получают путём совместного помола портландцементного клинкера с активной минеральной добавкой. Активными минеральными добавками являются природные(диатомит, трепел, опока, глиежи, туф, пемза, трасс) или искусственные вещества(топливные золы и шлаки, нефелиновый шлам и др.), которые при смешивании в тонкоизмельчённом виде с воздушной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой.

. Шлакопортландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получается путём совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменного шлака с необходимым количеством гипса. Шлакопортландцемент отличается умеренной водопотребностью, высокой воздухостойкостью и морозостойкостью, обладает повышенной стойкостью к воздействию минерализованных вод. Обладает специфическим свойством - низкая экзотермия.

Кроме этого выделяют такие виды цементов, как сульфатостойкий, быстротвердеющий, цементы с поверхностно-активными добавками, пластифицированный портландцемент, гидрофобный портландцемент, белый и цветной, тампонажный и пуццолановый портландцементы.

Сульфатостойкий портландцемент - отличаются повышенной устойчивостью цементного камня к агрессивному воздействию сульфатных вод. Сульфатостойкий портландцемент – изготовляют из клинкера нормированного минералогического состава: содержание С3А не должно превышать 5 %, С3S - 50%, С3А + С4АF – 22%. Сульфатостойкий портландцемент отличается низкой экзотермией из-за низкого содержания С3А и С3S.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) – это портландцемент с минеральными добавками, отличающийся интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. Повышенная прочность БТЦ в начальные сроки твердения достигается правильным подбором минералогического состава клинкера, увеличением дозировки гипса, повышением тонкости помола цемента. БТЦ предназначен для изготовления сборных железобетонных конструкций и изделий в заводских и полигонных условиях, а также для скоростного строительства.

Цементы с поверхностно-активными добавками – получают путём совместного помола портландцементного клинкера, гипса и небольшого количества (0,1 – 0,3% от массы цемента) добавок ПАВ. Основное назначение ПАВ – повышение пластичности цементного клинкера, либо к снижению водопотребности смеси и расхода цемента при сохранении заданной подвижности и проектной марки цемента. Главным недостатком цемента является замедление сроков схватывания в начальные сроки.

Пластифицированный портландцемент - получают путём совместного помола клинкера с гидрофильно-пластифицирующей добавкой (0,15 – 0,25% массы цемента) лигносульфонатов кальция, которые получают при сульфиной варке целлюлозы.

Гидрофобный портландцемент – получают путём совместного помола клинкера и 0,1 – 0,3% мылонафта, асидола, окисленного петралатума, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофибизирующих поверхностно-активных добавок. Цемент обладает замедленным сроком схватывания и меньшей прочностью по сравнению с обычным портландцементом.

Белые портландцементы отличаются от остальных видов ПЦ цветом, поэтому весь технологический процесс получения таких цементов подчинен требованию обеспечения белизны. По степени белизны цементы разделяют на три сорта: БЦ-1, БЦ-2, БЦ-3 с коэффициентом яркости соответственно 80,75 и 68 (коэффициент яркости обычного ПЦ – 20…40). Выпускают цементы М400 и М500 двух видов – белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками.

Цветные портландцементы получают путем совместного тонкого измельчения белого или обычного клинкера с красящими пигментами. По ГОСТу цветной портландцемент должен содержать не менее 80% клинкера, не более 6% диатомита и не более 15 % минерального синтетического или природного пигмента или не более 0,5% органического пигмента.

Тампонажные портландцементы предназначены для тампонирования нефтяных и газовых скважин. К ним предъявляются жесткие технические требования. Цементный раствор должен обладать высокой текучестью, обеспечивающей возможность его свободного закачивания и проникновения в затрубное пространство.

Пуццолановый портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и во влажных условиях, получаемое в результате совместного помола портландцементного клинкера нормированного минералогического состава с содержанием СА до 8%, гипса и активных минеральных добавок. Выпускают две марки пуццоланового портландцемента: М300 и М400. Морозостойкость и атмосферостойкость бетонов на пуццолановом портландцементе ниже, чем на портландцемент; наиболее стоек в сульфатных водах, так как в продуктах твердения нет свободного гидроксита кальция и трехкальциевого гидроалюмината, также отличается повышенной стойкостью в пресных водах.