ТСМ I

вытянутой в вертикальном направлении полостью, так как в этом случае стекло может перейти в хрупкое состояние еще до окончания цикла прессования;

- качество поверхности прессованных изделий невысокое, так как на поверхности могут присутствовать швы от стыков разъемной формы, кроме того, под действием сил поверхностного натяжения вместо острых углов происходит образование округленных поверхностей. Формование изделий идет на полуавтоматических или автоматических прессах.

Выдувание.

Дает возможность получать сосуды с полостью любой формы. Кроме того, легко поддаются механизации.

Выдувание осуществляется или вручную с помощью стеклодувной трубки, или на выдувных автоматах (ВР-24, ВС-24).

Способ выдувания с помощью стеклодувной трубки, на которую набирается каплеподобная порция стекломассы, применяют для формования сложных по форме полых тонкостенных изделий с толщиной стенок порядка 2 мм и менее. При этом трубку одним концом накладывают на поверхность стекломассы и начинают вращать вокруг своей оси до тех пор, пока на ней не наберется капля наружного размера (наборка). Трубка с наборкой при непрерывном вращении отделяется от стекломассы и удаляется из печи. Следующая операция – закатка наборки на плоской металлической плите или в яйцевидном углублении деревянного или металлического катальника для придания наборке необходимой формы и для обеспечения определенных значений вязкости, необходимых для выдувания. Затем производиться выдувание и отделение изделия от трубки, а также придание с помощью простейших инструментов (ножниц, планок, шаблонов) нужную ему форму. Выдувание без придания формы сохранило свое значение лишь для производства художественных и особо сложных штучных изделий.

Недостатки.

1.Высокая трудоемкость.

2.Низкая производительность.

3.Вредные условия работы.

Машинное выдувание изделий полностью механизировано и наиболее эффективно. При этом основная проблема механизации выдувания – это окончательное оформление края изделия и поскольку эта проблема легко решаема при прессовании изделий, поэтому целесообразно объединить эти два способа.

Прессо-выдувание – это двухстадийный процесс циклического формования полых штучных изделий – преимущественно (широкогорлой более 30 мм) – банки, бутылки, посуды и т.д.

В пресс-выдувных машинах имеются черновая и чистовая формы. В черновой форме методом прессования пуансоном получается первичная заготовка – баночка (или пулька). В чистовой форме, состоящей из двух

91

половинок, баночке придается окончательный вид методом выдувания. При помощи горловых щипцов формуется головка изделия, т.е. верхний его край.

После того, как прессование закончилось, пуансон убирается, а баночка горловыми щипцами переносится в чистовую форму.Затем к горловым щипцам плотно приставляется дутьевая головка, через которую подается сжатый воздух до тех пор, пока идет раздув заготовки до полного соприкосновения ее стенок со всей внутренней поверхностью чистовой формы. После этого дутьевая головка и щипцы удаляются, половинки чистовой формы расходятся и готовое изделие оказывается свободно стоящим на дне формы.

Для выдувания высоких сосудов с узким горлом (например бутылок), применяют машины других типов, использующих выдувание с опрокидыванием пульки и выдувание с вакуумным питателем.

92

РАЗДЕЛ №7 РАЗНОВИДНОСТИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ.

Быстротвердеющий и высокопрочный цементы.

БТЦ – это цемент, характеризующийся быстрым нарастанием прочности в начальный период твердения.

Основными факторами, определяющими прочность цементного камня являются следующие:

1.фазовый состав и микроструктура клинкера;

2.тонкость помола и гранулометрический состав цемента;

3.природа и количество добавок, вводимых в цемент.

Исходя из вышесказанного, можно выделить следующие способы

производства БТЦ:

1.обжиг клинкера специального химико-минералогического состава и структуры;

2.особо тонкое измельчение и подбор оптимального гранулометрического состава цемента;

3.введение в состав портландцемента при его помоле или при затворении цемента водой специальных добавок, интенсифицирующих процессы твердения цемента.

4.комбинированные способы производства БТЦ.

Оптимальный состав клинкера подбирают в зависимости от конкретных условий.

Желателен клинкер, состоящий из 65-70% наиболее активных минералов С3S и С3А, при этом содержание С3S не менее 55% и С3А – около

8-10%.

