Okna-zdes48.ru

Лучшие окна здесь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цемент это гидравлическое вяжущее

Гидравлические минеральные неорганические вяжущие вещества

По химическому составу гидравлические минеральные неорганические вяжущие вещества представляют собой сложную систему, состоящую в основном из соединений четырех оксидов: СаО — SiC — A12Ol — Fe2О3

Эти соединения образуют три основные группы гидравлических минеральных неорганических вяжущих веществ:

1) силикатные цементы, состоящие преимущественно (на 75%) из силикатов кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности — главные вяжущие современного строительства;

2) алюминатные цементы, вяжущей основой которых являются глиноземистый цемент и его разновидности;

3) гидравлическая известь и романцемент.

Свойства гидравлических вяжущих веществ зависят от их химико- минерального состава, величина гидравлического модуля и температуры обжига сырья.

Добавки для цементов по отношению к свойствам цемента и назначению делят на следующие группы:

1) компоненты вещественного состава (активные минеральные добавки), определяющие наименование цементов и обладающие гидравлическими свойствами;

2) наполнители, улучшающие зерновой состав цементов и структуру цементного камня и не обладающие или частично обладающие гидравлическими свойствами;

технологические — интенсификаторы помола, регулирующие основные свойства цемента: сроки схватывания, твердение, прочность цемента, пористость цементного камня (воздухововлекающие добавки), пластичность цементно-песчаного раствора и бетона (пластифицирующие добавки), водоудерживающую способность, уменьшение смачивания водой поверхности частиц цемента (гидрофобизующие добавки);

4) регулирующие специальные свойства цемента: тепловыделение, объемные деформации, коррозионную стойкость, декоративные свойства и др.

Портландцемент (ГОСТ 10178—85) — гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при тонком измельчении клинкера с добавкой (3. 5%) гипса. Вещественный состав цемента характеризует содержание в нем (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса и активных минеральных добавок. В составе портландцемента преобладают силикаты кальция — 70. 80%. Небольшая добавка гипса регулирует сроки схватывания. Суммарное содержание S03 в цементе должно быть не менее 1,5 и не более 3,5% (в цементах марок 550 и 600 — до 4%). Допускается введение в цемент при его помоле пластифицирующих и гидрофобизующих поверхностно-активных добавок в количестве не более 0,3% массы цемента.

Портландцемент по химическому составу выпускается трех видов: ДО — без добавок, Д5 — с введением до 5% активных минеральных добавок всех видов и Д20, в который разрешается вводить свыше 5%, но не более 20% добавок, в том числе до 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения или до 20% доменных и электротер- мофосфорных гранулированных шлаков и прочих активных минеральных добавок.

Портландцемент — тонкий порошок темно-серого или зеленовато- серого цвета. Тонкость помола оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы через сито с сеткой № 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы. Для оценки дисперсности цемента проводят также определение его удельной поверхности с помощью специального прибора — поверхностемера. Так, для портландцемента марки 400 удельная поверхность составляет обычно 2500. 3000 см 2 /г.

Истинная плотность портландцемента (без минеральных добавок) равна 3050. 3150 кг/м 3 . Его насыпная плотность зависит от уплотнения и составляет: для рыхлого цемента — 1100 кг/м 3 , сильно уплотненного — до 1600 кг/м 3 , в среднем — 1300 кг/м 3 .

Портландцемент обладает высокой твердостью после первоначального твердения, высокой конечной прочностью. Он очень чувствителен к агрессивным средам. При его твердении происходит сильное тепловыделение, что позволяет производить бетонирование в зимнее время.

Активность и марку портландцемента определяют испытанием стандартных образцов-призм. Активностью портландцемента называют его предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 суток. Они подразделяются на марки 400, 500, 550, 600.

К потребительским свойствам портландцементов относят вобопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема цемента и тепловыделение при твердении.

Водопотребность цемента определяется количеством воды (% массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее чем через 45 мин, а конец — не позднее чем через 10 ч от начала затворения. Замедлителями схватывания портландцемента являются, наряду с гипсом, бура и борная кислота, фосфаты и нитраты калия, натрия и аммония. Ускорителями схватывания — карбонаты и сульфаты металлов, а так же органические вещества, например триэтаноламин.

Причиной неравномерного изменения объема цемента являются местные деформации, вызываемые расширением свободного СаО и периклаза MgO вследствие их гидратации. Неравномерное изменение объема приводит к возникновению трещин.

Тепловыделение происходит при гидратации цемента; в массивных конструкциях оно вызывает значительные термические напряжения, которые нередко являются причиной появления трещин в бетоне.

