7. Технология получения и показатели качества портландцемента.

Портландцементом называют порошкообразный материал, полученный в результате совместного помола клинкера, продукта спекания смеси известняка и глины при температуре 1400 – 1500 ^оС, гипса и минеральных добавок.

В качестве сырья при производстве портландцемента используют чистые известняки и глину в соотношении 3: 1, а также мергели

Производство портландцемента состоит из следующих основных технологических процессов: добычи известняка, глины или мергеля; измельчения сырьевых материалов и приготовления из них однородной смеси заданного состава; обжига подготовленной массы при температуре
1400 – 1500 ^оС до спекания с получением клинкера; охлаждения и помола клинкера с гипсом (3 – 5 %) и минеральными добавками. Учеными установлено, что при дополнительном вводе в сырьевую смесь хлорсодержащих добавок, например, хлорида кальция, можно снизить температуру спекания до 1000 – 1200 ^оС. Такая энергосберегающая технология была названа низкотемпературной или солевой. Полученный алинитовый цемент обладает теми же свойствами, что и портландцемент. Однако повышенное содержание хлор-ионов в его составе вызывает опасность коррозии арматуры в железобетонных конструкциях и изделиях. Обеспечить химическую стойкость можно за счет защиты арматуры красочными составами, введением в бетонную смесь специальных добавок – ингибиторов коррозии стали или применением стеклопластиковой арматуры.

В настоящее время применяют 2способа подготовки сырьевой смеси: мокрый – помол и перемешивание сырья производят в воде до получения однородного шлама, содержащего до 45 % воды, и сухой – исходные материалы измельчают, подсушивают и смешивают в сухом состоянии. Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны. В водной среде облегчается измельчение и перемешивание материалов. При их совместном помоле быстро достигается высокая степень однородности смеси, состав которой легко корректируется, снижается запыленность, но расход топлива на обжиг в 1, 5 – 2 раза выше, чем при сухом. Кроме того, значительно увеличиваются размеры вращающихся горизонтальных печей для обжига, так как на начальной стадии процесса эти тепловые агрегаты в значительной мере выполняют функции испарителей воды.

Сухой способ, который целесообразен только в том случае, если влажность сырья не более15%, благодаря его технико-эконом. преимуществам по сравнению с мокрым, несмотря на сложность перемешивания сухих порошкообразных материалов до заданной однородности и сложности пылеулавливающего оборудования, находит все большее распространение.

После обжига полученный клинкер направляют в специальные холодильники для быстрого охлаждения материала, т. к. скорость охлаждения влияет на количество застывшей стеклофазы, которая обеспечивает повышенную химическую активность, тепловыделение при реакции с водой и сульфатостойкость портландцемента. Охлажденный клинкер, двуводный гипс или гипсосодержащие отходы (фосфогипс, борогипс, фторогипс) в количестве 3–5 % и в ряде случаев минеральные добавки (шлак и золы, природные осадочные и вулк. породы) поступают в шаровые мельницы, измельчение в которых происходит за счет истирающего и ударного воздействия мелящих тел в виде стальных шаров и цилиндров разного размера. С увеличением степени размола клинкера повышается активность получаемого цемента, однако надо учитывать тот факт, что в этом случае в значительной степени увеличивается расход электроэнергии. Поэтому определен оптимальный размер цементных зерен от 5 до 40 мкм. Согласно ГОСТ 30515-97 этот показатель оценивают по тонкости помола (остаток на сите 008 не должен превышать 15 % или удельной поверхности, которая составляет от 2500 до
5000 см²/г. Обязательными определяемыми значениями для общестроительных цементов являются также активность цемента, сроки схватывания цементного теста нормальной густоты (начало – не ранее 45 мин, конец – не позднее 10 час), равномерность изменения объема, зависящая от содержания свободной СаО (не более 1 %) и дозировки гипса. На основании полученных результатов цементу присваивают марку (300, 400, 500, 550, 600), численно равную активности – среднеарифметическому значению предела прочности на сжатие в кгс/см² с учетом прочности на изгиб образцов-балочек размером 40х40х160 мм, состава по массе Ц: П=1: 3 с подобранным количеством воды, твердевших 28 суток во влажных естественных условиях.

К основным относятся следующие:

- химический вещественный и минералографический состав;

- предел прочности на сжатие и изгиб;

- равномерность изменения объема в процессе гидратации;

- удельная эффективная активность естественных радионуклидов;

- активность цемента при пропаривании для портландцементов с добавками;

- нормальная густота цементного теста (НГ), представляющая водоцементное отношение, выраженное в процентах, при котором достигается заданная (нормируемая) пластичность цементного теста.

К рекомендуемым относятся как показатели общего характера: сроки схватывания, тонкость помола, так и специального назначения: коррозионная стойкость, содержание свободной СаО, огнеупорность, гидрофобность и т. д.