Історія цементу

Історія цементу види цементу марки цементу властивості цементу способи виробництва цементні заводи

ГОСТ 24640-91

(СТ РЕВ 6824-89)

УДК 666.971.16.001.33: 006.354 Група Ж12

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

ДОБАВКИ ДЛЯ ЦЕМЕНТІВ

Класифікація

Additions for cements. Classification

ОКП 57 4325

Датавведенія 01.07.91

Цей стандарт поширюється на всі види добавок, які застосовуються при виготовленні цементу, і встановлює їх класифікацію.

Визначення до термінів, що застосовуються в цьому стандарті, - по СТ СЕВ 4772.

1. Добавки для цементів в залежності від основного впливу на властивості цементу або технологію його виготовлення поділяють на:

1) компоненти речового складу;

2) регулюють властивості цементу;

3) технологічні, що полегшують процес помелу цементу, але не роблять істотного впливу на його властивості.

2. Добавки-компоненти речового складу

2.1. Добавки-компоненти речового складу за роллю в процесі гідратації і твердіння цементу поділяють на:

1) активні мінеральні;

2) наповнювачі;

2.2. Активні мінеральні добавки за родом активності поділяють на:

1) володіють гідравлічними властивостями;

2) володіють пуцоланічні властивості.

3. Добавки, що регулюють властивості цементу

3.1. Добавки, що регулюють властивості цементу, за характером регульованих властивостей підрозділяють на:

1) регулюють основні будівельно-технічні властивості цементу;

2) регулюють спеціальні властивості цементів.

3.2. Добавки, які регулюють основні будівельно-технічні властивості цементу, підрозділяють на:

1) регулятори термінів схоплювання (прискорювачі і сповільнювачі початку схоплювання цементу);

2) прискорювачі твердіння - підвищують початкову міцність цементу;

3) підвищують міцність - підвищують активність цементу у віці, встановленому стандартами на продукцію для марочної міцності;

4) пластифікатори - знижують водопотребность цементу.

3.3. Добавки, які регулюють спеціальні властивості цементу, підрозділяють на:

1) водоудерживающие - підвищують седиментаційну стійкість цементного тесту, що знижують водоотделение;

2) гідрофобізуючі - підвищують стійкість цементу до дії вологи повітря.

3) регулюючі об'ємні (лінійні) деформації цементного каменю (розширення або усадку цементу);

4) регулюючі тепловиділення - знижують або підвищують теплоту гідратації за встановлений термін;

5) поліпшують декоративні властивості цементів - підвищують білизну, а також надають або поліпшують колір;

6) регулюють щільність цементного тесту - утяжеляющие і полегшують;

7) регулюють тампонажного-технічні властивості цементу.

ДОДАТОК

довідкове

КРИТЕРІЇ ОЦІНКИ ВЛАСТИВОСТЕЙ ДОБАВОК

ІНФОРМАЦІЙНІ ДАНІ

1. РОЗРОБЛЕНО І ВНЕСЕНО Державною асоціацією «Союзстройматеріалов»

РОЗРОБНИКИ

З. Б. Ентін, канд. техн. наук (керівник теми); Н. В. Фартуніна, канд. техн. наук; А. Б. Морозов

2. ЗАТВЕРДЖЕНО І ВВЕДЕНО В ДІЮ Ухвалою Державного будівельного комітету СРСР від 11.03.91 № 6

3. Стандарт повністю відповідає СТ РЕВ 6824-89

4. ЗАМІСТЬ ГОСТ 24640-81

5. НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ДОКУМЕНТИ

[Ред]

Матеріал з Вікіпедії - вільної енциклопедії

Цемент (в перекладі з латинської «битий камінь») - oдин з основних будівельних матеріалів; гідравлічне мінеральне в'яжуче, яка купує при затвердінні високу міцність, також використовується при виготовленні бетону, речовина.Його називають гідравлічним, оскільки набір міцності і затвердіння відбувається в присутності води; отримані з цементних мінералів і води тверді з'єднання водостійкі, тобто нерозчинні у воді. Його називають мінеральним, оскільки вихідні матеріали, які використовуються для його отримання, - мінеральної природи (гірські породи або продукти їх вивітрювання).

Цемент принципово відрізняється від інших мінеральних в'яжучих (гіпсу, повітряної і гідравлічної вапна), які твердіють тільки на повітрі або, затвердив на повітрі, іноді продовжують твердіти у зовнішньому середовищі.

[Ред] Історичні відомості

Римляни підмішували до вапна певні матеріали для додання їй гідравлічних властивостей. Це були:

- пуцолани (відкладення вулканічного попелу Везувію);

- подрібнені або подрібнені цеглу;

- трас, який вони знайшли в районі м Ейфеля (затверділі відкладення вулканічного попелу).

Незважаючи на відмінності, всі ці матеріали містять в своєму складі оксиди: діоксид кремнію SiO ₂ (кварц або кремнекислота), оксид алюмінію Al ₂ O ₃ (глинозем), оксид заліза Fe ₂ O ₃ - і викликають взаємодію з ними вапна; при цьому відбувається приєднання води (гідратація) з утворенням в першу чергу сполук з кремнеземом. В результаті кристалізуються нерозчинні гідросилікати кальцію. У середні століття було випадково виявлено, що продукти випалу забруднених глиною вапняків по водостійкості не поступаються римським пуцолановий сумішей і навіть перевершують їх.

Після цього почався віковий період посиленого експериментування. При цьому основна увага була звернена на розробку спеціальних родовищ вапняку і глини, на оптимальне співвідношення цих компонентів і добавку нових. Тільки після 1844 року прийшли до висновку, що, крім точного співвідношення компонентів сировинної суміші, перш за все необхідна висока температура випалення (близько 1450 ° С) для досягнення міцного з'єднання вапна з оксидами. Ці три оксиду після спікання з вапном визначають гідравлічні властивості, і їх називають оксидами, які зумовлюють гидравлічні (факторами гидравлічні).

[Ред] Виготовлення

Для виготовлення цементу спочатку добувають вапняк і глину з кар'єрів. Вапняк (приблизно 75% кількості) подрібнюють і ретельно перемішують з глиною (приблизно 25% суміші). Дозування вихідних матеріалів є надзвичайно важким процесом, так як вміст вапна повинно відповідати заданій кількості з точністю до 0,1%.

Ці співвідношення визначаються в спеціальній літературі поняттями «вапняний», «кремнистий» і «глиноземний» модулі. Оскільки хімічний склад вихідних сировинних матеріалів внаслідок залежності від геологічного походження постійно коливається, легко зрозуміти, як складно підтримувати сталість модулів. На сучасних цементних заводах добре зарекомендувало себе управління за допомогою ЕОМ в комбінації з автоматичними методами аналізу.

Правильно складений шлам, підготовлений в залежності від обраної технології (сухий або мокрий метод), вводиться в обертову піч (довжиною до 200 м і діаметром до 2-7 м) і обпалюється при температурі близько 1450 ° C - так званої температурі спікання. При цій температурі матеріал починає оплавлятися (спекаться), він залишає піч у вигляді більш-менш великих грудок клінкеру (званого іноді і портландцементного клінкеру). Відбувається випал.

В результаті цих реакцій утворюються клінкерні матеріали. Після виходу з обертової печі клінкер потрапляє в охолоджувач, де відбувається його різке охолодження від 1300 до 130 ° С. Після охолодження клінкер подрібнюється з невеликою добавкою гіпсу (максимум 6%). Розмір зерен цементу лежить в межах від 1 до 100 мкм. Його краще ілюструвати поняттям «питома поверхня». Якщо підсумувати площа поверхні зерен в одному грамі цементу, то в залежності від товщини помелу цементу вийдуть значення від 2000 до 5000 см? (0,2-0,5 м²). Переважна частина цементу в спеціальних ємностях перевозітсяавтомобільним або залізничним транспортом. Все перевантаження виробляються пневматичним способом. Менша частина цементної продукції доставляється у волого-і разривостойкіх паперових мішках. Зберігається цемент на будівництвах в силосах (промислове виробництво бетону), а також в біг-бегах або паперових мішках.

[Ред] Види цементу

По міцності цемент ділиться на марки, які визначаються головним чином межею міцності при стисненні половинок зразків-призм розміром 40 * 40 * 160 мм, виготовлених з розчину цементу складу 1 до 3 з кварцовим піском. Марки виражаються в числах 100-600 (як правило з кроком 100) позначає міцність при стисненні відповідно в 10-60 МПа. Цемент з маркою 600 завдяки своїй міцності називається «Військовим» і коштує помітно більше марки 500. Застосовується для будівництва військових об'єктів, таких як бункери, ракетні шахти і т. Д.

Також по міцності в даний час цемент ділиться на класи. Основна відмінність класів від марок полягає в тому, що міцність виводиться не як середній показник, а вимагає не менше 95% забезпеченості (тобто з 100 зразків 95 повинні відповідати заявленому класу). Клас виражається в числах 30-60, які позначають міцність при стисненні (в МПа).

Матеріал з Вікіпедії - вільної енциклопедії

Портландцемент - вид цементу, найбільш широко застосовуваний у всіх країнах; назву отримав від м Портленд (Portland) в Англії. Основою портландцементу є силікат кальцію, також відомий як портландіт.

Дізнатися даний вид цементу можна за зовнішнім виглядом - це зеленувато-сірий порошок. Як і всі цементи, якщо до нього додати воду, він при висиханні приймає каменеобразное стан і не має суттєвих відмінностей за своїм складом і фізико-хімічними властивостями від звичайного цементу.

Існують наступні види портландцементу:

- швидковисихаючий;

- пластифікований;

- гідрофобний;

- сульфатостійкий;

- дорожній;

- білий і кольоровий;

- з помірною екзотермії;

- з поверхнево органічними добавками.

[Ред]

Матеріал з Вікіпедії - вільної енциклопедії

Гідратація цементу - хімічна реакція клінкерних складових цементу з водою (приєднання води), при цьому утворюються тверді новоутворення (гідрати), які заповнюють спочатку залитий цементом і водою обсяг щільним нашаруванням гелевих частинок, викликаючи тим самим зміцнення. Спочатку рідкий або пластичний, цементний клей перетворюється в результатегідратаціі в цементний камінь. Перша стадія цього процесу називається загустіння, або схоплюванням, подальша - зміцненням, або твердением.

[Ред] Гідратація як просторовий процес

Цементні частки у вигляді подрібнених зерен оточені водою замішування, обсяг якої відносно великий (50-70 об'ємних відсотків). Цей обсяг заповнюється новоутвореннями, щоб виникла міцна структура (цементний камінь). Завдяки хімічним реакціям з водою вже через кілька хвилин як на поверхні зерен, так і в воді виникають голкоподібні кристали. Через 6 годин утворюється вже так багато кристалів, що між цементними зернами виникають просторові зв'язки. Через 8-10 годин весь обсяг між поступово зменшуються зернами цементу заповнений скелетом голкоподібних кристалів. Його також називають «алюмінатних структурою», так як він виникає з 3CaO * Al ₂ O _3. Будучи досі пластичної, маса починає застигати, при цьому відбувається швидке наростання міцності. У решти пустотах виникають одночасно (але спочатку не надто інтенсивно) продукти гідратації клінкерних мінералів 2 (3CaO * SiO ₂₎ і 2 (2CaO * SiO _2). Останні утворюють гомогенний надзвичайно тонкопорістий ворс з малих кристалів (так звану "силікатну структуру"). Значення цієї структури вce більш збільшується. Вона стає носієм міцності цементного каменю і приблизно через добу починає витісняти алюмінатних структуру. Через 28 діб (звичайний термін випробування цементу і бетону) виявляється тільки силікатна структура.

Виникнення продуктів гідратації розглядають як ГЕЛЕУТВОРЕННЯ, а продукти гідратації - як гель. Швидкість, з якому протікають ці процеси, залежить від:

- крупності цементних зерен (тоніни помелу цементу);

- мінерального складу клінкеру цементу;

- кількості води, яким замішується цемент;

- температури гідратації;

- введення добавок

Для повної гідратації цементного зерна необхідна присутність 0,4-кратного (по масі) кількості води. З неї тільки 60% (тобто 0,25 маси цементу) зв'язується хімічно. Решта 40% вихідної води залишаються слабо пов'язаними в порах гелю. Розмір гелевих пір близько 3-10 мм. Їх освіту неминуче, саме вони визначають тонко-пористу будову маси гелю.

[Ред] Гідратація як хімічний процес

Безводні мінерали клінкеру при реакції з водою перетворюються в гідросилікати, гідроаллюмінати і гідроферрати кальцію.

3CaO * SiO ₂ + H ₂ O -> 3Ca ₂ SiO ₄ * H ₂ O + Ca (OH) ₂ +502 Дж / г

Ca ₂ SiO ₄ + H ₂ O -> Ca ₂ SiO ₄ * H ₂ O +206 Дж / г

3CaO * Al ₂ O ₃ + 6H ₂ O -> 3CaO * Al ₂ O ₃ * 6H ₂ O +867 Дж / г

Утворився Ca (OH) ₂ під дією CO ₂ повітря поступово перетворюється в CaCO _3, гідроаллюмінати кальцію з гіпсом в присутності води дають подвійні основні сульфати, наприклад Ca ₆ Al ₂ (OH) ₁₂ (SO _{4) 3} * 26H ₂ O і Ca ₄ Al ₂ (OH) ₁₂ SO ₄ * 6H ₂ O При отриманні бетону утворився Ca (OH) ₂ з CO ₂ повітря і SiO ₂ перетворюється в дуже міцну масу, що складається з карбонатів і сілікатовкальція.

[Ред] Література

Райхель В., Конрад Д. Бетон: У 2-х ч. Ч. 1. Властивості. Проектування. Випробування. - М .: М .: Стройиздат, 1979. С. 33.Пер. з нім. / Под ред. В. Б. Ратинова.

Терразіт - суха, пофарбована суміш вапна-гідратного, цементу (20-30%), мармурової (кам'яної, гранітної) крихти, піску і мінеральних фарб. Іноді додається порошок слюди (для блиску).

Колір і фактура терразіта така ж, як у пісковика або туфу, але з блиском.

Поділяють за номерами або по буквах:

- № 1, або М (дрібнозернистий), з зернами заповнювача величиною 1-2 мм

- № 2, або С (середньозернистий), з зернами заповнювача 2-4 мм

- № 3, або К (грубозерниста), з зернами заповнювача 4-6 мм

Після змочування водою застосовується для декоративних штукатурок.

[Ред]

Матеріал з Вікіпедії - вільної енциклопедії

Насоси для цементу - це група спеціального будівельного обладнання, яка забезпечує перекачування і подачу сухих дрібнодисперсних речовин, і перш за все - цементу.

[Ред] Використання

Насоси для цементу використовуються для внутрішньовиробничого транспорту цементу, сухих будівельних сумішей на бетонних заводах і вузлах, складах цементу, навантаження та розвантаження спеціальних засобів перевезення: залізничних бункерних вагонів-хопров, автомобільних цементовозів. Насоси розрізняються по конструкції, потужності і методу транспорту матеріалу (інжекторні або струменеві, усмоктувальні, всмоктувальне-нагнітальні, пневматичні насоси).

[Ред] Принцип дії

Загальний принцип дії насосів цементу - використання стисненого повітря, за рахунок якого здійснюється псевдоразжіженіе дрібнодисперсного речовини і його подача в потрібному напрямку.

Максимальна довжина подачі матеріалу сучасними насосами становить: по горизонталі - чотириста метрів, по вертикалі - п'ятдесят метрів.

[Ред] Види цементних насосів

[Ред] пневмогвинтові насос

Пневмогвинтові насос призначений для транспорту цементу та інших інертних матеріалів по трубопроводах. Даний тип насосів цементу забезпечує безперебійну подачу сипучих речовин. Використовують пневмогвинтові насоси для внутріпроізводственнго транспорту великих мас пилоподібних сипких матеріалів (цемент, вугільний пил, порошкооборазние наповнювачі сумішей) на заводах залізобетонних виробів, Растворобетонний вузлах, будівельних майданчиках. Пневмогвинтові насоси надійні в експлуатації, що забезпечує невелика витрата коштів на техобслуговування.

Конструкція пневмогвинтові насоса складається з: приймальної камери, камери змішувача зі зворотним вантажним клапаном, напірного швидкохідного шнека з приводом від електродвигуна, броньовий гільзи, колектора для підведення стисненого повітря. Подача цементу здійснюється за допомогою гвинтів з камери стисненим повітрям.

З завантажувального бункера в'яжучий матеріал під дією сил гравітації переміщається в приймальну камеру насоса. З приймальної камери матеріал подається Швидкообертаюча напірним шнеком в змішувальну камеру, куди надходить через форсунки стиснене повітря. У камері змішувача матеріал розпушується і транспортується в потоці стисненого повітря по трубопроводу до місця призначення.

[Ред] Камерний насос типу Монжус

Камерний Монжус (від французького montejus) забезпечує пневматичний транспорт цементу, вапна, гіпсу та інших дрібнодисперсних порошків мінерального походження при вивантаженні їх із залізничних вагонів в силоси складу цементу, для видачі цементу в бетонорастворний установки і для внутрискладских перекачек.

Дія насоса для цементу засноване на витіснення цементу енергією стисненого повітря, що подається в камеру насоса під тиском. Перевагою пневмокамерного насоса Монжус в порівнянні з іншими насосами для подачі і перекачування цементу є те, що в його системі відсутні рухомі частини, які знаходилися б в безпосередньому контакті з подаються матеріалом. В інших видах цементних насосів деталі піддаються більшому зносу і корозії за рахунок контакту з транспортуються матеріалом, що є основними причинами збою в роботі насосів.

[Ред] Пневморазгрузчікі

Пневморазгрузчікі призначені для розвантаження сипучих матеріалів з залізничних вагонів - критих, бункерних, а також хопров та інших ємностей. Самовсмоктуюча пневмогвинтові конструкція даних рагрузчіков має високу продуктивність (значна дальність подачі як по горизонталі, так і по вертикалі). Пнвморазгрузчік складається з наступних елементів: циклон, встановлений на приймальні горловині - в ньому створюється вакуум; забірний пристрій - в ньому відбувається переміщення повітря з частинками перекачується матеріалу в область зниженого тиску (всмоктування); нагнітальний пневмогвинтові насос - матеріал, потрапляючи в нього перекачується споживачам.

[Ред] пневмопідйомника

Призначені для переміщення інертних матеріалів, в тому числі і цементу по вертикальних трубопроводах за допомогою стиснутого повітря. Пневмопідйомника подібні за своєю конструкцією з Пневмонасоси, відмінністю є їх велика потужність і продуктивність. Механізм дії - несамовсасивающій, матеріал самопливом подається в завантажувальну горловину, переміщається гвинтовим транспортером (шнеком) в напірну камеру і під дією надлишкового тиску стисненого повітря видувається через напірний патрубок і надходить до місця приймання.

[Ред] Стандарти

Цей розділ статті ще не написаний. Згідно з задумом одного з учасників Вікіпедії, на цьому місці повинен располагатьсяспеціальний розділ. Ви можете допомогти проекту, написавши цей розділ.

[Ред.] також

- Цемент

- Насос

[Ред] Виробники

- Будтехніка

[Ред] Джерела

- Дуда В. Цемент / Пер. з нім. Е. Ш. Фельдмана.- М .: Стройиздат, 1981. - 464 с.

- Борщівський, А. А. / - Механічне обладнання для виробництва будівельних матеріалів і виробів: Підручник для вузів / Борщівський, А. А., -вищого. школа, 1987. -367 c.

- Пневмотранспортное обладнання: Довідник / М. П. Калінушкін, М. А. Коппель, В. С. Серяков, М. М. Шапунов; За заг. ред. М. П. Калінушкіна. - Л .: Машинобудування. Ленингр. отд-ня, 1986. - 286 с: ил.

- Бауман В. А. Механічне обладнання підприємств будівельних ма-теріалів, виробів і конструкцій: Підручник для будівельних вузів / В. А. Бауман, Б. В. Клушанцев, В. Д. Мартинов. - М .: Машинобудування, 1981. - 324 с.

- Перов В. А. Дроблення, подрібнення і грохочення корисних копалин / В. А. Перов, Е. Е. Андрєєв, Л. Ф. Біленко.- М .: Недра, 1990.- 301 с.

- Сапожников М. Я. Механічне обладнання підприємств будівельник-них матеріалів, виробів і конструкцій.- М .: Вища школа, 1971.-

382 с.

- Серго Е. Е. Дроблення подрібнення і просіювання корисних іскопаемих.-М .: Недра, 1985.- 285 с.

- В. С. Богданов, І. А. Семикопенко, А. С. Ільїн «Основні процеси в виробництві будівельних матеріалів» Білгород 2008 рік. - 550 стор.

- В. С. Богданов, С. Б. Булгаков, А. С. Ільїн, А. Ю. Крот «Технологічні комплекси і механічне обладнання для підприємств будівельної індустрії» 2008 рік. - 528 стор.

- Проектування цементних заводів. під редакцією к.т. н. Зозулі П. В. і к.т. н. Никифорова Ю. В.

1994 рік.

У даному розділі представлені дані про обсяги цементу в Росії починаючи з 2005 року. Джерелом служать дані Федеральної служби государтственной статистики РФ (Росстат).

Дані оновлюються щомісяця, 21 числа наступного місяця.

Виробництво цементу в РФ 2008-2009 роки:

Всього, в 2008 році в Росії було вироблено 53,41 млн. Тонн цементу

Виробництво цементу в РФ 2007 рік:

Всього, в 2007 році в Росії було вироблено 59,6 млн. Тонн цементу

Произвоства цементу в РФ 2006 рік:

Всього, в 2006 році в Росії було вироблено 48,18 млн. Тонн цементу

Виробництво цементу в РФ 2005 рік:

Всього, в 2005 році в Росії було вироблено 44,95 млн. Тонн цементу

спеціальні цементи

Хімічний склад портландцементного клінкеру

Фазовий склад портландцементного клінкеру

Приготування сировинної шихти

Випал сировинної шихти

Тонке подрібнення цементу

Хімічні реакції при твердінні цементів

Механізм гідратації і твердіння

властивості цементів

Швидкотверднучі і особобистротвердеющіе високоміцні портландцемент

Цементи з поверхнево-активними добавками

пластіфіцірованія портландцемент

гідрофобний портландцемент

Корозія портландцементу в розчинах солей

Корозія, що викликається лугами цементу

сульфатостойкие портландцемент

Активні мінеральні добавки

пуцолановий портландцемент

доменні шлаки

шлакопортландцемент

швидкотвердіючий шлакопортландцемент

Сульфатно-шлаковий цемент

Вапняно-шлаковий цемент

Цементи в умовах темповлажностной обробки

Портландцемент для бетонних покриттів автомобільних доріг

Портландцемент для виробництва азбестоцементних виробів

тампонажні цементи

Спеціальні тампонажні цементи

білий портландцемент

кольорові портландцементи

Найважливіші властивості білого і кольорових цементів

Цементи з інертними мінеральними добавками (мікронаповнювачів)

Цементи для будівельних розчинів (кладочні цементи)

Цементи для захисту від радіаційних випромінювань

Цементи для жаростійких бетонів

Гипсоцементнопуццолановом в'яжучі речовини (ГЦПВ)

Білить-портландцемент (сієніт цемент)

Сланцезольний портландцемент

магнезійний портландцемент

глиноземистий цемент

Будівельно-технічні властивості

Ангідритів-глиноземистий цемент (АГ-цемент)

Білить-глиноземистий цемент

розширюються цементи

Кислототривкий кварцовий кремнефторістий цемент і його різновиди

фосфатні цементи

Головна

Історія бетону

склад бетону

водонепроникний бетон

монолітний бетон

електропровідний бетон

залізобетон

полімербетон

Добавки в бетон

Матеріали для бетонної суміші

спеціальні цементи

заповнювачі бетону

Виробництво цем ента

різновиди портландцементу

Сировинні матеріали. Основними видами сировини, що застосовується для виробництва портландцементного клінкеру, є вапняні, мергелістих і глинисті породи. Використовуються й інші види природної сировини, а також штучні матеріали, які є відходами (попутними продуктами) інших галузей промисловості. Ця сировина може бути застосовано і при комплексному виробництві портландцементу та інших важливих промислових продуктів.
Для отримання сировинної шихти необхідного хімічного складу придатні в невеликій кількості так звані «коригувальні добавки», що представляють собою штучні або природні матеріали, використовують і активні мінеральні добавки, в тому числі гранульовані доменні шлаки для отримання портландцементу, пуцоланових і шлакопортландцементів.
Вимоги до складу і фізичної структури сировинних матеріалів можуть бути приблизно такими. Карбонатний компонент повинен бути складний тонкодисперсних кальцитом; включення важко ізмаливаемого крупнокристалічного кальциту неприпустимі через слабку його реакційної здатності при випалюванні цементного клінкеру. Глинистий компонент також повинен мати рівномірну структуру, не містити включень великих зерен кварцу та інших великоуламкових порід, що викликають труднощі при помелі і важко освоюваних при випалюванні.
Для технології виробництва досить важливо, щоб при мокрому способі виробництва необхідна плинність сировинної шихти (шламу) досягалася при можливо меншому вмісті води, зазвичай в межах 36-42%.Однак деякі різновиди крейди і особливо мергелів викликають суттєве підвищення вологості шламу до 50-52% через присутність монтмориллонита, наприклад, в Амвросіївському мергелях.
Великого значення набуває сталість хімічного складу сировинних матеріалів. Необхідно, щоб сировинна шихта, що складається зазвичай з карбонатного і глинистого компонентів і коректує добавки, задовольняла прийнятим на даному заводі вимогам за значеннями коефіцієнта насичення кремнезему вапном, силікатної і глиноземного модулів. Строго обмежується вміст в шихті оксидів магнію, фосфорного ангідриду, лугів, сірчаного ангідриду, діоксиду титану, оксидів марганцю і хрому. Зміст кожного з цих оксидів в установленому кількості позитивно впливає на процеси випалу клінкеру. Поряд з основними видами сировини, такими як глини і вапняки, великого значення набувають доменні шлаки, що представляють собою силікати і алюмосплікатние розплави, що виходять при виплавці чавуну в доменних печах; вони зазвичай гранулюють шляхом швидкого охолодження водою або спільною дією повітря і води. Застосування гранульованих доменних шлаків як сировинний компонент для отримання клінкеру можливо однак лише при сухому способі виробництва, коли немає взаємодії його з водою під час помелу і зберіганні, що викликає загустіння (схоплювання) шламу. До складу сировинної шихти вводять і електротер шлаки. Вони відрізняються від звичайних доменних шлаків змістом до 3% фтору і 3% пентаксіда фосфору, причому фосфор дещо обмежує застосування шлаку в сировинній суміші.
Нефеліновий (белітовий) шлам. При комплексній переробці нефелінів, в результаті якої випускаються глинозем (переробляється в подальшому в металевий алюміній), сода та інші види лугів, виходить сієніт шлам, з якого і виготовляють портландцемент. Мінерал нефелин є алюмосиликат натрію. Зазвичай він забруднений домішками і містить в надлишку кремнекислоти. Нефелін отримують у вигляді хвостів при збагаченні апатитових руд Хибинского родовища (Кольський півострів); ці хвости, в свою чергу, збагачуються, причому вихід нефелінового концентрату перевищує 50%. Технологія комплексної переробки нефелінових концентрату полягає в наступному. Концентрат в суміші з вапняком обпалюється в обертових печах при температурі близько +1573 К, при цьому виходить спек, що складається з Двухкальціевий силікату і твердого його розчину (в кількості близько 30%) і лужних алюмінатів. Спік піддається вилуговування, лужні розчини алюмінатів відокремлюються від осаду, який після промивання є досить грубу суспензію, яка називається нефеліновим шламом.
Белітовий шлам транспортується в цементний цех з вологістю 38-40%; що міститься в ньому тверда фаза дуже легко осідає і здатна схоплюватися, тому необхідно безперервно його перемішувати за допомогою стиснутого повітря і механічних мішалок. Крім цього, дуже небажано підвищений вміст в ньому до 2,5% лугів і з них до 1% -растворімих; для отримання сировинної шихти необхідного хімічного складу припадає для підвищення вмісту в клінкері глинозему додавати боксит.
Сировинна шихта для отримання цементного клінкеру містить, приблизно, (в розрахунку на суху речовину) 41% белітового шламу, 53% вапняку, 4,5% бокситу і 1,5% залізистих огірків. Вологість шихти знижена і становить близько 30%. Готують її за звичайною схемою мокрим тонким подрібненням зазначених компонентів і після коригування до заданого хімічного складу обпалюють в обертових печах. При цьому продуктивність печей підвищується, приблизно, на 30% і відповідно знижується питома витрата палива на випал.
Дослідження показали, що при приготуванні сировинної шихти можна відмовитися від застосування дефіцитного бокситу шляхом введення до складу шихти 0,5% фтористого кальцію - ефективного мінералізатора випалу. Заводські досліди показали, що сировинна шихта може складатися з 50% белітового шламу і, приблизно, 50% вапняку без добавок.
Для підвищення силікатної модуля застосовують трепел, опоку, маршалит, кварцовий пісок та ін. Збільшення глиноземного модуля досягають застосуванням бокситів, зол деяких видів твердого палива та ін.
Способи приготування сировинної шихти. Видобуток сировинних компонентів на кар'єрах цементних заводів проводиться відкритим способом. Тверді породи вапняку дробляться в потужних стаціонарних і пересувних дробарках, м'які - крейда, глина, піддаються попередньому подрібнення в спеціальних агрегатах комбінованого дроблення. При неоднорідних фізико-хімічні властивості сировинних компонентів необхідно забезпечити їх усереднення і потоковість процесу, для чого створюються спеціально обладнані багато-секційні склади, па яких складують сировинні компоненти по характерному якісним показником. Усереднювальних склади бувають різної потужності до 30 і більше тис. Т. Прискорені методи аналізу сировини із застосуванням автоматизації сприяють стабілізації якості сировинної шихти. У цементній промисловості в основному застосовують мокрий і сухий способи виробництва; невелика частка припадає на комбінований спосіб.
Мокрий спосіб. При цьому способі можливі різні схеми приготування шихти в залежності від фізико-хімічних властивостей сировинних компонентів. Дроблення вапняку проводиться в дві стадії з використанням для первинного дроблення щекових або потужних конусних дробарок. Для м'яких сировинних компонентів застосовують валкові дробарки різної конструкції, бесшаровие млини. Дозування н змішання сировинних компонентів здійснюють в сировинних млинах з сепарацією матеріалів в гидроциклонах і дугових класифікаторах.
Створюються необхідні запаси отриманого шламу, що містить приблизно 36- 40% води, який піддається коригуванню і усереднення пневматичним способом до досягнення заданого хімічного складу.
Процес подрібнення в присутності води помітно полегшується в зв'язку з тим, що вода, по П. А. Ребіндера, є Знижувач твердості і сприяє прискоренню процесу диспергування твердих матеріалів.
Практичне значення набуло застосування добавок поверхнево-активних речовин, електролітів, або їх комбінації для зниження вологості шламу при збереженні необхідної його плинності або в'язкості. Зниження вмісту води в шламі на 1% в межах 35-40% призводить до підвищення продуктивності обертових печей на 1-1,5% і зниження питомої витрати тепла приблизно на 1%. Для цієї мети застосовують сульфітно-дріжджову бражку, соду, лужні витяжки торфу або бурого вугілля, різні види фосфатів натрію і ін. Для зниження вологості шламу на одному зарубіжному заводі застосовували вдування відходять, багатих змістом вуглекислоти, газів обертових печей; значну роль відігравало, мабуть, наявність в цих газах не тільки С02, а й возогнапних лугів.
Мабуть, процеси впливу на структурно-механічні властивості сировинних шламів базуються на явищах іонного обміну, які характерні для глинистих мінералів. Як відомо, глинисті суспензії являють собою по суті колоїдні системи; вони здатні до обмінних реакцій, сорбції води і характеризуються електрокінетичних явищ. У колоїдної системі, що складається з твердої фази, зваженої в рідини, поверхнево-активні речовини адсорбуються переважно на поверхні окремих частинок.
Вважають, що навколо зерен вапняку, або крейди, утворюються структуровані дифузні оболонки з колоїдних глинистих частинок, які міцно утримуються силами адгезії на поверхні цих зерен. Дифузні оболонки коагуляционной структури здатні утримувати в своїх осередках значна кількість води. Міцність і рухливість таких структур залежить від товщини глинистих прошарків в місцях контактів, числа контактів в одиниці об'єму та фізико-хімічних властивостей глини. Так як ці явища проявляються у різних шламів в різному ступені, залежно від фізико-хімічних властивостей складових їх компонентів, питомої поверхні, хімічного складу води і ін., Дія добавок-разжіжптелей виявляється виборчим. Тому для кожного виду шламу доводиться експериментально підбирати найбільш ефективний розчинник. Найбільше застосовується добавка 0,3 0,5% сульфітно-дріжджової бражки, яка б знизила в деяких шламах вологість на 3-4% (абсолютних).
Практичне значення починають набувати вугле-лужні і торфощелочному добавки, одержувані шляхом обробки бурого вугілля або торфу лугом переважно у вигляді соди. Вони можуть знизити вологість мело-глиняного шламу на 6-7% (абсолютних). Ефективними виявилися сульфатний шлам лігніну, водний нейтралізований гудрон, триполіфосфат, гексамета-фосфат і інші фосфорні солі натрію; їх застосування лімітується однак порівняльної їх дорожнечею і необхідністю застосовувати воду з (малим вмістом гіпсу та інших солей у воді. Багато видів розріджувачів мають властивість підвищувати в'язкість шламу через дві-три доби зберігання. Тому при підборі виду розріджувачі особлива увага приділяється випробуванню шламу, що містить добавку , на тривалість збереження плинності.
Сформоване у нас переважання мокрого способу виробництва стало наслідком низки технічних і економічних факторів. Високий витрата палива на випал клінкеру окупається порівняно високою продуктивністю пічних агрегатів, кращою гомогенизацией сировинної суміші, безсумнівним спрощенням її приготування, порівняльної простотою технології. Велике значення має можливість інтенсифікації процесу випалу за рахунок вдосконалення тепло- і масообміну в зонах підігріву та дегідратації сировинної шихти шляхом влаштування різних теплообмінних пристроїв, таких, як ланцюгові завіси, теплообмінники різної конструкції, фільтри-підігрівачі і ін.
Сухий спосіб. Незважаючи на багато гідності мокрого способу і постійно вносяться до нього технічні удосконалення, він не може конкурувати з сухим. Вирішальним в новій техніці випалювання «линкера по сухому способу є поєднання обертових печей з циклонними теплообмінниками і декарбонізатора, що забезпечує зниження питомої витрати тепла при випалюванні« линкера на 40-50%. В умовах необхідності економії паливно-енергетичних ресурсів велике значення має орієнтація нашої цементної промисловості на розширення сухого способу виробництва.
При сухому способі подрібнені сировинні матеріали висушуються і подрібнюються в спеціальних помольних агрегатах; коректують і усредняют отриману сировинну борошно до заданого хімічного складу перемішуванням в спеціальних силосах великої місткості. Для цієї мети, так само як і для транспортування борошна, застосовують спеціальні пневматичні гвинтові або камерні насоси. Можливо поєднання процесів сушіння сировинної шихти з дробленням в ударних та інших одно- і двохроторннім дробарках з обігріванням гарячими газами, завдяки чому значно зменшується навантаження сировинних млинів. Зразкова витрата електроенергії в таких дробарках складає 2-4 кВт-год / т.
У ряді європейських країн, в США і Японії для помелу м'яких видів сировини застосовують валкові млини різної конструкції продуктивністю 300 т / год і вище. Валкові млини за принципом дії аналогічні звичайним бігунам, подрібнення в яких відбувається під дією власної маси ковзанок. Подрібнення матеріалу в такий млині здійснюється за рахунок його роздавлювання між увігнутою поверхнею обертається опорної чаші і котяться по ній переважно трьома валками. Валкові млини працюють в замкнутому циклі з сепараторами, які встановлюють поза корпусу млина або вбудовують в верхню частину кожуха. В установках з валковими млинами завдяки високої кратності циркуляції матеріалу можна використовувати у великому обсязі відходять пічні гази і подрібнювати сировину вологістю до 8%. Для обробки сировини підвищеної вологості встановлюють додаткові топки. При застосуванні цих млинів можна виключити одну стадію дроблення. Тонкість помелу регулюється швидкістю повітряного потоку за допомогою димососа. Тонкий продукт, що буря відходить повітрям (газами), надходить в Пилоосадителі.
За зарубіжними даними одна четирехвалковую млин завдяки різній частоті обертання кожної пари валків дозволяє здійснювати в одному агрегаті грубий і тонкий помел.При діаметрі тарілки 4,6 м і масі двох пар валків 54 т частота її обертання становить 25,4 хв. Продуктивність млина 220 т / год при тонкості помелу, яка характеризується залишком на ситі, 0,09 мм, і початкової вологості матеріалу - 11,5%. Питома витрата електроенергії, включаючи весь процес від забору матеріалу з штабеля до завантаження сировинної муки в силос з урахуванням роботи електрофільтру і інших Пилоосадителі, становить 14,3 кВт-год на Гт сировинної муки. Сировинна суміш в млині сушиться за рахунок тепла відхідних пічних газів. Робота млини автоматизована.
Для попереднього подрібнення і сушки сировинних матеріалів застосовують також барабанні млини самоздрібнювання типу «Аерофолл». На торцевих стінках млина розташовані дефлектори, що прискорюють подрібнення і перешкоджають агрегації продукту; через ці млини можна пропускати велику кількість гарячих газів, що відходять з інших установок. Більшу частину корисного об'єму млина займає завантажений матеріал, в млин додають невелику кількість тіл, що мелють. Подрібнений продукт виноситься з млина в потоці газів і надходить в осадительную камеру, де вловлюється і осідає крупка; потім він прямує в два паралельних циклону, що служать для осадження тонких фракцій матеріалу. Млин «Аерофолл» має високу продуктивність по помолу та сушіння. Діаметр корпусу млина 6-9 м при відношенні діаметра до довжини від 3: 1 до 4: 1. Корпус млини обертається зі швидкістю, що становить 85-90% від критичної.
Комбінований спосіб застосовується для зневоднення сировинного шламу способом фільтрації. Здійснюється він у вакуум-фільтрах або в фільтр-пресах до отримання так званих пишаюся із залишковою вологістю 18-20%. Подальша обробка коржа для підготовки його до подачі в обертову піч здійснюється за різними схемами. При цьому способі підвищується продуктивність печі з помітним зниженням питомої витрати тепла на випал клінкеру.

Швидкотверднучі і особобистротвердеющіе високоміцні портландцемент

Швидкотверднучі високоміцні портландцемент характеризуються більш інтенсивним наростанням міцності як в початковий, так і наступний періоди твердіння.
Оптимальний фазовий склад і відповідна високоактивним цементам мікроструктура клінкеру залежать не тільки від правильності розрахунку сировинних матеріалів, але і від всього комплексу виробничих факторів, до яких відносяться: а) тонкий помел і висока гомогенність сировинної суміші; б) сильний і рівномірний випал клінкеру; в) правильний підбір виду і зольності палива; г) різке охолодження клінкеру, починаючи від 1523 К. Важливим і обов'язковим умовою є високий технічний рівень роботи цементного заводу і сувора система контролю технологічних процесів виробництва. При виборі фазового складу клінкеру враховують, що найбільшою інтенсивністю твердіння при однаковій тонкощі помелу мають такі мінерали цементного клінкеру (в тридобовий віці): трехкальциевого алюмінат - близько 100% від 28-добової міцності, чотирьохкальцієвого алюмоферріт - 80, трехкальциевого силікат - 57 і двухкальціевий силікат - 14%. За абсолютною міцності, що досягається через 1 - 3 діб, на першому місці знаходиться трехкалишевий силікат. Цікаво, що ще більша, ніж у С3Б, міцність отримана при твердінні суміші, що складається на 80-85% мінералу C3S і 10-15% мінералу С3А. При оптимальному співвідношенні C3S і С3А в цементному клінкері концентрація СаО і Аl203 в рідкій фазі цементноводной суспензії буде такою, при якій утворюються кристалогідрати типу гідросульфоалюмінатов кальцію щодо стабільного складу. Ці дані є результатом лабораторних досліджень синтетичних мінералів. Клінкерні фази промислової продукції, що містять у вигляді твердих розчинів різні домішки, відрізняються від них. Але ця обставина не робить вирішального впливу на порядок розташування клінкерних фаз по інтенсивності їх твердіння. При підборі раціонального фазового складу клінкеру при виробництві цих цементів доводиться враховувати ряд факторів. Так, велике значення для активності клінкеру (цементу) має його мікрокристалічна структура. Відомо, що в процесі кристалізації не утворюються ідеально-впорядковані структури, особливо у полікристалічних речовин; кристалічні решітки зазвичай мають дефекти. Встановлено, що між формою кристалів аліта в клінкері і якістю цементу є безпосередній зв'язок: цемент кращої якості виходить переважно при виразній правильної кристалізації аліта.
Згадані вище дослідження показали, що при утриманні в клінкері небажаних з точки зору вліяніяна якість цементу лужних оксидів, оксиду магнію вище 2-3%, підвищеного вмісту фосфатів і ін. Кристали аліта набувають неправильну форму. Вони бувають облямовані дрібними зернами Двухкальціевий силікату вторинного походження, часто містять включення дрібних зерен периклаза і рідкої фази. Кристали белітовой фази при цьому також мають неправильну форму зерен з зазубреними краями. Реакційна здатність аліта залежить від складу домішок, що містяться в ньому у вигляді твердих розчинів, від дефектів структури, тріщин і характеру дисперсності, які прискорюють його взаємодія з водою.
Для клінкеру деяких заводів характерні дві структурні різновиди. Перша - нерівномірно зерниста з розподілом аліта і Беліта у вигляді чергуються різних за розмірами групових скупчень. Мінералом, характерним для цієї структури, є білить, причому вона виникає переважно тоді, коли сировинна шихта недостатньо тонко подрібнена і містить значну кількість великих зерен кварцу. Друга структура равномерпозерніста, характеризується відсутністю скупчень або агрегатів. Силікати кальцію розосереджені по всьому шліфують. Зустрічається і клінкер з двома цими структурами. На мікроструктуру клінкеру впливає таким чином рівномірність складу і тонкість подрібнення вихідної сировинної шихти, а також хіміко-мінералогічні особливості сировинних компонентів, в тому числі вміст лугів. Тому при виробництві особобистротвердеющіх і високоміцних портландцементів велика увага приділяється фізико-хімічної характеристики вихідних сировинних компонентів.
Сировинна шихта повинна характеризуватися рівномірним розподілом кремнезему і мінімальним вмістом небажаних (шкідливих) домішок. Шихту слід виключно тонко подрібнити з тим, щоб кремнезем, особливо у вигляді кварцу, був зосереджений у фракціях з розміром зерна менше 15 мкм. При контрольному просіві такої сировинної шихти через сито № 02 навішування проходить повністю, а залишок на ситі № 008 мінімальний (2-3%).
Вище вже говорилося про те, що клінкер слід швидко обпалювати і охолоджувати. Швидкий випал сприяє формуванню кристалів малих розмірів в найбільш метастабільних станів при харчуванні печі сировинної шихтою з постійними фізико-хімічними властивостями. Для отримання швидкотверднучих і високоміцних портландцементів клінкер доцільно обпалювати в коротких обертових печах; швидкий випал досягається і в сучасних довгих печах при роботі на короткій зоні спікання, максимально наближеною до голівки печі. Це дає можливість не тільки швидко обпалювати, але і швидко охолоджувати клінкер.
Як відомо, сировиною для значної кількості цементних заводів служать дрібно- та крупнокрісталліческіе вапняки, часто збагачені кремнеземом в результаті окремненія. Зустрічаються вапняки, для яких характерна деяка доломітізація. Глинисті сировинні компоненти мають часто дуже несприятливий склад, містять багато кварцового піску, польового шпату і ін. Дослідження показали, що збільшення розміру зерен кварцу з 17 до 91 мкм в складі сировинної суміші може значно уповільнити спікання. Запобігти цьому можна відповідним підвищенням температури. Широке застосування повинні знайти розглянуті вище мінералізатори випалу, а також легуючі добавки, які суттєво впливають на кристалізацію аліта і активність клінкеру. Відомо, що кристалізація часто переривається внаслідок зміни ступеня хімічної насиченості живильного середовища. Якщо в момент такої зупинки кристал ще не сформувався, можливий зворотний процес - розчинення (резорбція). Мінералізатори, за даними Н. В. Бєлова, блокують ці кристали і оберігають їх від розробці, чому сприяє також швидке охолодження клінкеру. При різкому миттєвому охолодженні (заморожуванні) рідка фаза повністю переходить у склоподібний стан без будь-якої кристалізації; зміст скла теоретично може досягти 25%; практично воно становить приблизно 6-10% (а іноді і більше), оскільки клінкер зазвичай охолоджується із середньою швидкістю.
Склоподібна фаза клінкеру НЕ гомогенна за структурою. Різке охолодження клінкеру, як показали наші дослідження, значно збільшує вміст двухкальнісвого силікату в рідкій фазі приблизно до 15%; решта ж колічеетво Двухкальціевий силікату фіксується переважно в вигляді Беліта, перехід його в гідравлічно інертну модифікацію запобігає. При швидкому охолодженні клінкер повинен проходити інтервал температур менш тисячу п'ятсот двадцять три До з великою швидкістю, розкладання аліта при цьому не спостерігається.
Залежно від значення глиноземного модуля різну кількість клінкерної рідини переходить у склоподібний стан. При цьому істотно знижується вміст С3А, що підвищує сульфатостойкость цементу. Зміст периклаза в клінкері різко знижується, так як він частково розчиняється в склі, а решта його частину набуває тонкокрісталліческіх структуру. Істотно зменшується взаємодія клінкерної рідини з утворилися кристалічними фазами, що затримує ріст кристалів і сприяє утворенню мелкокристаллического еліта. Все це разом зі спостережуваним підвищенням тепловиділення при гідратації швидко охолодженого клінкеру сприяє прискоренню твердіння цементу.
В результаті термічного удару від різкого охолодження клінкеру зерна набувають макро- і мікротріщини, які полегшують процес тонкого подрібнення і сприяє тим самим підвищенню активності одержуваного цементу, так як в ньому більше тонких фракцій. Однак наявність скла в клінкері дещо ускладнює процес особливо тонкого подрібнення. Міцність цементу через добу залежить від вмісту зерен розміром менше 3 мкм. Однак деякі дослідники надають найбільше значення розміру зерен менше 5 і 7 мкм. Бажаний верхня межа розміру зерен не більше 30 мкм. Однодобового міцність портландцементу визначається вмістом зерен цементу розміром менше 10 мкм, а тридобовий - до 30 мкм. За процентним вмістом зазначених фракцій стосовно складу клінкеру можна розрахувати приблизно очікувану однодобового і тридобову міцність. При помелі цементу з інтенсіфікато-ром триетаноламіном збільшується вміст фракцій цементу розміром 10-30 мкм; при добавці ж СДБ підвищується вміст тонких фракцій розміром менше 10 мкм. Поєднання ж цих добавок, що застосовується на наших цементних .Завод, позитивно впливає не тільки на підвищення продуктивності млинів. Воно сприяє формуванню найбільш сприятливого зернового складу одержуваного цементу.
Як тонко слід подрібнювати цемент особобистротвердеющій і високих марок. Дослідження В. Б. Ратинова, С. М. Рояк, А. Е. Шейкина свідчать про те, що при надтонкий подрібненні можливе подальше падіння міцності цементу внаслідок перекристалізації гідратних новоутворень. Спостерігається також зниження сульфатостійкості і морозостійкості цементу, збільшення його водопотребности, посилення усадочних явищ і ін. Досвід показує, що недоцільно подрібнювати портландцемент до питомої поверхні понад 6000 см2 / г. Крім цього, отримати таку ступінь дисперсності в сучасних помольних агрегатах при роботі навіть в замкнутому циклі досить важко, оскільки їх продуктивність істотно знижується.
Раціональна дисперсність портландцементов високих марок і швидкотверднучих повинна встановлюватися стосовно хіміко-мінералогічного складу вихідного клінкеру в залежності від марки цементу і необхідної міцності в початковий період твердіння при замкнутому циклі помелу. Прагнучи до отримання та особобистротвердеющіх, і високомарочних цементів необхідної міцності, слід враховувати, що існує прямий зв'язок між фазовим складом клінкеру і необхідної дисперсністю цементу. При пониженому вмісті в клінкері суми активних мінералів (C3S + С3А) потрібно більш тонке подрібнення портландцементу, ніж при підвищеному. Можна вважати, що зміст фракцій цементу розміром менше 30 мкм має становити не менше 65-75%, в залежності від марки портландцементу воно може досягати і 80%. Дослідження, проведені НИИцемент в лабораторних умовах і на деяких заводах, дозволили встановити фазовий склад клінкеру для отримання високоміцного і особобистротвердеющего портландцементу марки 600 за умови, що в однодобового віці він повинен мати межу міцності при стисненні 20- 25 МПа і в тридобовий - 40 МПа при питомої поверхні близько 4500 см2 / г. Він повинен характеризуватися розрахунковим вмістом трехкальциевого силікату приблизно 65-68% і трехкальциевого алюмінату не більше 8%. При досить тонкому подрібненні вміст гіпсу в цих цементах бажано довести до 4% (в розрахунку на Боз). Добавка 5-8% трепелу сприяє рівномірному росту міцності до 28-добового віку, хоча при цьому спостерігається тенденція до підвищення нормальної густоти цементного тесту, а можливо і до деякого зниження однодобового міцності.
Особливий інтерес, наприклад, набуває портландцемент Білгородського заводу, що відрізняється високим вмістом Беліта в найтонших фракціях менше 5 мкм і зосередженням аліта в середніх фракціях.Це дозволяє отримувати терпке марок 500 і вище при питомій поверхні 3000-3200 см2 / г. Примітно, що цей портландцемент відрізняється характерними для Беліта позитивними властивостями - високою пропаріваемо-стио і зниженою усадкою. Висока дисперсність швидкотверднучих цементів і значний вміст в них суми активних мінералів (C3S + C3A) значно прискорює формування структури коагуляції і помітно скорочує індукційний період гідратації. Спостерігається тенденція до деякого прискорення термінів схоплювання при недостатньому вмісті в цементі гіпсу; при цьому стежать за тим, щоб не підвищувалася температура цементу в процесі його помелу, так як може статися так зване «хибне схоплювання» цементу.
Однак, незважаючи па значні науково-дослідні роботи і накопичений досвід, поки що немає підстав рекомендувати єдину, придатну для всіх цементних заводів, фізико-хімічну характеристику цементу марки 600. Особливості сировини та обладнання вимагають уточнення вихідних параметрів для отримання особобистротвердеюшіх і високоміцних цементів; можуть зустрітися деякі труднощі при випалюванні клінкеру на твердому многозольние паливі, що має враховуватися при розробці технології.
Через підвищений вміст найтонших фракцій ці цементи відрізняються порівняно більшу чутливість до перевезень навалом і тривалому зберіганню, ніж звичайний портландцемент. Їх потрібно повторно випробовувати при храпении більше 25 діб. На основі ОБТЦ можна отримати бетонну суміш такий же рухливості як і на звичайному портландцементі при дещо меншому значенні В / Ц, що пояснюється високим вмістом зерен цементу менше 5 мкм, швидко утворюють помітну кількість гелю гідросилікатів кальцію, що грає роль пластифікатора. Ця здатність цементу проявляється особливо помітно при підвищеній жорсткості бетонної суміші.
Результати досвідчених робіт і впроваджень в будівництво швидкотверднучих н високоміцних портландцем-ментів дозволяють зробити наступні узагальнення, що характеризують ефективність цих видів портландцементу. При звичайній технології приготування на основі цих цементів отримують бетон підвищених марок. В результаті з'являється можливість зменшити розмір будівельних елементів і знизити масу конструкцій при скороченні їх вартості; необхідна умова виготовлення такого бетону - застосування високоякісних наповнювачів.
При збереженні високої марки бетону досягається зниження питомої витрати цементу; так, наприклад, при виготовленні бетонів марок 500-550 на ОБТЦ замість застосовуваних рацее рядових портландцементов витрата цементу знижується приблизно на 15%. Це призводить до зменшення усадочних явищ в конструкціях і відносного зниження тепловиділення.
Швидке тверднення при скороченому режимі пропарювання дозволяє знизити втрати попереднього напруження арматури, які вельми відчутні при тривалій тепловій обробці; оскільки бетон має високу початкову міцність, якомога раніше передати на нього зусилля від натягу арматури, що підвищує продуктивність. Особливо ефективним є застосування високоміцних цементів і ОБТЦ в жорстких бетонних сумішах при значеннях Ц / В = 2-3,5 для виготовлення попередньо напружених двоскатних і підкранових балок, ферм і ряду інших залізобетонних конструкцій. Дослідне застосування ОБТЦ дозволило значно збільшити оборотність форм у виробництві залізобетонних шпал при скороченні витрати цементу до 20%.
Використання високоміцних і особобистротвердеющіх портландцементов сприяє подальшому підвищенню технічного рівня заводів збірного залізобетону і будівництва в цілому. Необхідно лише раціонально використовувати властивості цих цементів.
У фторсодержащих клінкеру повне засвоєння вапна при випалюванні досягається при 1373-1673 К. У клінкері зберігається близько 50-70% фтору або 20-30% хлору від спочатку введених кількостей (15-25%). Клінкер містить C3S, C2S, CnA7-CaF2, скло і можливо С3А і СА. Корисна добавка 5-10% трепелу. Цемент відрізняється швидким схоплюванням і через 6 ч тверднення набирає міцність 14-20 МПа, через 28 діб до 40 МПа. За допомогою спеціальних добавок, що вводяться для уповільнення термінів схоплювання, вдається отримати марку 600, але кілька знизивши при цьому міцність в перші години твердіння. Високоміцні цементи отримують при добавці кристалізаційних компонентів (Крент) для збільшення закономірних зростків в цементному камені, які є затравки для синтезу гідратних фаз. Ці добавки близькі за складом до добавці САПС; вони сприяють швидкому настанню початку схоплювання.
На основі дослідної партії портландцементу з низькою водопотребностью були виготовлені бетони марок 600-800 з В / Ц = 0,27-0,29. Витрата цементу склав 500-600 кг / м3. Бетонні суміші з таким В / Ц мають хорошу легкоукладуваність: осаду конуса становить 6-20 см, жорсткість - 2-10 с. Рухливість бетонної суміші зберігається протягом 1,0-1,5 год. Пропарені бетони на цьому цементі характеризуються стабільним зростанням міцності при тривалому твердінні, низькою пористістю, високою морозо- і сульфатостойкостью.

Хімічний склад портландцементного клінкеру

Портландцементний клінкер є продуктом спікання при випалюванні сировинної шихти належного складу, що забезпечує переважання в ньому високо-основних силікатів кальцію. Фізико-хімічної основою технології виробництва є термохімічні реакції, при яких відбувається хімічна взаємодія між вапном і глинистими мінералами. В результаті утворюється клінкер, що містить кальцієві сполуки - трьох- і Двухкальціевий силікати, алюмінати і алюмоферитів кальцію. Після охолодження він тонко подрібнюється з невеликою добавкою гіпсу. При помелі спеціальних портландцементов до складу цементної шихти вводять додаткові компоненти певного складу.
B клінкері зазвичай містяться домішки у вигляді лугів, оксидів титану, фосфору та ін. Хімічний склад портландцементного клінкеру характеризується коефіцієнтом насичення кремнезему вапном (КН) і модулями, силікатним (п) і глиноземний (р), чисельне значення яких дозволяє виробничнику орієнтуватися в особливостях технології виробництва клінкеру. Вони визначають властивості, необхідні для отримання спеціального портландцементу на його основе.Сілікатний модуль зазвичай знаходиться в межах 1,7-3,5, а глиноземний - 1-3.
Результати досліджень, що проводилися в останні роки за допомогою новітніх фізико-хімічних методів, дозволили більш чітко уявити собі фазовий склад клінкеру і створити базу для проектування заданого складу клінкеру при виробництві спеціальних портландцементов.

Фазовий склад портландцементного клінкеру

При розгляді фазового складу клінкеру слід враховувати умови його формування. При випалюванні сировинної шихти містяться в ній домішки і зола палива розподіляються нерівномірно, що обумовлює змінний склад які виникають клінкерних фаз. Для них характерне утворення твердих розчинів, здатних розміщувати в своїх кристалічних решітках залучені домішкові атоми за умов компенсації їх зарядів. Компонентами твердих розчинів є луги, оксиди магнію, хрому, титану, фосфору та ін. В процесі випалу відбувається стабілізація моноклинного аліта. Найбільшою здатністю до залучення домішкових атомів в гратах мають алюмінати і алюмоферитів кальцію; білить (6%) і АЛІТА (близько 4,8%).
Визнано називати клінкерні фази за назвою вихідних мінералів - фаза аліта, фаза Беліта. Алит - фаза трехкальциевого силікату C3S. Одним з найбільш важливих в хімії цементу з'єднань вапна з кремнеземом є трехкальциевого силікат C3S. Він стійкий в інтервалі температур від тисячу п'ятсот двадцять три до 2343 К, при яких розплавляється з розкладанням (інконгруентно), на СаО і розплав; він може утворюватися шляхом первинної кристалізації з трьох або четирьохкомпонентного розплаву, що містить алюміній і залізо. В цьому випадку не вдається отримати чисті кристали C3S, бо в їх твердому розчині міститься невелика кількість алюмінатів та феритів кальцію. С. М. Рояк і О. К. Альошина спостерігали утворення C3S при 1273-1473 К в зоні твердофазових реакцій у вигляді шару завтовшки близько 1 мкм навколо зерен СаО і в кількості менше 1% маси матеріалу. Цей шар служить запалом для основної маси аліта, що кристалізується в рідкій фазі при 1723 К. Відомий спосіб отримання C3S з вапна і кремнекислоти в розплаві хлористого кальцію; після охолодження розплав обробляється спиртом і водяною парою при 873 К. C3S може утворюватися шляхом твердофазових реакції між кремнекислотой і вапном при температурах 1723 - 1873 К; при 2073 К - реакція протікає з більшою швидкістю. Однак для здійснення цієї реакції необхідний багаторазовий випал тонко подрібненого проміжного продукту. Тільки за цих умов можна отримати C3S, який не містить вільної вапна.
Структура аліта складена з тетраедрів (Si04) і окремих іонів кисню і кальцію. Останні координовані між собою шістьма кисневими іонами. Для цієї структури характерна нерегулярна координація іонів кальцію і «порожнеч» між ними. Вважають, що такий координацією можна пояснити високу енергію решітки трехкальциевого силікату. Алит в портландцементного клінкеру розглядали як трехкальциевого силікат, в якому два атоми кремнію заміщені двома атомами алюмінію, а для компенсації заряду в проміжках розташовується атом магнію. Таке заміщення відбувається в кожних 18 молекулах C3S, що дозволило запропонувати наступну формулу аліта - C54Si6 AM. Пропонують також розглядати формулу аліта у вигляді C51Si6 AM. Однак отримати синтетичний Аліто цього складу не вдалося, продукт випалу містив зазвичай кілька вільного оксиду кальцію. Це дало підставу вважати, що розчинність глинозему значно менше, ніж вважали раніше.
Білить - фаза Двухкальціевий силікату (C2S) існує в чотирьох модифікаціях. При дослідженні шляхом травлення деякими реактивами полірованих шліфів портландцементного клінкеру в відбитому світлі помітно як світле, так і темне призматичне проміжну речовину. Обидві ці складові розрізняються по відбивної здатності. Світле проміжна речовина, що володіє найбільшою відбивною здатністю, представлено алюмоферитів кальцію з високими показниками заломлення, а також сильно збагаченим залізом склом. Темне призматичне проміжне речовина з меншою відбивною здатністю являє собою трехкальциевого алюмінат і клінкерна скло, яке через швидке охолодження не встигло закристалізуватися. Проміжна речовина чітко проступає при протравливании поверхні полірованого шліфа протягом 1 с при 20 ° С спеціальним розчином сірчаної кислоти в етиловому спирті. За допомогою інших реактивів можна розрізнити в ньому залізовмісні фази, включаючи збагачене залізом скло, трехкальциевого алюмінат і ін.
Алюмоферитів кальцію. Кристали алюмоферитів кальцію характеризуються призматической, або округлої формою, вони від жовтувато-бурого до темно-бурого або навіть чорного кольору. Раніше вважали, що хімічний склад алюмоферрітпой фази клінкеру, названої на честь дослідника браунміллерітом, C4AF.
Трехкальциевого алюмінат - темне проміжна речовина, що з'являється в присутності лугів в призматической формі, а якщо їх немає - в прямокутної. Незважаючи на наявність травителей визначення змісту трехкальциевого алюмінату в клінкері пов'язано з труднощами. О. М. Астреева і Л. Я. Лопатнікова розробили кількісний іммерсійний метод визначення С3А в клінкері за допомогою фарбування. Особливо тонко подрібнений порошок клінкеру фарбується спеціальним спиртовим розчином органічного барвника «кислотного яскраво-блакитного». В результаті інтенсивно забарвлюються тільки кристали С3А, що дає можливість визначити їх зміст.
Трехкальциевого алюмінат нестійкий. Він утворює Ci2A7 в умовах випалу цементного клінкеру при утриманні в складі сировинної суміші мінералізатора - фтористого кальцію, або кремнефтористого натрію, кальцію або магнію, а також в присутності мінералізатора- сірчанокислого кальцію. Кристалічна структура С3А ще точно не визначена. Припускають, що в С3А іони Аl + 3 в центрах бічних сторін елементарного куба оточені в правильному порядку шістьма іонами кисню. Інші іони Аl3 + в центрах граней охоплюють плоске кільце з чотирьох іонів кисню. У структурі є два види іонів Са2 +: одні, розташовані в кутах куба, правильно координовані шістьма атомами кисню, а інші, згруповані в невеликій куб всередині структури, неправильно координовані дев'ятьма атомами кисню. Для структури в цілому характерна наявність домішок в пустотах кристалічних решіток, що мають розмір близько 1,7А. У промислових клінкеру MgO міститься до 2,5% за масою, С3А розчиняє до 9% Na2O; спостерігається також здатність до розчинення незначних кількостей Si02. Для С3А характерна відсутність поліморфізму.
Пятікальціевий трехалюмінат.Це з'єднання в портландцементного клінкеру у вигляді окремої фази трохи кристалізується. Воно розчиняється в склоподібної фазі або входить до складу алюмоферитів кальцію. Встановлено існування метастабільною фази, яка присутня в клінкері, отриманому при виключно швидкому випалюванні.
Склоподібна фаза. При різкому миттєвому охолодженні (заморожуванні) рідкої фази клінкеру теоретично можливий зміст скла може досягти приблизно 25%; Але фактично склоподібної фази в клінкері значно менше, тому що в реальних умовах вона охолоджується із середньою швидкістю. Склоподібна фаза утворюється в результаті нерівноважних умов кристалізації клінкерної розплаву при охолодженні.
Присутність склоподібної фази можна встановити, зіставивши теплоту розчинення досліджуваного клінкеру з аналогічною характеристикою повністю закристалізованого (відпаленого) клінкеру, а також під мікроскопом при дослідженні в іммерсійних рідинах. Уламки скла в одному і тому ж зразку клінкеру можуть мати різне світлозаломлення. Це пояснюється мікроскопічної гетерогенність структури і нездатністю рідкої фази досягти під час охолодження рівноваги з великими кристалами затверділих фаз.
У полірованих шліфах відбивна здатність також змінюється в залежності від значення глиноземного модуля. Для того, щоб відрізнити скло від кристалічного темного проміжної речовини, рекомендується протравливать поверхню шліфа клінкеру розчином їдкого калію. Різке охолодження клінкеру, що сприяє утворенню склоподібної фази, створює разом з тим в ній внутрішні напруження, що є причиною розсипання клінкеру в процесі подальшого зберігання, проте воно сприяє збереженню міцності цементу при його вилежуванні. Інші складові клінкеру. Вільний (непов'язаний) оксид кальцію практично завжди міститься в клінкер в кількості, зазвичай не перевищує 0,75-1%. Це свідчить про неповноту реакцій освіти силікатів кальцію. Вільний оксид кальцію в клінкері представлений у вигляді скупчень або окремих округлих зерен, часто приблизно однакового з білить розміру; його важко виявити в прозорому шлифе клінкеру, але він добре видно в полірованому шлифе, так як завдяки округлій формі помітно виділяється на поверхні шліфа. Зміст вільного оксиду кальцію може бути визначено гліцератним методом; він дуже легко виявляється при утворенні добре видимих ​​фенолятов кальцію. Кількість оксиду магнію частково у вигляді периклаза в клінкері становить 1-4% в залежності від його змісту в початкових сировинних матеріалах, головним чином в вапняковому компоненті. Теоретична температура дисоціації вуглекислого магнію при тиску 0,1 МПа складає 913 К. Оксид магнію в залежності від температури його отримання має різну щільність. При випалюванні при 1673 К і вище виходить неактивна MgO, звана периклазом, її щільність 3,58 г / см3; низькотемпературний оксид магнію (Каустичний) має щільність 3,3 г / см3. Кількість кристалічного оксиду магнію в клінкері завжди менше розрахункового його змісту, так як MgO розподілена в цементному клінкері у вигляді твердого розчину і входить до складу алюмоферитів кальцію \ аліта, Беліта, склоподібної фази, а також нерідко і V трехкальциевого алюмінат. Що залишається непов'язаним оксид магнію є периклазом, зміст якого залежить від кількості і складу рідкої фази, режиму випалу і швидкості охолодження клінкеру. Розмір кристалів периклаза в швидко охолоджених клінкеру зі значним вмістом склоподібної фази менше, ніж в тих же клінкеру, але повільно охолоджених, т. Е. Близьких до рівноважної кристалізації. Пояснюється це тим, що розчинність оксиду магнію в склі більше, ніж в кристалічних алюмоферитів. У полірованих шліфах клінкеру зазвичай застосовуються травители на периклаз не діють, він чітко спостерігається у вигляді світлих незграбних зерен, що піднімаються над поверхнею. Зазвичай зерна мають вигляд прямокутників або трикутників.
Луги. Вміст лугів в клінкер становить зазвичай 0,3-1% і в окремих випадках досягає 1,5%; кількість лугів залежить від їх змісту в початкових сировинних матеріалах, а також від умов сублімації в процесі випалу. Подача в піч уловленной електрофільтрами пилу призводить до підвищення вмісту лугів у клінкері. Зазвичай в пилу переважає оксид калію, оксиду натрію міститься, як правило, менше.
Систематичні дослідження клінкерних систем, що містять поряд з основними компонентами лужні оксиди, показали, що ці оксиди насамперед пов'язують сірчаний ангідрид. При цьому утворюються лужні сульфати; можлива поява лужно-сульфатної фази, що містить обидва лужні оксиду.
Вельми істотно впливають луги на освіту трехкальциевого силікату. Зазвичай при помітній кількості калію спостерігається надлишок вільного оксиду кальцію.
Оксиди марганцю присутні в клінкері, якщо в якості сировинного компонента використовують доменний шлак, що містить зазвичай сполуки марганцю. Зміст Мп203 може досягти 3%; в цьому випадку цемент буде коричневим. Встановлено, що Мп203 може заміщати в клінкері Fe203. Дослідження В. В. Тимашева показали сприятливу дію Мп на спікання клінкеру. Клінкер з сировинної суміші, в складі якої є сполуки марганцю, потрібно обпалювати в окислювальному середовищі.
Діоксид титану переходить в клінкер зазвичай з глинистого компонента; зміст його становить близько 1%.
Пентаксід фосфору (фосфорний ангідрид) міститься в клінкері, отриманому зі звичайного цементного сировини в дуже незначних кількостях (близько 0,2-0,3%), які прискорюють процес твердіння портландцементу. Досвід роботи деяких цементних заводів показав, що при попаданні в склад сировинної суміші оксидів фосфору різко знижувалася міцність цементу. Часто було важко встановити причину істотного зниження гідравлічної активності, так як при звичайному хімічному аналізі оксид фосфору осідає з полуторними оксидами і тим самим змінює хімічну характеристику складу клінкеру. Однак при більш детальному аналізі вдавалося виявити помітне (близько 2%) кількість Р205 в клінкері.
Було виявлено, що Аліто, вдруге обпалений в присутності фосфату кальцію, розкладається на двухкальціевий силікат, в твердому розчині якого міститься фосфат кальцію і вільний оксид кальцію.
Сірчисті з'єднання зазвичай містяться в глинистому компоненті цементної сировинної шихти і, особливо, в тому випадку, якщо сировинним компонентом є доменний шлак. Кількість сірки в перерахунку на сірчаний ангідрид (S03) не перевищує зазвичай 0,75- 1%. У вихідній сировині сірка зустрічається як пірит, рідше у вигляді сульфатів або органічних сполук. Вона може надходити в обпалюють шихту з твердим паливом, або сірчистим мазутом. У процесі випалу, який, як правило, завжди є окислювальним, сульфіди окислюються і вступають в реакцію з лугами, утворюючи сульфати лугів і деяку кількість сульфату кальцію. При високих температурах Сульфат кальцію може розкладатися, проте з'являється сірчаний ангідрид взаємодіє з обжигаемой високоізвестковой шихтою і знову утворює сульфати. Тому в газах обертових печей кількість сірчаного ангідриду зазвичай незначно; в вловлюється з відхідних газів пилу містяться, як правило, сірчанокислий з'єднання. Таким чином, в цементному клінкері є Аліто, основою якого є C3S; двухкальціевий силікат - основа Беліта; трехкальциевого алюмінат і чотирьохкальцієвого алюмоферріт, що утворюють проміжну речовину і в тому числі склоподібну фазу. Присутні діоксид титану у вигляді твердого розчину в Трехкальциевого силікаті; оксид магнію у вигляді периклаза, а також у складі твердого розчину в аліте, білите, алюмоферріт і трехкальциевого алюмінати (крім того, він входить до складу склоподібної фази), сірчаний ангідрид у вигляді сульфатів лужних металів, а також сірчанокислого кальцію; лугу у вигляді новоутворень, які є продуктами взаімонесвязанний - не вступати в реакцію, так званий вільний оксид кальцію; домішки фосфорного ангідриду в складі Беліта і, можливо, аліта; оксиди марганцю переважно в складі алюмоферитів; оксиди хрому в складі силікатів кальцію; нерозчинний (в кислоті) залишок, що містить переважно не вступає в реакцію кремнезем; можливі домішки фтору і хлору.
Мінералогічний склад клінкерів для виробництва спеціальних портландцементов встановлюється в залежності від профілюючих властивостей, якими повинен володіти даний цемент. Для порівняльної оцінки мінералогічного (фазового) складу клінкеру були запропоновані емпіричні модулі - силікатна і глиноземний. Одним з таких показників є також коефіцієнт насичення кремнезему вапном. Для розрахунку сировинної шихти на цементних заводах задаються значенням КН, а також одного з модулів - силікатного або глиноземного. КН визначають залежно від сукупності ряду чинників - фізико-хімічних властивостей сировини, умов його переробки і випалу клінкеру і, головним чином, в залежності від спеціального призначення портландцементу, який буде виготовлений З цього клінкеру.
З підвищенням КН збільшується при відповідному випалюванні зміст аліта в клінкері. При високому чисельному значенні КН, в рівній мірі як і при високому значенні силікатної модуля, утруднений процес випалу; щоб забезпечити повноту реакції освіти аліта, необхідна підвищена температура випалу. Практично вдається цього досягти не завжди, в клінкері залишається підвищений (> 1%) вміст вільної вапна, відповідно збільшується кількість Беліта. При високому значенні глиноземного модуля, при інших однакових характеристиках сировинної шихти, також утруднений процес випалу клінкеру через підвищеної в'язкості рідкої фази, що уповільнює формування трехкальциевого силікату. Зниження силікатної, а також глиноземного модуля робить обпікає клінкер щодо легкоспекаемим і легкоплавким, що може утруднити випал. Можуть утворитися сварки, грудки пекучого клінкеру і настилу на футеровке в зоні спікання.
При розрахунку сировинної шихти для виробництва спеціальних портландцементов зазвичай враховують весь комплекс викладених обставин та користуються такою кілька спрощеної формулою КН, оскільки не завжди можна точно передбачити кількість вільного вапна, яке виявиться в клінкері, а також зміст сірчаного ангідриду (S03), так як частково він може випаровуватися відходять з печі газами.

властивості цементів

Нормальна густота. На відміну від інших будівельних матеріаловцемент відчувають в гидратирующие-ванном стані у вигляді тесту або піщаного розчину. Тому на результати випробувань впливають не тільки фізико-хімічна характеристика в'яжучого, але також зміст і особливості всіх застосовуваних при випробуванні матеріалів: води, піску, спеціальних добавок. Крім того, велике значення мають способи приготування цементного тесту або розчину і умови, в яких протікають процеси твердіння. Велику увагу необхідно приділяти підбору кількості води для замішування цементу.
При випробуванні по ГОСТ визначають нормальну густоту цементу, вимірюючи глибину занурення стандартного маточки. Нормальна густота цементного тіста характеризує кількість води замішування в% маси цементу і становить для портландцементу приблизно 22-28%. Вона залежить від хіміко-мінералогічного складу клінкеру, питомої поверхні цементу, вмісту в ньому допустимої ГОСТ добавки трепелу або доменного шлаку до 20% і деяких інших чинників. Терміни схоплювання і рівномірність зміни обсягу визначають в цементному тесті нормальної густоти.
Швидкість схоплювання. Портландцемент, зачинених кількістю води, встановленим при визначенні його нормальної густоти, утворює рухоме пластичне тісто, яке в залежності від хіміко-мінералогічної характеристики клінкеру, питомої поверхні і речового складу цементу поступово протягом декількох годин втрачає рухливість, перетворюючись в щільне тіло.
Під час перемішування тесту контакти, що виникли між гідрат-ними новоутвореннями колоїдних фракцій цементу, порушуються, і тісто зберігає рухливість незважаючи на поступове наростання зв'язності.Чим довше триває гідратація, тим більше стає гідратних новоутворень і вище щільність структури.
Час, протягом якого утворюється безперервно ущільнюють і коагуляционная структура, є періодом схоплювання, т. Е. Формування структури. Таким чином, схоплювання цементу слід розглядати як початкову стадію загального процесу твердіння. За ГОСТ початок схоплювання повинен наступати не раніше 45 мні н закінчуватися не пізніше 12 годин з моменту замішування. Нормальні терміни схоплювання портландцементу досягаються при спільному помелі клінкеру з добавкою підібраного колічествагіпса, при якому вміст S03 в цементі повинна бути не менше 1,5% і не вище 3,5%. При більшій добавці гіпсу можливо прискорення схоплювання.
Уповільнення схоплювання цементу наступає внаслідок того, що на поверхні цементних зерен відкладаються найтонші плівки гелю гідросульфоалюміната кальцію, швидко утворюється в результаті взаємодії сульфату кальцію з трьохкальцієвим алюмінатом. Ці гелеві плівки стримують дифузію води до цементного зерна, що знижує швидкість гідратації Внаслідок виключно високої дисперсності утворюється гелю гідросульфоалюміната кальцію його важко виявити під мікроскопом. Сповільнювачами можуть бути також напівводяний гіпс і безводний сульфат кальцію (ангідрит); ефективність їх дії пов'язана з різним ступенем розчинності. При використанні природного ангідриту освіту в уже повністю затверділому цементі гідросульфоалюміната кальцію внаслідок запізнілою (повільної) розчинності ангідриту може привести до виникнення вельми небезпечних напруг в цементному камені, так як збільшується обсяг кристалізується гідросульфоалюміната кальцію. При надмірному вмісті гіпсу також можлива поява небезпечних напруг в добре затверділому цементі внаслідок триваючої реакції освіти гідросульфоалюміната кальцію.
Велике значення при виборі добавки гіпсу має питома поверхня і зерновий склад цементу, причому в цементи з підвищеним вмістом лугів слід вводити відносно більше добавки. У середньо- та високоалюмінатний цементів дещо більша добавка гіпсу викликає підвищення міцності в перші дні тверднення і зменшення усадки і розширення. Характерно, що добавка гіпсу може навіть прискорити схоплювання нізкоалюмінатних, багатих алюмоферитів кальцію цементів, причому в цьому випадку не спостерігається тенденція до підвищення початкової міцності і до зменшення об'ємних змін. Оптимальна добавка гіпсу для кожного цементу може бути встановлена ​​тільки на основі даних експериментальних помолов цементів в заводських помольних агрегатах з характерною для них системою аспірації, температурами ізмаливаемого цементу, його гранулометричним складом та ін.
Хибне схоплювання. Іноді відбувається так зване помилкове схоплювання цементу, що характеризується тим, що цементне тісто схоплюється передчасно з великим виділенням тепла. Однак при подальшому перемішуванні тісто розріджується і схоплюється вже нормально. Таке явище пояснюють тим, що під час помелу гарячого клінкеру, особливо в млинах відкритого циклу, температура цементу підвищується іноді до 150 ° С і вище. Це викликає дегідратацію гіпсу з утворенням не тільки полугидрата, але і повністю зневодненого сульфату кальцію - ангідриту в розчинній формі. Швидка гідратація ангідриту і напівводного гіпсу супроводжується передчасним загустіння цементного тесту, яке при подальшому перемішуванні розріджується.
Хибне схоплювання цементу може викликати швидку втрату пластичності бетонної суміші під час перемішування або перевезення до місця споживання. Його можна попередити глибоким охолодженням клінкеру, помелом його, переважно в сепараторних млинах, або охолодженням корпуси млинів відкритого циклу, сильної аспірацією, а також подачею розпорошеної водновоздушной суміші в останню камеру млина.
Випробування цементу на помилкове схоплювання полягає у видозміні стандартного визначення нормальної густоти цементного тесту з повторенням випробування через короткі інтервали - 3-5 хв з проміжним перемішуванням. На швидкість хибного тужавлення бетонної суміші впливають температура, умови і час перемішування, вид заповнювача і ін. Можлива локалізація явищ помилкового схоплювання цементу шляхом введення невеликої добавки СДБ, гіпсу або мінерального масла. Однак не у всіх цементів навіть при високій температурі їх подрібнення настає помилкове схоплювання. Вважають, що воно може бути викликано наявністю великої кількості вільної вапна або недожога в ізмаливаемой шихті клінкеру. При затвореііі цементу з високою питомою поверхнею часто утворюються ущільнені грудочки, які при подальшому перемішуванні розпадаються. Помічено, що швидке їх схоплювання викликається переходом лугів в карбонати в результаті взаємодії з вуглекислотою при тривалому зберіганні цементу на повітрі. У деяких випадках воно носить характер помилкового схоплювання. Є дані про інших (крім гіпсу) видах сповільнювачів схоплювання, їх дія в більшості випадків залежить від дозування. Можна вважати, що карбонати, хлориди і нітрати є прискорювачами схоплювання; сульфати і фосфати - сповільнювачами, за винятком сульфату глинозему, який діє як прискорювач. Про вплив добавок кольорових металів відомості різні. Їх вважали сповільнювачами схоплювання, однак останні роботи показали позитивний вплив добавок невеликих кількостей цинку на твердіння портландцементу. Б. Е. Юдовіч і Н. Т. Власова відзначають, що високомарочних алітовис цементи, що не містять добавок, крім гіпсу, можуть характеризуватися аераціопним хибним схоплюванням. Воно викликано утворенням еттрінгіта в тонких шарах конденсату на дислокационной сітці поверхні частинок цементу.
Водоутримуюча здатність. При замішуванні цементу водою як в лабораторних, так і промислових умовах можна бачити, як деякі цементи повністю утримують воду в період схоплювання, інші ж відокремлюють невеликий шар різної товщини. Оскільки водо-цементне відношення при приготуванні бетонної суміші зазвичай завжди перевищує значення, встановлене при визначенні нормальної густоти цементного тесту, то водоотделение стає особливо помітним. Від нього багато в чому залежить однорідність бетону і міцність зчеплення в ньому цементного розчину з крупним заповнювачем і сталевими арматурами.
При пошаровим укладанні бетону відділяється з нього вода накопичується на поверхні укладаються шарів. В результаті утворюється контактна прошарок бетону з великим вмістом води, що викликає розшарування бетону, що порушує його монолітність, а це особливо небажано при укладанні масивного бетону. Розшарування може йти і всередині бетону; утворюється в результаті водовідділенням плівка води може помітно знизити зчеплення цементного розчину з крупним заповнювачем і арматурою.
Випаровування цієї води викликає утворення додаткової кількості пір, сприяють дифузії агресивної води в глибину бетону. Підвищення водо-утримуючої здатності досягається введенням в вихідний цемент активної мінеральної добавки (у вигляді трепелу, опоки), а також застосуванням деяких поверхнево-активних речовин. Дозування і вид добавки повинні бути попередньо визначені експериментальним шляхом. Водовідділення може виявитися корисним, наприклад, при вакуумуванні або застосуванні водовбирною опалубки, при одношаровому бетонуванні невеликих по перетину конструкцій, при виготовленні залізобетонних труб способом центрифугування і в інших випадках, коли необхідно зниження В / Ц і підвищення щільності і міцності бетону.
Рівномірність зміни обсягу - важлива властивість цементу, яке визначається відповідно до вимог стандарту. Цементний камінь при певній вологості дає усадку або кілька розширюється. Однак зміни обсягу каменю дуже малі і помітно на рівномірність зміни обсягу при стандартному випробуванні не впливають.
Розширення цементного каменю, що викликає викривлення досліджуваних зразків або поява на них волосяні тріщини, - результат запізнілою, але дуже сильною за своєю дією гідратації хімічно не пов'язаного вільного оксиду кальцію в клінкері. Таке розширення називають удаваним, оскільки обсяг гашеного вапна менше суми обсягів вихідних оксиду кальцію і води, що вступили в реакцію.
Вважають, що частки утворилася гашеного вапна ростуть переважно в одному напрямку; при цьому створюються напруги, що викликають розширення маси, яке теоретично становить 95,5% обсягу вихідного оксиду кальцію. Таке явище відбувається при гідратації крупнозернистих кристалів оксиду кальцію, що вимагає тривалого взаємодії з водою. Цементний камінь розширюється також при надмірному вмісті крупнокрісталліческіх зерен пери-Клазен (оксиду магнію), а також при великій кількості добавки гіпсу.
На заводах отримують клінкер з мінімально допустимою кількістю вільного оксиду кальцію в цементі, зміст периклаза і гіпсу в якому забезпечує рівномірність зміни обсягу. Досягається це за допомогою тонкого помелу сировинної шихти рівномірного складу, якісного випалу і швидкого охолодження клінкеру.
Оскільки розширення цементного каменю може проявитися в небезпечних розмірах через багато років після за-творіння цементу, стандартом передбачений прискорений метод випробування цементу. За ГОСТ стандартно виготовлені коржі цементного тесту піддаються через добу після замішування кип'ятіння у воді; після охолодження вони не повинні мати викривлень і навіть волосяні тріщини. У ряді країн випробування ведуть за методом Ле Шательє шляхом кип'ятіння через добу після замішування циліндрика цементного тесту, розрізаного по довжині і забезпеченого двома голками, кінці яких розходяться під дією напруг, що виникають в результаті розширення цементного каменю. Допустиме розширення становить 3-10 мм, причому максимальний його розмір передбачений в більшості стандартів. У ряді країн регламентований автоклавний метод випробування зразків призм протягом 3 год при тиску 2,1 МПа. У США допускається розширення портландцементу, рівне 0,8%, в інших країнах - 0,5, 1 і навіть 1,3%.
Тепловиділення. Гідратація цементу супроводжується виділенням тепла, що може бути встановлено по зміні температури цементного тесту, який міститься негайно після його замішування в термос. У тонкостінних бетонних конструкціях це тепло порівняно швидко розсіюється і помітно не впливає на структуру цементного каменю.
Проблема тепловиділення привернула увагу дослідників у зв'язку з тим, що в масивному бетоні гідротехнічних та інших видів споруд помітно підвищується температура до значення, часто перевищує, приблизно на 323К, температуру бетону при його укладанні. Зростання температури викликає напруження, які є результатом нерівномірного нагрівання та охолодження бетону; при малій його теплопровідності внутрішні шари масиву охолоджуються повільніше поверхневих. При виникненні великих термічних напружень в бетоні можуть з'явитися тріщини. Для усунення цих явищ застосовують по можливості худі бетонні суміші або укладають в товщу масиву труби, по яких надходить вода для охолодження бетону.
Клінкерні мінерали при повній гідратації розрізняються по термохімічну ефекту, який для C2S складається з тепла, що виділяється як при хімічної реакції, так і при адсорбції води гелем і становить 504 кДж / кг. Тепловиділення при гідратації C3S одно 260 кДж / кг. Теплота гідратації для C4AF 420 кДж / кг й для С3А - 869 кДж / кг. Теплота освіти гідросульфоалюмінатов кальцію становить 558 кДж / кг безводного С3А. Теплота гідратації для СаО визначена в 1170 кДж / кг і для MgO - 852 кДж / кг.
Вивчення тепловиділення при гідратації портландцементу різного мінералогічного складу підтвердило, що найбільш термічнимн мінералами в цементі є C3S і С3А, причому C4AF уповільнює тепловиділення інших мінералів. Основна кількість тепла виділяється в перші 3-7 діб твердіння. Зразкове тепловиділення чистого, що не містить добавок портландцементу для різної тривалості твердіння можна визначити за розробленими в нашій країні коефіцієнтам, що характеризує частку участі клінкерних мінералів в цьому процесі.
Введення в портландцемент малих кількостей активних мінеральних добавок помітно не впливає на встановлену залежність.
Стандартну термохімічну характеристику цементу знаходять по ГОСТ за допомогою термосного методу. Випробуванню піддають цементний розчин, в якому співвідношення між цементом і піском встановлюється в залежності від виду і марки цементу так, щоб максимальне підвищення температури було б близько до 288К. Витрата цементу в одиниці об'єму розчину зростає, якщо замість портландцементу застосовують пуццо-Ланового та шлакопортландцемент.
Зі збільшенням витрати цементу в 1 м3 бетону тепловиділення збільшується майже лінійно. Підвищення В / Ц призводить до помітного зростання теплового ефекту в разі застосування алітового і алюмінатного цементів. Залежність тепловиділення від В / Ц у бетонів на белітовом цементі менше. У бетонів з однаковим витратою цементу і рухливістю ізотермічний тепловиділення не залежить від властивостей наповнювачів, питомої теплоємності і середньої щільності матеріалу зерен. Пластифицирующие і воздухововлекающие добавки по-різному впливають на тепловиділення. Введення прискорювачів твердіння призводить до збільшення тепловиділення. Набухання і усадка цементу. Набухання і усадка обумовлені здатністю цементного каменю і бетону змінювати обсяг в залежності від хімічних процесів, що протікають при твердінні, і від вологості середовища, в якій вони знаходяться. Набухання супроводжується поглинанням води і збільшенням маси цементного каменю, що досягає 3-5% при тривалості твердіння 100 діб. Бетони, що знаходяться у воді, набухають менше, ніж цементний камінь; через 6-12 міс. відбувається стабілізація об'ємних змін, хоча маса при цьому продовжує збільшуватися. Набухання не викликає зниження міцності, як це буває при «запізнілою» гідратації СаОсвоб, периклаза, або при взаємодії лугів цементу з реакционноспособним заповнювачем бетону. Набухання цементного каменю слід розглядати як результат взаємодії з водою, при якому утворюється цементний гель адсорбує на своїй надзвичайно розвиненою поверхні воду, розсовує гідратів новоутворення. Тому при набуханні внутрішня структура цементного каменю ущільнюється. Безсумнівно, що набухання викликається також розклинюючим дією тонких плівок води і осмотическими силами, що виникають у зв'язку з різницею концентрацій на поверхнях гідратованих частинок, і напів-проникністю, властивою цементному каменю. Цементний камінь і затверділий бетон в повітряно-сухому середовищі дають усадку, що супроводжується втратою води. Швидкість усадки зростає зі зменшенням відносної вологості середовища, а абсолютна величина усадки (мм / м) в кілька разів перевищує набухання. Усадка спостерігається також при взаємодії гідроксиду кальцію в цементному камені з вуглекислотою повітря. Ця реакція протікає найбільш повно при певній відносній вологості повітря. Усадка бетону може привести до виникнення значних напружень, утворення мікротріщин і макротріщин, порушення монолітності конструкцій і створити тим самим умови для активної дії інших зовнішніх агресивних чинників. Небажана також усадка в попередньо напружених конструкціях.
При обчисленні втрат попереднього напруження, а також в розрахунках статично невизначених систем нормативні значення деформацій усадки приймаються поки ще тільки в залежності від марки бетону на стиск без урахування виду застосовуваного портландцементу, а також від жорсткості або рухливості бетонної суміші.
Міцність цементу - одна з найбільш важливих його фізико-механічних характеристик, від якої в основному і залежить міцність бетону в різних умовах тверднення. Характеристики міцності показники цементу визначають, випробовуючи затверділі зразки з піщаного розчину в установлені строки твердіння. При цих випробуваннях ми вже маємо справу з продуктом хімічної взаємодії з водою, що протікає при гідратації цементу, тому на одержувані показники міцності цементного розчину, його фізичні характеристики впливають умови, при яких відбуваються ці хімічні процеси.
У стандартах на методи випробувань цементу строго регламентуються водо-цементне відношення, умови приготування, ущільнення і затвердіння випробовуваних зразків, терміни їх випробування, склад розчину, вид застосовуваного піску, розміри зразків. Стандартні методики кожної країни мають свої відмінні риси, тому неможливо точно зіставити показники міцності цементів, одержувані в різних країнах. Таке зіставлення можливо лише в тому випадку, коли за різними стандартними методиками випробовується один і той же зразок цементу.
Для аліта і алітових портландцементов характерна близькість коефіцієнтів наростання міцності (в період від 1 міс до 2 років). При зіставленні ж інтенсивності твердіння і цементів з переважанням зазначених мінералів спостерігається певна різниця, особливо помітне для Беліта і белітового портландцементу в період твердіння від одного місяця до шести. Пояснюється це тим обставиною, що помітне зростання міцності Беліта в цей період не може проявитися при твердінні цементу, так як вирішальне значення для формування міцності цементного каменю мають процеси, пов'язані з участю в твердении C3S.
У спеціальних портландцементах, шлакових, пуцоланових, пластифікованих, гідрофобних та ін., Вплив мінералогічного складу вихідного цементного клінкеру на міцність цементу зберігається, однак при менших відносних значеннях одержуваних показників міцності. Разом з тим необхідно враховувати можливість зміни цих коефіцієнтів в залежності від складу бетону, змісту в складі цементу активних мінеральних добавок, умов його виготовлення і температурно-вологісних умов тверднення.
Швидкість взаємодії цементних зерен з водою залежить від сумарної поверхні зерен або їх питомої поверхні (см2 / г). Зі збільшенням тонкості помелу (питомої поверхні) зростає швидкість процесів твердіння і підвищується міцність цементного каменю. Щоб отримати задану міцність, необхідно підібрати не тільки мінералогічний склад вихідного клінкеру і речовий склад цементу, а й оптимальну гранулометрію цементного порошку при певній його питомої поверхні.
При збільшенні питомої поверхні незалежно від його мінералогічного складу гідратіруется більше цементу. Для попередження значного розвитку усадки та інших небажаних явищ слід правильно підбирати дозування гіпсу. Від цементу залежить не тільки міцність, але і інші властивості бетону, в першу чергу, такі, як морозостійкість, тріщиностійкість та ін. Вимоги до питомої поверхні цементу повинні висуватися з урахуванням і цих властивостей. При раціональному гранулометричному складі цементу створюються умови для тривалого протікання процесів твердіння цементу, що забезпечують його «самозалічування» при різних напружених станах.
Значно прискорити твердіння цементу і підвищити його міцність у віці до 28 діб можна, вводячи спеціальні добавки - прискорювачі твердіння, що є переважно солями одновалентних, двовалентних і тривалентних металів. Найбільше практичне застосування отримав хлористий кальцій, а також добавки сульфатів і карбонатів натрію і калію. Оптимальне дозування добавок встановлюють зазвичай дослідним шляхом.
Повзучість цементного каменю і його здатність до релаксації напруг при його висиханні підвищуються. Спостереження Девіса за ползучестью бетону, що тривали протягом 30 років, показали, що деформація повзучості через 1 рік, прийнята за одиницю, зростає через два роки до 1,14, через 5 років - до 1,2, через 10 років - до 1, 26, через 20 років - до 1,33 і через 30 років - до 1,36.
Незважаючи на велику кількість досліджень єдиного рівняння для опису закономірностей деформацій повзучості бетону в часі немає. Виявлено лінійні і нелінійні деформації повзучості. До деякої межі навантаження при стисненні деформації повзучості лінійно залежать від значення напруги в бетоні.
Перехід лінійної повзучості в нелінійну відбувається в матеріалі в умовах стиснення при напрузі вище RT, коли виявляються мікротріщини. Аналіз фізичних явищ в бетоні показує, що тривала дія навантаження з напругою, що перевищують RT, викликає руйнування структури, вловлює зі зміни швидкості ультразвуку.
Міра повзучості має різне значення для бетону на звичайному портландцементі і на високоміцному. Для розрахунків приймається, що повзучість на високоміцному портландцементе менше. Виходять з того, що зменшення заходи повзучості зі збільшенням віку бетону однаково для звичайного і високоміцного портланднементов.
Морозостійкість - це здатність бетону чинити опір попеременному замерзання відтавання при насиченні його прісною або морською водою.
Найбільш швидко в насиченому водою бетоні замерзає «вільна» вода, що знаходиться в порожнинах і макропор цементного каменю; це відбувається при температурі трохи нижче нуля, оскільки у воді містяться такі розчинні гідратів новоутворення, як луги та ін. Температура замерзання води в капілляpax залежить від розміру капілярів; в особливо дрібних утворюється при мінус 233-223К. З подальшим зниженням температури зростає кількість води, перетворюється в лід, але навіть при 195К деяка частина води в найбільш дрібних порах всередині гелю залишається.
Як відомо, перетворення води в лід супроводжується збільшенням обсягу на 9%. Г. І. Горчаков вважає, що головними чинниками, що визначають напруги в стінках капілярів цементного каменю при замерзанні води, є: ступінь заповнення капілярів водою, проникність стінок по відношенню до води, швидкість кристалізації води і параметри, що характеризують внутрішній розмір капілярів і товщину їх стінок . Зниження міцності і руйнування бетону під дією змінного заморожування і відтавання пояснюється, головним чином, напругою, що виникають в структурі цементного каменю і бетону.
Вважають також, що руйнування стінок пір в цементному камені при заморожуванні і відтаванні - наслідок виникнення гідравлічного тиску води перед фронтом промерзання.
Щоб отримати бетон підвищеної морозостійкості дуже важливо правильно вибрати цемент з урахуванням його хіміко-мінералогічного складу, дисперсності, наявності активних мінеральних добавок, а також повітро-утягують, газообразующих, пластифицирующих і гідрофобних речовин. Важливі також витрата цементу на 1 м3 бетону, вид і якість застосовуваних наповнювачів.
Найбільш морозостійкі бетони па алітових високоміцних, а також на сульфатостійких портландцементах. Найменш морозостійкі при температурах замерзання до мінус 223К бетони на пуцоланових і шлакопортландцемент в зв'язку з підвищеною кількістю води, адсорбционно утримуваної містяться в цих цементах активними мінеральними добавками. Слід зазначити, що пропарювання знижує морозостійкість цементних бетонів.

До групи цементів, що застосовуються для приготування цементних бетонів і розчинів, відносяться всі види портландцементів, шлакопортландцементів, пуцоланових портландцементов, піщанистий портландцемент, глиноземисті цементи, що розширюються і безусадочние цементи і сульфато-шлаковий цемент.
Портландцемент - гідравлічне в'язка, що твердне у воді і на повітрі, що отримується шляхом спільного тонкого подрібнення клінкеру і необхідної кількості гіпсу. Клінкер виходить в результаті випалення до спікання сировинної суміші належного складу з переважанням силікатів кальцію (70-80%).
Виготовляються такі різновиди портландцементу: пластифікований; гідрофобний; сульфатостойкий; з помірною екзотермії; бистротвердеющий; білий; кольоровий; тампонажний; для бетонних покриттів автомобільних доріг; для виробництва азбестоцементних виробів; магнезійний.
Пластифікований портландцемент виготовляється шляхом введення в звичайний портландцемент при його помелі пластифицирующей поверхнево-активна добавка, що надає бетонів та розчинів на цьому цементі підвищену рухливість, зручний-укладиваемость і морозостійкість.
Гідрофобний портландцемент виготовляється шляхом введення в звичайний портландцемент гідрофобно-пластифицирующей добавки, що знижує гігроскопічність цементу при його зберіганні і підвищує рухливість, легкоукладальність і морозостійкість бетонів і розчинів на цьому цементі. Гідрофобний портландцемент НЕ комкуется і практично не втрачає міцності при тривалих перевезеннях і зберіганні.
Сульфатостійкий портландцемент виготовляється з клінкеру нормованого хімічного і мінералогічного складів.Він має підвищену сульфат-кісткою і зниженою екзотермії, необхідними для виготовлення бетонних і залізобетонних конструкцій зовнішніх зон гідротехнічних та інших споруд, що працюють в умовах сульфатної агресії при одночасному систематичному поперемінному заморожуванні і відтаванні, зволоженні і висиханні.
Портландцемент з помірною екзотермії виготовляється з клінкеру нормованого мінералогічного складу, що забезпечує при кілька підвищеній сульфатостійкості помірну екзотермії, необхідну при виготовленні бетонних і залізобетонних конструкцій, що працюють в прісній або слабо мінералізованої води і в умовах систематичного багаторазового заморожування і відтавання, зволоження і висихання.
Швидкотвердіючий портландцемент володіє більш інтенсивним, ніж звичайний портландцемент, наростанням міцності в початковий період твердіння.
Білий портландцемент - гідравлічна в'язка білого кольору, що її готують шляхом спільного тонкого подрібнення малозалізистого клінкеру, одержуваного спеканием при випалюванні сировинної суміші відповідного складу, активної мінеральної добавки і гіпсу. Активна мінеральна добавка і гіпс в тонкоподрібненому стані повинні мати білизну не нижче встановленої для цементу даного сорту. Для підвищення білизни та усунення зеленуватих відтінків клінкер піддається відбілюванню.
На основі білого портландцементу (або клінкеру) шляхом ретельного змішування або спільного помелу з фарбувальними пігментами можуть бути отримані цементи різних кольорів.

Сторінок: 1 2 3 4 5 6 7

Рубрики: Будівельні матеріали та Інструменти

Мітки: Будівельний розчин, Тампонажний цемент, Кольоровий цемент

Кольоровий портландцемент - гідравлічна в'язка, що отримується шляхом сумісного помелу портландцементного клінкеру з пігментним сировиною, мінеральними або органічними пігментами, а також помелу кольорових клінкерів з активною мінеральною добавкою в кількості до 6% і необхідною кількістю гіпсу. Для виробництва кольорових цементів використовується клінкер білого портландцементу, кольоровий клінкер, а також вибілені клінкери зі зниженим вмістом фарбувальних оксидів заліза і марганцю.
Кольорові портландцементу поділяються на такі різновиди: жовті, рожеві, червоні, коричневі, зелені, блакитні і чорні.
Тампонажний цемент, який є різновидом портландцементу, має високу міцність в початкові терміни твердіння, необхідної при тампонування нафтових і газових свердловин.

Тампонажний цемент випускається двох видів: «для холодних» свердловин і для «гарячих» свердловин. Він застосовується у вигляді цементного тесту складу 1: 0С підвищеним вмістом води (40-50%).
Портландцемент (в тому числі пластифікований і гідрофобний), призначений для бетонних покриттів автомобільних доріг, повинен відповідати таким спеціальним вимогам:

1. введення інертних добавок до складу портландцементу не допускається;
2. допускається введення до складу портландцементу при його помелі активних мінеральних добавок тільки у вигляді гранульованого доменного шлаку в кількості не більше 15%;
3. розрахунковий зміст трехкальциевого алюмінату в клінкері допускається не більше 10%.

Портландцемент для виробництва азбестоцементних виробів - гідравлічна в'язка, що отримується шляхом спільного тонкого подрібнення портландцементного клінкеру нормованого хімічного і мінералогічного складу і гіпсу; цемент не повинен містити ніяких активних або інертних мінеральних добавок.
Магнезійний портландцемент - гідравлічна в'язка, продукт тонкого подрібнення клінкеру, одержуваного шляхом випалу до спікання збагаченої окисом Заліза штучної суміші вапняно-магнезіальних і глинистих порід, склад якої забезпечує переважання в отриманому клінкері силікатів кальцію.
Шлакопортландцемент - гідравлічна в'язка, що твердне у воді і на повітрі, що отримується шляхом спільного тонкого подрібнення клінкеру, необхідної кількості гіпсу і доменного гранульованого шлаку або шляхом ретельного змішування тих же матеріалів, подрібнених роздільно. Ваговий вміст шлаку в шлакопортландцементі має перебувати в межах 30-70%.
До різновидів шлакопортландцемента відносяться бистротвердеющий шлакопортландцемент і шлаковий магнезійний портландцемент.
Шлакопортландцемент має приблизно такий же воздухостойкость, як і звичайний портландцемент, але бетони і розчини на основі шлакопортландцементу щодо морозостійкості поступаються бетонів та розчинів на звичайному портландцементі.
Шлакопортландцемент не робить корродирующего дії на закладену в бетон сталеву арматуру і досить міцно зчіплюється з нею. Тому його застосовують в залізобетонних конструкціях нарівні з портландцементом. Схоплювання і твердіння шлакопортландцементу відбувається повільніше, ніж портландцементу, особливо при низьких позитивних температурах.

При твердінні шлакопортландцементу виділяється менше тепла, ніж при твердінні портландцементу. Це дозволяє ефективно застосовувати шлакопортландцемент в масивних спорудах.
Швидкотвердіючий шлакопортландцемент володіє більш інтенсивним, ніж звичайний шлакопортландцемент, наростанням міцності в початковий період твердіння. Кількість доменного гранульованого шлаку в швидкотвердіючу шлакопортландцементі має становити не менше 30 і не більше 50% від ваги цементу.
Жужільний магнезійний портландцемент - гідравлічна в'язка, що отримується спільним тонким подрібненням магнезиального портландцементного клінкеру, гранульованого доменного шлаку і необхідної кількості гіпсу або ретельно змішуванням тих же матеріалів, подрібнених роздільно. Ваговий вміст гранульованого доменного шлаку повинна становити не менше 30 і не більше 70% від ваги готового продукту.
Пуцолановий портландцемент - гідравлічна в'язка, що твердне у по-Де і у вологих умовах, що отримується шляхом спільного тонкого подрібнення клінкеру, необхідної кількості гіпсу і активної мінеральної добавки або шляхом ретельного змішування тих же матеріалів, подрібнених роздільно.
Бетони, виготовлені з пуццоланового портландцементу, відрізняються підвищеною водостійкістю і водонепроникністю. Пуцолановий портландцемент ефективно твердне у воді і у вологих умовах. При твердінні на повітрі він дає трохи більшу усадку, ніж портландцемент.

Морозостійкість і воздухостойкость бетонів на пуцолановому портландцементе нижче, ніж бетонів на портландцементі.
Пуцолановий портландцемент при твердінні виділяє менше тепла, ніж портландцемент, тому його не слід застосовувати для бетонних робіт при знижених температурах, доцільно його використання для бетонування масивних споруд.
Сульфатостойкий пуццолановий портландцемент виготовляється з клінкеру нір. мировалось хімічного і мінералогічного складу, що забезпечує підвищену в порівнянні зі звичайним пуцолановий портландцементом сульфатостойкость, необхідну для виготовлення бетонних і залізобетонних конструкцій, що працюють в підводних або підземних частинах споруд в умовах сульфатної агресії.
Піщанистий портландцемент являє собою в'язке, найбільш ефективно твердне при автоклавної обробці і складається з суміші тонкоподрібненого-го портландцементного клінкеру і кварцового піску при необхідній добавці гіпсу. Його отримують шляхом спільного помелу складових компонентів або ретельного змішування тих же компонентів, подрібнених роздільно.
Глиноземистий цемент - швидкотвердіюче гідравлічна в'язка, що отримується шляхом тонкого подрібнення клінкеру, виготовленого розплавленням або випалюванням до спікання сировинної суміші належного складу, що забезпечує переважання в готовому продукті низькоосновних алюмінатів кальцію.
До різновидів глиноземистого цементу відноситься високоглиноземний цемент.
Обов'язковою умовою для нормального твердіння глиноземистого цементу і тривалого збереження їм міцності є знижена позитивна температура затвердіння (нижче 25 ° С) в початкові і наступні терміни твердіння, через що ці цементи не допускається застосовувати в умовах жаркого клімату.

Забороняється змішувати глиноземний цемент з портландцементом і іншими видами цементів.
Високоглиноземний цемент відрізняється від звичайного глиноземистого цементу більш високим вмістом глинозему, володіє високою вогнетривкістю і застосовується для виготовлення вогнетривких бетонів і розчинів.
Водонепроникний цемент, що розширюється (ВРЦ) є швидко схоплюють і швидко твердіє гідравлічним в'яжучим, одержуваних шляхом ретельного змішування глиноземистого цементу, високоміцного або будівельного гіпсу і меленого високоосновного гідроалюмінати кальцію приблизно в таких пропорціях: глиноземистого цементу - 70, гіпсу - 20, чотирьох кальцієвого гідроалюмінати - 10% .
Водонепроникний безусадочний цемент (ВБЦ) є бистросхвативающегося-ся і швидко твердіє гідравлічним в'яжучим, одержуваних шляхом ретельного змішування тих же компонентів, що і при виробництві розширюється цементу ВРЦ, але в інших співвідношеннях.

Гіпсогліноземістий розширюється цемент є швидкотвердіючу гід-дравліческім в'язким, одержуваних спільним тонким подрібненням високоглиноземистих шлаків (70%) і природного двуводного гіпсу (30%).
Сульфатно-шлаковий цемент - гідравлічне в'язка, що отримується шляхом спільного тонкого подрібнення висушених гранульованих доменних шлаків я гіпсу або природного або високообожженного сульфату кальцію, розмелених з невеликою добавкою портландцементу, вапна або обпаленого доломіту.

Найважливішим властивістю сульфатно-шлакових цементів є підвищена стійкість в сульфатних водах. При твердінні сульфатно-шлаковий цемент виділяє менше тепла, ніж портландцемент. Сульфатно-шлаковий цемент не робить корродирующего дії на закладену в бетон сталеву арматуру.
Категорично забороняється змішування сульфатно-шлакового цементу з вапном, цементом і його різновидами і іншими цементамі.
Вапно. Будівельна вапно виходить шляхом випалу нижче температури спікання кальцієво-магнієвих карбонатних гірських порід - вапняків, крейди, поломітізірованних вапняків, доломіту і мергелистих вапняків і випускається в Комов або тонкоподрібненому вигляді.
Тонкоподрібненого будівельна вапно виходить шляхом гасіння або розмелювання комовой вапна, в процесі якого допускається введення мінеральних тонко-мелених добавок.
За умовами твердіння вапно будівельна розділяється на повітряну і гідравлічну.

Вапно будівельне повітряне - продукт, одержуваний шляхом випалу до можливо повного виділення вуглекислоти з чистих або доломітізірованних через ветняков. Вона забезпечує твердіння і збереження міцності будівельних розчини в повітряно-сухих умовах.
Вапно будівельне повітряне виготовляється наступних видів: негашене комове - продукт випалу карбонатної сировини з вмістом глинистих домішок не більше 6%;
негашене молотая- продукт помелу комовой вапна, а також спільного помелу вапна з різними мінеральними добавками;
гидратная (пушонка) - продукт гідратації негашеного вапна, вологість вапна-гідратного не повинна перевищувати 5%, вважаючи на вологе речовина;
мелена карбонатная - продукт спільного помелу негашеного вапна і карбонатних порід.
Вапно будівельне повітряне комове негашене, мелена і вапно гідратне випускаються двох сортів: першого і другого.
Вапно будівельне гідравлічна випускається в порошкоподібному вигляді і являє собою тонкомолотую обпалену мергелистих карбонатную гірську породу з вмістом глинистих домішок від 6 до 20%.
Розчини та бетони на гідравлічної вапна після затвердіння на повітрі продовжують тверднути і зберігати свою міцність і під водою.
За швидкістю гасіння вапно поділяється на Бистрогасящуюся (менше 20 хв) і медленногасящуюся (більше 20 хв). Зміст непогашених зерен в комовой вапна після її гасіння повинно бути не більше 10% в 1-му сорті і не більше 20% - у 2-му.
Вапняно-шлакові, вапняно-пуццолановиє, вапняно-кремнеземисті, вапняно-нефеліном-ші в'яжучі та романцемент.Вапняно-шлакові (гідравлічні) в'яжучі одержують шляхом спільного подрібнення висушених гранульованих доменних шлаків і вапна (гідравлічної або повітряної) або ретельного змішування в сухому вигляді тих же матеріалів, подрібнених роздільно в тонкий порошок. Зміст вапна повинно знаходитися в межах 10-30%.
Для регулювання термінів схоплювання і поліпшення процесів твердіння додається при помелі цього в'яжучого близько 5% гіпсу; можлива також добавка 10-20% Портландцементу.
Вапняно-шлакові в'яжучий повільно схоплюється і повільно твердне, але при тривалому нормальному твердінні у вологих умовах або у воді набуває значну міцність.
Морозостійкість бетону і розчину на вапняно-шлакових в'яжучих низька 1 значно підвищується при наявності в їх складі близько 20% портландцементу.
Вапняно-пуццолановиє в'яжучі поділяються на такі:
1. Вапняно-пуццолановиє, одержувані шляхом спільного подрібнення активної мінеральної добавки з вапном і при необхідності з добавкою портландцементу;
2. Вапняно-зольні (в тому числі сланцезольние), одержувані шляхом спільного помелу паливних зол і шлаків, що містять окис кальцію в кількості не менше 15% з кремнеземистого активної мінеральної добавкою і при необхідності з добавкою портландцементу.

Для регулювання термінів схоплювання і поліпшення процесів твердіння при помелі цих в'яжучих додається близько 5% гіпсу.
Вапняно-пуццолановиє в'яжучі твердіють повільно при знижених позитивних температурах і швидше при тепловій обробці, особливо в автоклаві.
Вапняно-кремнеземисті і вапняно-нефелійовие в'яжучі являють собою тонкоподрібнені суміші матеріалів належного складу. Бетони на цих в'яжучих в результаті короткочасного твердіння в автоклавах утворюють міцний камінь.
Вапняно-кремнеземисті в'яжучі складаються з суміші тонкоподрібнених кремнеземистих матеріалів (кварцовий пісок, маршалит, пісковики, активні мінеральні добавки і ін.) І необхідної кількості вапна.
Вапняно-нефелінові в'яжучі складаються з суміші тонкоизмельченного висушеного нефелінового шламу, що характеризується високим вмістом Двухкальціевий силікату, і необхідної кількості вапна.
Романцемент - гідравлічна в'язка, що отримується шляхом подрібнення в тонкий порошок обпалених вапняних або магнезіальних мергелів або ж штучних сумішей вапняків і глин при температурах, при яких обпікає матеріал не доводиться до спікання. Терміни схоплювання романцемент від початку затвердіння повинні бути: початок не раніше 15 хв, кінець - не пізніше 24 год.
Гіпсові в'яжучі. Це повітряні в'яжучі, одержувані шляхом теплової обробки гіпсової сировини і помелу до або після цієї обробки. Виробляються такі види гіпсових в'яжучих матеріалів: гіпс будівельний; гіпс формувальний; гіпс технічний (високоміцний); ангідритного в'яжучий; високообжіговий гіпс;
гіпсові в'яжучі з гипсосодержащих порід.
При виробництві гіпсу будівельного для регулювання термінів схоплювання і поліпшення його фізико-механічних властивостей допускається введення добавок. Залежно від якості гіпс будівельний підрозділяється на перший і другий сорт.
Гіпс формовочний- продукт теплової обробки гіпсового природного каменю, що відрізняється від гіпсу будівельного більш тонким помелом і більшою міцністю. Величина відносного об'ємного розширення формувального гіпсу не повинна перевищувати 0,15%.
Гіпс технічний (високоміцний) - продукт, одержуваний тепловлажностной обробкою гіпсового каменю під тиском з наступним його помелом. Гіпс технічний відрізняється порівняно малою водопотребностью і підвищену міцність.
Ангідритного в'яжучий - продукт випалу при температурі 600-800 ° С гіпсового каменю або природного ангідриту (без випалу), подрібненого в тонкий порошок разом з різними добавками (каталізаторами).
Як добавки при виготовленні ангідритного в'яжучого застосовують бісульфат або сульфат натрію в суміші з залізним або мідним купоросом, вапно, доломіт, обпалений при температурі близько 900 ° С, основний доменний шлак, золи горючих сланців і ін.

Високообжіговий гіпс - продукт випалу при температурі 800-1000 ° С сировини, що складається з двуводного гіпсу або ангідриту, подрібнений в тонкий порошок. Гіпсові в'яжучі з гипсосодержащих порід - продукти теплової обробки гіпессодержащіх порід (сажі, гліногіпса) і відходів промисловості.

Не допускається їх застосування для виготовлення виробів і конструкцій, що експлуатуються в умовах з відносною вологістю повітря більше 60%.
Магнезіальні в'яжучі являють собою тонкомолотиє порошки, що містять окис магнію і тверднуть при замішуванні водними розчинами деяких солей ,, головним чином хлористого або сірчанокислого магнію.
Магнезіальні в'яжучі виготовляються наступних видів:
магнезит каустичний виходить шляхом випалу при температурі дисоціації і нижче температури спікання природного магнезиту і підрозділяється залежно від хімічного складу на перший, другий і третій класи;
доломіт Каустичний (замінник каустичної магнезиту для менш відповідальний них виробів), який одержують шляхом випалу природного доломіту до повного виділення вуглекислоти з вуглекислого магнію з подальшим помелом.
Як затворітелей для магнезіальних в'яжучих застосовується водний розчин хлористого або сірчанокислого магнію. Як замінники при спеціальному обґрунтуванні для замішування можуть бути застосовані розчини наступних солей: хлористого або сірчанокислого заліза, хлористого цинку, що відходить ропи (відходи при добуванні бромг з морських озер), карналіта штучного, розчини соляної або сірчаної кислот.
Магнезіальні в'яжучі можуть застосовуватися тільки за умови тверднення їх на повітрі з відносною вологістю менше 60%.
Скло рідке. Скло рідке підрозділяється на натриевое і калійне.
Натрієве скло рідке застосовується в якості в'яжучого у вигляді водного розчину спільно з кремнійфтористим натрієм або іншими спеціальними добавками і меленими наповнювачами. У будівництві застосовується натрієве скло рідке з модулем від 2,5 до 3. Кремнефтористий натрій технічний застосовується 1-го і 2-го сортів.
Калійне скло рідке застосовується у вигляді водного розчину в якості сполучного в силікатних фарбах, мастиках і замазки. Модуль калійного рідкого * скла повинен бути в межах від 3 до 4; питома вага - від 1,4 до 1,42.
Натрієве скло рідке застосовується для:
ущільнення (силікати) грунтів, бетонної і кам'яної кладки;
приготування жаротривких і вогнетривких бетонів з граничною температурою експлуатації не більше 1400 ° С;
приготування кислотостійких бетонів і розчинів;
приготування вогнезахисних обмазок.
Калійне скло рідке застосовується для приготування:
1. силікатних фарб, що призначаються для фарбування фасадів та внутрішніх поверхонь виробничих будівель;
2. кислотостойких бетонів і розчинів.

Кислототривкий кварцовий кремнефторістий цемент являє собою порошкоподібний матеріал, виготовлений шляхом спільного помелу або ретельного змішування окремо подрібнених кварцового піску і кремнефтористого натрію зачиняє на водному розчині силікату натрію (скло рідке), після чого він перетворюється на повітрі в міцне камневидное тіло, здатне протистояти дії більшості мінеральних і органічних кислот.