Для получения портландцемента с заданными специальными свойствами используют следующие методы:

1. регулирование минерального состава и структуры цементного клинкера, оказывающего решающее влияние на потребительские свойства цемента;

2) введение минеральных и органических добавок, позволяющих направленно изменять свойства вяжущего вещества, экономить клинкер, уменьшать расход цемента в бетонах;

3) оптимизация тонкости помола и зернового состава цемента, влияющих на скорость твердения, активность, тепловыделение и другие свойства цемента.

К специальным видам портландцемента относятся высокопрочные быстротвердеющий и особо быстротвердеющий (ГОСТ 969—91), сульфатостойкие (ГОСТ 22266—94), с органическими и минеральными добавками, белые (ГОСТ 965—89) и цветные, тампонажные, расширяющиеся и безусадочные (ГОСТ 11052—74).

Гидравлическая известь (ГОСТ 9179—77) — гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при обжиге не до спекания (900. 1100°С) мергелистых известняков с содержанием глины 6. 20%.

Гидравлические свойства этой извести обусловлены наличием в ее составе низкоосновных силикатов 2СаО • Si02, алюминатов СаО • А12Оэ и ферритов кальция СаО • Fe23.

Гидравлическую известь размалывают и применяют в виде порошка либо гасят в пушонку. Так как в ней в значительном количестве содержится свободный оксид кальция СаО, то она, так же как и воздушная известь, гасится при действии воды, причем чем больше содержание свободного СаО, тем меньше ее способность к гидравлическому твердению.

Читайте так же:
Как приготовить цементный раствор для опалубки

Твердение извести начинается на воздухе (первые 7 суток) и продолжается, при этом увеличивается ее прочность. После 28 суток комбинированного хранения образцов из раствора 1:3 по массе (7 суток на воздухе во влажном воздухе и 21 сутки в воде) предел прочности при сжатии составляет:

5) слабогидравлической извести — не менее 1,7 МПа;

6) сильногидравлической извести — не ниже 5 МПа.

Гидравлическая известь твердеет медленно: начало схватывания — 0,5. 2 ч, конец — 8. 16 ч.

Растворы и бетоны на гидравлической извести обладают удовлетворительной долговечностью в сухих и влажных условиях, поэтому ее применяют для изготовления кладочных и штукатурных растворов и бетонов невысоких марок и бетонных камней.

Гидравлическую известь хранят в закрытых помещениях, при перевозке предохраняют от увлажнения.

Романцемент — гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом обожженных не до спекания (900°С) известняковых и магнезиальных мергелей, содержащих 25% и более глины. Гидравлические свойства романцементу придают низкоосновные силикаты и алюминаты кальция, при гидратации которых происходит его схватывание и твердение.

Выпускают трех марок (МПа) — 2,5; 5 и 10. Он должен выдерживать испытание на равномерность изменения объема.

Романцемент применяется для изготовления строительных растворов, стеновых камней и бетонов невысоких марок, что позволяет сэкономить более энергоемкий и дорогой портландцемент.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Минеральные вяжущие вещества

Минеральные вяжущие вещества представляют собой порошкообразные материалы, способные при смешивании их с водой образовывать пластическое тесто, которое в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает в каменновидное тело.

Из минеральных вяжущих веществ производят растворы для кладки стен, фундаментов, печей, труб, а также изготавливают искусственные безобжиговые изделия, бетон, железобетон, детали и конструкции из них.

Минеральные вяжущие вещества делятся на воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие затвердевают и длительно сохраняют прочность только на воздухе. Гидравлические вяжущие затвердевают и длительно сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.

Воздушные вяжущие вещества. К воздушным вяжущим веществам относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие.

Воздушная известь является местным вяжущим веществом. Ее получают обжигом при температуре 1000—1200 °С кальциево-карбонатных пород (известняка, мела и др.), содержащих не более 8 % глинистых примесей. Воздушная известь может выпускаться в виде кусков белого или серого цвета и называется комовой; или, если комовую известь измельчить, получается молотая известь. В порошкообразное состояние воздушная известь может превращаться гашением. Гашение извести протекает бурно, с выделением тепла и образованием гидроксида кальция по реакции:

Если для гашения взять 40—70 % воды от веса извести, то получается тонкий порошок, который называется гидратной известью.

В зависимости от содержания активных оксидов Са и Mg и непогасившихся зерен воздушная и гидратная известь делится на два сорта: I и II. Для воздушной извести содержание оксидов должно быть не менее 70 % для I сорта и 52% — для второго сорта, а для гидратной извести соответственно 55% и 40%.

Применяется известь для приготовления растворов для кладки и штукатурки, получения силикатного кирпича и смешанных цементов.

Гипсовые вяжущие вещества получают в результате обжига природного двухводного гипсового камня (CaSО4-2H2О). Из гипсовых вяжущих веществ основными являются строительный, формовочный и ангидритовый цемент.

