56. Производство портландцемента по мокрому способу

При мокром способе производства сырьевые компоненты предварительно дробят в зависимости от прочности известковой составляющей на валковых, щековых или молотковых дробилках, затем измельчают с добавлением 36…42 % воды в специальных бассейнах-болтушках. В бассейнах отдельно готовятся суспензии глинистого и известкового компонента. Из бассейнов суспензии в заданных соотношениях поступают в шаровые мельницы для тонкого измельчения. Суспензия смеси сырьевых материалов проходит через все камеры мельницы, измельчаясь под ударами стальных шаров и цилиндров. Из мельницы выходит однородная масса – шлам. Шлам насосами перекачивают в шламбассейны, где проверяют и, при необходимости, корректируют вводом добавок его состав. Шлам хранится в шламбассейнах, где его постоянно перемешивают, откуда его по мере надобности насосами перекачивают на обжиг. Сырьевую смесь обжигают в цилиндрических вращающихся печах диаметром 4…5 м и длиной 150…185 м. Вначале шлам подсушивается, образуя комья. При достижении материалом температурной зоны с t= 500…750 °С происходит процесс выгорания органических примесей, начинается дегидратация глинистого компонента сырья. Глина теряет пластические и связующие свойства, в результате чего комья материала распадаются в порошок. В зоне печи сt= 750…800 °С начинаются реакции в твердом состоянии между компонентами сырья. Интенсивность этих реакций возрастает с повышением температуры; частицы порошка, сцепляясь, образуют гранулы разного размера. При температуре 900…1000 °С карбонат кальция диссоциирует с образованием окиси кальция и углекислого газа, который удаляется из печи вместе с продуктами горения. По достижении зоны сt= 1250…1250 °С интенсивно протекают реакции взаимодействия оксида кальция с глиноземом, оксидом железа и кремнеземом. Понижение температуры до 1300 °С сопровождается застыванием жидкой фазы, и завершением процесса спекания с образованием гранул портландцементного клинкера.

57. Магазинирование клинкера и помол. Прочность цемента. Твердение цемента. Коррозия цементного камня и меры борьбы с ней

Магазинирование — это вылеживание (до 2—3 недель) с целью гашения свободной извести в клинкере влагой из воздуха и предупреждения этим неравномерности изменения объема цемента при его твердении. Клинкер из холодильника направляют непосредственно на помол. Перед помолом клинкер дробят до зерен размером 8-10 мм чтобы облегчить работу мельниц. Измельчение клинкера производится совместно с гипсом, гидравлическими и другими добавками, если последние применяются. Совместный помол обеспечивает тщательное перемешивание между собой всех материалов, а высокая однородность цемента является важным фактором его качества. Гидравлические добавки, будучи материалами сильно пористыми, имеют, как правило, высокую влажность (до 20-30% и более). Поэтому перед помолом их высушивают до влажности примерно 1%, предварительно раздробив до зерен крупностью 8—10 мм. Гипс только дробят, так как его вводят в незначительных количествах, и содержащаяся в нем влага легко испаряется теплом, образующимся при помоле цемента в результате ударов и истирания в мельнице мелющих тел. Из мельницы цемент выходит с температурой до 100°С и более. Для охлаждения, а также создания запаса его отправляют на склад.

Твердение цемента - сложный процесс, включающий ряд химических и физических явлений. При затворении минералы цемента реагируют и дают различные новообразования. В присутствии гипса и воды трехкальциевый алюминат образует эттрингит — гидросульфоалюминат кальция, замедляющий схватывание и твердение цемента. Механизм твердения цемента очень сложен. Химические реакции начинают протекать сразу после смешивания цемента с водой. Компоненты цемента растворяются слабо, медленно, образуется насыщенный раствор, заполняющий пространства между зернами. При твердении цемента на воздухе цементный камень дополнительно упрочняется в результате карбонизации гидроксида кальция. Затвердевший цементный камень представляет собой весьма прочный кристаллический каркас, заполненный гелем, внутри которого находятся не затронутые реакцией внутренние слои цементных зерен. Поры в цементном камне заполнены воздухом и капиллярной водой. Качество цемента принято оценивать по его прочности, набираемой через 28 суток твердения.

Коррозия - процесс полного или частичного разрушения материала под влиянием различных агрессивных воздействий. Если вода, растворы солей или кислот просачиваются сквозь цементный камень, он постепенно разрушается, что приподит к разрушению цементных бетонов и растворов. Различают несколько видов коррозии цементного камня. Одним из них является выщелачивание. Процесс выщелачивания продолжается до полного разрушения материала. Стойкость цементного камня против выщелачивания увеличивают, добавляя активные минеральные добавки. Они связывают Са(ОН)а в нерастворимые в воде гидросиликаты и гидроалюминаты кальция.

Особенно опасны для бетонов и растворов водные растворы сульфата кальция Са. Соединяясь с гидроалюминатом кальция, сульфат кальция образует гидросульфоалюминат кальция, объем которой за счет значительного содержания кристаллизационной воды в 2,5 раза превышает объем гидроалюмината, что и вызывает сульфатную коррозию— разрушение затвердевшего цементного камня.

Предотвращают коррозию цементного камня правильным выбором вида цемента и путем гидроизоляции бетонов и растворов от фильтрации через них агрессивной воды.