Clasificarea Portland. Bazat pe clincher de ciment Portland, normalizând compoziția minerală și introducerea diverși aditivi preparați ciment portland și variantele sale. Conform compoziția materialului, acestea sunt clasificate după cum urmează: aditivi minerali activi - Portland; cu aditivi minerali activi nu mai mult de 20% - ciment portland cu adaosuri minerale; cu aditivi minerali activi de peste 20% - pozzolanica ciment Portland; Aditivi zgură granulată de mai mult de 20% - zgură.
Proprietăți speciale, ele sunt împărțite pe întărire rapidă, sulfat, care se extinde și strecurat, pentru mortare, albe și colorate, plastifiate și hidrofobe, și altele.
Oxid de calciu CaO 63-67
Silica SiO2 19-24
Alumina Al2O3 4-7
oxid de fier Fe2O3 2-6
Oxid de magneziu Mg2O3 0,5-5,0
Dioxid de sulf SO3 0,3-1,0
oxizi ai metalelor alcaline
Oxid de crom și de oxid de titan
TiO2 + CrO3 0,2-0,5
Compoziția minerală a clincherului. Acești oxizi formează silicați, aluminați și alyumoferrity de calciu. Silicații, de preferință sub formă de cristale, care se află între substanța intermediară constând din aluminați de calciu și alyumoferritov în formă cristalină și amorfă.
De asemenea, enumerate în clincher au o cantitate mică de alte minerale - aluminați, feritele alyumoferritov și calciu precum oxid de calciu CaO într-o cantitate de 0,5-1% și oxid de magneziu MgO - până la 5%, în stare liberă, Na2O și K2O oxizi alcalini - 1 %.
Materiile prime și tehnicile de fabricare a cimentului Portland. Portland producția clincherului de ciment implică fabricarea, măcinarea împreună cu gips și alți aditivi minerali activi. Suplimentele nu pot fi introduse. Materia primă pentru clincher sunt roci carbonatice și argilă. resurse secundare, agenți de ajustare și alte materiale pot fi folosite. Raportul dintre carbonați și argilă rocile prelevate 3: 1. Din utilizarea de roci carbonate calcar, cretă, marnă. Calcar, cretă și constau în principal din CaCO3 carbonat de calciu. Acestea sunt introduse în clincher de oxid de calciu CaO.
Roci de lut sunt folosite mai ales argila, cel puțin - șisturile și loess. Ei au introdus SiO2 silice, alumină Al2O3 și Fe2O3 oxid de fier.
Marne reprezintă amestec natural de carbonat de calciu și argilă minerale. Atunci când conținutul de CaCO3 marne - într-o cantitate corespunzătoare amestec prime preparate în mod artificial, acestea sunt numite naturale.
În cazul în care lotul brut lipsit de orice urmă de oxid, apoi se introduc aditivi corective suplimentare. Dezavantajul este compensată prin introducerea de SiO2 tripoli, Gaize, pământ de diatomee, nisip de siliciu, Fe2O3 - introducerea sau minereu pirită zgură de fier.
Aditiv întârziind timp de ciment cu intarire este natural gips dihidrat, care este introdus la 3,5% în ceea ce privește SO4.
aditiv mineral activ constând din ciment Portland pentru a îmbunătăți proprietățile lor. Ele sunt naturale și artificiale. Materialele naturale sunt împărțite în origine sedimentară și vulcanică.
Pentru sedimentară includ: diatomit, tripoli, Gaize, care sunt similare în compoziția chimică și sunt compuse din 70-90% silice amorfă, 3-10% - din alumină, 1-3% - oxid de calciu și 1-3% oxizi ai metalelor alcaline; gliezhi - argilă calcinată, format ca urmare a arderii spontane a cărbunelui sub pământ, compoziția chimică argilele similare.
Materialele de origine vulcanică includ tufuri de cenușă vulcanică, piatră ponce pante. Compoziția chimică, acestea constau în% silice 70-90, 2-4% - calciu și oxid de magneziu, 3-8% - oxizi ai metalelor alcaline, în fază - de la 50-80% sticlă și 50-20% din silicați, aluminosilicați cristalini și hidraților lor.
Prin aditivi artificiali includ deșeurile kremnezernistye rezultate din extracția de alumină din argilă; Argilă pemyanki, deșeuri pulverulentă și argilă expandată ardere agloporite reprezentând argilă calcinată; cenușă de combustibil și zgură, sunt deșeuri minerale arderea cărbunelui, șisturi, turbă; Fly cenușă - praf de deșeuri din arderea anumitor tipuri de combustibil, de filtrele electrice. Zgurile sunt produse secundare rezultate din topirea metalelor feroase și neferoase, arderea combustibililor solizi în timpul procesării rocii fosfatice. In industria cimentului utilizat în principal de zgură granulată de furnal și elektrotermofosfornye, deși în ultimii ani au început să folosească zgură, de producere a oțelului metale neferoase și feroaliaje.