БТЦ размачивают более тонко до удельной поверхности 3500-4500 мм2/г (вместо 2800-3000мм2/г для обычного портландцемента), поэтому помол ведут по замкнутому циклу. Для БТЦ нормируется прочность в возрасте 3 и 28 суток.

М400 – через 3 суток не менее 25МПа(изгиб 4 МПа) М500 – через 3 суток не менее 28 МПа(изгиб 4,5 МПа)

Квысокопрочным цемента(ВПЦ)относят цементы, имеющие в возрасте 28 суток предел прочности при сжатии не менее 60 МПа (при изгибе 6,5 МПа). Содержание С3S в ВПЦ не менее 60%.

Кбыстротвердеющему цементу можно добавлять не более 10% активных минеральных добавок и 15% доменного гранулированного шлака.

Эти добавки связывают, выделяющиеся при гидролизе С3S- Ca(OH)2, тем самым ускоряя взаимодействие С3S с водой.

Сырьевые материалы для производства БТЦ и ВПЦ должны быть более однородными по химическому составу и содержать наименьшее количество нежелательных примесей. Данные цементы легче получать при

использовании

в качестве сырьевых

материалов

мергелей

и

93

монтмориллонитовых глин, легко размучивающихся и имеющих высокую удельную поверхность. Обжиг клинкера следует вести во вращающихся печах, при несколько повышенной температуре, что связано с необходимостью получить более высокое содержание алита в клинкере. Поэтому в сырьевую смесь целесообразно вводить ускорители процесса клинкерообразования ( в основном это фториды – СаF2).

Основное предназначение БТЦ – это изготовление сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, а также для скоростного строительства, что связано с быстрым нарастанием прочности. Применение БТЦ, а особенно ОБТЦ (через 1 сутки прочность не менее 20 МПа), позволит в перспективе отказаться от тепловлажностной обработки бетонов. С этой целью ведутся работы по получению СБТЦ, которые могли бы дать прочность 10 МПа через 6 часов. Такие цементы получают из клинкеров особого минералогического состава.

Сульфатостойкие портландцементы (ГОСТ 22266-76)

Они отличаются повышенной устойчивостью цементного камня к агрессивному воздействию сульфатных вод.

Сульфатостойкие портландцементы изготавливают из клинкера нормированного минералогического состава: содержание C3А не более 5%,

C3S - не более 50%; ∑ C3А+ С4АF=22%.

Выпускают сульфатостойкий портландцемент без активных минеральных добавок и сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками. Допускается введение 10-20% доменного гранулированного шлака и 5-10% добавок остаточного происхождения.

Технология производства сульфатостойкого цемента аналогична производству портландцемента.

Пониженное содержание C3S и C3А заметно снижает активность цемента, в связи с этим прочность его в первые 28 суток нарастает медленно. Выпускают сульфатостойкий портландцемент М400, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками М400 и М500.

Основное его предназначение это изготовление бетонных и железобетонных конструкций, обладающих стойкостью при воздействии сульфатных вод.

Наряду с высокой стойкостью против сульфатной агрессии СП обладает пониженным тепловыделением

Благодаря ограничению количества таких высокоэкзотермических минералов как C3S и C3А. При пониженном тепловыделении уменьшаются термические напряжения при бетонировании массивных изделий, а следовательно, плотность бетона повышается.

94

Тампонажский портландцемент

Тампонажский цемент предназначен для изоляции пластов в нефтяных и газовых скважинах. В соответствии с ГОСТ 1581-78 предусматривается выпуск двух видов тампонажных цементов: для «холодных» и «горячих» скважин.

Цемент для холодных скважин (где температура не превышает 400С) при растворении водой (50% воды) к массе цемента, должен образовывать пульпу - дает расплыв не менее 180 мм. Начало схватывания при температуре 22±20С должно наступать не ранее 2 часов, а конец не позднее 10ч. Придел прочности при изгибе образцов цементного раствора твердеющих 48 часов должна быть не менее 2,7 МПа.

Тампонажные цементы для горячих скважин (до 900С). Испытания цементов проводят при температуре 750С, при этом начало схватывания должно наступать не ранее чем через 1ч 45 мин, а конец - не позднее чем 5 часов. Предел прочности при изгибе через 24 часа твердение при 75±3, должно быть не менее 3,5 МПа.

