Alsatelecom.ru

Стройматериалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Состав смеси для получения белого цемента

Состав смеси для получения белого цемента

Основными компонентами входящими в состав сырьевой смеси для получения белого цемента являются известняковые породы (известняк, мел, мергель, мрамор), а также глины н песок. В сырье должно содержаться минимальное количество красящих окислов: железа, марганца, титана, хрома и др. Окиси железа в клинкере для получения белого портландцемента должно быть не больше 0,45%.

Требования к составу смеси для получения белого цемента

В соответствии с этим были разработаны требования к карбонатному сырью для белого портландцемента. По данным исследований, окислов железа должно быть не более 0,15 — 0,25, а марганца — не более 0,15%. В нашей стране имеются месторождения маложелезистого карбонатного сырья, пригодного для производства белого портландцемента.Все прочие требования, предъявляемые к карбонатным породам при производстве белого портландцемента, сводятся к следующему. В них не должно быть неравномерно распределенных грубых кварцевых зерен, вредных примесей сернокислых соединений, магнийсодержащих включений и щелочей.

В состав любого цемента входят два компонента: известь и глинозем.
Они составляют 75 — 80 % состава самого клинкера.

Компоненты сырьевой смеси для получения белого цемента

В качестве глинистого компонента при получении белого портландцемента используются главным образом первичные каолины, а также шликеры, получаемые в результате обогащения каолина. Шликер представляет собой смесь мельчайших кварцевых зерен с частичками слюды и некоторым количеством каолинита.Содержание окислов железа в каолинах не должно превышать 1%. Не рекомендуется применять каолины с включениями крупных зерен песка, так как они осаждаются в болтушках и вызывают неудобства как при транспортировке, так и при подготовке сырьевой смеси заданного химического состава. НИИ Цементов была изучена возможность замены таких каолинов. С этой целью были исследованы огнеупорные глины Латненского и Часов-Ярского месторождений. Химические составы этих глин приводятся в табл. 3. Эти глины были с успехом применены на Щуровском цементном заводе вместо каолинов в их отходов, что свидетельствует о целесообразности такой замены. Для повышения силикатного модуля сырьевой смеси при производстве белого портландцемента используют кварцевые пески с малым содержанием окислов железа.

Для выпуска белого цемента необходимо сырье очень высокого качества. Сырьевые материалы должны иметь невысокое содержание красящих примесей (оксида железа, оксида марганца). А такого сырья, в нашей стране мало.

Наряду с природными сырьевыми материалами для получения белого портландцемента можно применять и искусственные — отходы других производств. Так, в качестве известнякового компонента может быть использован белый шлам, являющийся отходом алюминиевого производства и представляющий собой тонкий порошок белого цвета с коэффициентом отражения не менее 75%.

Из чего делают белый цемент

  • клинкер
  • диатомит
  • минеральные добавки

Состав цемента

Цемент – это неорганическое вещество искусственного происхождения, служащее для соединения материалов в строительстве. Как правило, под цементом в настоящее время подразумевают портландцемент и цементы из портландцементного клинкера. Цемент входит в состав штукатурных, кладочных растворов и бетона. Важной особенностью цемента, отличающей его от воздушной извести и гипса, является то, что он способен затвердевать во влажной среде.

Из чего производится цемент

В состав цемента входят минеральные породы карбонатной (известняк, мергель, мел, другие горные породы карбонатно-глинистого, известнякового или доломитового состава) и глинистой (глина, глинистый сланец, суглинок, лесс и лессовидные суглинки) групп, а также минеральные добавки. Как правило, цементы, произведенные в разных регионах, отличаются друг от друга по составу. Это связано с тем, что производство цемента обычно располагают на месте добычи горных пород.

Читайте так же:
Если плитонит с цементом

Выбор породы для производства цемента в основном диктуется её физическими свойствами и структурой. Так, избегают применения кристаллических горных пород, в силу того, что они хуже вступают во взаимодействие с другими составляющими цемента.

Карбонатные породы

  • Мел – одна из наиболее широко используемых для производства цемента пород, благодаря его мягкости и ломкости.
  • Мергель – горная порода, промежуточная между известняковыми и глинистыми. Его структура и свойства различны и зависят от содержания глинистых примесей.