Zgura de furnal formată în topirea fontei din minereu de fier. Pentru 1 tonă de fontă are de 0,5-0,7 tone de zgură. Acestea constau în principal din CaO, SiO2, A12O3 și MgO. După răcire rapidă (granulare) zgură solidifica în sticlă și după micronizare capabil să reacționeze cu apă ca și ciment Portland.
Gradul de activitate hidraulică a zgurii depinde de bazicitatea modulului, care este definit ca raportul în procente de oxizi de bază la acid:
MO = (CaO + MgO) / (SiO2 + Al2O3).
Activitatea hidraulică a zgurii crește cu MO.
Elektrotermofosfornye zgură obținută prin fosforitele de prelucrare electrotermice și apatite la 1450-1500 o C. La 1 tonă de fosfor sunt 10-12 zgură tone. Acesta cuprinde 80-85% oxid de calciu și silice. După granulare, zgură concasată devine capabil de durificare un hidrat. În industria cimentului pe care o înlocuiește zgura de furnal.
Producerea de ciment Portland cuprinde următoarele etape: extracția de calcar, argilă, gips, dacă este necesar - ajustarea aditivilor, prepararea materiilor prime, calcinarea înainte de sinterizare să obțină un clincher, măcinarea clincherului la o pulbere cu gips și opțional cu aditivi. Cel mai important proces - producția de clincher cu compoziția minerală specificată.
utilizate în prezent trei moduri de preparare a amestecului brut: uscat, umed și mixte. Cel mai economic este metoda uscată. Pentru 1 tonă de clincher prin această metodă consumă 130-165 kg de combustibil. metoda umedă mai puțin eficace în care există 230 kg de combustibil.
producția proces de clincher uscat. Metoda uscată de fabricare a clincherului utilizată în umiditate a materiei prime până la 10-15%. Materialul de pornire - calcar si argila - pisată și apoi încărcate într-o moară cu bile, moară cu valțuri sau autogen „Aerofol“ unde combinate zdrobirea și uscarea gazelor reziduale. Uscarea brută poate fi efectuată în mori.
Rezultată făina de materie primă este mai întâi supusă unui tratament termic preliminar la o temperatură de până la 800-850 o C. ciclon schimbătoare de căldură, și apoi - în reactoare speciale, la o temperatură de 920-950 ° C. Se decarbonatare are loc până la 85-90%.
făină brută este calcinat la o temperatură de 1500 ° C într-un cuptor rotativ scurt.
Metoda umedă a producției de clincher. Această metodă este deosebit de utilă atunci când se utilizează materiale moi și umede. Măcinarea și amestecarea calcar sau cretă și argilă se efectuează în apă. Masa cu curgător o umiditate de 35-45% se numește nămol.
Argila a fost prelucrat într-o suspensie apoasă în glinoboltushkah și alimentate împreună cu calcar concasat, sau cretă și aditivi de corecție într-o moară cu bile, care produce amestecare și măcinare. In plus, var-argila suspensie alimentată rezervoare de stocare.
În metoda combinată înainte de ardere a nămolului deshidratat, care reduce consumul de combustibil cu 20-30%. Calcinarea amestecului de materii prime se realizează în principal în cuptoare rotative. Lungimea cuptorului - 95-230 m și un diametru -. Acestea sunt situate la 5-7 m cu o prejudecată. Acestea funcționează pe principiul contracurent. La capătul superior al pulberii intră în procesul de uscare sau nămolul umed. Din partea de jos este de combustibil fed (gaz, petrol sau cărbune pudră) este ars într-o torță de 20-30 de metri, creând temperatura la 1450 ° C. Materia primă în cuptorul este rotit la o viteză de 1-2 rotații / min, se mută la capătul inferior spre gazele fierbinți care trec prin zona la temperaturi diferite. șase izolate în mod convențional: I - evaporare, II - încălzire și deshidratare, III - decarbonatare, IV - reacții exoterme, V - sinterizare, VI - răcire.
În zona uscată evaporare proces offline.
In zona de evaporare la o temperatură de la 70 până 200 ° C, îndepărtarea apei libere. bulgări materiale și apoi se rupe în particule mai mici. Zona de deshidratare de încălzire și la o temperatură de 200-700 ° C și arde materia organică începe deshidratarea Al2O3h2SiO2 h2H2O caolinit și alte minerale argiloase. anhidridă caolinitică formată h2SiO2 Al2O3.
În zona decarbonatare, în intervalul de temperatură 900-1200 ° C disocierea carbonat de calciu CaCO 3 pentru a forma un oxid de calciu CaO liber și continuă mineralele argiloase de expansiune pe oxizi SiO2, Al2O3 și Fe2O3. De asemenea, are loc formarea de compuși noi: 2CaO hSiO2 (S2S) CaO hAl2O3 (CA) și 2CaO hFe2O3 (S2F).
Zona de reacție exotermă la o temperatură de 1200-1300 ° C este accelerată reacții în stare solidă, cu degajare de căldură. Materialul compus în principal din C2S, C3A, S4AF și cantități mici de CaO în stare liberă.
In zona de sinterizare, la o temperatură de 1350-1450-1300 o C. produce 20-30% din topitură. În prima sa trecere C3A, S4AF, CaO și MgO, și apoi S2S. S2S apoi reacționează cu CaO și formate minerale primare S3S clincherului de ciment. Este puțin solubil în topitură și este eliberat sub formă de cristale. Prin scăderea temperaturii la 1300 ° C, se solidifică în fază lichidă, formând cristale C3A și MgO parțial S4AF - sticlă. Acest proces continuă la următoarea stație.
În zona de răcire la o temperatură de 1300-1000 ° C se termină toate procesele și formate din cristale de clincher S3S, S2S, C3a, S4AF, MgO, CaO și fază vitroasă constând din C3A și S4AF. Apoi clincherul a fost răcită la o temperatură de 100-200 ° C și menținut în stoc la două săptămâni. Extern prezintă o kamnevidnye de cereale dimensiuni de până la 40 mm.
Ciment de slefuire. Ciment Portland este o pulbere gri sau gri-verzui închis cu o suprafață specifică a boabelor cel mai adesea 2800 la 5000 cm2 / g. clincher pulverizării cu bilă (țevi) mori de gips și aditivi minerali activi făcute. Moara este un tambur cu dimensiunile 3,95x11; . 4,5x16,4 m perforat și altele împărțit prin pereți despărțitori în două sau patru camere, fiecare dintre care este umplut cu bile de oțel de o anumită mărime, iar ultimul - cilindri. Când rotația bile și a cilindrilor cad furaje istiraya. La ieșirea din moara de ciment Portland are o temperatură de 80-120 ° C. Pentru răcire și stingerea reziduală nelegată de ciment de oxid de calciu este menținut în capacitate siloz 4-10 mii. T, și apoi trimis la consumator în vagoane și camioane ciment de ciment sau saci zatarivatsya.
Calire Portland. Când se amestecă cu aluat ciment portland apa, care se îngroașă și devine treptat un corp kamnevidnoe format. Aceste modificări apar în interacțiunea mineralelor clincher cu apă și formarea de noi compuși care rezultă din reacțiile:
3SaO hSiO2 + (n + 1) H2O = 2CaO hSiO2 hnN2O + Ca (OH) 2;
HSiO2 2CaO + nH2O = 2CaO hSiO2 hnN2O;
3CaO + 6H2O = hAl2O3 3SaO hAl2O h6NO;
4SaO Al2O3Fe2O + + mH2O = 3SaO hAl2O3 h6H2O + CaOЅ ЅFe2O3 hnH2O.
clincher la sol este prins pentru câteva minute. Amestecuri de mortar și beton pe ea nu sunt viabile. Acest lucru se datorează hidratarea rapidă a aluminat tricalcic. Pentru a incetini timpul de setare a sulfatului de calciu se introduce, de multe ori sub formă de gips dihidrat, care reacționează cu hydroaluminates tricalcici și formează un compus complex - tricalcic gidrosulfoalyuminat:
HAl2O3 3CaO + 3 (CaSO4 h2H2O) + x = 3CaO 25-26N2O hAl2O3 h3CaSO4 h31-32H2O.
Acest compus este sub forma unui strat protector și încetinește setarea timp de 3-5 ore. In plus, vitezele de gips ciment de durificare în perioada inițială.
Durificarea amestecate cimenturi portland sau explozie elektrotermofosfornyh zgură granulată are loc mai întâi hidratarea și hidroliza mineralelor clincher. Ca2 + ioni, OH- și SO2-4 în soluția creează un mediu care produce excitarea sulfat și zgură granule alcaline, care sunt implicate în hidratare. Hidroxidul de calciu asociat minerale de zgură. Mineralele predominante sunt CaO hSiO2 xH2O, 2SaO hAl2O3 h8N2O, 2CaO hAl2O3Ѕ ЅSiO2 h8N2O.
Teoria calire ciment Portland a fost descrisă în 1923 de către AA Baikov și mai târziu a dezvoltat PA Rebinder, AK Shchepkin și colab. Conform conceptelor moderne proces de durificare este după cum urmează.
În prima perioadă, atunci când este amestecat cu ciment formează o soluție saturată cu apă conținând Ca2 +, SO2-4, OH +, K +. Din ea sunt gidrosulfoalyuminat și hidroxid de calciu.
Pe parcursul a doua perioadă a format cristale fine de silicat de calciu. Ele cresc sub formă de fibre lungi, împreună cu gidrosulfalyuminatom formează o matrice în vrac. Mobilitatea amestecului scade, timpul de setare.
În a treia perioadă crește cantitatea de hydrosilicates, porii sunt umplute cu produsele de hidratare. Crește densitatea și puterea de piatra de ciment.
Piatra de ciment intarit format din cristalin hidratat și substanțe coloidale nu în totalitate boabe de ciment hidratate, pori umplute cu aer și apă nu legat chimic.
ciment Portland (fără aditivi minerali). Ciment Portland (fără aditivi minerali) sunt numite liant hidraulic obținut prin măcinarea clincherului și gips dihidrat. Gips este administrat 1.5-3.5%, pe anhidrida acidului sulfuric.
Principalele proprietăți ale cimentului includ în vrac portland și densitatea reală, cererea de apă, timp de stabilire, soliditate, puterea, disiparea căldurii.
Adevărata densitate de 3,1-3,2 g / cm 3. cimenturi mai economice cu densitate redusă. Ele dau un randament mai mare de pasta de ciment.
Densitatea în vrac într-o stare vag turnat este 900-1100 kg / m 3 în compactată - 1400-1700 kg / m 3 mai subțire ciment pulverizat, deci are o densitate în vrac mai mică.
Cererea de apă se caracterizează prin procentul de apă la cimentul necesar pentru încercarea densității normale. Este 24-28%. Cimenturile cu o cerere mai mică pentru apă, pentru a forma o piatră de ciment dens. Calitatea lor este mai mare. reduce necesarul de apă de ciment poate fi adăugarea unui LST aditivi plasticizare, LSTM, C-3 și altele.
Setarea inițială timp de ciment Portland trebuie să aibă loc nu mai devreme de 45 de minute, la sfârșitul anului -. Nu mai târziu de 10 oră Setarea timpului poate fi reglat. Accelerează lor aditiv CaCl2, Ca (NO3) 2, Na2SO4, încet - Na3RO4, Na2V4O7. La rata de setare afectează raportul apă-ciment, temperatura, ciment de măcinare finețe. La depozitarea cimentului le, vapori de apă și dioxid de carbon afectează. Pe suprafața boabelor formate substanțe hidratate film și carbonat de calciu, care împiedică și încetinesc timpul de hidratare care le-a stabilit.
Cea mai importantă proprietate a cimentului Portland este de soliditate. schimbarea neuniformă a volumului de ciment reduce rezistența betonului și poate provoca-l la fracturi. Aceasta este cauzata de SaOsvob hidratării când conținutul său mai mult de 1,5-2%, MgOsvob mai mult de 5%, iar adăugarea excesivă de gips.
Prin rezistența cimentului Portland sunt clasificate în clasele 400, 500, 550 și 600 care stabilesc în activitate - limita puterea probelor într-o 28 de zile vechi. Dezvoltarea Forța de aderență pentru majoritatea cimenturilor are loc pe o dependență logaritmică. După trei zile a fost de 35, după 7 zile - 65 90-125 1 an - 150% din branding. Intaritori Ciment continuă de ani de zile și poate depăși puterea de gradul de 2-3.
Activitatea Portland la o vârstă fragedă depinde fineții de măcinare ea. Dimensiunea granulelor de ciment portland este de la 15 la 40 microni. Adâncimea hidratării 6-12 luni. nu depășește 10-15 microni. Astfel, până la 20% din cimentul care nu participă la hidratare. Creșterea finețea de la 3 la 4-4500. Cm 3 / g crește activitatea cu 15-20%. afectează în mod semnificativ activitatea durata cimentului stocării sale. După 3 luni. depozitare este redus cu 15-20% la 6 luni. - cu 20-30%. Mai rapid inactivat fin divizat Portland. Acest lucru are loc ca urmare a formării de pe suprafața compușilor granule de hidrat și de carbonat de calciu. Temperatura are un efect major asupra ratei de întărire ciment Portland. Creșterea sa oferit suficientă umiditate accelerează reacțiile dintre intensitatea mineralelor clincher, și apă. Castigarea mai rapid piatra de rezistență ciment la o temperatură de 175-200 ° C sau mai sus și o presiune de 0.8-1.8 MPa. Accelerated întărire la o temperatură de 70-100 ° C și la presiune atmosferică. Mai ales aceste metode sunt utilizate pe scară largă în fabrică. La o temperatură de 0 până la 8 o C. calire ciment Portland încetinește și sub 0 ° C, când apa îngheață, se oprește în general.
Utilizarea sărurilor de aditivi - NaNO2 nitrit de sodiu, carbonat de potasiu K2CO3 etc. scăderea temperaturii de congelare a apei, -. Furnizarea calire mortare de ciment și betoane la temperaturi scăzute.