Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
31
Добавлен:
10.12.2013
Размер:
94.21 Кб
Скачать

Гидравлическая известь и ромашдеменг

Гидравлическая известь —— вяжущее вещество, получаемое путем умеренного

обжига (не до спекания) мергелистых известняков (с массовой долей глинистых

примесей б...20%) в шахтных печах при температуре 900.„1000 СС с последующим

помолом в порошок. Кроме глинистых и песчаных примесей, мергелистые

известняки содержат до 5% углекислого магния и некоторые другие примеси.

Качество гидравлической извести в значительной степени зависит не только от

содержания их в исходном сырье, но также и от режима обжига.

При схватывании и твердении молотой гидравлической извести имеют место

физико-химические процессы, характерные как для молотой воздушной извести.

так и для гидравлических вяжущих материалов. Молотая гидравлическая известь

— это медленносхватывающееся вяжущее вещество. Начало схватывания его

наступает через 1...2 ч, а конец — через 8...16ч после затворения.

Растворы и бетоны на гидравлической извести помешать в воду срачу после их

изготовления нельзя, так как первые 7...21 день они должны твердеть на воздухе.

Прочность извести устанавливают по пределу прочности на сжатие образцов-

балочках, изготовленных из смеси извести и песка с массовым соотношением 1 : 3.

При комбинированном хранении образцов (7 сут на влажном воздухе и 21 сут в

воде) прочность должна быть не менее 0.2 МПа.

Несмотря на низкую прочность, гидравлическая известь — ценный строительный

материал и часто используется вместо некоторых дорогостоящих вяжущи

веществ. Ее применяют в тонкоизмельченном виде для приготовления кладочных

и штукатурных растворов, бетонов низких марок, шлакобетонов и т. д. В отличие

от воздушной гидравлическая известь обеспечивает получение менее пластичных

растворов, быстрее и равномернее твердеющих, с более высокой прочностью. На

ее основе изготовляют смешанные цементы: известково-шлаковые, известково-

пуццолановые и др.

Хранят и перевозят гидравлическую известь в плотно закупоренной таре или

бумажных мешках. Хранить ее на складах рекомендуется не более 30 сут, так как

она быстро теряет свою активность.

Романцемент — вяжущий материал, подлеченный путем тонкого помола

обожженных не до спекания чистых или доломитизированных мергелей.свойств при помоле вводят до 15% активных минеральных добавок и до 5% двуводного гипса.

Обжиг материала в основном ведут в шахтных печах: известняковые мергели при температуре 1О00..Л1О0°С, магнезиальные мергели при 750...1000 °С. Помол производят в шаровых мельницах.

Тонкость помола должна быть такова, чтобы через сито № 008 проходило не менее 75% навески.

Для романцемента характерно сравнительно быстрое начало схватывания (около 20 мин) и замедленное окончание (около 24 ч). Повышенная температура ускоряет интенсивность твердения.

Марка его определяется на образцах-балочках с размерами 40X40X160 мм из жесткой смеси 1 : 3 через 28 сут комбинированного твердения (7 сут во влажной среде и 21 сут в воде). Роман-цемент выпускают четырех марок: 25, 50, 100 и 150. Романцемент долго хранить нельзя, так как его активность падает. Применяют романцемент для приготовления низкомарочных бетонов, штукатурных и кладочных растворов, а также для производства стеновых камней и мелких блоков. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ

Состав

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Получают портландцемент путем совместного измельчения цементного клинкера и гипса. Клинкер получают в результате обжига до спекания природных мергелей или сырьевой смеси (глины, известняка и др.) состава, обеспечивающего преобладание в клинкере силикатов кальция.

Портландцемент может выпускаться без добавок или с добавками активных минеральных веществ, доза которых составляет до !5% от массы цемента. Для регулирования сроков схватывания цемента к клинкеру при помоле добавляют гипс (не менее 1,5% и не более 3,5% от массы цемента в пересчете на ангидрит серной кислоты 503).

