1. Сырьем для производства гидравлической извести служат мергелистые известняки, т.е. известняки, содержащие глинистые вещества в таком количестве, которое придает продукту обжига этих известняков ряд специфических свойств.

Производство гидравлической извести. Производство гидравличесюй извести складывается из обжига сырья, гашения продукта обжига, отделения непогасившихся частиц и их помола и смешения измельченных зерен с погасивщимся материалом. В ряде случаев смешение измельченной и погасившейся части материала не производится, а выпускаются два раздельных продукта.

Температура обжига гидравлической извести зависит от состава и структуры обжигаемого сырья. Чем больше в нем глинистых и магнезиальных примесей, тем ниже должна быть температура обжига. Практически гидравлическая известь обжигается в пределах 900—1100^оС.

Свойства гидравлической извести. Сильно гидравлические извести быстрее твердеют и достигают большей прочности, чем слабо гидравлические.

Цвет гидравлической извести—желтоватый или серый. От воздушной извести ее отличает большая водостойкость.

Истинная плотность 2,6—3 г/см3, насыпная плотность в рыхлом состоянии 700—800 кг/м3, в уплотненном—1000—1100 кг/м3.

Пластичность и удобообрабатываемость строительных растворов на гидравлической извести при прочих равных условиях меньше, чем растворов на воздушно! извести.Гидравлическая известь — медленносхватывающееся вяжущее вещество. В зависимости от содержания в ней свободного оксида кальция сроки схватывания колеблются до начала схватывания в пределах 0,5—2 и до конца—8—16 ч.

Применение гидравлической извести. Гидравлическая известь может применяться для разнообразных строительных нужд. Она вполне пригодна для каменной кладки и для штукатурных работ. При каменной кладке гидравлическая известь предпочтительнее воздушной вследствие более быстрого и более равномерного твердения по всей толще стены. Количество выделяющейся при твердении влаги меньше, чем при применении воздушной извести, что обусловливает более быстрое просыхаиие стен и отсутствие сырости во вновь выстроенных зданиях. Гидравлическая известь пригодна для кладки фундаментов и других частей сооружений, подвергающихся действию воды.

2. Сырьевые материалы. В качестве сырья для призводства романцемента служат известковые или магнезиальные мергели, в которых соотношение между известковой и глинистой частями таково, что в результате обжига, не доводящего эти материалы до спекания, получается продукт, в котором вся или большая часть извести связана в силикаты, алюминаты и ферриты кальция.

Производство романцемента заключается в основном в обжиге и последующем помоле обожженного продукта. При отсутствии заметного количества магнезиальных примесей температура обжига колеблется в пределах 1000—1100 °С. Такая температура высока для обжига магнезиальных мергелей, так как магнезия при этом будет пережжена и мало способна к гидратации. Поэтому при обжиге таких мергелей желательно снижать температуру обжига до 800—900 °С. При этом стремятся в первом случае к возможно более полной декарбонизации углекислого кальция и образованию силикатов и алюминатов кальция, а во втором — к получению активной, способной к гидратации магнезии.

Свойства романцемента. Романцемент по сравнению с гидравлической известью обладает более сильными гидравлическими свойствами. Однако по сравнению с портландцементом гидравлические свойства его слабее.

Водопотребность романцемента колеблется в пределах 30—50 %. Прочность его в жестком растворе может достигать 10 МПа.

Плотность колеблется в пределах 2,6—3 г/см3 Объемная масса в рыхлонасыпанном состоянии 800—1000 кг/м3, в уплотненном — 1000—1300 кг/м3.

Сроки схватывания зависят от содержания алюминатов кальция, тонкости помола и количества вводимого гипса. 

Применение романцемента. Романцемент можно применять для каменной кладки, а также для изготовления бетона, идущего на неответственные части сооружения. Он пригоден для возведения подземных частей небольших сооружений, подвергающихся действию грунтовых вод, например для фундаментов.

3. “Портландцемент есть гидравлическое вяжущее вещество — продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого обжигом до спекания сырьевой смеси, состоящей в основном из известняка (75-78 %) и глины (25-22 %).

Важнейшими технологическими операциями при получении портландцемента являются:

а) приготовление сырьевой смеси;

б) превращение ее путем высокотемпературного обжига в клинкер;

в) магазинирование и помол клинкера в тонкий порошок с добавкой природного гипса.

На большинстве заводов клинкер получают из искусственной смеси двух или более компонентов, из которых один характеризуется высоким содержанием углекислого кальция, а другой (или другие) — высоким содержанием таких окислов, как SiO₂, Al₂O₃ и Fe₂O₃.

К основным свойствам портландцемента относятся средняя плотность, истинная плотность, тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, тепловыделение, равномерность изменения объема и прочность. Средняя плотность портландцемента в рыхлом состоянии равна 1000...1100 кг/м3, в уплотненном — 1400...1700 кг/м3. Истинная плотность составляет 3050...3150 кг/м. Тонкость помола определяется остатком на сите № 008 (размер ячейки в свету — 0,08 мм) не более 15% от общей навески или удельной поверхностью — площадью поверхности зерен (в квадратных сантиметрах) в 3 г цемента. Удельная поверхность портландцемента должна быть 2500...3000 см /г. С увеличением тонкости помола цемента до 4000...4500 см2/г возрастает скорость твердения и повышается прочность цементного камня. Водопотребность определяется количеством воды (в процентах), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, т.е. заданной стандартной пластичности. Нормальной густотой цементного теста считается его консистенция, при которой пестик стандартного прибора не доходит до пластинки на 5...7 мм, что составляет 22...28% воды от массы цемента. Повышение водопотребности плохо сказывается на свойствах цемента: уменьшаются прочность и морозостойкость, увеличиваются усадочные деформации и т.д. Снижают водопотребность цемента добавки-пластификаторы. Сроки схватывания цементного теста нормальной густоты определяют на приборе Вика по глубине проникания иглы. Начало схватывания должно наступить не ранее чем через 45 мин, заканчивается оно не позднее чем через 10 ч от начала затворения. Эти показатели определяют при температуре (20 ± 2) °С. Схватывание портламендцемента обычно наступает через 1...2 ч, а заканчивается через 4...6 ч. На сроки схватывания портландцемента влияют его минералогический состав, тонкость помола и другие факторы. Его применяют для изготовления монолитного и сборного бетона и железобетона в жилищном, промышленном, гидротехническом, до-рожлом строительстве и т. д. На нем изготовляют тяжелые и легкие бетоны, ячеистые бетоны, строительные растворы высоких марок, теплоизоляционные материалы и т. д. Портландцемент не следует применять для конструкций, подвергающихся воздействию морской, минерализованной и даже пресной воды проточной или под сильным напором. В этих случаях рекомендуется использовать цементы специальных видов (сульфатостойкие, цементы с добавками).

4. Вяжущие свойства ПЦ обусловлены свойствами и содержанием искусственных минералов, составляющих клинкер и степенью измельчения цемента. В составе клинкера выделяют четыре основных минерала, имеющих кристаллическое строение: алит, белит, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит.

Алит — основной минерал ПЦ клинкера. Содержание в клинкере- 45 ...65% (т.е. наибольшее). Алит быстро твердеет и набирает высокую прочность.

Белит — второй по важности и содержанию силикатный минерал клинкера (20 ...30%). Он медленно набирает прочность, но при длительном твердении в благоприятных условиях его прочность весьма высока.

Суммарное содержание алита и белита в клинкере портландцемента может доходить до 80%, что дает основание называть его силикатным цементом.

Трехкальциевого алюмината в портландцементе содержится 4... 12%. Самый активный из клинкерных минералов. Однако продукт его гидратации имеет повышенную пористость, низкую прочность и долговечность. Быстрое взаимодействие с водой вызывает преждевременное схватывание цементного теста.

Четырехкальциевого алюмоферрита в портландцементе содержится 10...20%. По скорости твердения занимает промежуточное положение между алитом и белитом, но не обладает высокой прочностью.

Кроме того, в составе клинкера в небольшом количестве имеется стекловидная фаза, состоящая в основном из CaO, A12O3, Fe2O3, MgO, Na2O, K2O, а также свободные MgO и СаО. Содержание свободных оксидов магния и кальция в виде пережога в клинкере не должно превышать соответственно 5 и 1 %. Эти ограничения должны исключить опасность неравномерного изменения объема при твердении цемента.

5. В качестве сырья при производстве портландцемента используют чистые известняки и глину в соотношении 3:1, а также мергели с корректировкой состава до заданного.

Качество цементов оценивают по основным и рекомендуемым показателям. К основным относятся следующие: − химический вещественный и минералогический состав; − предел прочности на сжатие и изгиб; − равномерность изменения объема в процессе гидратации; − удельная эффективная активность естественных радионуклидов; − активность цемента при пропаривании для портландцементов с добавками; − нормальная густота цементного теста (НГ), представляющая водо- цементное отношение, выраженное в процентах, при котором достигается заданная (нормируемая) пластичность цементного теста. К рекомендуемым относятся как показатели общего характера: сроки схватывания, тонкость помола, так и специального назначения: коррозионная стойкость, содержание свободной СаО, огнеупорность, гидрофобность и т.д.

6. В качестве сырья при производстве портландцемента используют чистые известняки и глину в соотношении 3:1, а также мергели с корректировкой состава до заданного. Производство портландцемента состоит из следующих основных технологических процессов: добычи известняка, глины или мергеля; измельчения сырьевых материалов и приготовления из них однородной смеси заданного состава; обжига подготовленной массы при температуре 1400 – 1500 о С до спекания с получением клинкера; охлаждения и помола клинкера с гипсом (3 – 5 %) и минеральными добавками. В настоящее время применяют два способа подготовки сырьевой смеси: мокрый – помол и перемешивание сырья производят в воде до получения однородного шлама, содержащего до 45 % воды, и сухой – исходные материалы измельчают, подсушивают и смешивают в сухом состоянии. Обжиг до спекания подготовленного сырья сопровождается сложными физическими и химическими процессами , в результате которых из исходных компонентов полу- чается спекшийся материал – клинкер. После обжига полученный клинкер направляют в специальные холо-дильники для быстрого охлаждения материала, т.к. скорость охлаждения влияет на количество застывшей стеклофазы, которая обеспечивает повышенную химическую активность, тепловыделение при реакции с водой и сульфатостойкость портландцемента.

К основным свойствам портландцемента (ГОСТ 10178—85) относятся тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема и прочность (марка): цемента. При необходимости оценивают и другие свойства: плотность и насыпную плотность, тепловыделение, стойкость в различных условиях среды и т. п. По тонкости помола (остаток на сите 008 не должен превышать 15 % или удельной поверхности, которая составляет от 2500 до 5000 см2 /г, сроки схватывания цементного теста нормальной густоты (начало – не ранее 45 мин, конец – не позднее 10 час), равномерность изменения объема, зависящая от содержания свободной СаО (не более 1 %).Классы цемента по гарантированной прочности на сжатие 22,5; 32,5; 42,5 и 52,5 МПа. Насыпная плотность цемента составляет 1300 кг/м 3 , истинная 3100 – 3200 кг/м 3 .

Структура цементного камня оказывает определяющее влияние на такие свойства, как водонепроницаемость, воздухостойкость, морозостойкость. Если циклы высыхания и увлажнения, сопровождающиеся усадкой и набуханием цементного камня, повторяются, то это приводит к накоплению остаточных деформаций, появлению трещин и, как следствие, снижению прочности. Для исключения этих процессов необходимо снизить В/Ц и обеспечить заданный температурно-влажностный режим твердения. К недостаткам цементного камня относится также ползучесть, которая проявляется в увеличении деформаций под влиянием длительно действующих постоянных по величине нагрузок. Снижения ползучести достигают за счет введения жесткого недеформируемого заполнителя и снижения расхода цемента. Одним из важнейших эксплуатационных свойств цементного камня является его морозостойкость. Разрушающее действие воды, переходящей в лед с увеличением в объеме до 9 %, зависит в первую очередь от ее количества, следовательно за счет снижения В/Ц и повышения со- держания резервных замкнутых воздухонаполненных пор, недоступных проникновению воды, возможно регулирование этого свойства в широких пределах.

7. Наибольший объем производства приходится на портландцементы с активными минеральными добавками. К ним относятся: рядовой портландцемент, шлакопортландцемент (ШПЦ) и пуццолановый портландцемент (ППЦ).

При введении гидравлических добавок в количестве от 5 до 20 % получают рядовой портландцемент с активными минеральными добавками (ПЦ). Наличие добавок в цементе несколько снижает его стоимость, повышает водостойкость при фильтрации воды. Этот вид цемента, который имеет марки 400, 500, 550 и 600 является самым распространенным для изготовления сборных железобетонных изделий и конструкций на заводе, монолитных сооружений, возводимых на строительной площадке, а также при штукатурных и кладочных работах.

При увеличении процентного ввода пуццолановых добавок вулканического происхождения (пепел, туф) или топливных зол с 25 до 40 % и добавок осадочного происхождения (диатомит, трепел, опока) от 20 до 30 % портландцемент получает название пуццолановый (ППЦ). пуццолановый портландцемент обладает меньшей интенсивностью твердения, особенно в первые сутки, пониженными тепловыделением, морозостойкостью и воздухостойкостью. положительные свойства, главными из которых являются повышенная водостойкость при фильтрации воды (1-й вид коррозии) и солестойкость при действии сульфатосодержащих агрессивных сред (3-й вид коррозии).

Введением при помоле клинкера добавки гранулированного доменного шлака в количестве свыше 20 % получают шлакопортландцемент165 (ШПЦ) ГОСТ 10178-85, с изм. Этот вид цемента, как и пуццолановый, обладает повышенной водо- и сульфатостойкостью вследствие аналогичного действия добавки, пониженной интенсивностью твердения в первые сутки, уменьшенным тепловыделением, но специфика состава шлака предопределяет и отличительные свойства. Так, шлакопортландцемент вследствие повышенной химической активности шлака при увеличении температуры предпочтительнее применять в производстве сборного железобетона, подвергаемого термовлажностной обработке для ускорения набора прочности. Высокая термостойкость шлака позволила использовать этот вид минерального вяжущего при производстве жаростойких бетонов, эксплуатируемых при температуре до 700 °С. Выпускаемые марки 300, 400, 500. Область применения шлакопортландцемента: бетонные, железобетонные сооружения и конструкции, к которым не предъявляют повышенных требований по морозостойкости. Предпочтительное использование – подводная зона гидротехнических сооружений (дамбы, мосты, молы, плотины), сборные бетонные и железобетонные конструкции, жаростойкие бетоны.

8. Строительным раствором называют рационально подобранную смесь, состоящую из минерального вяжущего материала, мелкозернистого заполнителя (песка) и воды, способную с течением времени превращаться в камневидное состояние.