ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ – способны твердеть- приобретать прочность при воздушно-сухих условиях (относительная влажность воздуха не более 60%, t~ 20).
Гипсовые вяжущие вещества
Воздушные вяжущие вещества характеризуются тем, что будучи смешаны с водой, твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в воздушной среде. При систематическом увлажнении бетоны, изделия и конструкции на воздушных вяжущих сравнительно быстро теряют прочность и разрушаются. К воздушным вяжущим веществам относят гипсовые и магнезиальные вяжущие, а также воздушную известь.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ – способны приобретать прочность как воздушно-сухих условиях, так и в воде.
Портландцемент и его разновидности
Глиноземистый цемент и его разновидности
Гидравлические вяжущие вещества отличаются тем, что после смешения с водой и предварительного твердения на воздухе способны в последующем твердеть как в воздушной, так и в водной среде. Гидравлические вяжущие применяют в производстве разнообразных изделий и конструкций, а также при возведении зданий и сооружений, предназначенных к эксплуатации в воздушной и водной среде. В эту группу входят многие вяжущие вещества, которые, в свою очередь, с некоторой условностью можно разделить на несколько подгрупп.
Строительные растворы, сухие смеси: типы и применение
В первую подгруппу включают гидравлические вяжущие, не содержащие или содержащие не более 10— 20 % активных минеральных добавок. В эту подгруппу входят: а) портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий портландцемент без добавок и с добавками, белый портландцемент; б) глиноземистый цемент; в) романцемеит; г) гидравлическая известь.
Ко второй подгруппе относят смешанные гидравлические вяжущие, получаемые смешением чистых вяжущих друг с другом, а также отдельных вяжущих или их смесей с активными минеральными добавками, вводимыми в количестве более 10—20%. Основные вяжущие этой подгруппы: а) на основе портландцемента — шлаковый и пуццолановый портландцемент, цемент для строительных растворов и др.; б) на основе воздушной и гидравлической извести — известково-пуццолановые цементы, известково-кварцевое вяжущее для бетонов автоклавного твердения, известково-белитовый (нефелиновый) и известково-шлаковый цементы и др.; в) на основе глиноземистого и портландского цементов, а также гипса — расширяющиеся и безусадочные цементы; г) на основе гипса, портландцемента и активных минеральных добавок— гипсоцементио-пуццолановые вяжущие и др.; д) на основе доменных гранулированных шлаков — сульфатно-шлаковый цемент, шлакощелочное вяжущее.
АВТОКЛАВНЫЕ ВЯЖУЩИЕ – способны твердеть только при гидротермальных условиях (При температурах ≈170-180 градусов и давлении 9-16 атм)
Они наиболее эффективно твердеют при автоклавной (гидротермальной) обработке при давлении насыщенного пара 0,8—1,5 МПа (изб.). К их числу, в первую очередь, относят известково-кварцевое, известково-шлаковое вяжущие и тому подобные смеси, не способные к интенсивному твердению при 20—95 СС. Но по существу и эти вяжущие входят в группу гидравлических.
Лекция 1 Неорганические вяжущие вещества
Исходными материалами для производства вяжущих веществ служат различные горные породы и некоторые побочные продукты ряда отраслей промышленности (металлургической, энергетической, химической и др.). Так, для производства гипсовых вяжущих используются гипсовые породы, состоящие в основном из двуводного гипса CaS04-2H20. Для этой же цели применяют и фосфо-гипс, являющийся отходом производства фосфорных удобрений.
ТЕРМООТВЕРДЕВАЮЩИЕ – твердеют в условиях повышенных температур -400 град. и выше.
ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ – твердеют при пропускании тока.(вяжущие в составе которых графит)
Влияние зернового состава вяжущего на его основные свойсва.Требование к зерновому составу.
сновным требованием к сырью в части зернового состава является обеспечение возможности получения скелета требуемой плотности. Для конструкционных материалов сырьё подбирают по максимальной плотности, для теплоизоляционных, напротив — возможно большей пористости. Во всех случаях крайне важно владеть соответствующим аппаратом, позволяющим быстро и надежно подбирать соотношения и расходы различных фракций.