Качество цемента зависит от химического и минералогического состава клинкера. Химический состав цементного клинкера характеризуется следующим содержанием окислов: СаО — 63...67%; 5КЪ — 21...24%; А12ОЗ —4...7%; Рсг03 — 2...5%; незначительное содержание М§О. К2О и №?О снижает качество цемента. Вышеназванные окислы находятся в химически связанном состоянии и образуют в цементном клинкере силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция, которые называют основными цементными минералами. К ним относятся: двухкальциевый силикат 2СаО-5Ю:, которого содержится в клинкере 15...35% по массе; трехкальциевый силикат ЗСаО-8Юг — 45...60%: трехкальцевый алюминат ЗСаО-АЬО, — 4...14%; четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО-АЬОз-Рс;Оз—10...18%. Кроме того, могут содержаться и другие минералы: 5СаО-АЬО3; 8СаО-ЗАЬО3-Рс;О3; 2СаО-РсзО3: свободная окись СаО и М§О как результат неполного обжига клинкера или излишка кальция и магния.

Цементы с повышенным содержанием 2СаО-8Юз и 4СаОХ ХА120,-Рс;0.? твердеют медленно, без значительного тепловыделения, отличаются повышенной стойкостью к коррозии, а цементы с повышенным содержанием ЗСаО-ЗЮа и ЗСаО-АЬОз твердеют

быстро выделяя большое количество теплоты, и сразу интенсивно набирают прочность. Однако цементы с повышенным содержанием ЗСаО-АЬОз обладают пониженной стойкостью в сульфатных водах. Минералогический состав цемента даст возможность заранее предсказывать свойства и получать вяжущее с учетом работы бетонов на его основе в конкретных условиях. Производство

Сырье для производства портландцемента должно содержать около 75...78% (массовая доля) СаСО3 и 22...25% глинистого вещества. Этим требованиям удовлетворяют мергели. При их отсутствии используют карбонатные породы с высоким содержанием СаСО3 и глинистые породы, богатые глиноземом, кремнеземом и окислами железа. В последние годы для производства портландце­мента начали широко применять отходы промышленности: доменные гранулированные шлаки, нефелиновый шлам и др.

Технология производства портландцемента включает следующие основные операции: добычу сырья {мергелей или глины и известняка); измельчение исходных материалов: приготовление смеси требуемого состава: обжиг смеси; измельчение совместно с гипсом полученного в результате обжига цементного клинкера (рис. 4.3).

Сырьевая смесь готовится мокрым и сухим способами. В зависимости от этого назначают и способ производства портландцемента: мокрый или сухой. В последнее время применяют и комбинированный способ.

Сухой способ применяется, когда используют мергели определенного химического состава или смеси твердых известняков и глин с невысокой влажностью. При этом материалы после дробления и султан размалывают в шаровых или других мельницах. Должна

обеспечиваться такая тонкость помола, чтобы через сито № 008 проходило не менее 90...95%! (по массе) продукта помола. Полученную муку отправляют на корректирование химического состава и гранулирование на тарельчатых грануляторах. Гранулы размером О...10 или 20...40 мм обжигают во вращающихся печах. Помол цементного клинкера производят в многокамерных шаровых мель­ницах.

При мокром способе измельчения материалы смешивают в воде, полученную смесь в виде жидкого шлама обжигают во вращающихся печах (рис. 4.4). При этом способе смеси получаются более однородными, в них легче вводить добавки и регулировать их состав.

Сухой способ более экономичный, но длительное время широкого применения не находил из-за пониженного качества клинкера. Развитие науки и техники обеспечило возможность получения качественного клинкера по сухому способу, весьма распространенном;' в Японии. ФРГ и Италии. В последнее время он находит все более широкое применение и в нашей стране.

При мокром способе облегчается измельчение материалов, достигается высокая однородность смеси, но в 1.5...2 раза больше расход топлива, а также значительно

При комбинированном способе сырьевую смесь готовят мокрым способом, затем се обезвоживают на специальных установках до влажности 16...18%. Из полученной смеси готовят гранулы размером до 40 мм и обжигают их во вращающихся печах.

Вращающиеся печи современных цементных заводов представляют собой стальной цилиндр диаметром 2...4.5 м. длиной до 250 м. изнутри выложенный

печи с частотой 1...2 оборота в минуту осуществляется специальными приспособлениями с мощными электромоторами. Горячие газы подаются навстречу движущейся массе (шихте), постепенно нагреваемой до температуры 1100... 1500 С. При этом температурном режиме происходит взаимодействие с СаО свободных окислов и образование главнейших цементных минералов в следующей последовательности: 2СаОХ Х5Ю?— двухкальциевый силикат или С25 (белит). ЗСаО-АЬОз— трехкалъциевый алюминат или СзА (целит). 4СаО-АЬОз-РегОз— четырехкальцевый алюмоферрит или С4АР и в последнюю очередь ЗСаО-5Ю2— трехкальцевый силикат или Сз8 (алит). В клинкере могут присутствовать не прореагировавшие с другими окислами СаО и М§О (до 0,5%, иначе в пережженном состоянии они могут вызывать растрескивание цементного камня). Готовый клинкер поступает в холодильник в виде вращающегося барабана, в который подастся холодный воздух. Охлажденный клинкер выдерживают на складах 10... 15 сут с целью снижения его прочности благодаря поглощению влаги из воздуха. Это облегчает помол клинкера и замедляет схватывание цемента. После выдерживания на складах клинкер подают в многокамерные шаровые мельницы для размола. В процессе помола вводят до 3.5% (по массе) природного гипса и при необходимости до 15% активных минеральных добавок. Без добавки гипса цемент очень быстро схватывается при смешивании его с водой. Полненный цемент две-три недели выдерживают в специальных силосных башнях для обеспечения нормальных сроков схватывания и гашения, влагой воздуха частиц пережженных СаО и М§О. После этого цемент упаковывают в многослойные бумажные мешки по 50 или 70 кг и отправляют потребителям. На мешках указывают наименование завода, цемента, его марку, номер партии, год и месяц изготовления.

Цемент потребителям может доставляться в специальных вагонах или автомашина ми-цементовозами, когда расстояние от завода до потребителя При смешении цемента с водой начинаются физико-химические процессы

взаимодействия цементных минералов и воды. Сначала образуется пластичное

клейкое цементное тесто, которое в дальнейшем постепенно загустевает и

превращается в камень.

Скорость схватывания и твердения портландцемента зависит от

минералогического состава, тонкости помола, содержания воды, взятой для

затворения. температуры и других факторов (рис. 4.5).

Не все цементные минералы одинаково реагируют с водой, но реакции идут

одновременно и налагаются одна на другую, что несколько затрудняет изучение

процессов твердения цемента. Эти сложные процессы могут быть объяснены и

описаны следующими реакциями главнейших минералов:? СаО- 510? + п Н2О -»- 2

СаО * 5Юг т Н;О + Са (ОН),; 2 СаО • 5Ю, + п НгО -» 2 СаО • 8Ю, • п Н3О;

ЗСаО ■ АЬОз + 6 НгО -> 3 СаО • А1;Оз ■ 6 Н:О.

Имеющийся в цементе гипс вступает в реакцию с гидротрехкальциевым

алюминатом, образуя труднорастворимос соединение (гидросульфоалюминат

кальция):3 СаО • АЬОз • 6 Н,0 + 3 (СаЗО., • 2 №0) + 19 Н3О -> -> 3 СаО • А1,О3

ЗСа80,-31Н3О.

Четырехкальциевый алюмоферрит взаимодействует с водой в насыщенном

известью растворе по следящей рсакции:4СаО • АЬО3 • Рс3Оэ + 2 Са (ОН)? + 10

НгО = 3 СаО • А12О8б Н,0 + 3 СаО • Ре2О3 • 6 ЩЭ.

В результате образуются весьма устойчивые новообразования (смешанные

Кроме химических преобразований, имеют место и физические процессы, благодаря которым цемент при затвотрении водой из пластичного теста превращается в материал со свойствами камня.

Скорость взаимодействия с водой клинкерных минералов различна. В первую очередь идет гидратация ЗСаО-АЬОз. затем 4СаО-АЬОЗ-Ре2О3. далее ЗСаО-5Ю: и в последнюю очередь 2СаОХ Х5Ю2. Чем быстрее происходят процессы гидра­тации, тем интенсивнее возрастает прочность цементного камня. При твердении портландцемента, как правило, происходит равномерное изменение его объема. При твердении во влажных условиях или в воде объем увеличивается на 0,5... 1%. а при твердении цемента на воздухе за счет испарения влаги объем уменьшается. Последний процесс часто приводит к образованию усадочных трещин. Поэтому в начале твердения цементобетоны должны находиться во влажной среде (при испарении воды может прекратиться процесс твердения).

Известны случаи, когда изменение объема цемента при твердении происходит неравномерно. Такое явление наблюдается в том случае, когда в цементе содержатся в свободном состоянии пережженные окислы СаО и М§О: которые гасятся очень медленно с увеличением объема.

Затвердевший цементный камень имеет неоднородную структуру и состоит из непрореагировавших зерен цемента, кристаллических сростков и гипсообразных масс в форме частиц коллоидных растворов. Значительное влияние на структуру цементного камня оказывают гипс и гидравлические добавки, а также содержание воды для затворения цемента.

Зерновой состав гипса и гидравлических добавок разнообразен, что сказывается на неоднородности структуры. К тому же при взаимодействии этих веществ с цементными минералами образуются новые продукты.

При благоприятных условиях для твердения цемента необходимо, чтобы масса воды составляла 15...25% от массы цемента. Но для получения удобоукладываемой пластичной смеси расходуют воды в 2...3 раза больше. Вся излишняя вода, которая не вступила во взаимодействие с главнейшими цементными минералами, находится в свободном состоянии. При ее испарении в цементном камне образуются поры и капилляры. Чем больше такой воды, тем больше пористость камня. Это приводит к снижению прочности и морозостойкости бетонных изделий. Тонкость помола цемента существенно влияет на процессы взаимодействия цемента и воды. т. с. на сроки схватывания и скорость твердения цементного камня. Согласно требованиям ГОСТа, тонкость помола цемента должна быть такова чтобы при просеивании ряе 4 6. Определение предела прочности проходило не менее 85% массы пробы. Кроме того, характеристикой тонкости помола является суммарная поверхность зерен цемента в единице массы (удельная поверхность), которая определяется специальными приборами. Обычные цементы имеют удельную поверхность 2500...3000 смг/г. а быстротвердеющие — 4000 см3

Прочность цемента определяется путем испытания образцов-балочек с размерами 40X40X160 мм. изготовленных из пластичного раствора состава 1 : 3 (одна массовая часть цемента и три части нормального Вольского песка). Образцы выдерживают 28 сут во влажной среде при температуре 20±3°С. После этого определяют предел прочности при изгибе балочек (рис. 4.6) и при сжатии по­ловинок образцов. Предел прочности при сжатии образцов в возрасте 28 сут называют активностью цемента.

Марка цемента устанавливается по пределу прочности на сжатие и изгиб. Для отнесения портландцемента к той или другой марке предел прочности образцов в возрасте 28 сут должен быть: для марок 300. 400, 500 и 600 на сжатие соответственно нс менее 30, 40. 50 и 60 МПа; при изгибе —1.5; 5.5: 6 и 6.5 МПа. Твердение портландцемента и нарастание его прочности в начальный период происходит интенсивно, а затем постепенно затухает (рис. 4.7). Так, на третьи сутки предел прочности достигает 40.„50% марки цемента, а на седьмые — 60...70%. Далее прирост прочности еще более замедляется, и к 28-суточнолгу возрасту цементный камень набирает марочную прочность. При благоприятных условиях процесс твердения продолжается месяцы и годы.

Соседние файлы в папке шпоры по материалам se