Строительный гипс (устаревшее название — алебастр) получают при обжиге двухводного гипсового камня при температуре 120— 170 °С. В результате обжига происходит гидратация и двуводный гипсовый камень переходит в полуводное состояние по реакции: 2(CaSО4*2H2О) = 2(CaSО4*0,5H2О) + 3H2О

Строительный гипс относится к быстротвердеющим вяжущим — начало схватывания 4-6 минут, а конец — 30 минут. Строительный гипс делится на три сорта: I, II и III. Для I сорта тонкость помола должна быть не более 15 %, для II сорта — 20 % и для III сорта — 30%. Предел прочности при сжатии соответственно 5,5 МПа, 4,5 МПа и 3,5 МПа.

Применяют строительный гипс при оштукатуривании помещений и получения сухой гипсовой штукатурки, перегородочных плит.

Формовочный гипс от строительного отличается более тонким помолом и более высокой прочностью. Время схватывания формовочного гипса должно быть не менее 30 мин. Применяется формовочный гипс для скульптурных и лепных работ, изготовления форм для керамической промышленности.

Ангидритовый цемент получают при обжиге двуводного гипсового камня при температуре 600-700 °С и последующим помолом с добавлением извести и шлака и других активизаторов твердения. По пределу прочности на сжатие (МПа) он делится на четыре маркий, 10, 15, 20. Применяется для кладки и оштукатуривания внутренних стен и изготовления художественных изделий.

Недостатком гипсовых вяжущих является их низкая водостойкость, т.е. их можно применять в помещениях с влажностью не более 60—70%. Поэтому были разработаны более стойкие гипсовые вяжущие, к ним относятся полимергипс и гипсоцементно-пуццолановые вяжущие.

Полимергипс получают при смешивании строительного гипса с фенольно-фурфурольной смолой (17—20 %). Этот материал в отличие от строительного гипса имеет высокую прочность на сжатие -30 МПа и большую водостойкость. Используется в производстве облицовочных плиток, а также для отделочных работ в помещениях с повышенной относительной влажностью воздуха.

Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие получают по предложению А.В.Волженского на основе полуводного гипса (40-60%), портландцемента (20-25%) и трепела (10-25%). Прочность на сжатие данного материала 10-11 МПа и коэффициент водостойкости 0,7-0,8. Используется для кладки и оштукатуривания помещений с повышенной относительной влажностью воздуха.

Магнезиальные вяжущие вещества получают путем обжига магнезита (MgCО3) или доломита (CaCО3MgCО3) при температуре 800-850 °С. Продукт обжига соответственно называется каустическим магнезитом или каустическим доломитом. Магнезиальные вяжущие хорошо сцепляются с древесными, асбестовыми и другими волокнами и применяются для получения теплоизоляционных материалов (фибролит), устройства теплых полов (ксилолит). Магнезиальные вяжущие затворяются не водой, а растворами солей хлористого и сернокислого магния. Начало затвердевания этого материала не ранее 20 мин и не позднее 6 ч. Магнезиальные вяжущие имеют высокий предел прочности на сжатие 40-60 МПа. Недостатком материала является малая водостойкость, поэтому он используется только в сухих условиях.

Читайте так же:
Цементные смеси с клеем пва

Гидравлические вяжущие вещества. Гидравлические вяжущие вещества являются более сложными по составу, чем воздушные. Гидравлические вяжущие вещества в отличие от воздушных затвердевают и сохраняют свою прочность не только на воздухе, но и в воде. К гидравлическим вяжущим веществам относятся: известь гидравлическая и различные цементы (роман-цемент, портландцемент, шлакопортландцемент и другие виды цементов). Гидравлические вяжущие вещества применяются как в сухих, так и во влажных условиях, там, где требуется высокая прочность и там, где нельзя применять воздушные вяжущие вещества. Их используют в кладочных и штукатурных растворах для наружных стен, фундаментов и получения бетона, железобетона, асбестоцементных и других изделий.

Гидравлическая известь — продукт обжига кальциево-магниевых карбонатных пород при температуре 1000 °С, содержащих 8-20% глинистых примесей. Выпускается в виде кусков или порошка. Основным показателем качества является гидравлический модуль. Гидравлический модуль есть отношение оксидов кальция (СаО) к сумме других оксидов.

где m — гидравлический модуль.

Если гидравлический модуль находится в пределах 1,7-4,5, значит, материал обладает сильными гидравлическими свойствами и ближе к цементам, если он колеблется от 4,5 до 9 значит он обладает слабыми гидравлическими свойствами и по свойствам ближе воздушной извести.

Роман-цемент — порошок от светло-желтого до бурого цвета, получаемый в результате тонкого помола обожженных не до спекания (при температуре 1000-1100 °С) известняков, содержащих свыше 20% глинистых примесей. По прочности делится на три марки: 2, 5, 50 и 100. Начало схватывания не ранее 15 мин, конец не позднее 24 ч, остаток на сите № 008 не более 25%. Применяется для растворов при кладке и оштукатуривании стен и фундаментов, изготовления бетонов невысоких марок.