Заполнитель называют однофракционным, в случае если наименьшая и наибольшая крупность его зерен близки и представляют из себяразмеры отверстий смежных сит стандартного набора: 5..10, 10..20, 20..40 мм и т д. Заполнитель крупностью, к примеру, 5. 20 мм представляет собой смесь двух фракций: 5..10 и 10..20 мм.
Насыпная плотность, пустотность и другие характеристики заполнителя в значительной степени определяются размерами и формой зерен.
ᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, при подборе оптимальных зерновых составов смеси следует руководствоваться следующими соображениями:
1. Реальные смеси по своему составу должны приближаться к теоретически рассчитанным; при этом исходя из исходного зернового состава сырья крайне важно руководствоваться общими принципами получения непрерывных, прерывистых или комбинированных плотнейших упаковок;
2. Состав смеси должен назначаться с учетом технологических требований, предъявляемых к ним в процессе дальнейшей переработки, – формуемости, спекаемости, нерасслаиваемости и т.д.;
3. Зерновой состав исходной смеси должен обеспечивать получение материала с заданными эксплуатационными свойствами, определяемыми пористостью готового изделия – морозостойкость, газопроницаемость, теплопроводность и т.п.;
4. При назначении состава смеси крайне важно учитывать экономический фактор, включающий энергетические затраты и трудоемкость процессов измельчения и фракционирования исходного сырья, транспортные расходы, объёмы неиспользуемых по прямому назначению отходов и т.п.
Процессы помола портландцементного клинкера. Требования по зерновому составу и его влияние на свойства цемента.
Влияние дисперсности портландцемента на его свойства. Многие свойства портландцемента, в том числе активность, скорость твердения, определяются не только химическим и минеральным составом клинкера, формой и размерами кристаллов алита, белита и др., наличием тех или иных добавок, но и в большой степени тонкостью помола продукта, его гранулометрическим составом и формой частичек порошка.
Цементный порошок в основном состоит из зерен размером от 5—10 до 30—40 мкм. Тонкость помола портландцемента характеризуют обычно остатками на ситах с размером ячеек в свету 0,2, 0,08, а иногда и 0,06 мм, а также удельной поверхностью порошка, определяемой на приборах конструкции В. В. Товарова, ПСХ, Р. Блейна, Ф. Ли и Р. Нерса и др. На этих приборах при точно установленных условиях определяют воздухопроницаемость порошка, а затем по показателям проницаемости и пористости рассчитывают удельную поверхность (с использованиемзависимости Козени — Кармана).
В настоящее время обычные портландцемента измельчают до остатка на сите № 008 5—8 % (по массе), цементы же быстротвердеющие — до остатка 2— 4 % и меньше. При этом удельная поверхность соответственно достигает 2500—3000 и 3500—4500 см2/г и более.
С увеличением тонкости помола цемента повышается его прочность и скорость твердения, но лишь до показателей удельной поверхности 7000—8000 см2/г. С этого предела наблюдается обычно ухудшение прочностных показателей затвердевшего цемента. Морозостойкость же его часто начинает ухудшаться и при более низких показателях удельной поверхности (4000— 5000 см2/г).
Разные фракции цементного порошка по-разному влияют на прочность цемента при твердении, а также на скорость твердения. В связи с этим ряд исследователей рекомендует характеризовать цементы не только по удельной поверхности порошка, но и по зерновому составу.
Однако некоторые исследователи считают, что чрезмерное измельчение продукта не всегда целесообразно, так как частички 1—3 и даже 5 мкм быстро гидратиру-ются влагой воздуха уже при кратковременном хранении цементов на складах, что значительно снижает активность материала. Некоторые предполагают, что эти высокодисперсные частички при затвореиии цемента водой гидратируются так быстро, что не участвуют в последующем его твердении.
Однако, говоря о влиянии тонких фракций на активность цементов, следует внимательно учитывать как минеральный состав, так и размеры, структуру кристаллов алита, белита и других компонентов клинкера.
Представление о зерновом составе современных портландцементов, а также о влиянии разных фракций на прочность и интенсивность твердения можно составить по данным опытов, которые Р. Я. Цернес, Л. Н. Шорох и А. В. Бугайчук провели на Здолбуновском цементно-шиферном комбинате. Они изучили до 80 партий цементов, полученных помолом в шаровой мельнице, работавшей в замкнутом цикле с двумя сепараторами.
