Гидравлические вяжущие вещества. Портландцемент.

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, представляющее собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера, получаемого обжжигом до спекания сырьевой смеси надлежащего состава и содержащего преимущественно силикаты кальция.

Химический состав.

Он отражает процентное содержание в цементе оксидов металлов и неметаллов. (оксида кальция 63-66%, оксид кремния 21-25%, оксид алюминия 4-8%, оксид железа 2-4%).

Так же есть оксид магния, натрия, оксид серы, фосфора и т.д.

В процессе обжига эти оксиды соединяются друг с другом, образуя минералы цемента.

Минеральный состав.

Он отражает процентное содержание в цементе основных минералов.

Трех - кальциевый силикат (алит) C3S 45-60%

Двух - кальциевый силикат (белит)С2S 20-30%

Трех - кальциевый алюминат (цилит) C3A4-12%

Четырёх - кальциевый алюмоферритC4AF10-20%

Производство портландцемента.

Оно включает следующие стадии:

1. Подготовка сырьевой смеси Сырьевые смеси для производства портланд цемента состоят на 75-78% из карбонатных пород (известняк, мел, ракушечник и т.д.) и на 22-25% из глин. Различают 2 основных способа производства портландцемента: сухой и мокрый. Эти способы отличаются друг от друга только в стадии подготовки сырьевой смеси. Выбор способа обусловлен влажностью и химической однородностью сырья.

   1. Сухой способ. Его используют при сухом и химически однородном сырье. Размолотые известняк и глину совместно промалывают в мельницах, получая так называемую муку с влажностью 1-2%

   2. Мокрый способ. Размолотые известняк и глину перемешивают вместе с водой, получая сырьевой шлам с лажностью 35-45%. Его складируют в шлам бассейнах, где при необходимости корректируют состав. Сухой способ более экономичен по сравнению с мокрым.

2. Обжиг. Производится во вращающихся печах при максимальной температуре 1450ºС. 4 зоны:

образуется минералы

Продуктом обжига является клинкер в виде серо-зеленых гранул диаметром 10-40 мм

3. Помол. При помоле в клинкер вводят 3-5% гипса. Помол производят в многосекционных шаровых мельницах при действии мелющих тел (стальных шаров или цилиндров). Полученный портландцемент охлаждают 1-2 недели и поставляют потребителю в ж/д вагонах, автоцементовозах или бумажных мешках по 50 и менее кг.

Твердение портландцемента

Происходит при его взаимодействии с водой. При этом протекают химические реакции гидратации между минералами цемента и водой, образуются гидросиликаты

Свойства и технические характеристики портландцемента.

1. Истинная плотность р=3.0-3.2 г/см3.

2. Средняя плотность р0=900-1100 кг/м3.

3. Тонкость помола

4. Удельная поверхность, которая представляет собой суммарную поверхность всех зерен цемента, находящихся в 1 г. 2800-3000 см2/г.

5. Сроки схватывания. Начало схватывания не ранее 45 минут, конец не позднее 10 часов. Ускорители твердения: хлористый кальций СaCl2, карбонат калия K2CO3 и др. Замедлители: сульфаты железа.

6. Водопотребность. Вода нужна для протекания реакции гидратации и для придания цементному тесту необходимой подвижности для протекания реакции гидратации требуется примерно 15% воды, но для обеспечения подвижности цементного теста ее берут больше: 21-28% от массы цемента. Водопотребность определяется нормальной густотой: водоцементным отношением В/Ц, выраженным в процентах, при котором цементное тесто имеет стандартную подвижность, определяемую прибором Вика.

7. Влияние температуры на твердение цемента.

8. Прочность. Она выражается маркой портландцемента М. За марку принимают предел прочности при изгибе образцов балочек размером 4х4х16 см и сжатий их половинок. Образцы изготавливаются из цементно-песчаного раствора состава 1:3 и испытываются через 28 суток нормального твердения при комнатной температуре и влажности, близкой 100%. Выпускают цемент 4 основных марок: М300, М400, М500 и М600. (Rсж = 300-600 кгс/см2 = 30-60 МПа). Марка – прочностная характеристика, с которой цемент выпускается цементным заводом. При длительном хранении или транспортировке происходит гидратация цемента влагой воздуха, что приводит к снижению прочности.

9. Активность – прочность цемента, оставшуюся от марочной на данный момент времени. Она определяется аналогично марке и с течением времени уменьшается.