Читайте также:
|
Воздушная известь – продукт умеренного обжига кальциево – магниевых карбонатных горных пород: мела, ракушечник, известняка, доломита, содержащих примеси глины не более6%.
Основной составляющей известняка является карбонат кальция CaCO3.
Обжиг сырья: CaCO3 = CaO+CO2 при t=1000-1500 0C. Продукт обжига содержит кроме СаО также некоторое количество оксида магния: MgCO3=MgO+CO2.
Чем выше содержание основных оксидов (СаО, MgO), тем пластичнее известковое тесто и тем выше ее сорт. Обжиг известняка производят в шахтных печах, в которых известняк поступает в виде кусков размеров 8-20см. При обжиге удаляется углекислый газ и получается негашеная известь в виде пористых кусков.
Гашение воздушной извести заключается в гидратации оксида кальция CaO+H2O=Ca(OH)2 с выделением тепла 950кДж/кг, т. е. выделяют
гашеную (пушенка(И:В=1:1), известковое тесто(И:В=1:3), известковое молоко(И:В=1:5-10)) и
негашеную известь(комовая, молотая).
Производство: добыча сырья, дробление, классификация, обжиг, комовая известь, помол (для молотой негашеной извести) или гашение (для гашеной извести).
Строительные растворы на воздушной извести имеют невысокую прочность (при сжатии для гашеной извести 0,4-1МПа; для негашеной извести до5МПа), поэтому сорт устанавливают не по прочности, а
по характеристикам ее состава. По виду содержащегося основного окисла воздушная известь подразделяется на: Кальциевую (70-96% СаО и до 5% MgO);
Магнезиальную (MgO содержится в пределах - 5-20%);
Доломитовую (MgO содержится в пределах - 20-40%). По времени гашения подразделяют на три группы: быстрогасящаяся (время гашения не более 8 мин);
среднегасящаяся (время гашения не более 25 мин);
медленногасящаяся (время гашения не менее 25 мин). В зависимости от вида извести и условий, в которых протекает процесс ее твердения, различают три вида твердения: карбонатное; гидратное.
Карбонатное твердение складывается из двух одновременно протекающих процессов: 1) испарение физически связанной воды, кристаллизация Ca(OH)2, 2) образование карбоната кальция по реакции:
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О.
Гидратным твердениемназывают процесс постепенного превращения в твердое камневидное тело известковых смесей на молотой негашеной извести, в результате взаимодействия извести с водой и образования Ca(OH)2. Строительную известь применяют для: приготовления строительных растворов;
производства известково-пуццолановых вяжущих;
производства термоизоляционных материалов;
изготовления искусственных каменных материалов (силикатного кирпича, шлакобетонных блоков, газобетона);
производства сухих строительных смесей.
Преимущества применения молотой негашеной извести перед гашеной известью: Для приготовления растворов и бетонов используется вся известь, включая отходы в виде непогасившихся зерен. При гидратном твердении молотой негашеной извести выделяется значительное количество тепла, что ускоряет процессы твердения извести. Молотая негашеная известь характеризуется меньшей водопотребностью, чем гашеная известь. Изделия на негашеной извести имеют повышенную плотность, прочность, водостойкость и долговечность по сравнению с полученными на гашеной извести. Недостатки: «пыление», вредность и др.
9) Основы технологии портландцемента.
Портландцементом называют гидравлическое вяжущее, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80%). Портландцемент получают совместным измельчением клинкера и гипса. Гипс (природный) вводится для замедления сроков схватывания. Клинкер получают обжигом до спекания при t= 1450-1500 C сырьевой смеси из известняка и глины.
Сырьем для производства портландцемента служат:
1. карбонатные породы (известняк, мел, известковый туф) обеспечивающие содерж-ие СаСОз в пределах 75-78%; 2. глинные породы (глина, глинистые сланцы-22-25%); 3. корректирующие добавки.
Производство ПЦ – сложный технологический и энергоемкий процесс, включающий добычу, доставку, приготовление сырьевой смеси, обжиг смеси до спекания (получение клинкера), помол клинкера с добавкой гипса.
При мокром способе производства тонкое измельчение сырья ведется в водной среде, а шихта получается в виде сметанообразной массы — шлама. Поступающий из карьера известняк подвергается дроблению до частиц размером 8-10 мм. Куски добытой глины измельчают в дробилках. Глиняный шлам с влажностью 60-70% подают в сырьевую мельницу, где он размалывается совместно с раздробленным известняком. Из мельницы шлам влажностью 32-40 % подается в печь для обжига.
При сухом способе сырьевая шихта представляет собой тонкомолотый сухой порошок, называемый сырьевой мукой. При сухом способе затраты тепла в 2 раза меньше, чем при мокром способе производства. Комбинированный способ совмещает в себе дваспособа:мокрым способом готовят сырьевую смесь – шлам.После чего шлам пропускают через фильтры, осушаясмесь до 16-18%, а затем отправляют на обжиг.
Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при влажном способе производства осуществляется во вращающихся печах при t=1450оС. Печь представляет собой длинный, слегка наклоненный цилиндр длиной до 230м и диаметром 5-7м. Сырье занимает только часть печи, и при ее вращении медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны:
1) В зоне испарения (t=200° С) протекают удаление воды из материала, его подсушка.
2) В зоне подогрева материал нагревается до 500-700оС;начинаются химические реакции, происходит разложение и выгорание органических веществ. Образуется коалинитовый ангидрит Al2O3*2SiO2.
3) В зоне декарбонизации температура материала повышается до 900-1100оC; происходит разложение карбоната кальция, распад глинистых минералов, появляется свободная известь. Образуются минералы 3СаО*Al2O3, СаО*Al2O3, 2CaO*SiO2 –белит.
4) В экзотермической зоне (t до 1300° С) скорость реакций увеличивается, образуется C2S,алюминаты и алюмоферриты (3СаО*Al2O3, 4СаО*Al2O3*Fe2O3).
5)При поступлении в зону спекания (t=1450° С) материал начинает частично расплавляться. Образуется главный минерал клинкера (алит - C3S) 3CaO*SiO2.
6) В зоне охлаждения температура снижается до 1000° С. Последующее охлаждение клинкера до температуры ~50 С происходит на выходе клинкера из печи, клинкер выдерживается на складе.
Помол клинкера производится в трубных мельницах. ПЦ выдерживают до его охлаждения и гашения остатков свободного оксида кальция. Готовый ПЦ очень тонкий порошок темно-серого цвета.
11) Минеральный состав портландцементного клинкера, характеристики клинкерных минералов и их влияние на свойства портландцемента.
Химический состав клинкера выражают содержанием оксидов (% по массе). Главными являются: СаО-63-66%, SiO2-21-24%, Al2O3-4-8%, Fe2O3=2-4%, суммарное количество которых составляет 95-97%. В процессе обжига главные оксиды образуют силикаты, алюминаты, алюмоферрит кальция. Основными минералами клинкера являются:
Алит 3CaO*SiO2(С3S)– главный минерал цементного клинкера, имеет большую активность в реакции с водой (в начальном сроке). Быстро твердеет и набирает высокую прочность, содержится в клинкере в количестве 45-60%. Белит 2CaO*SiO2 (C2S) менее активен, чем алит, второй по важности и содержанию (20-30%) минерал клинкера. Твердеет медленно. К месячному сроку его продукт обладает сравнительно невысокой прочностью. Трехкальциевый алюминат 3СаО*Al2O3(С3А). Самый активный; отличается быстрым взаимодействием с водой. Большое тепловыделение. Быстрое твердение порождает раннее структурное образование в цементном тесте и сильно ускоряет сроки схватывания (несколько минут). Если не ввести добавку гипса, то получится цемент «быстряк» - бетонная смесь, которая не успевает перемешаться и уложиться в форму. С3А из всех минералов наименее морозостойкий, содержание в клинкере 4-12%.
Четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО*Al2O3*Fe2O3 обладает умеренным тепловыделением. Быстрота твердения занимает промежуточное положение между алитом и белитом. Прочность продуктов твердения (гидратация) в ранние сроки ниже, чем у алита и выше, чем у белита, содержится в количестве 10-20%. Содержание СаО и MgO не должно превышать соответственно 1 и 5%, иначе снижается качество цемента. Щелочи(Na2O, K2O) присутствуют в виде сульфатов, их содержание не должно превышать 0,6% из-за опасности растрескивания.
12) Технические свойства портландцемента.
Портландцемент — порошкообразный материал серого цвета плотностью 3000-3200 кг/м3 и насыпной в рыхлом состоянии 900-1300 кг/м3, в уплотненном — 1500-1600 кг/м3. Характеристики портландцемента можно подразделить на: минеральный и вещественный составы, тонкость помола, нормальная густота, сроки схватывания, марка по прочности и другие технические свойства.
Минеральный состав выражает содержание в клинкере (в % по массе) главных минералов: Высокоалитовый (C3S>60%); Алитовый (C3S=50-60%); Белитовый (C2S>35%); Алюминатный (C3А>12%); Алюмоферритный (C3А18%).
Вещественный состав цемента выражает содержание в цементе (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса, минеральных добавок, пластифицирующих и гидрофобизующих добавок.
Тонкость помола цемента оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой № 008 (размер ячейки 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.
Водопотребность цемента определяется количеством воды (в % от массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Водопотребность портландцемента в пределах от 22 до 28%. При введении активных минеральных добавок водопотребность цемента повышается и может достигнуть 32 — 37 %. Чем меньше водопотребность цемента, тем выше его качество.
Сроки схватывания цемента определяют в тесте нормальной густоты. Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания — не позднее 10 ч от начала затворения. Для получения нормальных сроков схватывания при помоле клинкера на цементном заводе вводят добавку двуводного гипса в количестве 3-5%.
Активность и марка портландцемента, определяют испытанием стандартных образцов-призм, их сначала испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки призм — на сжатие. Активностью называют предел прочности при сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 сут. В зависимости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцемента подразделяют на марки М400, М500, М550 и М600.
13) Твердение цементного теста. Состав и строение цементного камня.
Цементное тесто, приготовленное путем смешивания цемента с водой, имеет три периода твердения.
1) Первый период (вначале1-3ч), который можно назвать периодом растворения или подготовительным периодом. Когда цемент приходит в соприкосновение с водой, тотчас начинается химическая реакция и протекает она на поверхности зерен. Продукты реакции переходят в раствор до тех пор, пока жидкость, окружающая зерня цемента, не превратится в насыщенный раствор продуктов реакций.
2)Потом начинается схватывание, заканчивающееся через 5-10ч после затворения. Во время второго периода (коллоидации) цементное тесто загустевает, утрачивает подвижность, но прочность еще не велика.
3) Третий период — кристаллизации или твердения (переход загустевшего теста в твердое состояние означает конец схватывания и начало твердения) При затворении цемента водой: сначала из алита при взаимодействии с водой образуется гидросиликат и гидроксид кальция: 2(3CaO*SiO2)+6H2O=3CaO*2SiO2*3H2O+3Ca(OH)2 . Затем гидратируется белит: 2(2CaO*SiO2)+4H2O=3CaO*2SiO2*3H2O+Ca(OH)2. Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция: 3СаО*Al2O3+6H2O=3CaO* Al2O3*6H2O. Четырехкальциевый алюмоферрит при взаимодействии с водой расщепляется не гидроалюминат и гидроферрит: 4СаО*Al2O3*Fe2O3+m H2O=3CaO*Al2O3*6H2O+CaO* Fe2O3*n H2O. Гидроалюминат связывается добавкой природного гипса, а гидроферрит входит в состав цементного геля
Дата добавления: 2015-05-05; просмотров: 24 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |