- •Лекция №4.
- •ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВАХ
- •ЦЕМЕНТЫ ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •Способы приготовления сырьевой смеси
- •Обжиг — важнейший этап производства цемента.
- •Физико-химические процессы происходящие при обжиге 1 зона - прогрев и физическое обезвоживание;
- •Минералогический состав клинкера портландцемента
- •Клинкер – спёкшиеся гранулы неправильной формы размером до 10…50 мм, быстро охлаждают, размалывают
- •Нарастание прочности клинкерных
- •ПРОЦЕССЫ СХВАТЫВАНИЯ И ТВЕРДЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
- •СВОЙСТВА ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА Свойства цементного порошка:
- •Свойства цементного теста:
- •Свойства цементного камня:
- •Чаша с лопаткой
- •Мешалка для перемешивания цементного раствора
- •Форма для изготовления балочек
- •Пресс ПСУ-50
- •Требования к маркам портландцемента
- •Равномерность изменения объема цементного камня в процессе его твердения.
- •ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ С МИНЕРАЛЬНЫМИ ДОБАВКАМИ
- •БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИЙ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ
Лекция №4.
Тема № 5. Гидравлические вяжущие вещества. Технология производства цементов. Виды цементов,
их свойства. Твердение цемента. Время: 2 ч.
Вопросы:
1.Портландцемент: понятие о его производстве, важнейшие минералы и их свойства.
2.Основные свойства портландцемента.
3.Разновидности портландцемента общестроительного назначения.
Литература: [1] с. 277…304, [2] с. 53…75
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВАХ
Гидравлические вяжущие
|
Цементы |
Портландцемент (ПЦ), ПЦ с |
|
минеральными добавками, |
|
|
общестроитель- |
|
|
быстротвердеющий ПЦ, |
|
|
||
|
ного назначения |
|
|
шлакопортландцемент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Специальные |
Сульфатостойкие цементы, |
|
глиноземистые, расширяющиеся, |
|
|
цементы |
|
|
декоративные и т.п. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
получают обжигом, не доводимым до |
|
Гидравлическая |
|
спекания мергелистых известняков, |
|
известь |
|
содержащих от 8 до 20% глинистых |
|
|
|
примесей |
|
|
|
|
10.07.19 |
2 |
ЦЕМЕНТЫ ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Цементы - получают из тщательно составленных сырьевых смесей определенного химического состава (СаО, SiO2, Al2O3,
Fe2O3), обжигаемых до спекания по определенному режиму для
получения необходимого соотношения важнейших гидравлических соединений: nCaO SiO2, mСаО Аl2О3 и
рСаО Аl2О3 Fе2O3 и превращаемых в тонкие порошки путем
помола.
Портландцемент - продукт тонкого помола клинкера и необходимого количества гипса.
Основные сырьевые материалы: известняки СаСО3 и глины Al2О3 2SiO2 2H2O, Fe2O3 .
Сырьевая смесь: СаО (60…67%), SiO2 (19…24%), Аl2O3 (4…8%), Fe2O3 (2…6%), MgO (не более 5%) и SO3 (не более 3,5%).
10.07.19 |
3 |
Способы приготовления сырьевой смеси
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сухой |
|
Мокрый |
|
Комбинированный |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дробление, |
|
Дробленый |
|
Приготовленный |
|||||
измельчение, |
|
известняк и |
|
шлам до |
|||||
гранулирование и |
|
размешанная с |
|
поступления в |
|||||
тщательное |
|
водой глина с |
|
печь |
|||||
смешивание |
|
добавками |
|
обезвоживается на |
|||||
относительно |
|
измельчаются в |
|
специальных |
|||||
сухих компонентов |
|
сырьевых |
|
установках. |
|||||
(wm = 10…15 %). |
|
мельницах. Смесь |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
(шлам) содержит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
около 40% воды. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.07.19 |
4 |
Обжиг — важнейший этап производства цемента.
Ведется в наклонных вращающихся печах диаметром 4…7 м, длиной 60…200 м.
10.07.19 |
5 |
Физико-химические процессы происходящие при обжиге 1 зона - прогрев и физическое обезвоживание;
2 зона - реакции дегидратации и разложения глины (SiO2 и Аl2О3), начало топохимических реакций (SiO2, Аl2О3 и Fe2O3);
3 зона - разложение СаСО3 на СаО и СО2 и начало активных топохимических реакций СаО, SiO2, Al2O3 и Fe2O3;
4 зона - образуются: двухкальциевый силикат 2CaO SiO2, трехкальциевый алюминат ЗСаО Аl2О3 и четырехкальциевый алюмоферрит 4CaO Al2O3 Fe2O3;
5 зона - сернокислые соли и другие примеси образуют жидкую фазу (10…30% по объему), которая присоединяет щелочи, происходит реакция взаимодействия 2CaO SiO2 с оксидом
кальция и образуется трехкальциевый силикат 3CaO SiO2 .
10.07.19 |
6 |
Минералогический состав клинкера портландцемента
Минерал
Трехкальциевый силикат (алит)
Двухкальциевый силикат (белит)
Четырехкальцие- вый алюмоферрит (целит)
Трехкальциевый
алюминат
Формула
ЗСаО·SO2
2СаО·SO2
4СаО·А12O3 ·Fe2O3
ЗСаО·А12O3
Сокращен- ное обозначение
C3S
C2S
C4AF
С3А
Примерное
содержание в клинкере,
%
40…60
15…35
10…20
5…15
10.07.19 |
7 |
Клинкер – спёкшиеся гранулы неправильной формы размером до 10…50 мм, быстро охлаждают, размалывают в тонкий порошок. Вводят регулирующие добавки (гипс) и различные технологические добавки.
Алит (С3S)— очень активен в реакции с водой и быстро
твердеет. Определяет основные свойства портландцемента: величину прочности и скорость ее нарастания.
Белит (C2S) - значительно менее активен в реакции с водой,
обладает наименьшим тепловыделением, твердеет очень медленно, но с течением времени прочность постепенно возрастает и через длительные сроки оказывается также высокой.
Целит (C4AF) - по скорости твердения занимает промежуточное положение между С3S и C2S. Термообработка
способствует повышению его прочности. Трехкальциевый алюминат (С3А) - наиболее активно
гидратирует, обладает наибольшим тепловыделением, очень быстро схватывается и твердеет. Продукт твердения при нормальной температуре обладает низкой прочностью, которая в дальнейшем мало возрастает.
Нарастание прочности клинкерных
10.07.19 минералов 9
ПРОЦЕССЫ СХВАТЫВАНИЯ И ТВЕРДЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
Периоды твердения портландцемента
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подготовительный |
|
Коллоидации |
|
Кристаллизации |
|||||
растворением |
|
|
|
|
начинается процесс |
||||
|
присоединение воды |
|
|||||||
минералов цемента в |
|
к твердой фазе |
|
кристаллизации |
|||||
воде до образования |
|
реагирующих |
|
гидроксида кальция и |
|||||
насыщенного |
|
минералов и |
|
перекристаллиза- |
|||||
раствора, в котором |
|
возникновение |
|
цией возникших |
|||||
находятся ионы |
|
«зародышей» |
|
дисперсных |
|||||
кальция, сульфатов, |
|
кристаллогидрат- |
|
кристаллогидратов |
|||||
щелочей и небольшое |
|
ных новообразований |
|
в более крупные, |
|||||
количество |
|
(гидросиликатов |
|
которые |
|||||
кремнезема, |
|
кальция). |
|
сращиваются между |
|||||
глинозема и железа. |
|
|
|
|
собой, образуя |
||||
|
|
|
|
|
|
|
кристаллический |
||
|
|
|
|
|
|
|
каркас. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.07.19 |
10 |
2
3
1
Схема образования цементного камня
1 – капиллярное пространство;
2 – зона перехода (гелеобразная оболочка новообразований);
3 – негидратированная часть зерна.