Портландцемент — основной вид гидравлических вяжущих веществ. Представляет собой тонкий порошок серого цвета с зеленоватым оттенком. Получается помолом обожженной до спекания при температуре 1450 °С смеси известняка (углекислый кальций) 75% и 25% глины. Портландцемент с необходимыми свойствами можно получить в том случае, когда содержание основных оксидов будет в следующих количествах: СаО — 60-67%, SiО2— 12-24%, Аl2О3 — 4-7% и Fe2О3 -2-6%. Вредными примесями являются MgO и SО3, содержание которых соответственно допускается не более 5 и 3,5%. Повышенное содержание их вызывает неравномерное изменение объема при затвердевании и повышает сульфатную коррозию. Производство портландцемента является сложным процессом. После подготовки сырьевых материалов — они подвергаются обжигу. При обжиге под влиянием высокой температуры происходят сложные физико-химические процессы взаимодействия оксида кальция с другими оксидами, с образованием следующих минералов: трехкальциевого силиката 3CaОSiО2

37-60 %; двухкальциевого силиката 2CaОSiО2 — 15-37%; трехкальциевого алюмината ЗСаОАl2О3 — 7-15% и четырехкальциевого алюмоферрита 4CaОAl2О3Fe2О3 — 10-18 %, которые обусловливают гидравлические свойства портландцемента.

По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте цемент подразделяется на марки: 400, 500, 550 и 600. Начало схватывания Цемента должно наступить не ранее 45 минут, а конец — не позднее 10. ч от начала затворения. Остаток на сите № 008 не должен быть более 15%.

Шлакопортландцемент представляет собой портландцемент (20— 85 %) с добавками шлаков (15—80 %). По свойствам похож на портландцемент, но является более дешевым. Выпускается трех марок: 300, 400 и 500.

Минеральные вяжущие вещества применяются в качестве кладочных и штукатурных растворов. В зависимости от возможных условий формирования структуры искусственного камня в них выделяют воздушные (известь воздушная, гипс, магнезиальные вяжущие вещества — формирование искусственного камня происходит в сухой среде) и гидравлические — отличаются более сложным составом, искусственный камень образуется и сохраняется как в сухой, так и во влажной среде (гидравлическая известь и цементы: портландцемент, шлакопортландцемент, специальные цементы).

В большинстве случаев в строительстве применяют смеси минерального вяжущего вещества, воды и заполнителя. Необходимость использования заполнителя вызвана двумя основными причинами:

1) вяжущие вещества в смеси только с водой при отвердении имеют повышенную склонность к набуханию и усадке, что приводит к образованию трещин и разрушению конструкций. Заполнители уменьшают усадочные явления;

2) использование заполнителя уменьшает расход вяжущего вещества, а следовательно, и стоимость сооружений.

Смесь вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя (песка) называется строительным раствором, а смесь вяжущего вещества, воды, песка и крупного заполнителя (щебня, гравия) — бетоном.

Наиболее распространенным представителем минеральных вяжущих веществ является портландцемент. В зависимости от показателя прочности при сжатии выделяют четыре основные марки портландцемента 300, 400, 500 и 600. Марку определяют при сжатии образца, изготовленного из смеси цемента и песка в соотношении 1:3, испытанного через 28 дней после его изготовления.

Большое влияние на качество портландцемента (в первую очередь на прочность) оказывает тонкость помола. Остаток на сите с сеткой № 008 не должен превышать 15% от массы пробы.

Портландцемент не должен содержать посторонних включений, цвет его должен быть равномерным серо-зеленым.

Классификация вяжущих веществ

В настоящее время выпускается более 20 различных видов и марок цемента. Необходимость возведения строительных конструкций с особыми эксплуатационными свойствами и особенностями их сооружения заставляет применять усовершенствования известных специальных цементов со специфическими физико–техническими свойствами. Бетонные и железобетонные конструкции служат в широком диапазоне температур и в условиях их перепада, а также в химически и физически агрессивных средах, под землёй, под водой, в условиях периодического замораживания и оттаивания, с под воздействием пресной и минерализованной воды с переменным уровнем.

Читайте так же:
Песчано цементная каменный цветок

Среди видов вяжущих, которые нашли наиболее широкое применение, следует выделить портландцемент, шлакопортландцемент, белый и цветной, дорожный, тампонажный цемент для нефтяных и газовых скважин, безусадочный, расширяющийся, сульфатостойкий, пластифицированный и гидрофобный, высокопрочный и быстротвердеющий, специальные цементы. Специальные цементы активно применяются для изготовления декоративных и архитектурных изделий, для отделки зданий и сооружений, при строительстве гидротехнических сооружений: гидроэлектростанций, морских объектов, в производстве железобетонных конструкций и агрегатов для тяжелого машиностроения, химической и металлургической промышленности, электроэнергетики, при бурении нефтегазовых скважин.

Основанием классификации материалов могут быть свойства, состав, специфика отвердевания и области их применения. Вяжущие вещества могут быть органическими и неорганическими. Кроме того, эти вещества могут затворяться водой, кислотами, щелочами и другими жидкостями. Как правило, строительными веществами являются неорганические минеральные вяжущие, затворяемые водой.

Веществами строительного назначения называются порошковые материалы, которые при затворении водой образуют пластичную массу, постепенно затвердевающую в прочное камневидное тело. Эти вещества в зависимости от состава, основных свойств и областей применения делятся на 4 основные группы.

Гидравлические вяжущие вещества

Гидравлические вяжущие вещества при затворении водой способны твердеть на воздухе и после затвердевания на воздухе способны наращивать свою прочность в воде. Поэтому строительные изделия на основе гидравлических веществ активно используются в наземных, подземных и подводных гидротехнических сооружениях. К указанной группе веществ относится портландцемент, шлаковый, глинозёмистый, расширяющийся, пуццолановые цемент, а также романцемент и цемент с микронаполнителями, гидравлическая известь.

Воздушные вяжущие вещества

Воздушные вяжущие вещества в результате смешивания с водой способны отвердевать и сохранять прочность только на воздухе. Под воздействием воды изделия на их основе постепенно разрушаются. Поэтому воздушные вещества используются только в наземных строительных сооружениях. В группу воздушных вяжущих входит воздушная известь, а также гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества.

Воздушная известь может быть нескольких видов: негашеная комовая известь, негашеная молотая известь, гидратная известь (пушонка). К гипсовым веществам относится собственно гипсовое вещество, высокообжиговый гипс и ангидритовое вяжущее. К магнезиальным вяжущим веществам относится каустический доломит и магнезит.

Вяжущие вещества автоклавного твердения

Вяжущие вещества автоклавного твердения особенно интенсивно твердеют при автоклавной обработке в среде насыщенного водяного пара при давлении 9 бар в течение 6-10 часов. К вяжущим веществам автоклавного твердения относятся известково- кремнизёмистые вещества, содержащие кварцевый песок и известь, известково-нефелиновые вяжущие вещества, содержащие нефелиновый шлам и известь, известково-шлаковые вещества, известково-зольные вещества и песчанистый портландцемент. При пропаривании и при комнатной температуре вяжущие автоклавного твердения не твердеют или набирают прочность в незначительной степени.

Кислотоупорные вяжущие

Кислотоупорные вяжущие затвердевают на воздухе, а при воздействии кислот сохраняют свою прочность длительное время. К кислотоупорным вяжущим относится кислотоупорный цемент, кварцевый кремнефтористый цемент и некоторые другие виды цементов. Вяжущими веществами, которые нашли самое широкое применение в строительстве, являются гидравлические вяжущие вещества. Эти вяжущие вещества производятся, предлагаются к продаже и покупаются потребителями оптом и в розницу в наибольших объемах. Производится множество разновидностей гидравлических вяжущих веществ. Самым распространенным гидравлическим вяжущим является портландцемент.

Воздушные вяжущие вещества являются вторым по объемам производства и закупок после гидравлических вяжущих. В нашей компании Вы всегда сможете купить качественный цемент оптом по самой оптимальной цене. Мы осуществляем производство и оптовую продажу портландцемента марки М500 и М400; себряковцемент, мордовцемент, новоросцемент. Наше предприятие осуществляет поставки цемента с завода и со склада в Москве навалом и в мешках машинами и вагонами . Вы можете купить у нас качественный цемент для ремонта и строительства, фундамента и растворов, кирпичной кладки и бетона, для возведения железобетонных конструкций, а также качественный строительный кирпич — полнотелый и щелевой утолщенный.

Гидравлические вяжущие вещества. Гидравлическая известь. Портландцемент

Главная > Контрольная работа >Промышленность, производство

Гидравлические вяжущие вещества. Гидравлическая известь. Портландцемент

1. Гидравлическая известь. Сырье, особенности и применение

Продукт умеренного обжига (не до спекания) мергелистых известняков, содержащих от 6 до 20 % глинистых примесей. Имеет свойство затвердевать не только на воздухе, но и в воде. Сырьем для производства являются мергелистые известняки. Известняки обжигают в шахтных печах при , не доводя до спекания. Во время обжига образуется не только свободная известь , а ее соединения с оксидами глины: силикаты , алюминаты и ферриты кальция, которые придают извести гидравлические свойства.

