Cimentul Portland este un liant hidraulic, care este compus din silice de Ca foarte bazice (70-80%). Se obține prin măcinarea comună a clincherului cu adăugarea de gips natural (3-5%). Clinkerul este un material granular de piatră obținut prin arderea înainte de sinterizare (la 1450 ° C) a unei mese crude selectate cu grijă. Adăugarea de gips este introdusă pentru a regla momentul de setare a cimentului portland.
Descoperirea cimentului portland (1824-1825) este asociată cu numele lui Ye.G.Cheliev și D.Aspdin (Marea Britanie).
Materiile prime pentru producția de ciment Portland sunt:
- stânci de argilă din compoziția Al2O3.nSiO2.mH2O (argile, șlamuri de lut);
- aditivi corectori (lingură pirită, trefoil, balon, bauxită etc.).
Raportul dintre componenții carbonat și argilă ai amestecului brut este de 3: 1 (75% calcar și 25% argilă).
Este posibil să se înlocuiască componenta argilă și parțial carbonatată prin subproduse din industrie - zgură sau zguri granulate electrotermofosforice, precum și șlamul neferic rezultat din producerea de alumină.
În procesul de ardere, amestecul adus la sinterizare, oxizi principali formează silicați, aluminați și minerale ferită de alumină de calciu sub forma structurii cristaline și unele dintre ele sunt incluse în faza sticloasă.
Compoziția minerală a clincherului:
- alite 3CaO · SiO2 (C3S) - 45-60% - cel mai important mineral, determină viteza de întărire, rezistență și alte proprietăți;
- Bethes 2CaO · SiO2 (C2S) - 20-30% - se întărește încet, dar atinge rezistență ridicată cu timpi de întărire îndelungați;
- Aluminatul tricalcic 3CaO · Al2O3 (C3A) - 4-12% - hidratează rapid și se întărește, dar rezistența finală este mică; este cauza coroziunii sulfatului de piatră de ciment;
- alumoferit de calciu 4CaO · Al2O3 · Fe2O3 (C4AF) - 10-20% din viteza de întărire ocupă o poziție intermediară între C3S (alite) și C2S (albirea).
- sticlă clincher 5-15% - solidificată sub formă de porțiune de sticlă a topiturii, conține CaO, AI2O3. Fe2 O3. MgO, K20, Na20.
Producția de ciment Portland este un proces complex tehnologic și energetic, constând dintr-o serie de operațiuni care pot fi împărțite în două etape principale. Primul - producția de clincher, al doilea - măcinarea clincherului împreună cu gipsul și, în unele cazuri, cu aditivi minerali activi.
Producția de clincher constă în următoarele operațiuni tehnologice:
- extracția și livrarea de materii prime, pregătirea lor;
- prepararea unui amestec brut dintr-o compoziție dată prin măcinarea și amestecarea componentelor brute într-un anumit raport cantitativ;
- arderea la sinterizare;
- răcirea intensivă a clincherului;
Producția de ciment Portland include:
- prepararea aditivilor minerali (zdrobire, uscare);
- zdrobirea pietrei de gips;
- măcinarea clincherului cu aditivi minerali activi și gips;
- depozitarea, ambalarea și expedierea cimentului către consumator.
Producția de clincher poate fi efectuată prin metode uscate, umede și combinate.
Metoda uscată constă în prepararea unei mese brute sub formă de pudră uscată fină (de materiale uscate sau preuscat), cu o umiditate reziduală de 1-2%.
În procesul umed, materiile prime sunt zdrobite și amestecate în prezența apei, astfel încât amestecul este obținut sub formă de suspensie apoasă - suspensie cu un conținut de umiditate de 35-45%. Acesta este cel mai intens consumator de energie.
Metoda combinată constă în aceea că nămolul preparat este deshidratat înainte de a fi introdus în cuptor pe filtre la un conținut de umiditate de 16-18%. Cu toate acestea, intensitatea energetică a producției în ansamblu rămâne ridicată.
Prăjirea făinii brute se efectuează în principal în cuptoare rotative care funcționează pe principiul contracurent. Cuptorul are o înclinație ușoară și se rotește cu o viteză de 1-2 rpm. In lungimea procesului de cuptor umed este de 185 m. Materia primă este alimentat în cuptor de la ei superioară (rece) de capăt și la cuptorul se rotește încet se deplasează spre inferior (cald) final, prin care se injectează combustibil (gaze naturale, păcură, amestecul aer-cărbune ), care arde sub forma unei lanterne de 20-30 de metri. Deplasându-se spre gazele fierbinți formate în timpul arderii combustibilului, materia primă trece prin diferite zone de temperatură. În fiecare zonă există diverse transformări fizice și chimice, ca urmare a producerii unui clincher de ciment. Primită în cuptor, clincherul incandescent intră în frigider, unde este răcit puternic de aerul rece. Clinkerul este ținut în depozit timp de 1-2 săptămâni.
Cimentul din Portland este întărit datorită proceselor fizico-chimice complexe de interacțiune a mineralelor clincher și a gipsului cu apa.
hidroxilicat Ca hidroxid de Ca
În prezența 3-5% gips format compus practic insolubil - gidrosulfoalyuminat de calciu (ettringit) care împiedică hidratarea rapidă a C 3 A prin formarea unui strat protector pe suprafața acestuia și încetinește setarea.
În plus, rolul aditivului de ghips este de a îmbunătăți proprietățile pietrei de ciment (rezistență, rezistență la îngheț) prin compactarea structurii asociate cu o creștere a cantității de ettringit în sistemul încă nu solidificat.
hidrosulfoaluminat de calciu (ettringit)
hidroaluminat Ca hidroferit Ca
Structura pietrei de ciment poate fi reprezentată ca sistem de dispersie eterogen microscopic - "microbeton" (conform lui VN Jung).
Piatra de ciment include:
- produse de hidratare a cimentului
(până la 75% din volum) și alte neoplasme;
cristale de Ca (OH) 2 și ettringit;
- boabe de clinker nereacționate - stoc de clincher;
porii gelului (mai puțin de 0,1 microni),
(de la 0,1 până la 10 pm) între agregatele de particule de gel,
porii de aer (de la 50 microni la 2 mm).
Finețea măcinării cimentului determină viteza de întărire și rezistența pietrei de ciment. Trebuie să fie astfel încât nu mai puțin de 85% din masa probei să treacă printr-o sită nr. 008 (suprafața specifică de 1 g de ciment este 2500-3000 cm2 / g.
Sd = 2500-3000 cm2 / g).
Densitatea reală = 3,05-3,15 g / cm3.
Densitatea în vrac în medie este de 1300 kg / m 3.
Cerința de apă (NtT = 21-28%) din cimentul Portland este caracterizată de cantitatea de apă (% din masa cimentului) necesară pentru a produce o pastă de ciment cu densitate normală și este de 21 ... 28%.
Timpii de stabilire a cimenturilor se determină folosind un dispozitiv Vic (tabelul 1). Pentru informații din tabel, sunt prezentate timpii de fixare și cimentul aluminat principal - alumina -.
Timp de fixare a cimentului
Uniformitatea schimbărilor de volum. Modificările neuniforme ale volumului sunt cauzate de deformările locale cauzate de expansiunea CaO a tampoanelor libere și MgO la hidratarea lor.
Gradul de ciment Portland este determinat prin testarea eșantioanelor standard de 4x4x16 cm, realizate dintr-un mortar de ciment-nisip 1: 3 (în greutate) după 28 de zile de întărire (prima zi - în matrițe în aer umed, apoi fără forme în apă). Gradele de ciment Portland sunt prezentate în tabelul 2.
Eliberarea căldurii depinde de compoziția minerală a clincherului și de finețea măcinării. Eliberarea căldurii mineralelor clincher este dată în tabelul 3.
Cerințe privind rezistența probelor
MPa (kgf / cm2), nu mai puțin de
Eliberarea căldurii mineralelor clincher
Eliberarea căldurii, J / g,
minerale la momentul întăririi
Raportul dintre mărcile și clasele de ciment Portland
(GOST 10178-85, GOST 22236-85)
Clasa și marca sunt exprimate în unități de măsură diferite - în MPa și respectiv kgf / cm2. Diferențele în valorile numerice ale clasei și ale mărcii atunci când se exprimă în aceleași unități de măsură se datorează numai condițiilor diferite de testare a cimentului.
Aplicație. Cimentul Portland este principalul material al industriei moderne de construcții, este utilizat pentru produse și structuri de mortar, beton și beton armat, pentru tipuri speciale de ciment, precum și pentru fabricarea unui număr de alte materiale de construcție.
Sunt obținute tipuri speciale de ciment Portland:
- reglementarea compoziției și structurii chimice și minerale a clincherului de ciment;
- schimbarea compoziției reale (componenta) a cimentului (introducerea aditivilor);
- reglarea fină a măcinării și a compoziției cerealelor de ciment.
O serie de tipuri speciale de ciment Portland sunt prezentate în tabelul 6.6.
Cimentul Portland este cel mai important ciment silicat, iar cimentul aluminos este cel mai important ciment aluminat. El și-a luat numele din denumirea tehnică de oxid de aluminiu Al2O3 - "alumină". Este un liant hidraulic rapid de întărire, constând predominant din monoaluminat de calciu CaO · Al2O3.
Producția de ciment de alumină a început în Franța în 1912 sub denumirea de "ciment Fondue", iar în Europa poartă încă acest nume.
Materia primă pentru aluminos de clincher de ciment sunt calcar pur și bauxită - roca compusă în principal din 2O 3 · nh2 O. Fabricarea aluminos cimentului mai mari consumatoare de energie decât de ciment Portland, și, de asemenea, în vederea materiilor prime rare (bauxită), valoarea sa este mult mai mare decât Ciment Portland.
În Rusia, a fost elaborată o metodă de producere a cimentului de alumină prin topirea minereului de fi lită de bauxită într-un cuptor cu adăugare de resturi de calcar și fier. În același timp, cuptorul produce fontă și zgură, care este un clincher de ciment aluminos.
Singurul aluminat de calciu CaO · Al2O3 determină întărirea rapidă și alte proprietăți de bază ale cimentului de alumină. În cantități relativ mici, alte aluminate de calciu, aluminosilicat de calciu-gelenit și belit sunt de asemenea conținute în clincher.
Proprietăți: întărire foarte rapidă; marca sa la vârsta de 3 zile - 400, 500, 600. Cimentul Portland obține astfel de rezistență numai după 28 de zile de întărire normală. Cu toate acestea, ciment aluminos are o rezistență ridicată numai în cazul în care se întărește la temperaturi moderate până la 25 0 C. Prin urmare, nu poate fi folosit pentru betonarea structuri masive din beton, pentru încălzire, căldură și umiditate și, de asemenea, supuse unui tratament.
Cu o astfel de consolidare rapidă, cimentul de alumină are un timp normal de setare (începutul setării nu se termină mai devreme de 30 de minute - nu mai târziu de 12 ore de la momentul amestecării). Comparativ cu cimentul Portland, acesta este mai rezistent la coroziunea prin leșiere (datorită absenței Ca (OH) 2 în produsele de hidratare) și la coroziunea cu sulfat. Cu toate acestea, cimentul de alumină solidificat este distrus în soluții de acizi și baze. Contracția de ciment aluminos atunci când este întărită în aer este mai mică decât cea a cimentului Portland, de 3-5 ori, porozitatea este, de asemenea, mai mică.
Având în vedere proprietățile specifice și costuri ridicate și ciment aluminos trebuie utilizat în activitatea de urgență și de urgență, la betonarea de iarna, pentru extinderea cimenturi, precum și pentru obținerea betoanelor rezistente la căldură și mortare.
Cimenturile extinse sunt printre cimenturile mixte, uneori multicomponente. Sunt cunoscute multe tipuri de cimenturi expandabile, impermeabile și de întindere. expansiune Basis adesea - formarea de gidrosulfoalyuminata calciu 3CaO Al2 O3 · 3CaSO4 · 3H2O, un compus chimic de legare o cantitate mare de apă și crescând astfel volumul întregii mase solidificabil. Cimenturile de extindere constau din ciment de alumină sau ciment Portland și componente care asigură formarea hidrosulfoaluminatului de calciu într-o cantitate suficientă pentru a produce efectul de expansiune dorit.
Varietate: impermeabil ciment expansiv (VRC) - Rapid și rapid liant obținut prin amestecarea cimentului aluminos (70%), gips (20%) și la sol special făcut hydroaluminate foarte bazic de calciu.
Amestecul de ghips-alumină se obține prin co-măcinarea clincherului de aluminiu ridicat (70%) și a gipsului natural (30%). Acest ciment are proprietatea de extindere atunci când se întărește apa; când este întărită în aer, este necontractabilă.
Extinderea ciment Portland (ROC) preparat prin co-măcinarea cimentului Portland clincher (60-65%), aluminos zgură de furnal sau clincher aluminos, gips si aditivi minerali activi.
Cimentul cimentat constă din ciment portland (65-75%), ciment de alumină (13-20%) și gips. Atunci când apa este închisă, se întărește mai întâi și se strânge forța, apoi se extinde ca un beton armat solid și tensionat. Betonul armat autonivelat este utilizat în conducte de presiune, în rezervoare monolitice și prefabricate, în structuri sportive și subterane.
Un câmp promițător de aplicare a betoanelor și mortarelor pe cimenturile extinse și necontracabile este șapele sau straturile de acoperire cu suprafață subțire obținute din amestecuri uscate.
Soiurile de ciment Portland includ și non-contracție (PC-400-BUS STB 942-93). Cimentul este utilizat pentru lucrări de hidroizolare, pentru realizarea betonului impermeabil și mortarului.
Tencuieli de ciment Portland sunt utilizate pentru cimentarea fântânilor de petrol și gaze la rece (până la 22 ° C) și fierbinți (până la 75 ° C).
Zgură - ciment, apă și întărire în aer, obținut prin co-măcinarea fină clincher de ciment Portland, zgura de furnal granulată și gips, sau prin amestecarea intimă aceleași, dar măcinate separat componentele.
Zgura de ciment Portland este diferită de cimentul Portland, realizat din același clincher și având aceeași finețe de măcinare, cu puțin mai puțină rezistență.
Conform GOST 970-61, în funcție de rezistența la compresiune, zgura ciment Portland este produsă în patru grade: 300, 400, 500 și 600.
Zgura de ciment Portland este caracterizată prin eliberarea redusă sau moderată a căldurii în timpul întăririi, precum și prin deformări de volum mai mici în mortar și beton - contracție (în aer) și umflare în apă. Slag ciment Portland este destinat în principal betoanelor și betonului armat terestru, precum și a structurilor subterane și subacvatice expuse la ape proaspete și mineralizate, ținând cont de normele agresivității apei - mediul.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: