Тема 2. Гидравлические вяжущие вещества

Портландцемент, открыт был в 1824 г. англ. каменщиком Дж. Аспдином близ города Портланд.

Параллельно в 1823 г. в России – Егором Челиевым.

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее, представляющее собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера, получаемого до спекания сырьевой смеси и в основном содержащего силиката Са.

Его получают обжигом, с последующим помолом сырьевой смеси из известняка и глины с обязательной добавкой от 3-5 % гипса для регулирования сроков схватывания.

Клинкер – это продукт обжига сырьевой смеси в виде зеленовато серых гранул размером от 10 до 40мм.

Клинкер определяет все свойства цемента, а качество клинкера определяется его химическим и минеральным составами.

Химический состав – отражает процентное содержание основных окислов.

CaO 60-63% основные 4 окисла, которые входят в химический

SiO₂ 21-24% состав клинкера и в сумме составляют 95-97%

Al₂O₃ 4-8%

Fe₂O₃ 2-4%

Кроме того, в состав клинкера входят MqO<5%, Na(K)₂O<1%, P₂O₅, TiO₂, SO₃ –серный ангидрид – всё это комбинируется в различных минералах.

В процессе обжига, доводимого до спекания, главные окислы образуют силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция в виде минералов кристаллической структуры.

МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА.

№ п/п	Название	Формула	Сокращённая формула	Сод-ие в %
1.	Трех кальциевый силикат (алит)	3CaOSiO2	C3S	45-60
2.	Двух кальциевый силикат (белит)	2CaOSiO2	C2S	20-30
3.	Трёх кальциевый алюминат (целит)	3CaOAl2O3	C3A	4-12
4.	Четырёх кальциевый алюмоферрит	4CaOAl2O3Fe2O3	C4AF	10-20

Характеристики клинкерных минералов.

Основной минералов c3s (алит)– химически очень активен, твердеет быстро, с образованием гидратных продуктов высокой прочности.

2-ой минерал C₂S (белит) – химически неактивен, твердеет медленно, но в поздние сроки твердения, образует, продуты высокой прочности.

3-ий минерал C₃A – сложная роль, химически чрезвычайно активен, твердеет очень быстро, с образованием рыхлых непрочных продуктов. Может вызывать «ложное» схватывание цемента.

4-ый минерал C₄AF – по скорости твердения и прочности образующихся продуктов, занимает промежуточное положение между алитом и белитом.

Производство портландцемента.

Производство включает в себя 3-и основные стадии:

1. Подготовка сырьевой смеси.

2. Обжиг.

3. Помол.

1-ая стадия. В качестве сырья используют: известняк 75-78% и глину 22-25%.

Также используют либо мергели или искусственные смеси из известняков и глин, кроме того, добавляют гипс, для регулирования сроков схватывания при помоле и различные корректирующие добавки.

По способу подготовки сырья различают сухой и мокрый способы производства портландцемента. Выбор способа определяется качеством сырья. Если сырьё влажное и неоднородное по химическому составу применяют мокрый способ. При сухом и однородным сырье – сухой.

Сухой способ. Известняк и глина совместно размалываются и подсушиваются в шаровых мельницах до остаточной влажности 1-2%, получаемую сырьевую муку складируют в силосах, где в случае необходимости корректируют её состав. (Этот способ наименее энергоёмок, затраты электроэнергии в 1,5 – 2 раза меньше, чем при мокром способе).

Мокрый способ. Глину разводят в воде, затем прибавляют к нему молотый известняк и совместно дополнительно промалывают, получая сырьевой шлам с влажностью 35-45%, его складируют в шлам бассейнах, где в случае необходимости корректируют состав.