33. Портландцемент. Сырье и основные способы производства.

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70 – 80 %). Портландцемент – продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой (3 – 5%) гипса. Клинкер представляет собой зернистый материал (в виде горошка), полученный обжигом до спекания (при 1450 'С) сырьевой смеси, состоящей в основном из карбоната кальция (различных видов известняков) и алюмосиликатов (глин, мергеля, доменного шлака и др.). Небольшая добавка гипса регулирует сроки схватывания портландцемента. Допускается применение фосфогипса и борогипса. Для производства портландцемента имеются неограниченные сырьевые ресурсы – побочные продукты промышленности (шлаки, золы, шламы) и распространенные карбонатные и глинистые горные породы. Автоматизация производственных процессов и переход к производству цемента на заводах-автоматах значительно снижают потребление энергии и трудоемкость, позволяют значительно увеличить выпуск цемента в соответствии с широким масштабом строительства в нашей стране. Важнейшей характеристикой цемента явл. его марка. Она определяется по пределам прочности при сжатии и изгибе образцов балочек размером 4х4х16 см в возрасте 28 суток стандартного хранения во влажных условиях. Приготовление смеси производится по сухому, мокрому и комбинированному методу. Сухой: измельчение смеси и смшивание происходит в шаровых мельницах(Он выгоден для использования сырья с влажностью до 15% в 1,5-2 раза больше более экономичный способ чем мокрый). Мокрый: измельчение смеси и смшивание происходит в водной среде влажность смеси 35-45%. Комбинированный: приготовленный шлам обезвоживается до поступления в печь на 20-30%. Что позволяет снизить затраты. Затем сместь подвергают обжигу(происходит по принципу противотока) сверху в печь подается сырьё, снизу – горячее топливо.

минералогический состав цементного клинкера. Характеристика основных минералов цементного клинкера, их влияние на свойства портландцемента.

Портландцемент- гидравлическое вяжущее получаемое тонким помолом клинкера и гипса. Качество клинкера определяет все свойства портландцемента; добавки же, вводимые в цемент, лишь регулирует его свойства. Качество клинкера зависит от его химического и минерального состава, тщательности подготовки сырьевой массы, условий проведения её обжига и режима охлаждения. Хим состав клинкера определяется содержанием оксидов (% по массе): СаО 63-66, SiO₂ 21-24, Al₂O₃ 4-8, Fe₂O₃ 2-4; в небольших количествах в виде различных соединений могут входить MgO, SO₃, Na₂O, K₂O, Ti₂O и др. Минеральный состав клинкера: алит(3-х кальциевый силикат 3СаО* SiO₂ определяет быстроту твердения и прочность), белит(из β модификации 2-х кальциевого силиката 2СаО*SiO₂ цементы с большим его кол-вом обладает хорошей морозостойкостью) , трёхкальциевый алюминат, 3-х кальциевый алюмоферрит(4 СаО*Аl₂О₃*Fе₂О₃, по быстроте твердения он занимает промежуточное положение между алитом и белитом). Трехкальцевый алюминат 3СаО* Аl₂О₃ .Быстро твердеет,небольшая прочность, быстро схватывается. Причина сульфатной коррозии бетона.

Краткая характеристика мокрого способа производства портландцемента. Физико-химические процессы, протекающие при обжиге. При мокром способе сырьё измельчают измельчение смеси и смешивание происходит в водной среде влажность смеси 35-45%Полученный шлак обжигают. Физико-химические процессы: 1.до температуры t = 150⁰ испаряется свободная вода.2.при t = 600…800 наступает дегидратация глины, удаляется механически и физически связная вода.3.при t = 800…1000 разлагается CaCO₃ → CaO + CO₂↑ 4.CaO при t = 1000 вступает в химическое взаимодействие с оксидом глины, образуя 2-ух кальциевый силикат, 3-ех кальциевый алюминат, 4-ех кальциевый алюмофирит.5.при t = 1300…1450 3-ех кальциевый алюминат, 4-ех кальциевый алюмофирит расплавляются, образуяжидкость, в которой частично растворяется CaO, 2-ух кальциевый силикат до нвсыщения раствора. В растворённом состоянии они реагируют м/д собой, образуя 3-ех кальциевый алюминат, придающий ему высокую прочность. 3CaOSiO₂ + CaO→ CaOSiO₂↑ Чистый клинкер в течении 3-5 мин. схватывается, поэтому не пригоден для практической цели. Для применения в него вводят добавки: 1,5-3,5℅ гипса 10℅ инертной добавки (молотого песка, известняка и тд.) или 15℅ активных минеральных добавок. Гипс реагирует с 3-ех кальциевым алюминатом, образуя нерастворимую соль – гидросульфатоалюминат кальция и тогда начало схватывания наступает не ранее 45 мин. уже через 3 месяца цемент теряет активность на 20℅, а ч/з год – на 40℅.

Свойства портландцемента, методы их оценки.

Средняя плотность 900 – 1000 кг/м³, размер зёрен 20 – 40 микрон, удельная поверхность S = 1800 – 2000см²,марки: 400, 500, 550, 600 начало схватывания 25 мин. конец – 12 часов. Характеристики: минеральный состав выражает содерж. в клинкере главных минералов. Минеральный состав рассчитывают на основании данных хим. анализа. Вещественный состав выражает в содерж. в цементе: клинкера, гипса, минеральных добавок. Тонкость помола оценивается по стандарту путем просеивания высушеной пробы цемента через сито. Плотность составляет 3,05 – 3,15. Объемная масса зависит от уплотнения. Водопотребность опред. количеством воды в процентах которые необходимы для получения цементного теста нормальной густоты. Сроки схватывания опред. с помощью прибора «вика» путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. Началом схватывания считают время, прошедшее от нач. затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1-2мм. Конец схватывания – время от нач. затворения до того момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 1-2 мм. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45мин., а конец схватывания – не позднее 10 час. от нач. затворения.

34. Химический и минералогический состав цементного клинкера. Характеристика основных минералов цементного клинкера, их влияние на свойства портландцемента.

Портландцемент- гидравлическое вяжущее получаемое тонким помолом клинкера и гипса. Качество клинкера определяет все свойства портландцемента; добавки же, вводимые в цемент, лишь регулирует его свойства. Качество клинкера зависит от его химического и минерального состава, тщательности подготовки сырьевой массы, условий проведения её обжига и режима охлаждения. Хим состав клинкера определяется содержанием оксидов (% по массе): СаО 63-66, SiO₂ 21-24, Al₂O₃ 4-8, Fe₂O₃ 2-4; в небольших количествах в виде различных соединений могут входить MgO, SO₃, Na₂O, K₂O, Ti₂O и др. Минеральный состав клинкера: алит(3-х кальциевый силикат 3СаО* SiO₂ определяет быстроту твердения и прочность), белит(из β модификации 2-х кальциевого силиката 2СаО*SiO₂ цементы с большим его кол-вом обладает хорошей морозостойкостью) , трёхкальциевый алюминат, 3-х кальциевый алюмоферрит(4 СаО*Аl₂О₃*Fе₂О₃, по быстроте твердения он занимает промежуточное положение между алитом и белитом). Трехкальцевый алюминат 3СаО* Аl₂О₃ .Быстро твердеет,небольшая прочность, быстро схватывается. Причина сульфатной коррозии бетона.