Обновлено: 08.07.2024

Особенности использования в строительстве портландцементного клинкера. Рассмотрение свойств цементов и их применения. Виды портландцемента: шлакопортландцемент, быстротвердеющий, сверхбыстротвердеющий высокопрочный и гидрофобный портландцементы.

Рубрика	Строительство и архитектура
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	11.03.2014
Размер файла	45,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина

Факультет строительного материаловедения

Кафедра материаловедения в строительстве

Виды цементов на основе портландцементного клинкера. Свойства и применение

Руководитель В.Б. Ежов

• 1. Портландцементный клинкер
• 2. Виды портландцемента
  • 2.1 Быстротвердеющий портландцемент
  • 2.2 Сверхбыстротвердеющий высокопрочный портландцемент (СБТЦ)
  • 2.3 Гидрофобный портландцемент
  • 2.4 Шлакопортландцемент

  Цемент является одним из важнейших строительных материалов. Его применяют для изготовления бетонов, бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, асбестоцементных изделий. Изготовляют его на крупных механизированных и автоматизированных заводах. Цемент Ї это гидравлическое вяжущее вещество, представляющее собой тонкоразмолотый минеральный порошок, способный при смешении с водой образовывать пластичную массу, с течением времени затвердевающую в камневидное тело. Главной составной частью цемента являются силикаты и алюминаты кальция, образовавшиеся при высокотемпературной обработке сырьевых материалов, доведенных до частичного или полного плавления.

  1. Портландцементный клинкер

  портландцементный клинкер строительство

  Портландцементный клинкер является продуктом совместного обжига известняка (75-78%) и глины (22-25%) до спекания тонкодисперсной сырьевой смеси. Химический состав портландцементного клинкера характеризуется следующим содержанием главных оксидов: СaO - 63Ї76%, SiO₂ - 21Ї24% , Al₂O₃ -4Ї8% , Fe₂O₃-2Ї4%.В качестве примесей обычно присутствуют MgO - 0,5Ї5%, SO₃-0,3Ї1% и др. В процессе помола к портландцементному клинкеру можно добавить 5-20% гранулированных доменных шлаков или активных минеральных кремнеземистых добавок осадочного происхождения до 10 %.

  Основной характеристикой клинкера служит его минералогический состав т.е. содержание С₃S,C₂S,C₃A и C₄AF.Учитывая что каждому минералу присущи свои особенности ,которые в той или иной степени влияют на общие свойства цемента, строителям нельзя обращать внимания только на прочностные показатели.

  Наибольшей интенсивностью нарастания прочности отличается C₃A,но он как и C₄AF, дает низкую прочность. Последнее место как по обсолютным показателям прочности, так и по интенсивности роста прочности , занимает белит. Следует отметить, что в длительные периоды времени белит способен набирать высокую прочность. Аналогичным образом ведут себя смеси из этих компонентов. Наибольшую прочность показали двухкомпонентные смеси алита и C₃A, наименьшую Ї алит в смеси с белитом и алит в смеси с C₄AF. Увеличение содержание С₃А до 15 % повышает прочность в первые сроки твердения , но в дальнейшем дает уменьшение прочности. Содержание C₃A до 10% дает наилучший постоянный прирост прочности при объединении с C₃S, хотя отдельно C₃A, как отмечалось выше, дает весьма малую прочность. В этом случае положительную роль сыграло присутствие в цементе гипса, который добавляется при помоле клинкера. С ним образуется при твердении теста комплексная соль Ї кристаллический гидросульфоалюминат кальция 3CaO*Al₂O₃*3CaSO₄*31H₂O, называемая эттерингит.

  2. Виды портландцемента

  2.1 Быстротвердеющий портландцемент

  Получается в основном за счет повышенного содержания в клинкере быстротвердеющих минералов C₃S и С₃A т.е. чтобы цемент был алитоалюминатным. Желательное содержание этих минералов находится в приделах: C₃S-50Ї60%, C₃A-8Ї12%, а в сумма их должна быть не менее 65% . Повышенное содержание этих соединений должно сопровождаться и повышенным содержанием двуводного гипса, вводимого при помоле клинкера. Гипсового камня принимается такое количество, которое может быть химически связано в твердеющем портландцементном тесте в течении первых 24 ч после его затворения, что обычно составляет около 3% (2%-5%).

  Для ускорения процессов твердения необходим более тонкий и однородный помол сырьевой смеси , использование исходных материалов по возможности с аморфной структурой, поддерживание повышенных температур при обжиге с добавлением в смесь минерализаторов (например, плавикового шпата), более быстрое охлаждение клинкера, выходящего из зоны спекания, более тонкий помол клинкера (до 3500-4000 см 2 /г).Скорость нарастания прочности цементного камня можно увеличить также путем введения химической добавки - хлористого кальция, соляной кислоты или других веществ аналогичного действия, вводимых в малых дозах.

  Производство быстротвердеющего портландцемента началось в нашей стране с 1955 г., что позволило снизить расход цемента в бетоне и уменьшить энергозатраты на теплообработку изделий в связи с укороченной ее продолжительностью.

  2.2 Сверхбыстротвердеющий высокопрочный портландцемент (СБТЦ)

  Отличается от быстротвердеющего значительно более высокой ранней прочностью. Так, например, через 6 часов после затворения водой фиксируется прочность в 10 МПа, что в 2 раза больше получаемой прочности при твердении теста на основе (СБТЦ). При использовании СБТЦ можно 1 Ї 4 часа можно получить прочность бетона, достаточную для распалубки изделий, расход цемента снизить до 20 %, значительно сократить энергозатраты на тепло - обработку изделий.

  В технологический период при изготовлении СБТЦ в сырьевую смесь вводят галогеносодержащие вещества, например вторид кальция, увеличивают количество в смеси содержание алюминатов.

  На ряду быстротвердеющих и сверхбыстротвердеющих цементов можно по своим свойствам расположить еще особо быстротвердеющий цемент. Он является высокопрочным и в возрасте 1 сутки имеет придел прочности при сжатии 20-25 МПа. В нем 65-68% С₃S,C₃A до 8%. Его удельная поверхность Ї свыше 4000Ї4500 см 2 /г.

  2.3 Гидрофобный портландцемент

  Гидрофобный портландцемент -- гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением портландцементного клинкера и гидрофобизующей поверхностно-активной добавки при обычной дозировке гипса.

  Этот портландцемент отличается от обыкновенного пониженной гигроскопичностью при хранении и перевозках в неблагоприятных условиях, а также способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим растворам и бетонам -- повышенную морозостойкость. Для производства гидрофобных цементов необходима установка точно дозирующего устройства, которое равномерно снабжает гидрофобизующей добавкой при помоле цемента. Гидрофобный портландцемент имеет те же марки, что и портландцемент--400, 500, 550 и 600. Гидрофобизации могут подвергаться специальные портландцементы.

  В качестве гидрофобизующего поверхностно-активного вещества применяют мылонафт, асидол-мылонафт, олеиновую кислоту или окисленный петролатум в количестве 0,06--0,30% массы цемента в пересчете на сухое вещество. В последние годы накопился опыт производства и применения этих добавок, позволяющий предотвратить вызываемые ими отрицательные явления -- повышенное пылеобразование при помоле и транспортировке цемента и высокое воздухововлечение получаемых растворов и бетонов.

  НИИЦементом была разработана и успешно применяется на трех заводах рациональная композиция синтетической добавки ЛЗГФ, представляющей собой раствор высокомолекулярных жирных кислот в минеральном масле (1:2) при использовании кубовых остатков СЖК. При оптимальном содержании ПАВ и режиме измельчения гидрофобный цемент с добавкой ЛЗГФ равноценен по показателям прочности и срокам схватывания исходному без ПАВ портландцементу.

  Применение гидрофобных цементов, а также непосредственная гидрофобизация растворов и бетонов в процессе изготовления улучшает удобоукладываемость бетонных и растворных смесей, сокращает расход цемента, так как уменьшается водопотребность. У бетонов на гидрофобных портландцементах снижается скорость испарения воды в условиях сухого климата, что способствует повышению их стойкости. Гидрофобизующие добавки повышают связность бетонных смесей, предотвращая их расслаивание и значительно облегчая их транспортировку в автосамосвалах и выгрузку из них. Бетоны на гидрофобных цементах характеризуются меньшим капиллярным всасыванием и водопоглощением.

  Гидрофобный портландцемент применяется в первую очередь в тех случаях, когда требуется длительное хранение и перевозка на дальние расстояния, особенно водным и морским путями. Его можно применять наравне с обыкновенным портландцементом в различных строительных работах, преимущественно для наружной декоративной облицовки зданий, для изготовления гидроизоляционных штукатурок, бетонов в дорожном и аэродромном строительстве, а также в гидротехническом бетоне и в тех случаях, когда необходимо транспортировать бетонные и растворные смеси с помощью насосов. Поскольку гидрофобный портландцемент отличается высокой тонкостью помола и повышенной сыпучестью (что обусловливается действием гидрофобизующей добавки), желательно доставлять его на место применения в таре, особенно в тех случаях, когда разгрузка производится в закрытых помещениях вручную. Следует учитывать, что гидрофобизация не может коренным образом изменить характер твердения цементов и их строительно-технические свойства, она только заметно улучшает свойства цементов. Поэтому необходимо, чтобы по химико-минералогическому составу исходного клинкера и содержанию активных минеральных добавок цементы полностью удовлетворяли требованиям, которые регламентированы стандартами и другими нормативными документами.

  Доменные шлаки для изготовления различного рода строительных материалов используются уже больше 100 лет. В 1865 г., вскоре после того, как стали применять грануляцию шлаков водой и были выявлены их гидравлические свойства, возникло производство стеновых камней из смеси извести и шлака.

  Шлакопортландцемент является гидравлическим вяжущим веществом, получаемым путем совместного тонкого измельчения клинкера и высушенного гранулированного доменного шлака с обычной добавкой гипса; шлакопортландцемент можно изготовить тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно.

  По ГОСТ доменного шлака в этом цементе должно быть не меньше 21% и не больше 60% массы цемента; часть шлака можно заменить активной минеральной добавкой (трепелом) (не более 10% массы цемента), что способствует улучшению технических свойств вяжущего. В шлакопортландцементе, предназначаемом для применения в массивных гидротехнических сооружениях, предельное содержание шлака не регламентируется и устанавливается по соглашению сторон. Разновидностями шлакопортландцемента являются нормальный быстротвердеющий и сульфатостойкий портландцементы. Технология производства шлакопортландцемента отличается тем, что гранулированный доменный шлак подвергается сушке при температурах, исключающих возможность его рекристаллизации, и в высушенном виде подается в цементные мельницы. При помоле шлакопортландцемента производительность многокамерных трубных мельниц понижается, что объясняется, по-видимому, низкой средней плотностью шлака, ограничивающей возможность достаточного заполнения по массе объема мельниц. Иные результаты получаются при применении кислых шлаков как мокрой, так и в особенности полусухой грануляции. При совместном помоле с клинкером эти шлаки, хотя они и в значительной степени остеклованы, не сосредотачиваются в тончайших фракциях цементного порошка. Наличие крупных зерен шлака в составе шлакопортландцемента несколько замедляет процесс твердения.

  Для получения каждого компонента с наиболее приемлемой для него тонкостью помола следует размалывать клинкер и шлак раздельно. В зависимости от сравнительной сопротивляемости клинкера и шлака измельчению принимают две схемы помола. По первой схеме клинкер предварительно измельчают сначала в первой мельнице, а затем уже во второй совместно со шлаком. Такая схема рациональна при более низкой размалываемости шлака, чем клинкера. В этом случае достигается особо тонкий помол клинкера, что ускоряет твердение шлакопортландцемента. Вторая схема предусматривает обычный совместный помол шлака и клинкера при примерно одинаковой их размалываемости. В этом случае измалываемые компоненты еще дополнительно истирают друг друга. Высокая тонкость помола -- развитая удельная поверхность -- особенно важна для клинкерной части цемента. При этом также проявляется физико-химическая потенциальная активность шлака. Увеличение удельной поверхности шлакопортландцемента до 3200--3000 см 2 /г позволяет повысить его прочность примерно до прочности чистого портландцемента с удельной поверхностью -- 3000 см 2 /г.

  Твердение шлакопортландцемента обусловливается более сложными процессами, чем портландцемента из-за шлака. Происходит гидратация клинкерной части цемента, в результате чего в твердеющей системе образуется насыщенный известковый раствор, который образуется также и при разложении сернистого кальция.

  3. Cвойства цементов и их применение

  Прочность Ї основное свойство любого цемента. Она может варьироваться от 30 до 60 МПа при сжатии и от 4,5 до 6,5 МПа при изгибе. Цементы с прочностью от 30 до 40 МПа относятся к маркам 300 , прочностью 40-50 МПа к марке 400. Цементная промышленность выпускает в основном цементы М400-550.Прочность цемента высоких марок нарастает быстрее, чем цемента низких марок. Скажем цемент марки М500 уже через 3 суток имеет прочность 20-25 МПа, поэтому цементы высоких марок являются не только высокопрочными , но и быстротвердеющими. Применение таких цементов обеспечивает быструю распалубку конструкций и сокращает сроки их изготовления.

  Нормальная густота Ї количество воды, выраженное в процентах по массе цемента, необходимой для получения теста определенной пластичности . Пестик в приборе Вика не должен доходить на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо, заполненное цементным тестом. Портландцементы имеют нормативную густоту 22-27%. Нормальная густота увеличивается при введении в цемент при помоле тонкомолотых добавок (трепелы , опоки). Нормальную густоту имеют чистые клинкерные цементы. Нормальная густота влияет на подвижность бетонной смеси. Чем меньше нормальная густота цемента, тем меньше водопотребность бетонной смеси, необходимая для достижения определенной подвижности смеси. Сокращение расхода воды приводит к уменьшению расхода цемента.

  Сроки схватывания Ї физико-химическая характеристика цемента, выражающаяся в двух периодах времени с момента затварения его водой в тесто, которое называют началом и концом схватывания. Оба периода времени определяются с помощью прибора Вика по глубине погружения стандартной иглы, в тесто нормальной густоты, помещенное в кольцо прибора. Начало схватывания указывает продолжительность времени, в течении которого можно без ущерба для качества производить технологические операции по формировании и уплотнению растворной и бетонной смеси на основе данного цемента.

  Конец схватывания указывает на приближение и завершение критического времени, когда технологические операции должны быть закончены. Для регулирования сроков схватывания в цементе при его производстве вводят гипс и другие химические продукты, а при приготовлении бетонной смеси ускорители или замедлители схватывания.

  Тонкость помола цемента определяется за счет просеивания навески через стандартное сито № 008, через которое должно пройти не более 85% общей массы цемента. Средний размер частиц цемента составляет 15-20 мкм.

  Тонкость помола характеризуется так же удельной поверхностью зерен, содержащиеся в 1 г цемента. Цемент среднего качества имеет удельную поверхность Ї 2500 см 2 /г, высокого качества Ї 3500 см 2 /г и больше.

  Истинная плотность портландцемента без добавок =3,05-3,15 г/cм 3 . Насыпная плотность в рыхлом состоянии _нас=900-1000кг/м 3 , в уплотненном состоянии 1300 кг/м 3 .

  Портландцемент применяют главным образом для бетонных и железобетонных конструкций в наземных, подземных и подводных сооружениях, в том числе таких , которые подвержены попеременному замораживанию и оттаиванию. Для растворов они используются только в тех случаях, когда не имеют более дешевых вяжущих веществ Ї воздушной и гидравлической извести, смешанных цементов и др. В цементных растворах требуется предусмотреть введение водоудерживающих добавок Ї извести, глины, цемянки, золы, молотого известняка и др.

  Среди строительных материалов цементу принадлежит ведущее место. В современной строительной практике роль цемента в выпуске новых прогрессивных материалов и изделий для полносборного домостроения постоянно возрастает.

  Портландцемент используют во всех областях стройиндустрии для приготовления цементных и бетонных растворов, сухих строительных смесей, для производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций, а также в производстве асбестоцементных изделий. Портландцемент и получаемые на его основе прогрессивные строительные материалы успешно заменяют в строительстве дефицитную древесину, кирпич, известь и другие традиционные материалы.

  Без цемента не обходится ни одно строительство, а это лучший показатель его высоких эксплуатационных характеристик.

  Список литературы

  1. Рыбьев Е.А., Строительные материалы / Е.А. Рыбьев М. Стройиздат, 2004.201c.

  Качество клинкера оценивается химическим, минералогическим и фазовым составами.
  Химический состав клинкера характеризуется следующими пределами содержания главных оксидов (% по массе): СаО —63—68; Si02 — 21—24; А1203 — 4—8; Fe203 — 2—4. В небольших количествах в виде различных соединений в клинкер могут входить оксиды магния и хрома, серный и фосфорный ангидрид, щелочи натрия и калия, диоксид титана.
  В клинкере главные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция в виде минералов кристаллической структуры, а часть их входит в стекловидную фазу.
  Портландцементный клинкер имеет сложный минералогический состав.
  Основными минералами (соединениями) являются: трех кальциевый силикат (алит) 3Ca0Si02, двухкаль- циевый силикат (белит) 2Ca0Si02, трехкальциевый алюминат ЗСа0-А1203, четырехкальциевый алюмофер- рит 4СаО • А1203 • Fe203.
  Для сокращения написания формул клинкерных минералов принято обозначать оксиды первой буквой их оазвернутого написания, а число молекул оксида в соединении — индексом около буквы. Так, ЗСаО• Si02 обозначается C3S; 2Ca0-Si02— C2S; ЗСа0-А1203—СзА и 4СаО • А1203 • Fe203—C4AF. Содержание основных минералов в порт- ландцемеитном клинкере должно находиться в следующих пределах, %: C3S — 42—65; C2S — 15-45; CSA —2—15; C4AF—10—25.
  Фазовый состав клинкера характеризуется содержанием основных и второстепенных клинкерных фаз, определяемых физико-химическими методами анализа. К основным клинкерным фазам относятся алитовая, белитовая и промежуточное вещество; к второстепенным — свободные СаО и MgO частично в виде кристаллов пе- риклаза и другие соединения.
  Алитовая фаза (C3S)—основная в портландцементном клинкере. Алит определяет высокую прочность, быстроту твердения, высокую гидравлическую активность и другие свойства портландцемента.
  Белитовая фаза (C2S) представлена в клинкере р-модификацией C2S, содержащей некоторое количество железа и титана в виде твердых растворов. Белит ие характеризуется определенными сроками схватывания и затворенный водой твердеет очень медленно. С течением времени (спустя 1—2 г) белит становится активнее алита.
  Промежуточное вещество образуется из той части клинкера, которая при спекании находилась в расплавленном состоянии. В промежуточное вещество входят алюминаты и алюмоферриты кальция и клинкерное стекло (стекловидная фаза), которое не успело закристаллизоваться. В нормально охлажденных клинкерах содержится обычно 6—12 % стекла.
  Трехкальциевый алюминат при затворении водой схватывается почти мгновенно, выделяя большое количество теплоты. На воздухе он приобретает определенную прочность, но в воде со временем теряет ее. В присутствии клинкерных минералов С3А делает цемент быстротвердеющим.
  Четырехкальциевый алюмоферрит имеет сравнительно короткие сроки схватывания, но твердеет значительно медленнее, приобретая в течение длительного времени большую прочность.
  Повышенное содержание второстепенных составляющих клинкера оказывает обычно отрицательное влияние на свойства портландцемента, так как свободные (несвязанные) оксиды кальция и магния гидратируются очень медленно в уже затвердевшем цементе. Увеличение объема, происходящее при этом, может вызвать растрескивание цементного камня. Количество СаОСВоб в клинкере не должно превышать 1 %, a MgO (в виде кристаллов периклаза) —5 %.
  На качество портландцемента влияет не только минералогический состав клинкера, но и его структура, характер кристаллизации отдельных минералов. Для получения клинкера оптимальной структуры необходимы однородность и малая запесоченность сырья, тонкий помол сырьевой смеси, использование беззольного топлива, резкий обжиг и резкое охлаждение. При мелкой кристаллизации клинкерных минералов без изменения фазового состава можно добиться значительного повышения прочности.
  Клинкер (сырьевая смесь) характеризуется двумя модулями, выражающими соотношения между количествами главных оксидов, — силикатным
  п=% SiOJ% (A!203+Fe203),
  и глиноземным
  р= %Al203/%Fe203, а также коэффициентом насыщения КН' кн _ СаОобщ — СаОсвоП - 1,65А)203 - 0,35Fe2Q3 — 0,7SQ3 2,8 (Si0206iu — Si02CBOfi)
  Силикатный модуль показывает, какое количество минералов-силикатов (C3S + C2S) по отношению к мине-
  1 Коэффициент насыщения показывает отношение количества оксида кальция в клинкере, фактически связанного с кремнеземом, к количеству его, теоретически необходимому для полного связывания двуоксида кремния в трехкальциевый силикат.
  ралам-нлавням (C3A+C4AF) содержится в клинкере. Величина силикатного модуля должна быть в пределах 1,7—3,5. Глиноземный модуль отражает соотношение минералов-плавней между собой и должен находиться в пределах 1—3.
  Величина КН клинкера характеризует соотношение между C3S и C2S и устанавливается в зависимости от физико-химических свойств сырья, условий его переработки и обжига клинкера и практически находится в пределах 0,82—0,96. При КН выше 0,96 количество C3S в клинкере больше 60 % — клинкер относится к алито- вым; при КН меньше 0,82 количество алита меньше 38 % — клинкер относится к белитовым.
  Цементы с высоким силикатным модулем п, т. е. с повышенным содержанием C3S и C2S, медленно схватываются и твердеют, но со временем прочность их значительно возрастает. Цементы с высоким глиноземным модулем р, т. е. с повышенным содержанием С3А, быстрее схватываются и твердеют, но достигнутая в первые сроки твердения прочность в дальнейшем возрастает незначительно или почти не возрастает. Такие цементы менее устойчивы к действию минерализованных вод.
  Знание модулей и коэффициента насыщения позволяет не только определить минералогический состав клинкера, но и предположить его, исходя из химического состава сырьевой смеси. Эти величины практически одинаковы для сырьевой смеси и для клинкера. Последнее обстоятельство весьма ценно: путем соответствующего подбора химического состава сырья можно регулировать минералогический состав клинкера.

  ОГЛАВЛЕНИЕ: ТЕХНОЛОГИЯ ЦЕМЕНТА

  Цемент

  Высококачественный цемент для строительства от компании “Дрова Киев”

  Компания “Дрова Киев” предлагает своим покупателям высококачественное решение, способное удовлетворить требования любого покупателя. Что такое высокопрочный цемент? Никакой другой строительный материал не перерабатывается во всем мире в таких огромных количествах, …

  Готовые бетонные смеси

  Бетонные смеси давно уже, если не хочется, не нужно готовить самостоятельно, тратя на это кучу времени и сил. Все можно купить. Они могут продаваться, как в магазинах, так и предлагаются …

  Продажа шагающий экскаватор 20/90

  Цена договорная
  Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
  цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
  перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
  сплошное рыхление взрыванием.
  Вместимость ковша, м3 20
  Длина стрелы, м 90
  Угол наклона стрелы, град 32
  Концевая нагрузка (max.) тс 63
  Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
  Высота выгрузки, м 38,5
  Глубина копания, м 42,5
  Радиус выгрузки, м 83
  Просвет под задней частью платформы, м 1,61
  Диаметр опорной базы, м 14,5
  Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
  Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
  Рабочая масса, т 1690
  Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
  Мощность механизма поворота, кВт 4х250
  Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
  Мощность механизма хода, кВт 2х400
  Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
  Напряжение питающей сети, кВ 6
  Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

  Наивысшая температура обжига клинкера 1450-1470 о С. При такой температуре существуют кристаллическая и жидкая фаза (жидкой фазы 15-22 %). В процессе остывания часть жидкой фазы кристаллизуется, а часть остается в виде стекла. Известно, что в жидкую фазу могут переходит алюминаты и ферриты, а силикаты кристаллизуются.

  Основные фазы:

  Алитовая фаза - Трехкальциевый силикат С₃S – основной минерал клинкера. Является основным носителем прочности. Схватывается в течение нескольких часов и быстро наращивает прочность.

  Белититовая фаза – двухкальциевый силикат С₂S. Твердеет очень медленно.Спустя 1-2 года становится прочнее алита.

  Промежуточное вещество – образуется из расплава. Это третья фаза клинкера (после алита и белита). Представлено: светлым веществом – алюмоферриты кальция, темным вещество – трехкальциевым алюминатом, клинкерным стеклом (6-12% массы клинкера).

  Трехкальциевый алюминат С₃А.Схватывается почти мгновенно, выделяя большое количество тепла. На воздухе приобретает прочность, но в воде теряет ее. В присутствии других клинкерных минералов делает цемент быстротвердеющим.

  Целит (алюмоферриты кальция) – четырехкальциевый алюмоферрит С₄АF. Имеет короткие сроки схватывания, но твердеет медленно, в течение длительного времени приобретая большую прочность.

  Клинкерное стекло – содержит большое количество Fe₂O₃, Al₂O₃.

  Второстепенные фазы:

  Щелочные фазы (соединения натрия, калия)

  Свободный СаО (до 1% массы клинкера) – оказывает отрицательное влияние на свойства ПЦ.

  Периклаз MgO – нежелательная фаза.

  На свойства ПЦ влияет не только фазовый состав клинкера, но и его структура, характер кристаллизации отдельных минералов.

  Для получения клинкера оптимальной структуры (мелкая кристаллизация минералов) необходимы:

  · Тонкий помол сырьевой смеси

  · Использование беззольного топлива

  · Резкий обжиг и резкое охлаждение.

  Содержание отдельных оксидов в клинкере колеблется незначительно. Поэтому проектировать состав клинкера по отдельным оксидам не принято. Более важной характеристикой клинкера является соотношение между основными оксидами и содержание клинкерных минералов.

  Соотношение между основными оксидами в клинкере и в сырьевой смеси определяется тремя модулями:

  · Гидравлический, или основный модуль

  = 1,9-2,4 (для рядовых ПЦ)

  · Кремнеземистый, или силикатный модуль: =1,7-3,5 (для рядовых ПЦ)

  · Глиноземистый, или алюминатный модуль: = 1-3 (для рядовых ПЦ)

  В белом ПЦ алюминатный модуль резко возрастает. Чем выше гидравлический модуль, тем более быстротвердеющим будет ПЦ. Сырьевые смеси с высоким кремнеземистым модулем спекаются труднее, чем с низким. И так далее.

  Модули дают информацию о некоторых свойствах цемента, об особенностях процесса спекания. Но не дают информации о минералогическом составе клинкера.

  Выведена дополнительная характеристика клинкера. Исходили из того, что в идеале все кислотные оксиды должны быть насыщены окисью кальция. Однако в реальных клинкерах полного насыщения нет, т.к. реакции клинкерообразования идут не до конца, а присутствие свободной извести нежелательно. Поэтому взамен гидравлического модуля введен коэффициент насыщения:

  Зная коэффициент насыщения, кремнеземистый и глиноземистый модули и химический состав клинкера, можно определить его минералогический состав. При известном минералогическом составе клинкера можно вычислить его химический состав, КН и модули:

  Качество цементного клинкера может быть охарактеризовано чис­ленными значениями модулей, выражающих соотношения между ко­личествами главных оксидов, взятыми в процентах по массе.

  Значения модулей оказываются численно одинаковыми как для клинкера, так и для сырьевой смеси, из которой этот клинкер получают.

  Первоначально для характеристики состава клинкера пользова­лись гидравлическим модулем (иначе называемым основным). Он вы­ражает отношение количества связанного оксида кальция к количеству кислотных оксидов:

  
  

  Значение основного модуля ОМ, обозначаемого также буквой т, у современных цементных клинкеров колеблется в пределах 1,7-2,4. В настоящее время качество клинкеров принято характеризовать ко­эффициентом насыщения КН, силикатным модулем СМ (или п) и гли­ноземным модулем ГМ (или р).

  
  

  Коэффициент насыщения показывает отношение количества ок­сида кальция, фактически связанного с кремнеземом, к количеству его, теоретически необходимому для полного связывания оксида крем­ния в C3S:

  Коэффициент насыщения равен 1, если в клинкере образуется только С38 и совсем не образуется С28; в обратном случае, когда весь оксид кальция связывается в С28, КН = 0,64.

  Клинкеры заводского из­готовления имеют КН от 0,85 до 0,95. Более высокий коэффициент на­сыщения свидетельствует о повышенном содержании в клинкере С38. Это обусловливает высокие показатели прочности цементов и скорос­ти твердения, но, с другой стороны, затрудняет спекание клинкера и увеличивает тепловыделение при гидратации.

  При расчете сырьевых смесей пользуются упрощенной форму­лой коэффициента насыщения:

  
  

  Силикатный или кремнеземный модуль СМ (или п) показывает отношение между количеством кремнезема, вступившего в реакцию с другими оксидами, и суммарным содержанием в клинкере глинозема и оксида железа:

  
  

  Силикатный модуль характеризует соотношение минералов- силикатов и минералов-плавней, показывает количество расплава при обжиге. Его численное значение для обычного портландцемента ко­леблется от 1,7 до 3,5, а для сульфатостойкого - повышается до 4 и более.

  Елиноземный или алюминатный модуль ЕМ (или р) представляет собой отношение содержания глинозема к содержанию оксида железа:

  
  

  Елиноземный модуль отражает соотношение минералов-плавней в клинкере, т. е. соотношение между трехкальциевым алюминатом и железосодержащими соединениями. ЕМ характеризует свойства рас­плава, образующегося при спекании, и прежде всего вязкость расплава (чем больше ГМ, тем больше вязкость). Значение этого модуля для обыч­ных портландцементов находится в пределах от 1 до 2,5.

  
  

  Установить содержание в клинкере основных минералов можно экспериментальными методами (прежде всего, петрографическим ана­лизом). Приближенно оценить минеральный состав клинкера можно на основании данных химического анализа по формулам, предложен­ным В. А. Киндом,

  Вид формул для расчета содержания минералов-плавней зависит от глиноземного модуля: при ГМ > 0,64

  
  

  Конспект- лекция предназначена для изучения основных понятий о составе цемента.

  Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе и представляющее собой продукт тонкого помола клинкера, гипса и при необходимости добавок.

  Клинкер – продукт в виде гранул размером 10 – 60 мм, получаемый в результате обжига до спекания искусственной сырьевой смеси, и содержащий до70 – 80% силикатов кальция.

  Сырьевая смесь – тонкоизмельченные карбонатные и глинистые материалы, взятые в строго расчетном соотношении.

  Гипс – сульфат кальция, вводится при помоле к клинкеру для регулирования сроков схватывания цемента, так как измельченный клинкер после затворения водой схватывается в течении нескольких минут. Гипс замедляет сроки схватывания до 3 – 5 часов и ускоряет твердение цемента в первые сроки.

  ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ.

  ВЕЩЕСТВЕННЫЙ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ.

  Для студентов специальности 18.02.05

  Выполнила: преподаватель

  Характеристика состава портландцемента

  Химический и минералогический состав портландцементного клинкера

  Модульные характеристики портландцементного клинкера

  Влияние модульных характеристик на свойства портландцемента

  6 Вопросы для самопроверки

  1. Характеристика состава цемента.

  Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе и представляющее собой продукт тонкого помола клинкера, гипса и при необходимости добавок.

  Клинкер – продукт в виде гранул размером 10 – 60 мм, получаемый в результате обжига до спекания искусственной сырьевой смеси, и содержащий до70 – 80% силикатов кальция.

  Сырьевая смесь – тонкоизмельченные карбонатные и глинистые материалы, взятые в строго расчетном соотношении.

  Гипс – сульфат кальция, вводится при помоле к клинкеру для регулирования сроков схватывания цемента, так как измельченный клинкер после затворения водой схватывается в течении нескольких минут. Гипс замедляет сроки схватывания до 3 – 5 часов и ускоряет твердение цемента в первые сроки. Содержание гипса в цементе нормируется по содержанию SO₃ и должно быть для марок 300 – 500 не менее 1 не более 3,5 %,

  для марок 550 – 600 не менее 1,5 не более 4 %.

  Выписка из ГОСТ 10178 – 85.

  Массовая доля ангидрида серной кислоты ( SO₃ ) в цементе должна соответствовать требованиям таблицы

  Обозначение вида цемента

  ПЦ 400 – Д0, ПЦ 500 – Д0, ПЦ 300 – Д5, ПЦ 400 – Д5,

  ПЦ 500 – Д5, ПЦ 300 – Д20, ПЦ 400 – Д20,

  ПЦ 550 – Д0, ПЦ 600 – Д0, ПЦ 550 – Д5, ПЦ 600 – Д5,

  ПЦ 550 – Д20, ПЦ 600 – Д20, ПЦ 400 – Д20 - Б,

  Допускается использование природного гипсового камня, фосфогипса, борогипса, фторогипса.

  Кроме того, допускается введение при помоле в состав портландцемента активных минеральных добавок. Их вводят в состав цемента для улучшения строительно – технических свойств. Активные минеральные добавки могут быть природные – осадочного и вулканического происхождения и искусственные.

  В состав портландцемента вводят и небольшое количество (до 1%) некоторых добавок для интенсификации процесса помола и улучшения отдельных свойств готового продукта. Однако свойства портландцемента при одной и той же удельной поверхности определяются главным образом составом клинкера, а не добавок; последние могут лишь несколько влиять на них.

  2. Номенклатура цемента.

  Выписка из ГОСТ 10178 – 85.

  По вещественному составу в соответствии с ГОСТ цемент подразделяют на следующие

  портландцемент ( без минеральных добавок );

  портландцемент с добавками (с активными минеральными добавками не более 20 %)

  шлакопортландцемент ( с добавками гранулированного шлака более 20 %)

  Массовая доля в цементах активных минеральных добавок должна соответствовать значениям, указанным в таблице

  Обозначение вида цемента

  Активные минеральные добавки, % по массе

  доменные гранулированные и электротермо-

  прочие активные, включая глиеж

  портландцемент – 400, 500, 550 и 600;

  шлакопортландцемент – 300, 400 и 500

  портландцемент быстротвердеющий – 400 и 500

  шлакопортландцемент быстротвердеющий – 400

  Примечание: Допускается с разрешения Минстройматериалов выпускать портландцемент с минеральными добавками марки 300.

  Условное обозначение цемента должно состоять из:

  наименования типа цемента – портландцемент, шлакопортландцемент. Допускается

  применять сокращенное обозначение наименования – соответственно ПЦ и ШПЦ;

  обозначения максимального содержания добавок в портландцементе: ДО, Д5, Д20;

  
  

  обозначения быстротвердеющего цемента – Б;

  обозначения пластификации и гидрофобизации цемента – ПЛ, ГФ;

  обозначения цемента, полученного на основе клинкера нормированного состава, - Н;

  обозначения настоящего стандарта.

  Пример условного обозначения портландцемента марки 400, с добавками до 20%, быстротвердеющего, пластифицированного: ПЦ 400 – Д20 – Б – ПЛ ГОСТ 10178 - 85

  3. Химический и минералогический состав клинкера.

  Качество цемента зависит от качества клинкера, от его химического и минералогического состава.

  Химический состав характеризуется содержанием в клинкере различных оксидов.

  Минералогический количественным соотношением образующихся в процессе обжига минералов.

  Портландцементный клинкер состоит в основном из следующих оксидов в % по массе:

  CaO = 62 – 67 % SiO₂ = 20 – 24 %

  Al₂O₃ = 4 – 8 % Fe₂O₃ = 2 – 4 %

  MgO = 0,5 – 5 % SO₃ = 1,5 – 4 %

  Na₂O + K₂O = 0,5 – 1 %

  
  

  Главнейшими из них являются CaO, SiO₂, Al₂O₃ , Fe₂O₃ . На свойства цемента могут существенно влиять также и некоторые другие соединения.

  
  

  Другие соединения ( щелочи и т.д.) встречаются в составе клинкера лишь в малых количествах, поэтому обычно при расчете состава сырьевой смеси и готового цемента их не учитывают, а при химическом анализе, как правило, не определяют.

  Главнейшие оксиды клинкера CaO, SiO₂, Al₂O₃ , Fe₂O₃ взаимодействуют между собой при обжиге, образуя клинкерные минералы, соотношение которых определяет свойства портландцемента. При осмотре шлифов цементного клинкера под микроскопом видно, что он состоит из кристаллов различной формы и стекловидной фазы – промежуточного вещества.

  Основные минералы клинкера:

  трехкальциевый силикат - 3CaO_* SiO₂ = 40 – 60 %

  двухкальциевый силикат – 2CaO_* SiO₂ = 15 – 35 %

  трехкальциевый алюминат - 3CaO_* Al₂O₃ = 4 – 14 %

  четырехкальциевый алюмоферрит -- 4CaO_* Al₂O_3* Fe₂O₃ = 10 – 18 %

  Для удобства написания формул различных соединений, с которыми приходится иметь дело в химии и технологии вяжущих веществ, приняты особые сокращенные обозначения, в которых окислы обозначаются первой буквой относящейся к ним формулы, а индексы около букв означают число эквивалентов данного окисла.

  Так, 3CaO_* SiO₂ обозначается С₃S

  2CaO_* SiO₂ как С₂S

  3CaO_* Al₂O₃ обозначается C₃А

  4CaO_* Al₂O_3* Fe₂O₃ как С₄АF

  Трехкальциевый силикат С₃S в непрозрачных шлифах представлен правильными призматическими кристаллами голубоватой окраски – это алит, а клинкер , содержащий алита 60% и более называется алитовым клинкером.

  Двухкальциевый силикат С₂S – белит при быстром охлаждении клинкера имеет вид округлых зерен желтоватого цвета со слабо выраженной штриховкой. Клинкер, где С₂S

  35 – 50 % называется белитовым.

  Таким образом при повышенном содержании того или другого клинкерного минерала, приближающемся к верхнему пределу, а иногда и превышающем его, портландцементный клинкер получает особые названия. Так, при высоком содержании клинкер называется алитовым; С₂S - белитовым; - алюминатным и - алюмоферритным. Если же портландцементный клинкер характеризуется одновременно повышенным содержанием не одного, а двух минералов, то к названию такого клинкера добавляют двойное прилагательное, например алюминатно – алитовый, алюминатно – белитовый и т.д.

  Наряду с главными минералами в состав клинкера входит незакристаллизованное стекло. Содержание стекла зависит от скорости охлаждения и состава клинкера.

  В клинкере могут содержаться свободные, т. е. не вступившие в химическое взаимодействие СаО , MgO_. Их содержание ограничивается СаО _своб до 1 % , MgO _своб до 5 %, так как при их высоком содержании происходит растрескивание и разрушение затвердевшего цементного камня.

  Знание содержания в клинкере важнейших минералов позволяет достаточно точно прогнозировать свойства цемента: скорость набора прочности, стойкость в пресных и минерализованных водах и другие.

  Белит - твердеет медленнее алита и в первые сроки твердения имеет низкую прочность. Однако со временем белит набирает прочность равную прочности алита. Повышается стойкость в минерализованных водах.

  Трехкальциевый алюминат быстро схватывается и твердеет в первые сроки, но прочность достигнутая в первые сроки в дальнейшем мало возрастает. Такой цемент не устойчив в минерализованных водах.

  С увеличением четырехкальциевого алюмоферрита цемент сначала твердеет медленно, но в длительные сроки достигает высокой прочности.

  4. Модули и КН, используемые для характеристики клинкера.

  Чаще для характеристики состава клинкера пользуются не процентным отношением оксидов и минералов, а соотношениями между оксидами в виде соответствующих модулей и коэффициента насыщения.

  Коэффициент насыщения КН наиболее важная характеристика состава сырьевой смеси и клинкера.

  
  
  
  

  КН – это отношение того количества извести, которое осталось после полного насыщения глинозема Al₂O₃ до трехкальциевого алюмината C₃А и оксида железа Fe₂O₃ до четырехкальциевого алюмоферрита С₄АF, к тому количеству извести, которое необходимо для полного насыщения кремнезема SiO₂ до трехкальциевого силиката С₃S_.

  
  

  Если КН = 1, то в клинкере только трехкальциевый силикат С₃S, но такого не бывает, так как в первую очередь образуется двухкальциевый силикат С₂S, а затем трехкальциевый силикат С₃S. Поэтому КН 1. Практически КН = 0,88 – 0,92

  Силикатный или кремнеземный модуль n показывает отношение содержания в клинкере кремнезема к суммарному содержанию глинозема и окиси железа:

  
  

  n = 1,7 – 3,5

  Для обычного портландцемента n = 1,9 – 2,6. Высокий силикатный модуль показывает, что в клинкере много силикатов кальция С₃S и С₂S, но мало алюминатных соединений C₃А и С₄АF.

  Глиноземный или алюминатный модуль p показывает отношение содержания глинозема к содержанию окиси железа:

  
  

  p = 1 – 3

  Для обычных портландцементов p = 0,9 – 1,6. При высоком p клинкер отличается повышенным содержанием трехкальциевого алюмината C₃А и относительно малым количеством четырехкальциевого алюмоферрита С₄АF.

  Знание КН, n, p также позволяет прогнозировать свойства цемента.

  5. Влияние модульных характеристик на свойства портландцемента.

  Как же влияют КН, n, p на свойства цемента?

  Высокий коэффициент насыщения - 0,93 – 0,95

  Высокий коэффициент насыщения клинкера показывает, что в сырьевой смеси много СаО , трудно происходит полное ее усвоение кислотными оксидами, может остаться СаО_своб. , что ухудшает качество цемента. Образуется клинкер с высоким содержанием С₃S, цементы быстро твердеют и дают высокую прочность, однако снижается их водостойкость.

  Низкий коэффициент насыщения - 0,86 – 0,87

  Цемент с низким КН состоит в основном из С₂S , медленно твердеет. Поэтому необходимо стремиться к более высокому КН, но при непременном условии, чтобы СаО полностью связывалась в составляющие клинкер соединения.

  Цементы с высоким силикатным модулем медленно схватываются и твердеют в первые сроки, но со временем прочность их неуклонно возрастает и через длительные сроки оказывается весьма высокой. В таком цементе много С₂S. Цементы стойки в минерализованных водах. Высокий силикатный модуль затрудняет спекание портландцементного клинкера, обжиг идет трудно, нужна высокая температура обжига.

  Низкий силикатный модуль вызывает затруднения при обжиге из-за легкоплавкости сырьевой смеси, сваривания ее в крупные куски и возможности образования на футеровке печи колец, приваров.

  Цементы с высоким глиноземным модулем, т.е. с повышенным содержанием C₃А, быстрее схватываются и твердеют, особенно в первые сроки твердения, но в дальнейшем прочность практически не растет. Такие цементы менее устойчивы к действию минерализованных вод. Обжиг их затруднен из-за высокой вязкости жидкой фазы, что замедляет процесс образования С₃S.

  При низком глиноземном модуле, т. е. при большем содержании С₄АF, цементы медленно схватываются и твердеют, но дают более высокую конечную прочность.

  Затрудняется обжиг из-за легкоплавкости, в печи образуются большие комья.

  Таким образом КН, n, и p являются важными характеристиками портландцементного клинкера.

  Как влияют другие соединения клинкера на свойства портландцемента?

  
  

  Окись магния в клинкере в виде твердого раствора входит в состав алита, белита, алюмината, алюмоферитов, стекловидной фазы, но значительная ее часть при обжиге может оставаться в свободном состоянии в виде минералов периклаза. Эта обожженная при высокой температуре окись магния, особенно крупнокристаллический периклаз, весьма медленно гидратируется, увеличивается в объеме. Так как гидратация происходит лишь спустя время, то она при определенном содержании вызывает появление напряжений в затвердевшем цементе и образование опасных трещин, поэтому содержание окиси магния в клинкере не должно превышать 5%.

  Двуокись титана вводят в портландцементный клинкер с глиной, в которой она часто встречается. При содержании в цементе до 1% прочность его увеличивается, особенно в первые сроки твердения. С дальнейшим увеличением содержания прочность снижается.

  Если сырьем для получения портландцементного клинкера служит доменный шлак, то в цементе может содержаться некоторое количество окиси марганца. Ее присутствие придает клинкеру буро – коричневую окраску и в пределах до 3% мало изменяет свойства цемента.

  В сырьевых материалах, применяемых для производства портландцемента, встречаются щелочи в виде полевых шпатов, являющихся примесями в глине и известняке. Эти щелочи частично, в виде того или другого соединения, входят в состав готового продукта. Присутствие щелочей нежелательно, так как они затрудняют процессы клинкерообразования, в особенности формирования они также вызывают понижение прочности, повышение деформаций набухания, непостоянство сроков схватывания и образования выцветов на затвердевшем цементе. Кроме того, содержащиеся в цементе щелочи вступают во взаимодействие с опаловыми заполнителями, которые могут входить в состав бетонов, что связано с появлением вредных объемных деформаций. Поэтому содержание щелочей в обычном клинкере не должно превышать 1%.

  Читайте также:

    
  • Хранение и сбережение оружия и боеприпасов в органах внутренних дел россии реферат
    
  • Обязательная и добровольная подготовка граждан к военной службе реферат
    
  • Водоснабжение крупных городов реферат
    
  • Кәсіпорынның инвестициялық қызметі реферат
    
  • Характеристики конфликта по н ф вишняковой реферат