24. Приведите характеристику гидравлической извести, требования к сырью для ее получения, основные физико-химические процессы твердения и их сущность

Гидравлическая известь – продукт обжига мергелистых известняков, содержащих 6-20 % глины, при максимальной температуре t = 900-1100 °С. С увеличением количества глинных минералов температура обжига снижается. Для характеристики химического состава сырья и вяжущего пользуются гидравлическим, или основным, модулем m = CaO / (SiO + Al₂O₃ + Fe₂O₃) = 1,7-9,0 . Гидравлическая известь подразделяется на слабогидравлическую (m = 4,5-9) и сильногидравлическую (m = 1,7-4,5). Производственный процесс включает добычу сырья и его дробление (размер кусков 60-150 мм), обжиг преимущественно в шахтных печах, последующее дробление и помол продукта обжига.

Обожженная гидравлическая известь состоит из 2CaO · SiO₂ , CaO · Al₂O₃ , 2CaO · Fe₂O₃ , образующихся при обжиге преимущественно путем реакций в твердом состоянии, и из свободных CaO и MgO. Присутствие силикатов, алюминатов и ферритов кальция обеспечивает извести гидравлические свойства, т. е. твердение и сохранение прочности как на воздухе, так и в воде.

При затворении гидравлической извести водой протекают процессы гидратации CaO, силикатов, алюминатов и ферритов кальция с образованием гидроксида кальция, малорастворимых в воде гидросиликатов, гидроалюминатов и гидроферритов кальция.

Гидравлическая известь применяется для изготовления строительных кладочных и штукатурных растворов, твердеющих в сухой и влажной среде; твердение протекает быстрее и равномернее по сравнению ствердением растворов на воздушной извести.

25. Сформулируйте определение понятия «романцемент». Приведите характеристику его свойств и требования к сырью для его получения, области применения

Романцемент - продукт тонкого помола обожженных не до спекания чистых и доломитизированных мергелей, содержащих не менее 25% глинистых примесей. В РЦ для регулирования его св-в можно вводить до 5% гипса различных модификаций, а также до 15% активных минеральных добавок.

Сырьем для произ-ва РЦ служат мергели — природная смесь углекислого кальция и глин. РЦ с повышенными вяжущими св-вами получают из мергелей с пониженным содержанием углекислого магния (не более 5—8%).

Кроме хим. состава сырья на качество РЦ, как и гидр. извести, в значительной мере влияют структура мергелей, характер и равномерность распределения в них различных примесей, дисперсность кварцевых и других включений.

Произв-во РЦ в основном заключается в добыче мергеля, его дроблении на куски требуемого размера, обжиге и последующем помоле обожженного материала.

Обжиг при малом содержании в сырье углекислого магния ведут при температуре 1000—1100° С. Магнезиальные мергели обжигают при 800—900° С. Более высокая температура может вызывать пережог MgO, и конечный продукт будет неравномерно изменяться в объеме.

Обжиг ведут в основном в шахтных печах (пересыпных или с,выносными топками), а иногда и во вращающихся. В РЦ нормального обжига обычно нет свободной окиси кальция или она содержится в незначительном количестве (до 2-3%).

РЦ измельчают в шаровых мельницах чаще совместно с гипсом (3—5%) и гидравлическими добавками (до 10—15%), так как при этом получается более однородный продукт.

Св-ва РЦ. Плотность колеблется в пределах 2,6—3 г/см3.

Объемная масса в рыхлонасыпном состоянии 800—1000 кг/м , в уплотненном — 1000—1300 кг/ж3.

Сроки схватывания зависят от содержания алюминатов кальция, тонкости помола и количества вводимого гипса. Для роман-цемента характерны сравнительно быстрое начало схватывания и замедленный конец.

Начало схватывания должно наступать не ранее 20 мин, а конец схватывания — не позднее 24 ч после затворения водой.

Прочность романцемент выпускают четырех марок: 25, 50, 100 и 150.

Интенсивность твердения ромаицемента в большой степени зависит от темп-ры и влажности окр. среды. В начальный период (до 7 суток) наиболее благоприятны для его твердения воздушно-влажные условия. Повышение температуры окружающей среды заметно ускоряет твердение, при пониженных же температурах (5—10° С) оно резко замедляется.

Строительные растворы и бетоны на романцементе отличаются от полученных на гидравлической извести более высокой стойкостью при эксплуатации во влажных условиях и при попеременном увлажнении и высушивании. В сухих условиях их стойкость меньше стойкости растворов и бетонов па гидравлической извести.

Применяют романцемент для изготовления бетонов низких марок и растворов, используемых при возведении наземных и подземных частей зданий. Его используют также при штукатурных работах. Из-за невысокой механической прочности романцемент не применяют для изготовления железобетонных конструкций.

26. Сформулируйте определение понятий «гидравлическая известь», «романцемент». Укажите их основные свойства, требования к сырью, стадии технологии и области применения. Объясните, что определяют термином «гидравлический модуль» и как он рассчитывается

Гидр. известь – это продукт, получаемый обжигом (не до спекания) известняков, сод-х от 6 до 25% глинистых примесей.

Для хар-ки хим. состава сырья, содержащего известняк, глину, а также готового вяжущего вещества обычно пользуются гидравлическим или основным модулем, который выражается следующим отношением:

m=                 %CaO                

            % (SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃)

Обычно этот модуль для гидравлических известей колеблется в пределах 1.7-9,0. При меньшей величине гидравлического модуля продукт обжига представляет собой романцемент, а при большей - воздушную известь.

В завис-ти от содержания глинистых веществ различают сильно-гидравлическую известь с большим содержанием глины и слабо-гидравлическую известь с меньшим ее содержанием. К первой относят известь с гидравлическим модулем, колеблющимся в пределах 1,7-4,5, а ко второй - в пределах 4,5-9,0.

Произв-во гидр. извести заключается в обжиге сырья и превращении обожженного продукта в порошок путем помола или гашения. Темп-ра и режим обжига гидр. извести зависят от состава и структуры обжигаемого сырья. С увеличением содержания глинистых и магнезиальных примесей температура обжига понижается. На заводах гидравлическую известь обжигают при темп-ре, колеблющейся в пределах 900-1100 С.

Удельн. вес гидр.й извести колеблется в пределах от 2,2 до 3,0, в завис-ти от содержания глинистых примесей в сырье для ее и изготовления. Объемный вес в рыхлом состоянии - 500-800 кг/м³, а в уплотненном 850-1100 кг/м³.

Гидр. известь можно исп-ть для изготовления строительных растворов, применяемых для кладки и штукатурки в сухой и влажной среде. Эту известь можно применять для получения бетона низких марок.

По романценменту см.вопрос 25

27. Сформулируйте определение понятия «портландцемент». Приведите характеристику основных способов его получения (мокрого, сухого и комбинированного). Приведите классификацию цементов согласно ГОСТ 31108-2003, примеры их условных обозначений

Портландцемент получают спеканием соответствующих сырьевых смесей при обжиге.

Наименование цементов По ГОСТ 31108

Портландцемент без минеральных добавок, содержит не более 5 % добавок ПЦ Д0-ПЦ Д5

Портландцемент, содержащий до 20 % добавок ПЦ Д20

Цемент, содержащий более 20 % добавок, – пуццолановый и шлакопортландцемент ППЦ, ШПЦ

Тип цементов по назначению: Общестроительные; Специальные.

По виду клинкера на основе: клинкера: портландцемента; глиноземистого; высокоглиноземистого. По вещественному составу: бездобавочные; с минеральными добавками. По скорости твердения (только общестроительные) :твердеющие с нормальной скоростью – с нормированием прочности в возрасте 2(7) и 28 сут.;Быстротвердеющие – с нормированием прочности в возрасте 2 и 28 сут. По скорости процессов схватывания: медленносхватывающиеся – с нормируемым временем начала схватывания более 2 ч; нормальносхватывающиеся – с нормируемым временем начала схватывания не менее 45 мин; быстросхватывающиеся – с нормируемым временем начала схватывания менее 45 мин

При производстве портландцемента основной целью является синтез веществ, обладающих вяжущими свойствами и называемых клинкерными минералами. Вяжущее состоит преимущественно из четырех клинкерных материалов:

3CaO · SiO₂ – С₃S, трехкальциевый силикат – алит;

2CaO · SiO₂ – C₂S, двухкальциевый силикат – белит;

3CaO · Al₂O₃ – C₃A – трехкальциевый алюминат;

4CaO · Al₂O₃ · Fe₂O₃ – C4AF – четырехкальциевый алюмоферрит.

Портландцемент получают обжигом сырьевой смеси, состоящей из осадочных горных пород и промышленных отходов.

1. Карбонатных пород – известняка, мела, ракушечника, известкового туфа и других пород, содержащих CaCO₃ . Содержание этих пород составляет 75-78 % массы сырьевой смеси.

2. Горных пород, состоящих из минералов группы водных алюмосиликатов (nAl₂O₃ · mSiO₂ · pH₂O) – глин, глинистых сланцев, лёссов. Содержание в сырьевой смеси – 22-25 %.

3. Корректирующих добавок, позволяющих оптимизировать химический состав сырья и понизить температуру спекания при обжиге, – диатомита трепела, туфа, а также промышленных отходов – шлаков, нефелинового шлама.

Технические свойства портландцемента и область его применения в строительстве зависят от химического состава сырья, который устанавливается расчетом по специальным методикам.

Производство портландцемента можно разделить на три этапа: подготовка сырьевой смеси, обжиг сырья и приготовление клинкера, помол клинкера с введением добавок различного назначения.

Подготовка сырья

Мокрый способ. Подготовка сырья производится в присутствии воды. Сырьевая смесь (шлам) может содержать до 40% воды. Мокрый способ применяется при переработке неоднородного по составу, влажного сырья и характеризуется повышенным расходом топлива при обжиге.

Поступающий из карьера известняк подвергается дроблению в молотковых или щековых дробилках. После дробления размер кусков не превышает 10 мм. Глина измельчается в валковых дробилках и поступает в бассейн, где смешивается с водой. В бассейне получают глиняный шлам с влажностью до 45 % . Дробленый известняк и глиняный шлам из бассейна дозируются и поступают в сырьевую мельницу, где производится измельчение и перемешивание компонентов.

Сухой способ. Сырьевые компоненты предварительно измельчаются, высушиваются и смешиваются. При сухом способе сырьевая смесь является тонкомолотым сухим порошком. Сухой способ характеризуется пониженным удельным расходом топлива при обжиге сырьевой смеси.

Глину и известняк, так же как и при мокром способе, подвергают дроблению и гомогенизации. Далее производится дозирование, совместный помол и сушка сырьевых компонентов в шаровой мельнице. Из мельницы порошок направляется в силосы (железобетонные резервуары), где производится дополнительное перемешивание (гомогенизация), контролируется и корректируется состав и создается запас сырья для непрерывной работы обжиговых печей.