4. Портландцемент

Портландцемент є найважливішою в’яжучою речовиною. З виробництва і застосування він займає перше місце серед інших в’яжучих речовин. Це гідравлічна в’яжуча речовина, що твердне у воді і на повітрі. Його одержують тонким помолом опаленої до спікання сировинної суміші вапняку і глини, що забезпечує домінування в клінкері силікатів кальцію. Сировинна суміш, що спеклася у вигляді зерен розміром до 40 мм, називається клінкером, від якості якої залежать найважливіші властивості цементу: міцність і швидкість її зростання, довговічність, стійкість у різноманітних експлуатаційних умовах.

Для регулювання термінів тужавлення в звичайних цементах марок 400…500 при помолі до клінкеру додають гіпс не менше 1,0% і не більш 3,5% від маси цементу в перерахунку на ангідрид сірчаної кислоти, а в цементах високомарочних і швидкотверднучих – не менше 1,5% і не більше 4,0%. Його випускають без добавок або з активними мінеральними добривами.

Якість клінкеру залежить від його хімічного і мінерального складів. Для його виробництва застосовують вапняк і глину. Вапняк в основному складається з двох оксидів: CaO і CO₂, а глина – з різноманітних мінералів, що містять в основному три оксиди: SiO₂, Al₂O₃ і Fe₂O₃. Окрім означених основних оксидів, в портландцементному клінкері можуть бути присутні оксиди MgO, K₂O і Na₂O, що знижують якість цементу.

Портландцемент виготовляють на заводах з різноманітних видів природної сировини і за неоднаковою технологією виробництва, і відрізняється він як за хіміко-мінералогічним складом, так і за властивостями.

Сировина для виробництва портландцементу повинна містити 75…78% CaCO₃ і 22…25% глини. Гірські породи, що задовольняють означені вимоги, в природі зустрічаються рідко. Тому для його виробництва поряд з вапняком і глиною слід застосовувати так звані наповнювачі, що коригують склад і містять значну кількість одного з оксидів, якого не вистачає в сировинній суміші.

Технологічний процес виробництва портландцементу складається з таких основних операцій:

1. Видобутку вапняку і глини;

2. Підготовки сировинних матеріалів і добавок, що коригують властивості і склад;

3. Приготування з них однорідної суміші заданого складу;

4. Випалу суміші;

5. Помолу клінкеру в тонкий порошок разом з гіпсом, а інколи з добавками.

Залежно від приготування сировинної суміші розрізняють два основних способи виробництва портландцементу: мокрий і сухий.

При мокрому способі сировинні матеріали подрібнюють і змішують у присутності води і суміш у вигляді шихти випалюють у печах, що обертаються.

При сухому способі матеріали подрібнюються, змішуються і випалюються в сухому вигляді.

Також застосовують спосіб, що комбінує приготування сировинної суміші, при якому сировинну суміш підготовлюють за мокрим способом, після цього шихту висушують і з неї виробляють гранули, які випалюють за сухим способом.

Кожен із способів має свої позитивні і негативні сторони. У водному середовищі полегшується подрібнення матеріалів і швидко досягається однорідність суміші, але витрата палива на випал суміші в 1,5…2 рази більше, ніж при сухому способі. При другому якість отримуваного клінкеру низька.

Утворенню портландцементного клінкеру передує ряд фізико-хімічних процесів, що протікають у певних температурних інтервалах – технологічних зонах пічного агрегату печі, що обертається. При мокрому способі виробництва цементу по ходу матеріалу, що випалюється, умовно виділяють наступні зони:

1. випаровування;

2. підігріву і дегідратації;

3. декарбонізації;

4. екзотермічних реакцій;

5. спечення;

6. охолодження.

Розділ 2

Технологія виробництва бетонних виробів

Бетон є одним з найважливіших будівельних матеріалів в усіх сферах будівництва. Бетон – це штучний камінь, що утворюється внаслідок формування і тверднення раціонально підібраної суміші в’яжучої речовини, води і заповнювачів (піску і щебеню або гальки). Суміш цих матеріалів називають бетонною сумішю. Зерна піску і щебеню складають кам’яний остов у бетоні. Цементне тісто, що утворюється після додавання до бетонної суміші води, заповнює проміжки між заповнювачами і відіграє роль мастила для заповнювачів суміші, що надає бетонній суміші рухливості. Цементне тісто твердне і зв’язує зерна заповнювачів, утворюючи штучний камінь – бетон. Бетон у поєднанні із сталевою арматурою називають залізобетоном.

У бетон можуть вводитися спеціальні добавки, що покращують властивості бетонної суміші. Важкий бетон, що застосовується для виготовлення підвалин, колон, балок, конструкцій мостів та інших елементів і конструкцій, повинен бути міцним, зручним в укладці і економічним. Залежно від призначення й умов експлуатації бетону висуваються відповідні вимоги до його компонентів.

Технологія виробництва бетонних робіт залежить:

1. від фізико-хімічних процесів, що відбуваються в бетонній суміші;

2. температурно-вологісного режиму під час робіт;

3. технологічних процесів.

На інтенсивність процесу тверднення бетону та фізико-механічні властивості цементного каменя впливають:

1. мінералогічні властивості цементу;

2. хімічні властивості води;

3. співвідношення між кількістю води і цементу;

4. кількість наповнювача;

5. тепловологісний режим, при якому протікає тверднення;

6. доглядання за бетоном у процесі тверднення.

Для тверднення цементного каменя найбільш найбільш сприятлива температура навколишнього середовища від +15 до +20˚С. при пересушуванні або переморожуванні бетону на ранній стадії тверднення міцність може бути нульовою: виникає повне руйнування бетону.

Операції виготовлення умовно поділяють на:

1. основні;

2. допоміжні;

3. транспортні.

До основних операцій відносять:

1. приготування бетонної суміші, включаючи підготовку матеріалів;

2. виготовлення арматурних елементів і каркасів;

3. формування виробів, куди входить їхнє армування;

4. термальну обробку відформованих виробів;

5. звільнення готових виробів від форм;

6. підготовка форм до чергового циклу;

7. оздоблення і обробка лицьової поверхні деяких видів виробів.

До допоміжних операцій відносять, які необхідні для виконання основних операцій:

1. отримання і подачу пара і води, стислого повітря, електроенергії;

2. складування сировинних матеріалів, напівфабрикатів і готової продукції;

3. поопераційний аудит і аудит якості готової продукції.

До транспортних відносять операції з переміщення матеріалів, напівфабрикатів і виробів без модифікації їхнього стану і форми.

Одна з найважливіших властивостей бетонної суміші – спроможність пластично розтікатися під дією власної маси або наданого до неї навантаження. Рухомі суміші легко й ефектно ущільнюються вібрацією. Литі суміші здатні ущільнюватися під дією власної маси. Для підвищення ефекту ущільнення їх інколи піддають короткочасній вібрації.

Можуть бути виділені наступні засоби ущільнення бетонних сумішей:

• вібрування;

• пресування;

• прокат;

• трамбування;

• лиття.

Найбільш ефективним є перший засіб. Його успішно застосовують також у поєднанні з іншими засобами.

Суттєвість організації технологічного процесу полягає в тому, що весь процес розкладається на окремі операції, що виконуються в точній послідовності на певних робітничих місцях, оснащених спеціалізованим обладнанням. На кожному робітничому місці у відповідності з прийнятими засобами обробки, обладнанням і організаційною будовою виконується одна або декілька близьких між собою технологічних операцій.

У промисловості збірного залізобетону найбільш поширені два основних способи виробництва: у не пересувних формах і формах, що пересуваються. Вони відрізняються умовами переміщення форм, виробів, машин і робітників.

Виконання комплексу основних технологічних операцій з виготовлення збірного залізобетону здійснюється за трьома принциповими схемами:

1. стендової;

2. поточно-агрегатної;

3. конвеєрної.

При виготовленні виробів у не пересувних формах всі технологічні операції, від підготовки форм до розпалу блювання готових виробів здійснюються на одному місці. До цього способу відноситься формування виробів на плоских стендах або матрицях, в касетах.

При виготовленні виробів у формах, що пересуваються, окремі технологічні операції формування або окремий комплекс їх виробляються на спеціалізованих постах.

Існують дві принципово різні технології бетонних робіт:

• горизонтальна – для порівняно невисоких споруд типу каналів, підпірних стінок, стрічкових фундаментів;

• вертикальна – для високих споруд типу труб, веж, градирень тощо.

Висновок

Дослідивши технологію виробництва в’яжучих матеріалів і бетонних виробів, я дійшла висновку, що існує багато різних способів проведення технологічних операцій. Вони дуже різні, але іноді схожі. Одні є економічними, а інші – ефективними. На деякі потрібно витрачати багато палива, проте шукають альтернативні вирішення цієї проблеми. Це дуже важливо.

В ході дослідження виконали усі поставлені завдання і досягли мету: пізнати сутність виробничого процесу. Дізналися про окремі в’яжучі речовини та про бетон з залізобетоном.

Список використаної літератури

1. Є.П. Желібо, М.А. Овраменко, В.М. Буслик, В.П. Пирч та ін. Основи технологій виробництва в галузях народного господарства: Навч. посібник. (2-ге видання зі змінами та доповненнями). – К.: Кондор, 2009. – 520с.

2. Дворкін О.Л. Технологія бетону.: Навч. посібник. – Рівне: РДТУ, 2001. - 165с.

3. Гребенюк Г.Є. Архітектура та технологія будівельного виробництва: Методика наскрізного курсового проектування у системі проф.-техн. освіти для буд. спец.: Навч. посібник для учнів та інженерно-педагогічних працівників проф.-техн. закладів освіти. – К.: Техніка, 1997. – 120с.: іл.

4. Балдин, Владимир Петрович Производство гипсовых вяжущих материалов: учебник для проф. обучения робочих на производстве / В.П. Балдин. – М.: Высшая школа, 1988. – 166с.: ил.

5. Бутт, Юрий Михайлович Практикум по химической технологи в’яжучих материалов / Ю.М. Бутт, В.В. Тимашев. – М.: Высшая школа, 1973. – 503с.: ил.

6. Бутт, Юрий Михайлович Технология цемента и других в’яжучих материалов: учебное пособие для студентов средних специальных начальних заведений / Ю.М. Бутт. – 5-е узд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1976. – 407с.: ил.

7. Організація виробництва: Навч. посіб. / В.О. Онищенко, О.В. Рєдкін, А.С. Старовірець, В.Я. Чевганова. – К.: Лібра, 2003. – 336с.

8. Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Высшая школа, 1987.

9. Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. - М.: Стройиздат, 1984.

10. Технологія виробництва будівельних матеріалів і виробів. Конспект лекцій з дисципліни "Технологія виробництва будівельних матеріалів і виробів" для студентів спеціальності 6.090200 "Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів". Ліпянін В.А.. – Рівне: УДУВГП, 2002. – 90 с.

Додаток А

Додаток Б

Додаток В

Рис. 1 Схеми вертикального планування бетонозмішувальних цехів:

а – одноступінчаста; б – двоступінчаста;