Гидравлическая известь первые 7 суток твердеет на воздухе, а дальше может твердеть и набирать прочность в воде. Не имеет высокой прочности и ее необходимо перевозить и сохранять в закрытых емкостях, сохраняя от влаги.

Применяется (рис. 1.):

приготовления кладочных и штукатурных растворов;

бетонов низких классов;

изготовления бетонного стенового камня;

для приготовления смешанных вяжущих.

Рис. 1. Применение гидравлической извести: а – приготовление растворов; б — бетонный стеновой камень

2. Портландцемент. Начальная характеристика

Портландцемент – это гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70÷80%). Основное вяжущее в современном строительстве. Продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса (3÷5%).

2.1. Сырье для получения портландцемента.

Сырьевая смесь состоит из известняка (75%) и глины (25%). В качестве сырья используют: мел, мергель, глинистые сланцы и отходы различных производств (доменные шлаки, нефелиновый шлам и т.д.).

В качестве топлива используют природный газ, мазут и уголь.

3. Производство портландцемента

3.1. Общие положения

Технология производства портландцемента сложный и энергоемкий процесс, состоящий:

добычу в карьере и доставку на завод сырьевых материалов, известняка и глины;

приготовление сырьевой смеси;

обжиг смеси до спекания в клинкер;

помол клинкера совместно с гипсом, минеральными и другими добавками;

упаковка готового продукта.

В зависимости от способа приготовления сырьевой смеси различают три способа производства портландцемента:

Читайте так же:
Цементный раствор пропорции класс

А). Сухой способ (рис. 2). Основан на дроблении и тщательном перемешивании сухих или первоначально высушенных сырьевых материалов (сырьевая мука). Дробление в мельницах объединяют с сушкой до влажности 1÷2 %. Сырьевая мука подается в силосы, где образуется технологический запас для бесперебойной работы печей.

Б). Мокрый способ (рис. 3). Целесообразно применять, когда сырье имеет значительную влажность. Входные компоненты дробят и смешивают с большим количеством воды (36÷42 %), образуя редко текучую массу – шлам. С мельниц шлам подают в шлам-бассейны, где регулируют его состав, а оттуда в вращающуюся печь на плавление.

Этот способ снижает энергоемкость дробления, облегчает транспортировку и перемешивание сырьевой смеси, но затраты топлива на ее плавление в 1,5÷2 раза больше, чем при сухом способе.

В). Комбинированный способ (рис. 4). Предусматривает подготовку сырьевой смеси для плавления в виде гранул. Шлам обезвоживают до влажности 16÷18 % и перерабатывают в гранулы. В сравнении с мокрым, этот способ дает возможность экономить 20÷30 % топлива.

3.2. Плавление сырьевой смеси.

Сырьевую смесь до образования цементного клинкера плавят в печах двух типов – шахтных и вращающихся. Вращающаяся печь дает возможность плавить сырье, подготовленную сухим и мокрым способом, шахтная – только сухим.

Рис. 2. Схема производства цемента сухим способом

Рис. 3. Схема производства цемента мокрым способом

Рис. 4. Схема производства цемента комбинированным способом

Вращающаяся печь (рис. 5) имеет вид длинного, установленного покато, стального цилиндра, который внутри обкладывается огнестойкой футеровкой. Длина печи 60÷230 м, диаметр 5÷7 м. Во время работы печь вращается вокруг своей оси со скоростью . Сырье подают со стороны холодного конца, а топливо – с противоположной стороны. Требуемая температура достигается за счет 20÷30 метрового факела, направленного навстречу сырьевой массе, которая свободно движется в нижний конец печи, проходя разные температурные зоны.

1 – зона сушки — происходит выпаривание свободной влаги;

2 – зона подогревания — сгорают органические примеси, из минералов глин удаляется связанная кристаллохимическая вода, образуется ;

3 – зона кальцинирования — происходит диссоциация карбонатных солей и , образование большого количества , разложение глинистого компонента на ; ; , которые вступают в химическое взаимодействие со свободным оксидом кальция, образуя минералы ; ; ;

4 – зона экзотермии — образуется дополнительное количество ; , а также минерала .

5 – зона спекания — происходит частичное плавление сырьевых гранул, образуется жидкая фаза в количествах 20÷30 %, образуя минерал цементного клинкера . В конце зоны температура снижается до и происходит кристаллизация ; и ;

(Слайд № 8). 6 – зона охлаждения — завершается формирование состава и структуры цементного клинкера и он приобретает вид зеленовато-серых гравиеподобных «горошин». На выходе клинкер охлаждают в холодильниках до , чтобы предупредить образование крупных кристаллов.

Рис. 5. Общий вид вращающейся печи.

3.3. Складирование клинкера.

Из холодильников клинкер поступает на склад, где его выдерживают на протяжении 1÷2 недель для гашения остатков свободной извести и полной карбонизации.

