Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
22 Какое отличие в гидравлических модулях у гидравлической извести и романцемента?
Гидравлическую известь обычно характеризуют гидравлическим или основным модулем (ОМ), представляющим собой отношение процентного содержания по массе оксида кальция к процентному содержанию кислотных оксидов:
ОМ = CaO/(Si02 I- А1203 + Fe203).
Для гидравлической извести численное значение основного модуля колеблется в пределах 1,7—9. В зависимости от этого модуля различают сильногидравлическую и слабогидравлическую известь. У первой гидравлический модуль равен 1,7—4,5, у второй—4,5—9.
Сырьем для производства романцемента служат мергели — природная смесь углекислого кальция и глин. Наиболее желательны мергели с таким соотношением между известняковой и глинистой частями, при котором в процессе обжига не до спекания получается продукт, не содержащий свободной окиси кальция. В романцементе вся окись кальция должна быть связана в силикаты, алюминаты и ферриты кальция.
Этого обычно достигают при применении мергелей со сравнительно невысоким содержанием в них углекислого кальция, характеризующихся гидравлическим модулем, равным 1,1—1,7.
При гидравлическом модуле меньше 1,7 получают романцемент, а если он больше 9, то воздушную известь.
23 Что такое романцемент, его свойства и область применения?
РОМАНЦЕМЕНТ
Романцементом называют продукт тонкого помола обожженных не до спекания чистых и доломитизированных мергелей, содержащих не менее 25% глинистых примесей. В романцемент для регулирования его свойств можно вводить до 5% гипса различных модификаций, а также до 15% активных минеральных добавок.
Сырьем для производства романцемента служат мергели — природная смесь углекислого кальция и глин. Наиболее желательны мергели с таким соотношением между известняковой и глинистой частями, при котором в процессе обжига не до спекания получается продукт, не содержащий свободной окиси кальция. В романцементе вся окись кальция должна быть связана в силикаты, алюминаты и ферриты кальция Этого обычно достигают при применении мергелей со сравнительно невысоким содержанием в них углекислого кальция, характеризующихся гидравлическим модулем, равным 1,1 — 1,7.
Романцементы с повышенными вяжущими свойствами получают из мергелей с пониженным содержанием углекислого магния (не более 5 — 8%).
Кроме химического состава сырья на качество романцемента, как и гидравлической извести, в значительной мере влияют структура мергелей, характер и равномерность распределения в них различных примесей, дисперсность кварцевых и других включений и т. п.
Свойства романцемента П л о т н о с т ь колеблется в пределах 2,6 — 3 г/смо Объемная масса в рыхлонасыпанном состоянии 800 — 1000 кг/м~, в уплотненном — 1000 — 1300 кг/м~.
Сроки схватывания зависят от содержания алюминатов кальция, тонкости помола и количества вводимого гипса. Для роман-цемента характерны сравнительно быстрое начало схватывания и .замедленный конец По СНиП 1-В.2.69 начало схватывания должно наступить не ранее 20 мин, а конец схватывания должен наступать не позднее 24 ч после затворения водой.
Равномерность изменения объема при твердении романпемента зависит главным образом от наличия в нем свободной окиси кальция и пережженных частиц окиси магния. Этот показатель определяют, выдерживая образцы-лепешки в парах кипящей воды, а также испытаиием их в автоклаве. Если лепешки через 7 сут предварительного выдерживания в воздушно-влажных условиях не растрескиваются, то романцемент будет равномерно изменяться в объеме.
П р о ч н о с т ь . По СНиП 1-В.2-69 романцемент выпускают четырех марок: 25, 50, 100 и 150 Марки романпемента определяют по значению предела прочности при сжатии образцов-кубов размером 7,07 Х 7,07 Х 7,07 см, изготовленных их жесткого раствора состава 1: 3 (по массе) и испытываемых через 28 сут комбинированного хранения (7 сут во влажной среде и 21 сут в воде)
Интенсивность твердения романцемента в большой степени зависит от температуры н влажности окружающей среды. В начальный период (7 сут) наиболее благоприятны для его твердения воздушно-влажные условия. Повышение температуры окружающей среды заметно ускоряет твердение, при пониженных же температурах (5 — 10' С) оно резко замедляется.
Активность романцемента заметно снижается при длительном его хранении на складе (более 2 — 3 мес).
Строительные растворы и бетоны на романцементе отличаются от полученных на гидравлической извести более высокой стойкостью при эксплуатации во влажных условиях и при попеременном увлажнении и высушивании. В сухих условиях их стойкость меньше стойкости растворов и бетонов на гидравлической извести.
Применяют романцемент для изготовления бетонов низких марок и растворов, используемых при возведении наземных и подземных частей зданий. Его используют также при штукатурных работах. Вследствие невысокой механической прочности романцемент не применяют для изготовления железобетонных конструкций, Он может быть использован также в производстве стеновых камней и мелких блоков, особенно с применением обработки паром.
24 Состав и классификация портландцемента.
ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ
СОСТАВ И КЛАССИФИКАЦИЯ
Портландцемент и его разновидности являются основным вяжущим материалом в современном строительстве. Портландцемент представляет собой порошкообразное гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, состоящее главным образом из силикатов кальция. Получают портландцемент тонким измельчением клинкера с гипсом (3 ... 7 %), допускается введение в смесь активных минеральных добавок (10 ... 15 %). Клинкер - продукт обжига (до полного спекания) искусственной сырьевой смеси, состоящей приблизительно из 75 % карбоната кальция (обычно известняка) и 25 % глины. Основные свойства портландцемента обусловливаются составом клинкера.
Химический состав портландцемента. Портландцемент характеризуется довольно постоянным химическим составом. Содержание основных составляющих окислов в нем колеблется в сравнительно небольших пределах, %: СаО (64 ... 67), SiО2 (19 ... 24), Аl2О3 (4 ... 7), Fе2О3 (2 ... 6), MgO (не более 5), SО3 (не менее 1,5 и не более З,5).
Сырье для получения портландцемента. В качестве сырья иногда используют природные горные породы - мергели. В них содержатся необходимые для производства портландцементов количества каронатных (75 ... 78 %) и глинистых пород (25 ... 22 %). В большинстве случаев необходимое сочетание пород получается искусственным путем. В этом случае в качестве карбонатных пород используются известняки, мел, известковые ракушечники; в качестве глинистых - глины, глинистые сланцы, лёссы, доменные шлаки; кроме того, в состав сырьевой смеси вводятся различные корректирующие добавки, например гипс.
Гипс необходим для регулирования сроков схватывания. С увеличением количества гипса увеличиваются (замедляются) сроки схватывания. Однако максимальное количество вводимого гипса регламентируется химическим составом портландцемента.
Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.
Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.).
По вещественному составу различают портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент. В портландцемент с минеральными добавками разрешается вводить гранулированные доменные и электротермофосфорные шлаки в количестве до 20% массы вяжущего, активные добавки осадочного происхождения не более 10%. другие активные добавки допускается вводить до 15% массы получаемого цемента. Шлакопортландцемент должен содержать доменные или электротермофосфорные шлаки не менее 21 и не более 60% массы вяжущего.
Свойства портландцемента определяются, прежде всего качеством клинкера. Вводимые в него добавки предназначены для их регулирования.
Портландцемент и его разновидности являются основным материалом в современном строительстве. Он позволяет возводить бетонные и железобетонные конструкции самых, разнообразных зданий и сооружений. Жилищно-гражданское, промышленное., сельскохозяйственное, гидротехническое, горное, дорожное,
Наряду с обыкновенным портландцементом выпускают большое количество его разновидностей: быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, белый и цветной шлакопортландцемент . Эти цементы более дорогие и рекомендуются только в тех случаях, когда их специальные свойства могут быть использованы с максимальной эффективностью.
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) характеризуется более интенсивным нарастанием прочности в первые трое суток твердения. Более быстрое твердение цемента достигается за счет содержания в клинкере активных минералов (C3S + С3А = 60...65%), а также за счет повышения тонкости помола клинкера до удельной поверхности 3500...4000 см2/г. При помоле БТЦ допускается введение активных минеральных добавок (не более 15% по массе цемента) или доменных гранулированных шлаков (до 20%).
Пластифицированный портландцемент (ППЦ) получают помолом портландцементного клинкера вместе с гипсом и пластифицирующими добавками в виде концентрата сульфитно-спиртовой барды (ССБ) кальциевой или лигносульфоновой кислоты (ЛСТ) и других добавок в количестве 0,15...0,25% по массе цемента. Марки этого цемента — 400 и 500. Пластифицированный портландцемент придает растворным и бетонным смесям повышенную подвижность по сравнению с обычным портландцементом при одинаковом расходе воды.
Гидрофобный портландцемент (ГПЦ) получают путем введения при измельчении клинкера 0,1...0,3% мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот и других гидрофобизирующих добавок. Осаждаясь на частицах цемента, эти вещества создают водонесмачиваемость оболочки, чем снижают его гигроскопичность. Поэтому гидрофобный цемент при длительном хранении даже во влажных условиях не портится, не комкуется, сохраняет свою активность.
Сульфатостойкий портландцемент (СПЦ) получают тонким помолом клинкера следующего минералогического состава: C3S — не более 50%, С3А — не более 5, С3А + C4AF — не более 22, MgO — 5%. Введение в цемент инертных и активных минеральных добавок не допускается. При таком составе цемента уменьшается возможность образования в цементном камне (бетоне) под действием сульфатных вод гидросульфо-алюмината кальция — цементной бациллы. Выпускают СПЦ марки 400.
Белый портландцемент (БПЦ) — твердеющее на воздухе и в воде вяжущее вещество, получаемое измельчением белого маложелезистого клинкера, минеральных добавок и гипса. Выпускают БПЦ марок 400 и 500. По степени белизны белый портландцемент подразделяют на три сорта с коэффициентом отражения не менее 80, 75 и 68 % соответственно.
Цветной портландцемент (ЦПЦ) — твердеющее на воздухе и в воде вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения белого или цветного клинкера (не менее 80%), минеральных (не более 15%) и органических красителей, гипса и активной минеральной добавки (не более 6%). Органические пигменты вводят в количестве не более 0,5% от массы цемента. Выпускают ЦПЦ марок 300, 400, 500 желтого, розового, красного, коричневого, зеленого, голубого и черного цвета.
Шлакопортландцемент получают тонким измельчением портландцементного клинкера (79...20%), природного гипса (до 5 %) и доменного гранулированного (быстроохлажденного) шлака (21...60%).
Доменные шлаки — массовые побочные продукты при выплавке чугуна; их химический состав близок составу клинкера; электротермофосфатпые шлаки применяют наравне с доменными, так как их химический состав почти одинаков.
Самостоятельно шлаки не твердеют, но в присутствии портландцемента и гипса они проявляют вяжущие свойства.
По сравнению с портландцементом шлакопортландцемент более стоек в мягких и минерализованных водах, более жаростоек, интенсивно твердеет при тепловой и влажностной обработке, но медленно схватывается и твердеет при пониженных температурах, менее морозостоек.
Марки шлакопортландцемента: 300, 400 и 500.
Шлакопортландцемснт экономически выгоднее портландцемента.
Кроме обычного выпускают также быстротвердеющий и сульфатостойкий шлакопортлапдцементы.
Шлакопортландцемент применяют для бетонных и железобетонных надземных, подземных и подводных конструкций, для сборных конструкций с использованием тепловлажностной обработки, для приготовления кладочных и штукатурных растворов.
Недопустимо применять цемент для бетона и раствора, от которых требуется повышенная морозостойкость, для работ при пониженных температурах без искусственного обогрева, а также в сухую и жаркую погоду без соблюдения влажностного режима твердения.
25 В чем принципиальное отличие портландцемента от клинкера?
Характерисика микростркутуры клинкерного спека.
Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.
Портландцементный клинкер — продукт обжига до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.).
По микроструктуре клинкер, получаемый спеканием представляет собой сложную тонкозернистую смесь многих кристаллических фаз и небольшого количества стекловидной фазы.
ХАРАКТЕРИСТИКА КЛИНКЕРА
Портландцементный клинкер может иметь монадобластическую микроструктуру с четкой кристаллизацией влита и белита и равномерным распределением их в объеме клинкерных зерен. Такая структура получается при оптимальных условиях обжига сырьевой смеси, характеризующейся минимальным содержанием кварцевых зерен и высоким коэффициентом насыщения. Клинкеры, характеризующиеся плохой кристаллизацией алита и белита и скоплениями полей нераскристаллизованных минералов имеют микроструктуру, называемую гомеробластическои. Такая структура образуется при обжиге сырьевых смесей с пониженным коэффициентом насыщения, значительным содержанием кварцевых зерен.
Из клинкеров монадобластической структуры при помоле получаются цементы более высокой активности (на 10—
12 МПа) по сравнению с цементами из гомеробластически клинкеров даже при одинаковом химическом составе.
26 Каков химико-имнералогический состав клинкера портландцемента и от чего он зависит ?
КЛИНКЕР, ЕГО ХИМИЧЕСКИЙ И МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ
Портландцементный клинкер обычно получают в виде спекшихся мелких и более крупных гранул и кусков размером до 10 — 20 или до 50 — 60 мм в зависимости от типа печи
Химический состав клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Главными окислами цементного клинкера являются окись кальция СаО; (63-66%)двуокись кремния SiО2„(21-24%)окись алюминия АI2Оз (4-8%)и окись железа Fe2Oз(2-4%), суммарное содержание которых достигает обычно 95 — 97%. Кроме них в состав клинкера в виде различных соединений в небольших количествах могут входить окись магния MgO, (0.5-5%) серный ангидрид $0з(0.3-1%), двуокись титана Тi02+окись хрома Сг2Оз(0.2-0.5%), окись марганца Мп2Оз, щелочи Na2O + К2О(0.4-1%), фосфорный ангидрид Р2О5 (0.1-0.3%)и др.
Повышенное содержание окиси кальция обусловливает обычно повышенную скорость твердения портландцемента, его высокую конечную прочность, но несколько пониженную водостойкость.
Цементы с повышенным содержанием кремнезема в составе клинкерной части характеризуются пониженной скоростью твердения в начальные сроки при достаточно интенсивном нарастании прочности в длительные сроки; они отличаются повышенными водо- и сульфатостойкостью.
При повышенном количестве АI,Оз, а следовательно, и а алюминатов в составе цементов последние приобретают способность к ускоренному твердению в начальные сроки.
Цемент при повышенном содержании глинозема характеризуется меньшими водостойкостью, сульфатостойкостью и морозостойкостью.
Соединения окиси железа способствуют снижению температуры спекания клинкера. Цементы, богатые окисью железа, при низком содержании глинозема ведут себя аналогично высококремнеземистым. Относительно медленно схватываясь и твердея в начальные сроки, они в дальнейшем достигают высокой прочности. Цементы с повышенным количеством окиси железа отличаются высокой стойкостью по отношению к действию сульфатных вод.
Повышенное содержание в клинкере окиси магния вызывает неравномерность изменения объема цемента при твердении.
Ангидрид серной кислоты $0з в виде гипса необходим для регулирования сроков схватывания портландцемента.
Двуокись титана Т10 входит в клинкер с глинистым компонентом сырьевой смеси в количестве 0,1 — 0,5% . При таком ее содержании она способствует лучшей кристаллизации клинкерных минералов; при содержании 2 — 4% Т10,, замещая часть кремнезема, способствует повышению прочности цемента, а при большем содержании снижает ее. Количество окиси марганца Nn,03 в клинкере обычно не превышает 1 — 2% и существенно не влияет на физико-механические свойства цемента.
Фосфорный ангидрид Р,О, и окись хрома Сг,Оз в небольшом количестве (0,1 — 0,3%) оказывают легирующее действие на клинкер, увеличивая интенсивность твердения цемента в первые сроки и повышая его конечную прочность. При большем их количестве (1 — 2%) скорость твердения цементов замедляется, а прочность снижается.
Щелочи К,О + Na,О обычно присутствуют в клинкерах в количестве до 0,5 — 1%, причем содержание К,О, как правило, в несколько раз больше, чем Ма,О. Если щелочей более 1%, то они вызывают непостоянство сроков схватывания цемента и образование выцветов на поверхности растворов или бетонов. Щелочные соединения могут явиться также причиной опасных деформаций в гидротехнических бетонах,
Минералогический состав клинкера. В клинкере обычного состава главные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция в виде минералов кристаллической структуры, часть их входит в стекловидную фазу.
Рассмотрение шлифов цементного клинкера под микроскопом показывает, что он состоит преимущественно из кристаллов минералов-силикатов, между которыми размещается так называемое промежуточное вещество.' Последнее в свою очередь включает алюминаты и алюмоферриты кальция в кристаллическом виде, а также стекловидную фазу.
Основными минералами цементного клинкера являются алит ЗСаО • SIO, или Сз$ и белит 2СаО • SIO, или С2$*.
Алит — важнейший клинкерный минерал-силикат, определяющий высокую прочность, быстроту твердения и ряд других свойств портландцемента. В клинкере он содержится обычно в количестве 45 — 60%. По современным данным алит рассматривают как твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества Ngo, АI,Оз, Р,Оз, Cr Оз и др, Хотя содержание этих примесей в трехкальциевом силикате и небольшое (2 — 4%), но они определенным образом влияют на его структуру и свойства. Таким образом, следует различать трехкальциевый силикат, получаемый в лабораторных условиях из химически чистых компонентов, и алит, образующийся в цементном клинкере.
Трехкальциевый силикат. встречается в трех полиморфных модификациях. При этом чистый Сз$ обычно кристаллизуется в триклинной форме, примеси же переводят структуру в моноклинную (в цементах), а иногда в тригональную.
Кристаллы алита имеют обычно шестигранную или прямоугольную форму.
На прочность и другие свойства портландцемента зна чительно влияют форма кристаллов алита в клинкере, их размеры, распределение по величине, степень закристаллизованности и др. важно преобладание кристаллов правильной призматической или гексагональной формы.
Белит — второй основной минерал портландцементного клинкера, отличается медленным твердением, но обеспечивает достижение высокой прочности при длительном твердении портландцемента.
Белит, как и алит, представляет собой твердый раствор β-двухкальциевого силиката (β-2CaO SiO2) и небольmoro количества (1 — 3%) таких примесей, как Al,Оз, Fe,Oз, Cr,Оз и др.
Гидравлическая активность белита зависит от строения кристаллов ( их величины, плотности, наличия трещин и включений). Цементы, в которых белит представлен округлыми плотными кристаллами с зазубренными краями со средним размером 20 — 50 мкм, характеризуются повышенной прочностью. Расщепление кристаллов, приводящее к развитию удельной поверхности системы, способствует повышению ее гидравлической активности.
Промежуточное вещество, расположенное между кристаллами алита и белита, включает алюмоферритную и алюминатную фазы, а также второстепенные минералы в кристаллическом виде и, наконец, стекловидную фазу. Все эти фазы при высоких температурах обжига находятся в расплавленном состоянии.
Алюмоферритная фаза промежуточного вещества клинкера представляет собой твердый раствор алюмоферритов кальция разного состава, который в свою очередь зависит от состава сырьевых смесей, условий обжига и т. и.
Алюминаты кальция могут встречаться в промежуточном веществе клинкера в виде двух соединений: трехкальциевого алюмината СзА и пятикальциевого трехалюмината С5Аз.
СзА кристаллизуется в кубической системе в виде очень мелких шестиугольников и прямоугольников; показатель. его светопреломления 1,710 близок к показателям преломления алита и белита, что затрудняет его определение. Плотность СзА 3,04 г/см'.
Помимо этих основных составляющих в клинкере содержатся также и некоторые другие кристаллические образования и, в частности, СаО и MgO в свободном состоянии.
27 Как называется показатель согласно которой по содержанию оксидов можно прогнозировать образующиеся соединения?
28 Какие существуют способы подготовки сырьевой смеси и каково различие между ними ?
Приготовление сырьевой смеси
Способы приготовления сырьевой смеси
В зависимости от особенностей приготовления сырьевой смеси различают два способа производства портландцемента: мокрый и сухой. При м о к р о м способе производства тонкое измельчение сырьевой смеси производится в водной среде, вследствие чего сырьевая шихта получается в виде водной суспензии — шлама. При с у х о м способе сырьевая шихта приготовляется в виде смеси тонкоразмолотых сухих порошков, для чего перед тонким размолом или в процессе размола сырьевые материалы высушиваются. Различие способа приготовления приводит к существенным особенностям в процессе обжига, так как при обжиге шлама в печи необходимо дополнительно осуществить удаление из шлама воды — сушку сырья.
При сухом способе сырьевая смесь представляет смесь тонкодисперсных порошков, строго выдержать химический состав которой— дело сложное. Однако это заметно упрощается при мокром способе, позволяющем тщательно смешивать не порошки, а водные суспензии порошков, что легче осуществимо и более надежно. Следует учесть, что сырьевые материалы всегда непостоянны в своем составе.
В связи с этим при приготовлении шихты возникает необходимость усреднять сырьевые материалы, что также значительно надежнее и проще осуществляется при мокром способе производства. Наконец, при мокром способе производства сырьевая шихта — шлам перемещается с помощью гидротранспорта — самотеком или центробежными насосами, тогда как при сухом способе применяют пневмотранспорт, шнеки и элеваторы. Применение пневмотранспорта повышает загрязнение воздуха пылью в цехах и на территории завода и требует установки многочисленного оборудования для обеспыливания воздуха. Количество воды, которое необходимо удалить высушиванием при мокром способе, в два-три раза больше, чем при сухом. Последнее приводит к повышенному расходу топлива
Характеризуя в целом сухой и мокрый способы производства, можно отметить следующее: при мокром способе проще и надежнее осуществляется усреднение сырьевой смеси и ее корректирование до заданного состава. Размол сырья в водной среде позволяет затрачивать на эту операцию меньше энергии. Облегчается размол твердого кускового сырья. Кроме того, следует отметить, что сырье часто представляет мягкие породы (глины, мела), которые легко переходят в тонкодисперсное состояние путем размучивания в воде. Размучивание требует намного меньше энергии, чем размол сухого сырья. Гидротранспорт сырьевой смеси удобен, прост и надежен.
При сухом способе получение однородной смеси — процесс корректирования состава шихты значительно сложнее, чем при мокром, хотя современная техника усреднения порошков позволяет получать такую же по качеству сырьевую смесь, что и при мокром способе. Приготовление сырьевой смеси в виде смеси тонкодисперсных порошков приводит к усложнению технологических схем, увеличению количества оборудования. Сухой способ позволяет снизить расход тепла на получение клинкера.
Сравнивая технико-экономические показатели сухого и мокрого способов производства, следует рассматривать широкий комплекс показателей. Выбор способа производства определяется свойствами сырья, его однородностью и влажностью. При неоднородном и пестром сырье следует применять мокрый способ. Однозначно решается вопрос и в случае мягкого сырья — предпочтителен мокрый способ. Сухой способ производства рационально применять при однородном по составу сырье в случае, если влажность сырья не превышает 8 — 10%.
Комбинированный способ, как уже следует из названия, предполагает использование и сухого и мокрого способа. Комбинированный способ имеет две разновидности. Первая предполагает, что сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, потом её обезвоживают на фильтрах до влажности 16 - 18% и отправляют в печи для обжига в виде полусухой массы. Второй вариант приготовления является прямо противоположным первому: сначала используют сухой способ для изготовления сырьевой смеси, а затем, добавляя 10 -14% воды, гранулируют, размер гранул составляет 10 - 15 мм и подают на обжиг.