5. Газосилікатні вироби
Газосилікат отримують із сировинної суміші, що складається із вапна-кипілки, портландцементу та кремнеземистого компоненту (піску, золи, шлаку).
Технологічний процес виробництва газосилікату складається із наступних основних етапів:
- підготовка сировинних матеріалів, що включає розмелювання піску та вапна;
- підготовка формувальної маси;
- формування виробів;
- автоклавна обробка виробів.
Для одержання пористої структури в газосилікати використовують алюмінієву пудру, яка реагує з гідроксидом кальцію з виділенням водню за реакцією:
2Al + 3Ca(OH)2 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + 3H2↑
Водень, що виділяється в результаті реакції викликає спучування масиву.
Підготовку сировинних матеріалів здійснюють декількома способами: сухим роздільним розмелюванням компонентів, сухим сумісним розмелюванням і комбінованим способом підготовки сировинних матеріалів, при якому в’яжучі компоненти розмелюють сухим способом з частиною (15-20%) кремнеземистого компоненту, а основну частину його розмелюють мокрим способом в вигляді шламу.
Технологічна схема виробництва газосилікату наведена на рис. II.10.
Твердіння газосилікату відбувається в автоклаві при тиску 0,9-1,6 МПа і температурі – 174-200 0С. В таких умовах при взаємодії піску з вапном утворюються гідросилікати різної основності, які надають міцності ніздрюватому бетону.
За середньою густиною в сухому стані ніздрюваті бетони поділяють на три групи:
- теплоізоляційні з густиною в сухому стані не більше 500 кг/м3 і теплопровідністю 0,08...0,12 Вт/м0С;
- конструктивно-теплоізоляційні для влаштування огороджуючих конструкцій з густиною 500...900 кг/м3;
- конструктивні з густиною 900...1200 кг/м3.
Рис. II.10. Технологічна схема виробництва виробів із газосилікату:
1- бункер піску; 2 – стрічковий транспортер; 3, 5 – дозувальні бункери ; 4, 6 – живильники ; 7,8 – кульовий млин; 9 –камерний насос; 10,11 – шламбасейни; 12,13 – дозатори; 14 – газобетонозмішувач; 15, 16 – формування масиву; 17 – різальний агрегат; 18,19 - автоклав
На основі атоклавного газосилікату виготовляють дрібні стінові блоки, теплоізоляційні плити, панелі перекрить. В сучасному будівництві зростає доля газосилікатних виробів, завдяки їх високих теплоізоляційних показників, невисокій вартості та ефективності.
6. Портландцемент
6.1. Мінералогічний склад портландцементу
Портландцементом називається гідравлічна зв'язна речовина, що тужавіє у воді і на повітрі і є продуктом тонкого розмелювання клінкеру, який отримують випалом до спікання штучної сировинної суміші. Основою клінкеру є силікати кальцію (70-80 %).
Клінкер - спечений твердий кулястий чи кусковий матеріал, що утворюється під час випалу карбонатно-глинистої сировини. Хемічний склад клінкеру характеризується вмістом наступних оксидів, мас. %: CaO - 62-67; SіO2 - 20-24; Al2O3 - 4-7; Fe2O3 - 2-5. Крім того в склад клінкеру як правило входять, мас. %: 0,5-1,0 лугів (Na2O + K2O); 0,5-5,0 MgO; 0,1-0,3 TiO2; 0,1-0,3 P2O5.
За мінералогічним складом клінкер характеризується вмістом чотирьох клінкероутворюючих мінералів C3S (аліт), C2S (беліт), C3A і C4AF. В залежності від переважаючого вмісту одного з цих мінералів клінкер називають алітовим, белітовим, алюмінатним (C3A) або алюмоферитним (C4AF). Якщо в клінкері переважає два мінерали він має подвійну назву, наприклад, алюмінатно-алітовий, алюмінатно-белітовий і т.д.
Поряд з головними клінкерними мінералами в склад клінкеру входить незакристалізоване скло, а також оксиди СаО та MgO, які не вступили в реакцію клінкероутворення. При великому вмісті в портландцементі вільного СаО може відбуватись розтріскування та руйнування цементного каменю. Тому вміст вільного оксиду кальцію не повинен перевищувати 1,0%.
Мінералогічний склад клінкеру впливає на технологію виробництва цементу. Чим більший вміст аліту, тим важче іде випал, і вищою повинна бути температура. Підвищення вмісту C3A і C4AF полегшує спікання клінкеру, сприяє утворення обмазки в печі, яка захищає футерування від руйнування. При підвищенні вмісту C3S підвищується розмолоздатність клінкеру, а з підвищенням C2S погіршується.
Знання вмісту основних мінералів в клінкері дає можливість прогнозувати властивості портландцементу: швидкість набору міцності, стійкість в прісних і мінералізованих водах, тепловиділення при твердінні, тощо. Це дозволяє в залежності від виду споруд і умов їх експлуатації підбирати цемент відповідного мінералогічного складу.
Аліт – найбільш важливий мінерал клінкеру. Він сприяє досягненню високої міцності в раннні терміни твердіння і визначає показники міцності в віці 28 діб.
Беліт впливає на міцність в більш віддалені терміни твердіння – до одного року і більше. Від повільно взаємодіє з водою і в ранні терміни володіє низькою міцністю.
Трьохкальцієвий алюмінат C3A бере активну участь у твердіння в ранні терміни. Підвищення вмісту C3A переводить цемент в розряд швидкотвердіючих.
При підвищенні вмісту алюмоферитів кальцію в цементі вони спочатку твердіють повільно, але потім досягають високої міцності.
В’яжучі властивості портландцементу також залежать від характеру кристалічної структури клінкеру. Найбільшу гідравлічну активність мають клінкери з середнім розміром кристалів 20-40 мм. Регулювання мінералогічного складу і структури клінкеру – це найважливіші прийоми, які забезпечують одержання цементів з заданими властивостями.