10. Гидравлическая известь: сырье, получение, свойства, применение в строительстве

Сырье и получение

ГИ – продукт умеренного обжига (не до спекания – t 900-1100) мергелистых известняков, содержащих от 6 до 20% глинистых примесей. Продукт обжига состоит из извести и химич. соединений с оксидами глины: SiO2 Al2O3 Fe2O3. Затем - помол комовой извести.

Свойства

Чем больше свободного CaO, тем меньше способность к гидравлическому твердению. Модуль основности:

m = %CaO / %(SiO2 + Al2O3 + Fe2O3)

m = [1,7 – 4,5] сильногидравлическая

m = [4,5 – 9,0] слабогидравлическя

m > 9,0 воздушная

При гидратации образуются гидро-силикаты, -алюминаты -ферриты кальция (гидравлич. твердение). Предел прочности через 28 сут.:

сж. - слабогидр. – 0,5 МПа; сильногидр. - 1,7 МПа

изгиб - слабогидр. – 0,4 МПа; сильногидр. - 1 МПа

Для гашения необх. 20% воды (для воздуш. – 70-80%)

Раствор менее пластичный, чем воздушн. изв., но твердеет быстрее и равномернее.

Применение

Для растворов и бетонов невысокой прочности, для кладки в сырых местах, в малоэтажном строительстве.

11. Основы технологии портландцемента

Пц – гидравлич. вяжущее, получаемое совместным помолом клинкера и прир. гипса.

Клинкер – п\фабрикат, получаемый путем обжига до спекания (плавления) сырьевой смеси из известняка и глины (3:1).

Подготовка сырья.

Сухой способ – если сырье однородное, с карьерной влажностью до 18%. Измельчение известняка и клинкера, совместный помол – в сырьевую муку с влажностью 2-3%. Обжиг.

Мокрый способ – сырье с высокой влажностью и неоднородным составом, помол в присутствии большого кол-ва воды – шлам (30% воды) – обжиг более энергозатратен.

Комбинированный – сначала по мокрому, затем сушка шлама до 16-18%, обжиг.

Обжиг производится в шахтных или вращающихся печах при t=1450.

Затем охлаждение с образованием кристаллов и стекловидных масс.

12. Физико-химические процессы, объясняющие получение портландцементного клинкера во вращающейся печи

1) зона испарения t до 200 – подсушка сырья, удаление свободной воды

2) зона подогрева t 200-700 – выгорание органических примесей, удаление химически связанной воды, образование безводного каолинита Al₂O₃*2SiO₂

3) зона декарбонизации t 700-1100 – завершение диссоциации карбонатных солей кальция и магния.

CaCO₃ = CaO + CO₂; MgCO₃ = MgO + CO₂

а также разложение глинистого компонента на оксиды: SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃.

4) зона экзотермич. реакций при t 1200, соед-я с СаО:

CaO*Al₂O₃; 5CaO*3Al₂O₃; затем 3CaO*Al₂O₃

2CaO*SiO₂ а также 2CaO*Fe₂O₃; и 4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃.

5) при t 1300-1450-1300 зона спекания С4AF, CaO и MgO в расплаве происходит полное усвоение свободного СаО, образование алита 3СaO*SiO₂.

6) зона охлаждения

13. Минеральный состав портландцементного клинкера, характеристики минералов и их влияние на свойства Пц

СаО 63-66% увел-т скорость твердения, прочность, снижает водостойкость, коррозионную стойкость

SiO₂ 21-24% сниж. сроков твердения в начальный период, увел-е водостойкости

Al₂O₃ 4-8% ускоряет твердение цемента в ранние сроки, снижает водостойкость, морозостойкость

Fe₂O₃ 2-4% снижает t спекания, придает серовато-зеленый цвет

MgO 0,5-5% вызывает неравномерное изменение объема при твердении

SO₃ 0,3-1% регулирует сроки схватывания

Na₂O + K₂O вызывают разруш-е затвердевшего бетона

Алит	3CaOSiO2	45-60%
Белит	2CaOSiO2	20-30%
Алюминат	3CaOAl2O3	4-12%
Алюмоферрит	4CaOAl2O3Fe2O3	100-20%
клинкерн.стекло	свободн. СаО MgO	5-15%

Алит дает быстрый набор прочности в ранние сроки, но потом развивается коррозия из-за соединения с водой. Белит – наоборот, примерно ч-з 720 сут. прочнее алита. Алюминат очень быстро твердеет, неморозостойкий, это отчасти компенсир-ся тем, что прир. гипс оседает на поверхности и глушит активность

Алюмоферрит – по скорости гидратации посередине м-у алитом и белитом, не влияет на свойства бетона

Модуль основности (m = 1,3-2,4)

m = %CaO / %(SiO₂ + Al₂O₃ + Fe₂O₃)

Силикатный модуль (n = 1,7-3,5)

n = %SiO₂ / %(Al₂O₃ + Fe₂O₃)

Алюминатный модуль (p = 1-2,5)

p = %Al₂O₃ / %Fe₂O₃

Коэф. насыщения (КН = 0,82-0,95) не долж.быть >1

КН = (СаО – (1,65 Al₂O₃ + 0,35 Fe₂O₃)) / 2,8 SiO₂

Показ-ет, сколько свободной извести (не соединившейся с глиноземом, оксидом железа и серным ангидритом) в цементе. Она ведет к неравном. изм. объема, разруш-ю