При производстве тампонажных портландцементов для холодных скважин применяют преимущественно алитовые клинкеры, содержание 5060% C3S. Портландцементы для горячих скважин отличаются меньшим содержанием C3S и C3А≤6%, т.к. в противном случае трудно получить тампонажский цемент , который при 750С схватывался бы в нужные сроки.

Тампонажские цементы для холодных скважин измельчают тоньше, чем для горячих.

Удельная поверхность цементов для холодных скважин ≈3500см2/г; а для горячих - 300 см2/г.

По вещественному составу цементы тампонажские подразделяют на типы:

Тип 1 - тампонажский портландцемент бездобавочный (ПЦТ 1)

Тип 2 - тампонажский портландцемент с минеральными добавками (ПЦТ 2) (клинкер 80-94%, активные минеральные добавки 20%).

Тип 3 - тампонажский портландцемент со специальными добавками, регулирующих плотность цементного теста (ПЦТ 3) (клинкер 30-89%, специальные добавки 11-70%).

По плотности цементное теста цемент ПЦТ 3 подразделяют на следующие виды:

Облегченный (ПЦТ 3-Об.) - плотность теста 1,4-1,6 г/см3

Утяжеленный (ПЦТ 3-Ут.) - плотность теста 2,0 - 2,3 г/см3

Если скважена пробурена в породах нужной прочности, то гидростатическое давление тяжелого столба цементного раствора ( плотностью 1850 кг/м3) может разрушить породу и цементный раствор будет поглощен пластом - поэтому необходимо применять облегченные растворы.

95

Если же скважины вскрыты горизонтально, в которых наблюдается высокое давление нефти и газа, то требуется утяжеление раствора, которые получают путем введения в состав цементов различных тяжелых добавок (барита, гематита, магнетита).

Портландцемент для бетона дорожных и аэродромных покрытий

Бетоны для дорожного покрытия находятся в экстремальных условиях эксплуатации:

Попеременные нагрузки движущегося транспорта;

Деформации от нагревания солнца и действия выхлопных газов;

Попеременное замораживание и оттаивание

Увлажнение и высыхание.

Поэтому бетон должен обладать высокой морозостойкостью, стойкостью против истирающих и ударных воздействий, малой усадкой, повышенной прочностью на изгиб и растяжения.

Чтобы увеличить выносливость бетона повышают:

однородность цементного камня;

применяют цементы с повышенным содержанием алюмоферритов, используют ПАВ (СДБ; ГКЖ и др.)

увеличивают расход цемента на 1 м3 бетона.

Цементы для дорожного покрытия должны содержать повышенное количество С3S и С4AF, и не более 8% С3А. Не разрешается вводить инертные и активные минеральные добавки, за исключением доменного гранулированного шлака. Начало схватывания цемента не ранее чем через 2 часа после затвердевания (т.к. бетонную смесь переводят на значительные расстояния). Цемент - марок 400 и 500.

Цементы с ПАВ

1. Пластифицированный портландцемент (или гидрофильный)

От обычного он отличается тем, что при помоле вводится гидрофильная добавка, например СДБ (сульфито-дрожжевая бражка) 0,15-0,25% которая обеспечивает повышенную подвижность смеси. Пластифицированный цемент имеет те же марки, что и обычный портландцемент.

Раствор из пластифицированного цемента при В/Ц=0,4 должен иметь такую подвижность, чтобы расплыв конуса при испытаниях был не менее 125 мм (против 106-115 у обычных).

Пластифицированный портландцемент желательно применять при монолитном бетонировании. Пластифицированные добавки позволяют получать бетоны заданной удобоукладываемости и прочности при снижении расхода цемента на 5-10%, либо при заданной прочности и расходе цемента снижать водоцементное отношение.

96

Наиболее широко применяются пластифицированные цементы в гидротехническом и дорожном строительстве.

2. Гидрофобный портландцемент Он отличается тем, что при помоле вводится гидрофобные добавки,

которые предотвращают комкование и слеживание цементов при их транспортировке и хранении.

Добавки: вводятся в количестве 0,1-0,02%: асидол, мылонафт, олеиновая кислота. Эти добавки (гидрофобизаторы) предотвращают снижение активности цемента при длительном хранении и одновременно улучшают условия помола.

Мылонафт - отход производства нефти; Асидол - смесь технических нафтеновых кислот.

Сущность гидрофобизации состоит в том, что на поверхности цементных зерен обладая мономолекулярные адсорбционные пленки из ориентированных полярных молекул, что придает цементу водоотталкивающие свойства.

Цементы с гидрофобирующеми добавками не должны впитывать воду в течении 5 мин. С момента нанесения кали на поверхность вяжущего. В обычный цемент вода впитывается за 1-2 с.

Белый портландцемент

Белый портландцемент впервые был выпущен в 1910г. В бывшем СССР - белый цемент выпускался на четырех заводах.

Сырьевые материалы используемые для производства белого цемента имеют ряд ограничений: в карбонатном компоненте Fe2O3 не более 0,15-0,25%, а MnO - 0,015-0,03%. Содержание Fe2O3 в глинистом компоненте не должно превышать 1-1,5%. Исходя из этих требований силикатный модуль 3,2-4,0; КН=0,85-0,88 (при меньшем КН снижается белизна цемента, поскольку бетон растворяет оксиды железа в большей степени, чем алит, а повышение КН затрудняет обжиг). Глиноземистый модуль в пределах - 15-20.

Технологический процесс производства белого цемента. Чтобы в сырьевую смесь и в цемент не попало железо, исходные компоненты предварительно обогащают и сортируют, помол сырья и клинкера осуществляются в мельницах футерованных прочных и износостойким песчаником а в качестве молящих тел используют высокоглиноземистые уралитовые шары. Лишенная железистых соединений сырьевая смесь требует более высокой температуры обжига - 16000С. Вращающиеся печи нельзя футеровать хромомагнезитовыми или магнезитохромитовыми огнеупорами, содержащими такой интенсивныйкраситель, как Cr2O3. Поэтому печи футеруют только магнезитовым кирпичом, стойкость которого равна 100 сут. Для повышения белизны клинкер обжигают в восстановительной атмосфере и отбеливают путем быстрого охлождения водой. При этом клинкер с температурой 1250-1350 СО выгружается из печи через

97

специальные отверстия в водяной бассейн, где подвергается сушке при температуре не более 300 СО. Повышение белизны при быстром охлаждении в воде происходит в следствии фиксации фазового состава клинкера, образующуюся при высоких температурах и имеющею большую отражательную способность.

Существуют и другие способы отбеливания (отбеливание в специальном аппарате - отбеливателе; двухступенчатое отбеливание).

Качество белого цемента характеризуется прежде всего его белизной и оценивается коэффициентом яркости, показывающим отношение белизны данного цемента к белизне эталона (эталон - молочное стекло) в процентах. По степени белизны БЦ белят на три сорта: БЦ-1, БЦ-2 и БЦ-3 с коэффициентом яркости соответственно 80, 75 и 68 (коэффициент яркости фарфора 70-90%, а обычного портландцемента 20-40%).

Выпускают цементы №400 и №500 двух видов - белый портландцемент и белый цемент с минеральными добавками. Начало - не ранее 45 мин; а конец - не позднее 12 ч. Тонкость помола (остаток на сите 008 - не более

12%).

Цветные цементы получают путем совместного тонкого измельчения белого и обычного клинкера с красящими пигментами.

В качестве пигментов используют:

-для получения желтого цвета - охра ;

-красный - железный сурик;

-черный - пиролюзит MnO2;

-зеленого - оксид хрома.

Кол-во пигментов не должно превышать 10%. Основное использование - отделочные и декоративные работы в жилищном, гражданском, промышленном. И сельском хозяйстве.

Пуццолановые портландцементы

Пуццолановые портландцементы - это гидравлические вяжущие получаемым совместным помолом клинкера, гипса и активной минеральной добавки (от 21-до 55%).

Активными минеральными и гидравлическими добавками называют природные и искусственные материалы которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с воздушной известью придают ей свойства гидравлического вяжущего вещества, а в смеси с портландцементом повышают водо- и сульфатостойкость.

Минеральная добавка считается активной, если конец схватывания смеси добавки с гидратной известью в соотношении 80:20 по массе наступает не позднее 7 сут. после затвердевания водой, и если водостойкость образца после конца его схватывания такова; что в течении 3 сут. нахождения в воде не обнаруживается размывания образца и сохраняется четкость формы его краев.

98

Природа активных гидравлических добавок

По виду вещества, определяющего механизм свертывания СаО, добавки можно разделить на три группы:

1 группа - активность добавок определяется наличием аморфного SiO2 (трепел, опока, диатомит), т.е. при СаО + SiO2 - гидросиликаты кальция.

2 группа - это добавки содержащие продукты обжига глинистых веществ (глиниты, горение породы, гниение, зола-унос). В результате обжига при температуре 600-800 СО в глинах образуя активные SiO2 и Al2O3 или метанаолинит Al2O3∙2 SiO2.

Al2O3∙2 SiO2+Са(ОН)2 → образуя гидрогелениты 2СаО∙ Al2O3∙ SiO2∙Н2О, а также гидросиликаты кальция

3 группа - добавки представляющие собой быстроохложденную магму (пеплы, туфы, пемзы). Их активность связана с нахождением в их составе стекла.

Шлакопортландцемент

Это гидравлическое вяжущее которое получают совместным помолом портландцементного клинкера с шлаками (от 36-80%) и гипса.

Характеристика шлаков По происхождению шлака

↓	↓
Металлургические	Топливные
Металлургические:

-доменные. Имеют наибольшее значение На 1 т чугуна - шлака 0,4-0,6 т.

Химический состав: ∑CaO+SiO2+MgO+Al2O3=90-95%, CaO=30-52%, SiO2=30-43%, Al2O3=5-21%, MgO=1-16%, MnO=0.3-2%, Fe2O3=0.2-3%.

-сталеплавильные. Выход при выплавки стали 7-10%. Их используют

менее. Химический состав: SiO2=15-30%, Al2O3=2-10%, CaO=25-30%, Fe2O3=20-30%. β-С2S; С3S; твердый раствор FeO+MnO+ Fe2O3

алюмоферриты.

-ферросплавыэто шлаки образующие при выплавлении феррохрома и

феррованадия из γ- С2S (много SiO2 и CaO).

Топливные:- шлаки горючих сланцев;- угольные; - антроцитовые В зависимости от соотношения основных и кислых оксидов шлаки делят

на основные и кислые. Основные имеют модуль основности больше единицы, кислые меньше единицы:

Мо=(СаО+MgO)/(SiO2+ Al2O3)

Активными шлаки считаются, если модуль селективности равен 1-1,5; Коэффициент качества (MgO до 10%):

99

К=(СаО+MgO+Al2O3)/(SiO2+TiO2)

Если MgO выше 10%

К=(СаО +Al2O3+10)/(SiO2+TiO2+( MgO-10))

Взависимости от К качества выделяют три сорта:

1.Качества-1,65

2.Качества-1,45

3.Качества-1,2

Минералогический состав зависит от условий охлаждения и химического состава.

При медленном охлаждении продуктами будут: С2S; ранкинит С3S3; псевдоволластонит СS; геленит С2АS; анортит САS2 и тридимит.

При быстром охлаждении - образуется преимущественно стекловидная фаза.

Доменные шлаки, чтобы сохранить активность подвергают грануляции, что предотвращает образование инертных соединений и фиксируется активное состояние минералов, находящихся в расплавов. В стекловидном состоянии доменные шлаки обладают повышенной активностью.

Грануляция шлака - это резкое его охлаждение (гранулирование шлака t=1420-1450).

Охлаждение можно вести:

1.Путем выливания в воду (образуется пористая структура, скапливается вода и его необходимо сгустить). Влажность такого шлака 2030%.

2.Сухой способ. Он заключается в том, что шлак охлаждается сжатым воздухом. Очень дорогой способ.

3.Полусухой способ

Рисунок 25 – Полусухой способ

р=Н2О∙0,8-0,9МПа Шлак из приемной ванны подают в наклонный желоб (10 м), к верху

которого подается вода под давлением и попадая на зубчатый барабан (а плотность шлама и Н2О разная), то шлак отбрасывается отдельно от воды.

Способ грануляции влияет на активность шлама. Мокрая и полусухая грануляция повышает активность, чем при сухой грануляции.

100