Глинистые породы

  • Глина – смесь различных минералов, обладающая пластичностью в увлажненном состоянии.
  • Суглинок помимо глины содержит значительное количество частиц песка и пыли.
  • Глинистый сланец – твердая горная порода меньшей, чем глина, влажности, обладающая способностью расслаиваться на тонкие пласты.
  • Лесс – пористая горная порода из глины, кварца, полевого шпата и других силикатов.
  • Лессовидный суглинок – переходный от суглинка к лессу материал.

Минеральные добавки

Это важные составляющие цемента, служащие для улучшения его свойств (эластичности, скорости затвердевания и других). Как правило, применяют кремнеземистые, глиноземистые, глиносодержащие добавки и плавиковый шпат.

О химии цемента

Для улучшения свойств цемента в его состав вводят различные оксиды.

  • Оксид алюминия обуславливает огнеупорные свойства цемента. В хорошем цементе обнаруживается 60% оксида алюминия.
  • Оксид кальция отвечает за прочность цемента. По содержанию этого оксида цементы делятся на высокоизвестковые (от 40% оксида кальция) и малоизвестковые (до 40% оксида кальция).
  • Оксид железа содержится в цементе в малом количестве (до 25%), т.к. неблагоприятно влияет на огнеупорность материала.
  • Оксид магния (до 2%)
  • Оксид кремния (до 10%)

Избегают включения в химический состав цемента оксида хрома, снижающего химическую реактивность материала.

Виды цемента

Рассмотрим классификацию и основные виды цемента. По основному минералу, входящему в состав, цементы делятся на:

  • Портландцемент – самый популярный в строительстве вид, в составе превалирует алит и портландцементный клинкер.
  • Романцемент – на сегодняшний день редкий, не производимый цемент, в составе превалирует белит.
  • Магнезиальный, иначе называемый цементом Сореля, цемент производится из магнезита и замешивается водным раствором различных солей.
  • Глиноземистый цемент – в его составе превалирует Al2O3.
  • Кислотоупорный цемент – производится из кремнефтористого натрия и кварцевого песка, замешивается раствором жидкого стекла.
  • Смешанные цементы получают из вышеперечисленных видов, соединяемых с другими минеральными, вяжущими добавками и шлаками.

По прочностным свойствам выделяют марки цемента. Для градации применяют такой тест: сжимают половинки призматических образцов из раствора цемента с кварцевым песком в пропорции 1:3 размера 40х40х160 мм и измеряют предел прочности такого образца.

Марки прочности цемента – это числа от М100 до М600 с шагом 50 или 100, обозначающие прочность цемента в кг/см 2 . М100-М300 на сегодняшний день более не производятся. М600 также известен под названием «фортификационный» или «военный» цемент, он особенно ценится за высокие показатели прочности и потому стоит значительно дороже, чем М500. Находит себе применение в строительстве бункеров, ракетных шахт и других объектов оборонного назначения.

Читайте так же:
Как правильно сделать цементный раствор для пола

Дополнительно по прочности все цементы делят на классы. Класс прочности цемента – это число от 30 до 60, обозначающее прочность при сжатии в МПа. Принадлежность цемента к определенному классу прочности обозначает, что 95 из 100 образцов из этого цемента соответствуют этому классу. На конец 20 века существовало около 30 разновидностей цемента.

В данной статье мы подробным образом рассмотрели, из чего состоит цемент, и выяснили, на что следует обращать особое внимание при выборе цемента для различных строительных работ. Теперь вы все об этом занете.

Цемент

Цемент является основным связующим материалом во всех видах строительства.

Это вяжущее под воздействием воды вещество, которое используется, как главный ингредиент раствора для скрепления песка и строительных элементов, а также в виде различных сортов бетона при производстве шифера, блоков, монолитных конструкций и железобетонных изделий.

Благодаря своим скрепляющим свойствам цемент применим повсеместно – в домах, в офисных зданиях, в промышленных сооружениях, в аэропортах, мостах, плотинах, тоннелях, т. е. практически везде.

История изобретения

Подобие современного цемента впервые было использовано, еще в древности. С начала II века до н. э. римляне применяли бетон на основе извести для строительства крупных зданий. Формула была проста: строители делали обжиг извести и добавляли вулканический пепел. В средние века для увеличения скрепляющих свойств извести в раствор добавляли куриные яйца, а в древнем Китае использовали для усиления клейкий рис. Современная технология изготовления цемента начинает со средины XIX века, когда поняли главный секрет, что нужна высокая температура обжига извести для получения прочных скрепляющих свойств.

Химический состав

Цемент, как вещество представляет собой смесь нескольких соединений, которая включает в себя: оксиды кальция, кремния и алюминия в больших количествах, а окислы железа и другие примеси в малом объеме. Наиболее распространённый портландцемент содержит четыре основные химические составляющие: алит (ЗСаО SiО2), белит (2СаО SiО2), целит (ЗСаО Аl2О3) и браунмиллерит (4СаО Аl2О 3Fе2О3), которые, в свою очередь, от количественного состава придают различные свойства конечному продукту.

К примеру: химический состав портландцемента представляет собой: 60-67% оксида кальция (СаО), 19-24% диоксида кремния (SiО2), 4-8% окиси алюминия (Аl2О3), 2-6% окиси железа (Fе2О3) и до 3% присадок других элементов.

Классификация

С введением в обращение нормативного документа «ГOCT 31108-2003. Цементы общестроительные. Технические условия» существующие обозначения марки и сортности цемента были унифицированы со странами Европейского союза.

Различают пять основных видов. В соответствии с действующими стандартами классифицируется цемент с помощью условных обозначений:

  • Портландцемент ЦEM I – обычно называют «чистым», поскольку он не содержит примесей. Наиболее широко такой вид цемента применяется в строительстве промышленных и гражданских объектов, для изготовления предварительно напряженного бетона, сборного железобетона и строительных растворов для монолитных работ. Одну из разновидностей — портландцемент белый, содержащий отбеливающие добавки используют для приготовления сухих строительных смесей.
  • Портландцемент с минеральными добавками ЦЕМ II – имеет в своем составе глинозем, бокситы, известняк и различные легирующие примеси. Основным преимуществом данного типа цемента является относительно быстрое увеличение прочности, так после 24 часов затвердевания он достигает 80 — 90% от стандартизированного значения. Используется на строительных объектах для быстрого выполнения работ по бетонированию. Получаемые из него растворы, можно использоваться при температуре до -10 градусов по Цельсию, без применения дополнительной защиты. Марку ЦЕМ II не рекомендовано смешивать с цементом других видов.
  • Шлакопортландцемент ЦЕМ III — получают путем измельчения, на финальной стадии приготовления, цементного клинкера с гранулированным доменным шлаком. В качестве дополнения добавляется сульфат кальция. Шлаковый цемент по внешнему виду похож на обычный, но имеет хорошо выраженные отличительные свойства. Он особенно хорошо подходит для сред подверженных воздействию воды с низкой агрессивностью. Требует особого ухода во время затвердения, так стяжку надо две недели обильно опрыскивают водой, не давая ей засохнуть. Если это условие не выполнить — бетон не наберет достаточной прочности. Применяется в промышленности, в частности, в изготовлении монолитных конструкций для различных гидротехнических сооружений, работающих в условиях высокого риска наступления коррозии.
  • Пуццолановый цемент ЦЕМ IV — это смесь, которую получают из цементного клинкера, летучей золы (отходы от сжигания угля на электростанциях) и гипса. Свойства этого вида цемента аналогичны свойствам, которыми характеризуется шлакопортландцемент, но отличается низким тепловыделением при гидратации и повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных вод. Используется как, в общем, так и в специализированном строительстве, а также для производства ячеистого бетона.
  • Композиционный цемент ЦЕМ V или многокомпонентный. Сложно назвать портландцементом, поскольку содержание добавок превышает 35% и может доходить до 80%. В зависимости от состава добавок может иметь различные свойства, поэтому имеет строго специализированное применение.
Читайте так же:
Пропорции цементного раствора для бетономешалки

Эти виды (от ЦЕМ II до ЦЕМ V), в свою очередь, подразделяются на три типа: A, B, C — по количеству процентного содержания примесей и присадок по отношению к основному компоненту – клинкеру.

Дополнительным символом в маркировке присутствует обозначение подкласса, где буква Н соответствует нормально твердеющий состав, буква Б – быстротвердеющему, соответственно.

Дополнительная информация: Согласно, европейского стандарта EN 197-1 маркировка цемента имеет обозначение: CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV и CEM V и расшифровывается в полной аналогии с нашим ГОСТом.

Физические характеристики

Главной физической величиной для технических расчетов бетонных конструкций на прочность является обозначение условного параметра – прочности на сжатие.

Для различных марок цемента класс прочности и достижение его по времени сильно отличается и напрямую зависят от состава цемента. Так, различают четыре класса прочности: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5.

Основные физико-механические свойства цемента приведены в таблице:

Класс прочности цементаПрочность на сжатие, МПа, в возрастеНачало схватывания, мин, не ранееРавномерность изменения объема (расширение), мм, не более
2 суток, неменее7 суток, не менее28 суток
не менеене более
22,5Н1122,542,57510
32,5Н1632,552,5
32,5Б10
42,5Н1042,562,560
42,5Б20
52,5Н2052,545
52,5Б30

Данными значениями руководствуются строители для изготовления определенной марки бетона.

Производство

Исходным сырьем для изготовления портландцемента являются природные минералы, такие как:

  • известняк,
  • мел,
  • мергель,
  • сланец,
  • глинистые минералы.

Получают сырье в карьерах, расположенных, как правило, рядом с цементным заводом. Далее, добытый материал транспортируется, измельчается в дробильных агрегатах и поступает в высокотемпературные печи для отжига. В результате получается цементный клинкер – продукт в виде гранул, получаемый путем обжига при температурах спекания в 1700 градусов и выше.

На заключительной стадии клинкер тщательно измельчают в порошок, который и является конечным продуктом – цементом.

Цемент является гигроскопичным веществом и при долгом или ненадлежащем хранении способен поглощать водяные пары из воздуха, теряя полностью свои вяжущие свойства.

Технология

При производстве цемента используется природный материал. В зависимости от местности добываемое сырье имеет разный состав и химические или физические свойства. Отсюда, каждому исходному материалу была подобрана своя технология получения готового клинкера. Изготавливают цемент, используя три основные методики, в основе которых применены разные технологии по подготовке сырья, его переработки и получения готового продукта:

    • Мокрый метод производства, когда — дробленый известняк измельчают в барабанных мельницах одновременно, смачивая водой до получения шлама с содержание влаги от 33 до 50%. Затем вся эта масса поступает в печь, где она сохнет, а затем обжигается до спекания, с отделением лишних углекислот. Преимуществом мокрого способа является то, что исходное сырье не сушиться и легко размалывается, что значительно снижает потребление энергии, а благодаря использованию воды снижается запыленность рабочей среды. Основным недостатком является большое потребление воды. Мокрый способ подходит для мягкого, пористого сырья с более высокой входной влажностью или для сырья с переменным химическим составом. Такую технологию применяют при изготовлении цементного клинкера из карбонатных компонентов (мела), силикатных компонентов (различных сортов глины) и железосодержащих отходов (доменного шлака). Более подробно можно ознакомиться с мокрым способом производства цемента на прилагаемом видео:

  • Сухой метод получения цемента требует предварительной просушки добываемого сырья перед обжигом. Сушка происходит перед фрезерованием или одновременно с фрезерованием в так называемых горячих сушильных мельницах. Далее, порошкообразную смесь после предварительного нагревания топочными газами транспортируют в печь, где ее доводят до полной готовности. Очевидные преимущества сухого способа изготовления является большая производительность такой технологии и высокая энергоэффективность процесса выпечки из-за предварительного нагрева подготовленной смеси для обжига. Сухой способ производства особенно подходит для твердых материалов с невысокой начальной влажностью и меньшей химической летучестью состава исходного сырья. Наглядная схема сухого метода получения цемента приведена на видео:

  • Комбинированный метод может реализовываться двумя способами, но в итоге представляет различное чередование последовательности сухого и мокрого процесса при получении клинкера.

Как выбрать нужный цемент

Больших сложностей в выборе цемента нет, самое важное понимать в какой области строительства будет осуществляться его применение, исходя из этого определяются с маркой и классом прочности в соответствии с будущими нагрузками, которые будут действовать на бетонную конструкцию.

ЦЕМЕНТЫ

Получение. Сырьем для получения цементов служат прир. материалы (известковые, глинистые, мергелистые, гипсовые, глиноземистые породы) и пром. отходы (металлургич. и топливные шлаки, золы от сжигания углей, белитовый шлам, отходы от переработки нефелиновых пород и др.).
Произ-во цементов включает приготовление сырьевой смеси (дробление исходных материалов, их тонкий помол, перемешивание, корректировка хим. состава смеси), обжиг сырьевой смеси, тонкий помол обожженного продукта (клинкера) до порошкообразного состояния вместе с небольшим кол-вом гипса, активными (шлак, зола, гемза) и неактивными при взаимод. с водой (кварц, карбонатные породы) минер. добавками и др. в-вами, придающими цементам нужные св-ва (напр., пластификаторы, гидрофобные добавки).
В зависимости от метода приготовления сырьевой смеси различают сухой, мокрый и комбинир. способы произ-ва. При сухом способе сырье (известняк и глина) в процессе дробления и помола в мельницах высушивается и превращается в сырьевую муку, после чего мука поступает на обжиг. При мокром способе помол сырьевых компонентов осуществляют в мельницах в присут. воды, к-рую вводят для понижения твердости, интенсификации процесса помола и уменьшения удельного расхода энергии. Влажность сырьевой смеси (шлама), поступающего на обжиг, при мокром помоле составляет 34-43% по массе; для снижения влажности шлама к сырьевой смеси добавляют сульфитно-дрожжевую бражку, триполифосфат Na или ПАВ. При комбинированном способе сырьевая смесь готовится по предыдущей схеме, затем обезвоживается на вакуум-фильтрах или вакуум-прессах, формуется в гранулы и поступает на обжиг.
Обжиг сырьевой смеси осуществляют при 1450 °С во вращающихся (редко шахтных) печах, представляющих собой наклонный стальной цилиндр, в загрузочную часть к-рого подается сырьевая смесь, а со стороны выгрузки (головки) печи через форсунку — топливо (см. Печи). Сырьевая смесь движется по направлению к головке печи, подвергаясь действию нагретых топочных газов. Вращающуюся печь условно разделяют на неск. технол. зон. В зоне сушки под действием отходящих топочных газов сырьевая смесь подсушивается, в зоне подогрева нагревается до 500-600 °С и переходит в зону кальцинирования (900-1200 °С), в к-рой происходит разложение СаСО3. Получающийся СаО в твердом состоянии взаимод. с составными частями глины и железистого компонента с образованием в экзотермич. зоне 2CaO x SiO2, 5СаО x 3А12О3, 3СаО x А12O3, 4CaO x Al2O3 x Fe2O3, 2CaO x Fe2O3, а также СаО, MgO и др. оксидов.
В зоне спекания при т-ре 1450 °С обжигаемый материал (клинкер) частично плавится; в этой зоне образуется главный минерал клинкера ЗСаО x SiO2. При дальнейшем прохождении по печи клинкер попадает в зону охлаждения (т-ра 1000-1200 °С). Холодный клинкер дробят и тонко измельчают вместе с гипсом и др. добавками в барабанных шаровых мельницах, а затем транспортируют в железобетонные цилиндрич. емкости — т. наз. цементные силосы.

Свойства. При взаимод. цементов с водой — гидратации, затворении — первоначально образуется пластичное цементное тесто, к-рое со временем на воздухе или в воде уплотняется, теряет пластичность и превращается в т. наз. цементный камень. Безводные минералы клинкера превращаются при этом в соответствующие гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты(III) Са, напр.:

ЗСаО x SiO2 + 2H2O Ca2SiO4 x Н2О + Са(ОН)2
Ca2SiO4 + Н2О Ca2SiO4 х Н2О ЗСаО х А12О3 + 6Н2О ЗСаО х А12О3 х 6Н2О

Образовавшийся Са(ОН)2 под действием СО2 воздуха постепенно превращается в СаСО3, гидроалюминаты Са с гипсом в присут. воды дают двойные основные сульфаты, напр. Са6А12(ОН)12(SО4)3 x26Н2О и Ca4Al2(OH)12SO4 x6H2O. При получении бетона образовавшийся Са(ОН)2 с СО2 воздуха и SiO2 превращается в очень прочную массу, состоящую из карбонатов и силикатов Са.

Табл. 1.-ОСНОВНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector