5.10.Основы производства портландцемента.

5. 10. Основы производства портландцемента.

Для производства портландцемента имеются неограниченные сырьевые ресурсы в виде побочных продуктов промышленности (шлаков, зол, шламов) и распространенных карбонатных и глинистых горных пород. Производство портландцемента - сложный технологический и
энергоемкий процесс, включающий: добычу в карьере и доставку на завод сырьевых материалов известняка и глины; приготовление сырьевой смеси; обжиг сырьевой смеси до спекания - получение клинкера; помол клинкера с добавкой гипса - получение портландцемента.
Приготов. сырьевой смеси заключается в получении однородной тонкоизмел. смеси известняка и глины. Эту операцию осуществляют сухим или мокрым способом. При сухом способе подвергают совместному измельчению сухие материалы, из которых удаляют свободную влагу до остаточной влажности не более 1... 2 %. Сухой способ особенно выгоден, если влажность сырья небольшая.
Мокрый способ производства клинкера применяют при значительной влажности материалов. Для этого мягкие, распускающиеся в воде сырьевые материалы — мел, глину измельчают и перемешивают в водной среде. Влажность получаемой суспензии настолько велика, что образуется текучая масса, называемая сырьевым шламом. Основной недостаток мокрого способа подготовки сырья состоит в том, что воду, содержащуюся в шламе, затем приходится удалять испарением (в цементной печи), а это связано с излишними затратами топлива и энергии — в 1. 5... 2 раза больше, чем при сухом способе.
Обжиг сырьевой смеси — наиболее энергоемкая и ответственная операция, в результате которой образуется клинкер. Обжиг проводят во вращающихся печах, которые представляют собой огромные цилиндрические барабаны диаметром до 5 м и длиной до 230 м. Угол наклона продольной оси барабана печи к горизонту 3... 4°. Благодаря этому сырьевая смесь, загруженная в верхнюю часть печи, при медленном вращении барабана постепенно перемещается к нижнему, выходному концу. В печь загружают исходную сырьевую смесь, а выгружают из нее цементный клинкер. Образование клинкера сопровождается рядом сложных физических и химических процессов.
По выходе из вращающейся печи клинкер, состоящий из прочных камневидных окатанных гранул (" горошка" ), интенсивно охлаждают воздухом с температуры 1000 до 100... 200°С в холодильниках. После этого его выдерживают на складе 1... 2 недели.
Помол клинкера с добавкой гипса — заключительная технологическая операция. В результате получают тонкозернистый порошок темно-серого или зеленовато-серого цвета, который и называют портландцементом.
Полученный в результате помола портландцемент хранят в больших железобетонных банках — силосах, вмещающих до 10 тыс. т цемента. Здесь он постепенно охлаждается. Это значительно улучшает технологические свойства цемента.

5. 11. Твердение портландцемента.

Клинкер обычно получают в виде спекшихся гранул размером 10-40 мм, имеющих сложную микроструктуру, тк. Клинкер включает ряд кристаллич. фаз и некоторое количество стекловидной фазы. Хим. сост. клинкера. выражают содержание оксидов(%по массе). Главные: CaO-63-66%, SiO₂-21-24%, Al₂O₃-4-8%, Fe₂O₃-2-4%

Миниральный сост. Клинкера. Основными минералами клинкера явл.: алит, белит, трехкальциевый алюминат и алюмоферрит кальция.

Алит 3CaO SiO₂-самый важный мин. клинкера, определяющий быстроту твердения, R и тд. (45-60%)

Белит 2CaO SiO₂-2-ой по важности и содерж. (20-30%)силикатный мин. клин. медлен. тверд., но достигает выс. R при длит. тверд.

Трехкальциевый алюминат-в клинкере сод. (4-12%)-самый активн. мин., быстро взаимод. С водой. Является причиной сульфатной коррозии бетона.

Четырекальциевый алюмоферит-в клинкере сод. (10-20%)характериз. умеренным тепловыделением. скорость тверд средняя.

Клинкерное стекло (5-15%) Содержание свободных CaO и MgO не должно превышать 1% 5%. Щелочи(Na₂O, K₂O)входят в алюмоферритную фазу клинкера.

Цементное тесто, приготовленное путем смешивания цемента с водой, имеет три периода твердения. Вначале, в течение 1-3 ч после затворения цемента водой, оно пластично и легко формуется. Потом наступает схватывание, заканчивающееся через 5-10 ч после затворения; в это время цементное тесто загустевает, утрачивая подвижность, но его механическая прочность еще невелика. Переход загустевшего цементного теста в твердое состояние означает конец схватывания и начало твердения, которое характерно заметным возрастанием прочности. Твердение при благоприятных условиях длится годами - вплоть до полной гидратации цемента.

5. 12. Свойства портландцемента.

1. Водопотребность. Для получения теста норм. густоты необходимо 25-30% воды. 2. сроки схватывания –начало сх. не ранее 45мин.  –конец позднее 6ч. (для получ. норм. сроков схват. при помоле клинкера вводят 3-5% гипса) –до начала схват. смесь должна быть использ. 3. тонкость помола –просеивают через сито с сеткой №008, остаток должен быть не > 15% 4. удельная поверхность Sуд=2000-3000см2/г (чем больше Sуд. Тем активнее реагирует т выше конечная R. –в течении времени покрывается корочкой=> срок годности 2-3 мес. => через полгода на марку ниже становится. 5. Плотность(без добавок) Рист=3, 05-3, 15г/см3 Рнас=1, 3г/см3 (в среднем) 6. Марка ПЦ -Марка ПЦ- Rсж специально подготовленных образцов 4*4*16 состав цемент/песок=1/3, водоцементное соотношение =0, 4. –подвижность проверяют на встряхивающимся столике. -смесь уплотняется, взбирается вода и воздух. -28 суток водного твердения.

-через 28 суток сначало испытывают на изгиб, а потом половинки испыт на сжатие. М 400, 500, 550, 600, 300 Rсж=426кгс/см2 = 42, 6 МПа=400М 39, 5МПа=300М.

-грязно-серого цвета. –гипс при твердении увелич в объеме -цемент дает усадку ок 4мм –коррозии трещины допускать нельзя 7. интенсивность набора R. –спринтеры С₃А С₄AF выделяют больше кол. тепла при твердении, R0, 7-1, 5МПа Стайеры (тверд. месяцами годами)10лет. С₃S C₄S R50-70МПа.