3.4. Помол клинкера.

Клинкер перемалывают на порошок в шаровых мельницах. Материал в таких мельницах дробят стальными шарами (в камерах грубого помола) или стальными цилиндрами (в камерах тонкого помола). В мельницы вводят необходимое количество гипсового камня для регулирования сроков схватывания (до 3,5 %), других добавок для регулирования свойств цемента. После помола цемент поступает на силосный склад. Общая схема производства цемента с вертикальными печами обжига рабочей смеси приведена на рис. 6.

3.5. Химический и минеральный состав клинкера

Качество клинкера зависит от его химического и минерального состава. Химический состав клинкера – это четыре основных оксида:

Таблица 1

Рис. 6. Общая схема производства цемента с вертикальными печами обжига рабочей смеси.

Кроме основных оксидов в состав портландцемента могут входить , , и другие, которые снижают качество цемента. Их наличие в сырье ограничивают.

В процессе обжига до спекания основные оксиды образуют 4-ре основных минерала цементного клинкера:

1). Трехкальциевый силикат (алит) — определяет скорость твердения, прочность ПЦ, 45÷60% содержания в клинкере;

2). Двухкальциевый силикат (белит) — второй по важности минерал. Свободно твердеет, достигает высокой прочности на поздних стадиях твердения, 20÷30% содержания в клинкере;

3). Четырехкальциевый алюмоферрит — так же промежуточное вещество, в определенной степени влияет на скорость твердения при гидратации цемента, 10÷18% содержания в клинкере;

4). Трехкальциевый алюминат (целит) — входит в состав клинкера, как промежуточное вещество. Образует растворы, которые быстро гидратируют и твердеют, но имеют небольшую прочность, 4÷14% содержания в клинкере.

4. Твердение цементного камня и формирование его структуры.

Вследствие смешивания цементного порошка с водой образуется пластическое тесто, которое постепенно сгущается и переходит в камнеподобное состояние. Такое преобразование называется твердением цемента. Это очень сложное явление и потому, несмотря на то, что теория твердения цемента развивается уже более 100 лет, сегодня существуют лишь ее гипотезы.

Известны кристаллизационная теория твердения, коллоидная теория, а также теория, которая их объединяет (А.А. Байков, 1930). Согласно этой теории различают три основных периода твердения портландцемента:

Растворения и гидратации, когда минералы клинкера образуют насыщенные нестойкие системы.

Коллоидация (схватывание), которое характеризуется переходом новообразований в коллоидную систему (гель);

Кристаллизация, когда коллоидная система поступательно кристаллизуется (твердеет) и прочность растет.

Взаимодействие клинкерных минералов с водой происходит по следующей схеме:

Таким образом, цементный камень – это сложная неоднородная система, которая содержит такие составы:

Продукты гидратации цемента – гелеподобные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, а также крупные кристаллы гидроксида кальция;

Зерна клинкера, которые не прореагировали с водой, количество которых уменьшается с увеличением сроков схватывания;

Заполненные водой поры.

Отличия между физико-механическими свойствами кристаллического и гелеподобного вещества в цементном камне, дает возможность управлять структурообразованием цемента, рационально меняя минеральный состав клинкера.

Читайте так же:
Как получить цветной цемент

5. Долговечность цементного камня. Свойства портландцемента

5.1. Долговечность цементного камня

Цементный камень во время его эксплуатации может оказаться под агрессивным воздействием внешней среды:

попеременному замораживанию и оттаиванию;

намоканию и высыханию;

химическому воздействию веществ, которые содержаться в воде и воздухе.

При отрицательных температурах вода, которая находится в капиллярных и воздушных порах цементного камня, переходит в лед, увеличиваясь в объеме на 9 % и, постепенно разрушает его. Для повышения морозостойкости цемента необходимо:

применять цементы с низким содержанием (он образует рыхлые нестойкие структуры);

цементы с минимальным содержанием минеральных добавок (увеличивают водопотребление и капиллярную пористость);

применять интенсивные способы уплотнения при формовании цементных изделий.

Рис. . Твердение цемента: а — рост цемента прочности во времени; б — схема взаимодействия зерен цемента с водой в различные сроки: 1 — зерно цемента; 2 — вода; 3 — гидратные новообразования; 4 — воздушные пары

Рис. 8. Основные структурообразующие фазы цементного камня (твердение портландцементного теста в воде при 20°С, В/Ц=0,35, в течение 28 суток) по А. Ф. Щурову

При наличии в цементах активных минеральных добавок осадочного происхождения, цементный камень имеет низкую способность сопротивляться нагреванию под действием прямых солнечных лучей, а также попеременному намоканию и высыханию (большая усадка и дегидратация силикатов кальция).

Коррозия цементного камня происходит под действием мягкой воды, растворов кислот, некоторых солей и кислых газов. На практике встречается коррозия цементного камня трех видов.

5.2. Первый вид коррозии (выщелачивание).

Под воздействием мягкой воды из цементного камня вымывается (выщелачивается) , лишая прочности пор и, снижая общую прочность изделия. Внешне этот процесс проявляется белыми потеками на поверхности изделия.

Процесс замедляется, если:

В поверхностном слое образуется малорастворимый вследствие естественной или искусственной карбонизации углекислым газом;

снижение в цементе до 50 %;

введение в цемент активных минеральных добавок, содержащих аморфный кремнезем, который химически связывает в нерастворимый в воде гидросиликат кальция:

5.3. Второй вид коррозии (кислотная коррозия).

Это разрушение цементного камня водой, который содержит соли, способные вступить в обменные реакции с составляющими цементного камня, образуя продукты, которые либо легко растворяются, либо вымываются водой, либо не имеющие достаточной прочности:

Начальная кислая реакция происходит под действием растворов любых кислот, которые имеют значение . Кислоты вступают в реакцию с гидроксидом кальция, образуя растворы солей, которые затем вымываются водой, либо соли, которые увеличиваются в объеме. Некоторые кислоты могут разрушать силикаты кальция.

Эффективной защитой цементных изделий от кислотной коррозии является покрытие их кислотоупорными растворами.

Достаточно агрессивными для цементного камня являются минеральные удобрения.

5.4. Третий вид коррозии.

Третий вид коррозии – разрушение цементного камня под действием сульфатов и едких щелочей. Например, сульфтоалюминатная коррозия:

Трудно растворимый гидросульфатоалюминат кальция (стрингит), который образуется в порах цементного камня, кристаллизуется, увеличивается в объеме в 2,5 раза и разрушает цементный камень. Защита от сульфатной агрессии – сульфатостойкие портландцементы.

Растворы щелочей в порах цементного камня карбонизируется под действием и образует кристаллы, которые являются причиной внутреннего кристаллизационного давления. Это ослабляет структуру и снижает прочность цементного камня.

Рис. 9. Ялта, Набережная, ул. Краснова, бывшие торговые ряды Стахеева: а – общий вид здания с Набережной; б — коррозия бетона и арматуры плиты перекрытия

6. Свойства портландцемента.

6.1. Тонкость помола.

Тонкость помола есть необходимое условие проявления вяжущих свойств цемента.

При просеивании через сито № 008 (0,08 мм) должно проходить не менее 85 % массы пробы. Тонкость помола можно определить и поверхностомером.

Прочность и сроки схватывания прямо пропорциональны удельной поверхности, которая должна быть .

6.2. Истинная и насыпная плотность.

Истинная плотность портландцемента находиться в диапазоне . (Слайд № 18). Насыпная плотность зависит от степени уплотнения: в рыхлом состоянии ; в уплотненном .

6.3. Водопотребление цемента.

Водопотребление цемента – это минимальное количество воды необходимое для получения цементного теста нормальной консистенции (густоты). Нормальная густота определяется с помощью прибора Вика. Водопотребление портландцемента составляет 2427 %, при введении минеральных добавок осадочного происхождения 3237 %. Водопотребление характеризуется соотношением составляющих цемента, тонкостью помола и т.д.

6.4. Сроки схватывания цемента.

Сроки схватывания цемента – это время, на протяжении которого масса теряет свою пластичность. Сроки схватывания в соответствие со стандартом обозначают погружением иголки прибора Вика в цементное тесто нормальной густоты. Начало схватывания – время от начала замешивания до момента, когда иголка не доходит до дна на 24 мм. Конец схватывания определяется моментом времени, когда иголка заходит в тесто не больше, чем на 12 мм. Для портландцемента начало схватывания может наступать не ранее как через 45 мин., а конец – не позднее, чем через 10 часов.

Рис. 10. Прибор Вика для определения сроков схватывания бетона: а – общий вид; б — схема

Сроки твердения регулируются добавками: увеличение сроков схватывания (бура, борная кислота, фосфаты и нитраты калия и др.) и ускорители (карбонаты и сульфаты металлов).

6.5. Активность и марка цемента.

Активность и марка цемента характеризуется его механической прочностью, которая устанавливается пределом прочности на сжатие половинок образцов балочек размером . Стандартные образцы готовят из цементно-песчаной смеси состава 1:3 (по массе) при на вольском песке, когда консистенция смеси по расплыву конуса 106115 мм. Испытания проводят в возрасте 28 суток (первоначально – на изгиб, затем – на сжатие).

Значение предела прочности на сжатие образцов называют активностью цемента, а округленное значение в сторону уменьшения активности – маркой цемента.

Марки портландцемента: М400, М500, М550, М600. Число показывает прочность при сжатии в

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector