 |
Хим пр-сы, происх при обжиге сырьевой смеси в пр-се производства клинкера.
|
|
|
|
Обжиг – завершающая технологическая операция производства клинкера. В процессе обжига из сырьевой смеси определенного химического состава получают клинкер, состоящий из четырех основных клинкерных минералов. В состав клинкерных минералов входит каждый из исходных компонентов сырьевой смеси.
Например, трехкальциевый силикат ЗСаО Si02, основной клинкерный минерал, образуется из трех молекул СаО – окисла минерала известняка и одной молекулы Si02– окисла минерала глины. Аналогично получаются и другие три клинкерных минерала – двухкальциевый силикат – 2CaO-Si02, трехкальциевый алюминат – ЗСаО-А1203 и четырехкальциевый алюмоферрит – 4СаО А1203 Fe203.
Таким образом, для образования клинкера минералы одного сырьевого компонента – известняка и минералы второго компонента – глины должны химически прореагировать между собой. В обычных условиях компоненты сырьевой смеси – известняк, глина и др.–инертны, т.е. они не вступают в реакцию один с другим.
При нагревании они становятся активными и начинают взаимно проявлять реакционную способность. Объясняется это тем, что с повышением температуры энергия движущихся молекул твердых веществ становится столь значительной, что между ними возможен взаимный обмен молекулами и атомами с образованием нового соединения.
Образование нового вещества в результате реакции двух или нескольких твердых веществ называют реакцией в твердых фазах. Однако скорость химической реакции еще более возрастает, если часть материалов расплавляется, образуя жидкую фазу. Такое частичное плавление получило название спекания, а материал – спекшимся. Портландцементный клинкер обжигают до спекания.
|
|
|
Спекание, т.е. образование жидкой фазы, необходимо для более полного химического усвоения окиси кальция СаО кремнеземом Si02 и получения при этом трехкальциевого силиката ЗСаО • Si02. Частичное плавление клинкерных сырьевых материалов начинается с температуры 1300° С.
Для ускорения реакции образования трехкальциевого силиката температуру обжига клинкера увеличивают до 1450° С. В качестве установок для получения клинкера могут быть использованы различные по своей конструкции и принципу действия тепловые агрегаты.
Однако в основном для этой цели применяют вращающиеся печи, в них получают примерно 95% клинкера от общего выпуска, 3,5% клинкера получают в шахтных печах и оставшиеся 1,5% – в тепловых агрегатах других систем – спекательных решетках, реакторах для обжига клинкера во взвешенном состоянии или в кипящем слое. Вращающиеся печи являются основным тепловым агрегатом как при мокром, так и при сухом способах производства клинкера.
73. Вещественный, химический, минеральный, фазовый составы портландцемента.
портландцемент, он не содержит минеральных добавок и хорошо находит применение в изготовлении железобетонных конструкциях.
Хим состав выраж сод оксидов. Главн явл: CaO 63-66%, Sio2 21-24%, Al2o34-8%, Fe2o3, суммарное кол-во кот сост. 95-97%. В пр-се обжига, доводимого до спекания, главные оксиды обр силтикаты, алюминаты и алюмоферрит кальция в виде минералов крист ст-ры, а некоторая часть входит в стекловидную фазу.
Мин состав. Осн мин клинкера явл: алит, белит, трехкальциевый алюминат и алюмоферрит кальция.
Алит — основной минерал ПЦ клинкера. Содержание в клинкере- 45...65% (т.е. наибольшее). Алит быстро твердеет и набирает высокую прочность.
Белит — второй по важности и содержанию силикатный минерал клинкера (20...30%). Он медленно набирает прочность, но при длительном твердении в благоприятных условиях его прочность весьма высока.
|
|
|
Суммарное содержание алита и белита в клинкере портландцемента может доходить до 80%, что дает основание называть его силикатным цементом.
Трехкальциевого алюмината в портландцементе содержится 4... 12%. Самый активный из клинкерных минералов. Однако продукт его гидратации имеет повышенную пористость, низкую прочность и долговечность. Быстрое взаимодействие с водой вызывает преждевременное схватывание цементного теста.
Четырехкальциевого алюмоферрита в портландцементе содержится 10...20%. По скорости твердения занимает промежуточное положение между алитом и белитом, но не обладает высокой прочностью.
Кроме того, в составе клинкера в небольшом количестве имеется стекловидная фаза, состоящая в основном из CaO, A12O3, Fe2O3, MgO, Na2O, K2O, а также свободные MgO и СаО. Содержание свободных оксидов магния и кальция в виде пережога в клинкере не должно превышать соответственно 5 и 1 %. Эти ограничения должны исключить опасность неравномерного изменения объема при твердении цемента.
Щелочи входят в алюмоферритную фазу.
74. Реакции гидратации основных минералов портландцемента.
Алит с водой:
2(3Cao*Sio2)+6H2o=3Cao*2Sio2*3H2o+3Ca(OH)2
После затвор гидроксид кальция образуется из алита, т.к. белит гидратир медл алита и при его вз с водой выд меньше гидроксида кальция:
2(2Cao*Sio2)+4H2o=3Cao*2Sio2*3H2o+Ca(OH)2
Вз трехкальц алюмината с водой приводит к образ гидроалюм кальция:
3Cao*Al203+6H2o=3Cao*Al2o3*6H2o
Для замедл схват при помоле клинкера добавл небольш кол-во прир гипса:
3Сao*Al2o3+3(Caso4*2H2o)+26H2o=3Cao*Al2o3*3Caso4*32H2o
Четырехкальц алюмоферит при вз с водой расщепл на гидроалюминат и гидроферит:
4cao*al2o3*fe2o3+mh2o=3cao*al2o3*6h2o+cao*fe2o3*nh2o
75. Для чего в состав портландцемента вводится добавка гипса? С какими клинкерными минералами вз гипс, какое соед обр и как оно влияет процесс структурообразования?
Для замедления схватывания при помоле клинкера добавл небольш кол-во прир гипса(3-5%). Сульфат кальция играет роль хим активн составл цемента, реагир с трехкальц алюмин и связ его в гидросульфоалюминат кальция(эттрингит) в начале гидратации портландцемента.:
3Сao*Al2o3+3(Caso4*2H2o)+26H2o=3Cao*Al2o3*3Caso4*32H2o
Величина добавки гипса должна наход в соотв с сод в клинкере С3А, наиб быстро гидротир и упрочн мат. Недост кол-во гипса не успеет связать образующ гидроалюминат и произойдет преждевременная коагуляция схватывания цем теста, а чрезмерная добавка гипса вызовет ускорение схват цем. Гипс выпол роль добавки, регулир сроки схватывания цемента.
|
|
|
76. Каковы осн показатели качества портландцемента?
Минеральный состав, веществ сост, тонкость помола, плотность, водопотребность, сроки схватывания и равномерность изм объема, активность и марка марки 400, 500,550,600), выделение тепла при твердении.
77. Что такое активность и марка портландцемента по прочности? В чем их сходство и различие?
Активность и марку портландцемента определяют испытанием стандартных образцов-призм размером 4Х4ХI6 см, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1: 3 (по массе) и B/Ц=0,4, при консистенции раствора по расплыву конуса 106-115 мм. Через 28 сут твердения (первые сутки - в формах во влажном воздухе, затем после расформовки в течение 27 сут в ванне с питьевой водой, имеющей температуру 20±2°С) образцы-призмы сначала испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки призм - на сжатие. Все стандартные испытания цементов для определения их марки по прочности должны производиться только на песке, соответствующем стандарту. Песок нормальный для испытания цементов -это природный кварцевый песок Привольского месторождения с зернами округлой формы размером 0,5-0,9 мм, содержащий SiО2 не менее 98%, примесей глинистых, илистых и пылевидных частиц не более 1%.
Активностью портландцемента называют его предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 сут. В зависимости от активности портландцементов с учетом их предела прочности при изгибе они подразделяются на марки: 400, 500, 550, 600. У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и начальная - 3-суточная. Цемент, которому присвоен государственный Знак качества, должен обладать стабильными показателями прочности на сжатие: коэффициент вариации прочности для цемента марок 300 и 400 не более 5%, марок 500, 550, 600 - не более 3%.
78. Методика определения нормальной густоты цементного теста.
|
|
|
Перед началом испытания проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое показание прибора, соприкасая пестик с пластинкой, на которой расположено кольцо. При отклонении от нуля шкалу прибора соответствующим образом передвигают.
Кольцо и пластинку перед началом испытаний смазывают тонким слоем машинного масла.
. Для ручного приготовления цементного теста отвешивают 400 г цемента, высыпают в чашу, предварительно протертую влажной тканью. Затем делают в цементе углубление, в которое вливают в один прием воду в количестве, необходимом (ориентировочно) для получения цементного теста нормальной густоты. Углубление засыпают цементом и через 30 с после приливания воды сначала осторожно перемешивают, а затем энергично растирают тесто лопаткой.
Продолжительность перемешивания и растирания составляет 5 мин с момента приливания воды.
Цементное тесто на механической мешалке готовят в соответствии с прилагаемой к мешалке инструкцией.
После окончания перемешивания кольцо быстро наполняют в один прием цементным тестом и 5 - 6 раз встряхивают его, постукивая пластинку о твердое основание. Поверхность теста выравнивают с краями кольца, срезая избыток теста ножом, протертым влажной тканью. Немедленно после этого приводят пестик прибора в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляют стержень стопорным устройством, затем быстро освобождают его и предоставляют пестику свободно погружаться в тесто. Через 30 с с момента освобождения стержня производят отсчет погружения по шкале. Кольцо с тестом при отсчете не должно подвергаться толчкам. При несоответствующей консистенции цементного теста изменяют количество воды и вновь затворяют тесто, добиваясь погружения пестика на глубину, указанную в п.1.2.1. Количество добавляемой воды для получения теста нормальной густоты определяют с точностью до 0,25%.
|
|
|