Клинкеры характеризовались следующим средним составом, %: C3S 57, C2S 20, С3А 7, C4AF 14; /(# = 0,9. При помоле получались продукты с удельной поверхностью 2000— 6200 см2/г- На основании опытов исследователи рекомендуют для получения цемента той или иной марки измельчать клинкер в порошок, зерновой состав и удельная поверхность которого приведены в табл. 12.
Как видно, на показатели активности цементов (прочность в 28-суточ-ном возрасте) влияют фракции порошка с размером частиц до 20 мкм. Более же крупные частицы (до 30— 50 мкм) влияют на прочность в более отдаленные сроки твердения. Авторы исследования полагают, что фракция 0—5 мкм оказывает решающее влияние ча рост прочности цемента в первые сутки твердения, фракция 5—10 мкм влияет в основном на прочность в 3- и 7-су-точном возрасте, а фракция 10—20 мкм определяет прочность в возрасте 1 мес и более. В частности, измельчая один и тот же клинкер до содержания в порошке 45, 50, 65 и 80 % фракции 0—20 мкм, можно получать цементы марок соответственно 600, 700, 700 ОБТЦ (особо быстротвердеющий) и 800 (при испытании трамбованных образцов). Для получения цементов тех или иных марок исследователи рекомендуют и соответствующие схемы помола клинкеров в шаровых мельницах в замкнутом цикле с центробежными сепараторами.
Многочисленные исследования показывают, что характеристики дисперсности цемента по остаткам на ситах (даже на сите с размером ячейки 0,04 мм) и по удельной поверхности не дают надлежащего представления о содержании различных фракций в порошке и поэтому не позволяют исчерпывающе оценить результаты помола и свойства получаемого цемента.
Для определения содержания различных фракций в цементном порошке используют методы воздушной сепарации, а также седиментациоиный и микроскопический анализы.
Некоторые исследователи показали, что при измельчении клинкера в мельницах получаются цементы с разным числом (1—3) максимумов на кривой содержания различных фракций в измельченном материале в зависимости от вида мельницы. Результаты этих опытов свидетельствуют о значительном влиянии вида помольного агрегата и свойств клинкера на зерновой состав цемента, а следовательно, и на его свойства.
Для иллюстрации сказанного можно привести результаты опытов Б. В. Волконского, Л. Г. Судакаса, А. Ф. Краюль и др. по определению повышенной активности цементов, получаемых помолом клинкеров монадо-бластической микроструктуры. По их данным, в этом случае цементные частички получаются «щебеночной» формы с острыми углами и сильно развитой конфигурацией, благоприятствующей интенсивному взаимодействию их с водой. Такая форма частичек, образующихся при измельчении клинкера монадобластической структуры, является следствием кристаллохимических особенностей исходного клинкера. При измельчении клинкера с гломеробластической структурой получаются округленные, галькообразные частички, что при прочих.равных условиях (одинаковые химические состав и тонкость помола) обусловливает пониженную активность получаемого цемента (примерно на ЮМПа).
Размалываемость клинкера и способы ее определения. Все твердые материалы характеризуются присущим им сопротивлением измельчению, причем на разных ступенях тонкого измельчения оно может быть различным, что зависит в основном от макроструктуры и физических свойств материала.
В производстве вяжущих веществ тонкому измельчению подвергаются лишь хрупкие материалы, т. е. такие, у которых предел прочности при сжатии в четыре раза и более превосходит предел прочности при растяжении.
Разные твердые материалы в зависимости от их физических свойств при измельчении в одинаковых условиях с затратой одинакового количества энергии дают продукты, характеризующиеся различной степенью дисперсности. Следовательно, они обладают различно выраженной способностью размалываться. В настоящее время нет методов определения размалываемости материалов, позволяющих оценивать ее в абсолютных единицах применительно к различным способам измельчения. Размалываемость материалов приходится оценивать в значительной мере условно применительно к тем или иным способам помола (сухой или мокрый, в открытом или закрытом цикле) и к различным аппаратам измельчения. Так, размалываемость клинкера и других материалов можно оценивать по кварцу, размалываемость которого принята за единицу.
В производстве цемента материалы измельчают преимущественно в шаровых мельницах. В связи с этим и показатели размалываемости материалов изучались, главным образом, применительно к этим аппаратам.
При измельчении цементов в шаровых мельницах до удельной поверхности 3000—3500 см2/г ее прирост практически пропорционален затраченной работе (по закону Риттингера). Лишь при более высоких степенях, когда наступает агломерация тончайших частичек, прирост удельной поверхности сопровождается повышенным расходом энергии.
В соответствии с этим предложено оценивать размалываемость материалов по отношению достигнутой степени дисперсности, устанавливаемой по удельной поверхности полученного порошка, к затраченной работе. Пападакис исчисляет удельную поверхность в см2/г, а работу —в Дж, получая таким образом показатели размалываемости в см2/Дж.
Для этого он 20— 40 г материала в виде зерен размером 2,5—5 мм разрушал под давлением в цилиндре, а затем измерял удельную поверхность порошка и затраченную работу. Для разных материалов и при разных затратах работы на измельчение, исчисленной в Дж/г, Пападакис получил показатели удельной поверхности порошков, представленные в виде прямых и ломаных линий на 31. Эти данные свидетельствуют о том, что на разных ступенях измельчения некоторые материалы характеризуются разной размалываемостью, которая оценивается по значению удельной поверхности, полученной при измельчении на 1 Дж работы. Так, клинкер, измельченный до удельной поверхности 3000 см2/г, определенной по методу Ф. Ли и Р. Нерса, имел показатель размалываемости 109 см2/Дж, а при более тонком измельчении —лишь 39см2/Дж.
Размалываемость неоднородных тел зависит от природы, количественного соотношения и размера зерен, слагающих тело. Это видно и на примере одного из доменных шлаков, который, как и клинкер, характеризовался конгломератным строением.
ак уже отмечалось, для помола клинкера с добавками применяют почти исключительно шаровые мельницы производительностью до 50—100 т/ч и более. Клинкер размалывают по открытому или замкнутому циклу с применением одностадийного, а иногда и двухстадийкого измельчения.
Длина шаровых мельниц, работающих по открытому циклу и называемых трубными, в несколько раз превышает их диаметр (в 4—5 раз). На заводах применяют мельницы размерами 4X13,5, 3,2X15, 2,6X13 м и др. Их производительность при помоле клинкера до остатка 8—10% на сите № 008 достигает соответственно 90, 50, 25 т/ч. Первые две мельницы могут переключаться также на работу в замкнутом цикле с сепаратором.
Приводятся они во вращение двигателями мощностью соответственно 3200, 2000 и 1000 кВт. Трубные мельницы разделяют по длине дырчатыми перегородками на две, три и более камер.
В многокамерные мельницы загружают шары нескольких размеров и цильпебс (цилиндрики) одного или двух размеров. При этом необходимо соответствие между удельной поверхностью мелющих тел и размалываемого материала во всех камерах. В первую камеру, где дробятся крупные зерна, помещают обычно более крупные стальные шары диаметром 60—120 мм (в зависимости от размера зерен поступающего клинкера). Вторую камеру заполняют шарами размером 40—60 мм, а третью — мелкими шарами 20—30 мм или цильпебсом размером 20—25 мм.
Большое влияние на производительность мельниц оказывает степень заполнения камер мелющими телами. Обычно камеру грубого измельчения заполняют на 26— 32, среднего — на 26—30 и тонкого — на 24—30 %. Однако правильность подбора мелющих тел и степень наполнения при помоле тех или иных материалов должны проверяться по эффективности работы мельницы (часовая производительность ее при заданной тонкости помола и удельный расход электроэнергии). Рациональность ассортимента мелющих тел и степени заполнения контролируют по диаграммам помола ( 32), которые строят по результатам просеивания проб, отобранных вдоль камер мельницы, через сита № 008, 021, 05, а также более крупные. Расход мелющих тел при помоле известняка и клинкера вращающихся печей составляет ориентировочно 0,8 кг на 1 т продукта.
В шаровых мельницах с гладкими бронеплитами, загруженных шарами различного диаметра, мелющие тела во время работы расслаиваются тем больше, чем больше разница диаметров шаров. При этом более крупные шары скапливаются обычно у выходного конца той или иной камеры. Чтобы предотвратить это, мельницы футеруют сортирующими броневыми плитами.
В этом случае барабан делят обычно на две камеры, причем камеры грубого и среднего измельчения объединяют в одну и загружают ее шарами различного диаметра. Сортирующие броневые плиты имеют ступенчатый профиль, благодаря чему внутри мельницы образуются конические кольца с углом подъема в сторону разгрузки материала, зависящим от диаметра шаров. Сортирующая конусно-ступенчатая футеровка обеспечивает непрерывную классификацию мелющих тел по длине мельницы, а также необходимую пропорциональность между размером мелющих тел и частицами измельчаемого материала. Для этой же цели используют бронефутеровку так называемого спирального типа.
В СССР применяют преимущественно конусно-ступенчатую кулачковую футеровку из специальной хромо-марганцевой стали. Расход такого металла составляет около 13 г на 1 т цемента при сроке службы более 4 лет.
Расход же обычной марганцовистой стали при гладкой футеровке достигает 100 г/т при сроке службы до 8—9 мес. Применение рациональных видов бронефуте-ровки позволяет увеличить производительность мельниц на 15—20%.
Значительное распространение получает резиновая футеровка мельниц. Ее стойкость против истирания в 3—4 раза выше по сравнению с футеровкой из марганцевой стали. При этом значительно уменьшается шум
При помоле материалов наблюдается значительное выделение теплоты, вызывающее нагревание мелющих тел и материала до 120—150 °С и более, что резко отрицательно сказывается на производительности помольных установок. По данным С. М. Рояка и В. 3. Пироцкого, на измельчение клинкера -до удельной поверхности 2500 см2/г при температуре 40 °С затрачивается около 24, при 120°С —34 и при 150°—39 кВт-ч/т.
При тонкости помола до 3300 см2/г с увеличением температуры материала расход электроэнергии еще более повышается (до 130 кВт-ч/т при 150°С). Это объясняется значительной агрегацией наиболее тонких частиц при повышенных температурах вследствие испарения воды, адсорбированной частицами и препятствовавшей их слипанию. В связи с этим размалывать следует только холодный клинкер.
Кроме того, большое значение приобретают приемы, способствующие уменьшению температуры материала при его измельчении. Для этого применяют вентиляцию мельниц, а также впрыскивают в них воду. Иногда используют и орошение водой корпуса мельницы снаружи.
Вентиляция достигается просасьтванием через барабан воздуха со скоростью 0,5—0,7 м/с с помощью аспирационной установки, в состав которой входят вентилятор, циклоны, а также рукавные фильтры или электрофильтр. В последних улавливаются тонкие частички, присоединяемые обычно к общей массе продукта.
Большой эффект дает и впрыскивание воды в последнюю камеру мельницы в количестве 1—2 % массы цемента. Это позволяет повысить производительность мельницы на 10%, снизить температуру со 150—200 до 120 °С и повысить степень очистки аспирационного воздуха.
Положительно влияет на процесс измельчения введение в материал интенсификаторов помола в виде поверхностно-активных веществ (ПАВ): СДБ, мылонафта, петррлатума, триэтаноламина, контакта Петрова, угля и некоторых других веществ. Они повышают эффективность измельчения клинкера, так как понижают его сопротивляемость помолу, а также способствуют уменьшению агрегации частичек материала и их налипанию на мелющие тела. Это объясняется, по-видимому, тем, что указанные вещества адсорбируются активными участками частичек. Различные добавки вводят в количестве 0,02—0,5 % массы цемента.
По данным С. М. Рояка и других, наиболее сильно действующими интенсификаторами являются триэтаноламин и его смесь с ССБ (1:1 по массе). Их вводят в первую камеру мельницы в количестве 0,01—0,03 % в виде тонкораспыленного водного раствора, что способствует увеличению производительности мельницы в среднем на 15 %.
По данным кафедры химической технологии Киевского ПТИ, добавка при помоле адипината натрия (отхода капролактамового производства) в количестве 0,1— 0,2 % дает прирост удельной поверхности на 25—30 % и повышает морозостойкость цемента. По ГОСТ 10178—76 (с изм.), для интенсификации процесса помола допускается введение специальных добавок, не ухудшающих качество цемента, в количестве не более 1 % его массы.
Оптимальное количество вводимого в мельницу интенсификатора зависит от свойств его и измельчаемого материала, а также от условий введения его в камеру, Устанавливают его опытным путем.
Трубные мельницы с открытым циклом измельчения применяют для помола сырьевых материалов, а также клинкера. При помоле до удельной поверхности 2800— 3000 см2/г расход электроэнергии достигает 25—30 кВтХ Хч/Т продукта. На 33 показана схема помольной установки с двухкамерной шаровой мельницей, работающей по открытому циклу при помоле клинкера вместе с опокой и гипсом.
Для получения цемента с удельной поверхностью 3000—3500 см2/г и выше применяют обычно более экономичные мельницы, работающие в замкнутом цикле с воздушными сепараторами, одно- и двухкамерные. Чаще используют помольные установки с двухкамерными мельницами.
Измельченный в мельнице материал поступает в сепаратор, где из него выделяются фракции тех размеров, какие требуются для готового продукта, а более крупные частицы направляются снова в мельницу на дополнительное измельчение. Таким образом, из материала непрерывно извлекаются наиболее дисперсные частички, которым особенно присуще свойство агрегироваться и прилипать к мелющим телам и стенкам мельницы.
Благодаря этому производительность помольных установок возрастает на 10—20 %.
На помольных установках с сепараторами создается возможность получать высокопрочные быстротвердеющие цементы с удельной поверхностью до 3500—> 4000 см2/г и более при пониженном содержании в них тончайших частиц, быстро теряющих активность. Кроме того, в мельничных установках с сепараторами создаются предпосылки к лучшему охлаждению материала (на 25—35 °С), что положительно сказывается на его измельчении.
Эти установки характеризуются большой маневренностью в работе и позволяют выпускать цементы с различной тонкостью помола при постоянных загрузках и размерах мелющих тел. Это недостижимо в мельницах с однократным прохождением материала. Требуемую тонкость помола устанавливают соответствующим регулированием работы сепаратора (скорость воздушных потоков и др.). Недостаток этих установок — их большая сложность и стоимость по сравнению с мельницами, работающими по открытому циклу.
Измельченный материал из мельницы в сепаратор подают элеваторами (ковшовыми и др.) или пневматическим транспортом. В первом случае применяют так называемые сепараторы с замкнутой циркуляцией воздуха, а во втором — сепараторы с проточной вентиляцией воздуха. В них воздух с измельченным материалом просасывается вентилятором из мельницы в сепаратор, где из потока выделяются крупные частицы, направляемые на дополнительный помол в мельницу. Мелкие же фракции выносятся воздушным потоком из сепаратора и осаждаются в циклонах и фильтрах того или иного вида (матерчатых или электрофильтрах) в виде готового продукта.
При помоле цемента применяют в основном установки, работающие по схеме мельница — ковшовый элеватор— сепаратор с замкнутой циркуляцией воздуха. Характеризуются они относительной простотой конструкции и пониженным расходом электроэнергии.
Существует несколько схем измельчения материалов в двухкамерных мельницах с сепараторами. Различаются они тем, что отделяемые в сепараторе крупные фракции направляются в ту или иную камеру.
Достаточно часто используется схема, при .которой материал, пройдя все камеры, поступает в один или два сепаратора, откуда грубые фракции направляются на дополнительное измельчение в первую камеру, а тонкие — на склад. На некоторых заводах это практикуется при выпуске быстротвердеющего цемента (с использованием сепаратора) или обыкновенного цемента (при работе мельницы на проход без сепаратора).
Применяется также схема, по которой материал в мельницах с центральной разгрузкой проходит первую камеру и затем направляется в сепараторы. Отсюда крупные фракции идут на дополнительное измельчение во вторую камеру, а далее в элеватор и сепараторы.
Исследования показывают, что эффективность помола клинкера, оцениваемая по оптимальному гранулометрическому составу порошка и минимальному удельному расходу электроэнергии, тем выше, чем быстрее и полнее выделяются из материала наиболее тонкие фракции, затрудняющие процесс измельчения. Для реализации этого положения предложены различные варианты помольных установок, оснащенных сепараторами.
В частности, применяют агрегаты, состоящие из двух мельниц и сепаратора. В первой однокамерной мельнице осуществляется грубый помол клинкера до удельной поверхности 800—1000 см2/г. Из нее материал направляется в сепаратор, где выделяется до 25—30 % тонких фракций в виде готового продукта. Крупные же фракции из сепаратора поступают на окончательное измельчение во вторую мельницу, работающую в замкнутом цикле со своим сепаратором.
Более совершенна установка с одной мельницей, имеющей две камеры, работающие независимо друг от друга и снабженные каждая своей группой сепараторов. Материал после начального измельчения в первой камере подают в сепаратор, где выделяются частички крупнее 80—90 мкм. Их направляют обратно в первую камеру.
Частички мельче 80—90 мкм направляют во второй сепаратор, где выделяются фракции крупнее 30 мкм, поступающие на дополнительное измельчение во вторую камеру мельницы. После этого материал из второй камеры идет также во второй сепаратор. Фракции 0—30 мкм из этого сепаратора направляют в третий сепаратор, в котором выделяется готовый продукт, а более крупные фракции возвращают во второй сепаратор. Такая достаточно сложная схема сепарирования измельчаемого материала создает возможность получать цементы с удельной поверхностью 3500—5000 см2/г при расходах электроэнергии в 1,5—2 раза меньше по сравнению с расходами при обычных сепараторных мельницах.
Современные помольные установки оснащают системами автоматического регулирования, обеспечивающими
непрерывную их работу и получение продукта с заданной степенью измельчения без участия человека. Приме
няются системы автоматического регулирования работы мельниц, основанные на измерении удельной поверхности получаемого продукта или на зависимости частоты акустического спектра шума у первой камеры мельницы.От ее загрузки материалом. При использовании этих систем производительность мельниц возрастает, а расход электроэнергии уменьшается на 10 %. Качество цемента при этом улучшается.
За рубежом распространены системы автоматического регулирования загрузки многокамерных мельниц, основанные на учете не частоты акустического спектра, а его интенсивности.
Имеются также помольные установки, в которых с помощью автоматических систем точно регулируется питание мельниц заданным количеством материалов, направляемых на измельчение. Управление механизмами и контроль за их работой должны быть вынесены из помольных отделений и сосредоточены на едином пульте с использованием телевизионных устройств.
При мокром помоле сырьевых смесей производительность трубных мельниц повышается примерно в 1,5 раза.
Эффективность работы помольной установки можно оценивать и по полученной удельной поверхности порошка в расчете на 1 кВт-ч, затраченной на измельчение электроэнергии. Полагают, что при помоле клинкеров (до 3000 см2/г) при затрате 1 кВт-ч электроэнергии необходимо получать продукт с удельной, поверхностью не менее 100-106 см2/г. При получении цементов марок 300— 400 удельный расход электроэнергии равен 21—32 к’ВтХ Хч/т, а цемента марок 600 и 500—соответственно 52 и 43 кВт-ч/т.
Измельчение клинкера и других материалов в шаровых мельницах связано со значительным расходом металла в результате износа мелющих тел, бронеплит и межкамерных перегородок. При, производстве цемента этот расход в среднем достигает 1—1,2 кг на 1 т цемента (из них около 150 г приходится на бронеплиты). Применение сталей высокой твердости позволяет снизить этот расход в 5—10 раз, что дает значительный экономический эффект.
Убыль мелющих тел вследствие износа восполняется их догрузкой через определенные промежутки времени (через 150—200 ч работы мельницы). Через 1500— 2000 ч мелющие тела полностью выгружают из мельницы, затем ее загружают вновь шарами и цильпебсом, подобранными по размерам в требуемом количестве.
При грубом и тонком измельчении куски и зерна материалов в различных механизмах подвергаются преимущественно действию сжимающих сил с двух сторон (в щековых, молотковых и других подобных дробилках, шаровых и.других мельницах) или с одной стороны (в ударно-отражательных дробилках). В результате воздействия сжимающих сил в кусках и зернах материала возникают растягивающие напряжения, приводящие при достижении предельных значений к разрыву с образованием более мелких частиц.
Но так как материалы, измельчаемые при производстве вяжущих веществ, характеризуются обычно прочностью на сжатие, в 6—12 раз превосходящей прочность при растяжении, то при их измельчении в перечисленных механизмах расходуется энергии во много раз больше, чем необходимо по теоретическим расчетам. В частности, в шаровых мельницах на полезную работу измельчения расходуется не более 1,5—10 % энергии, практически затрачиваемой при помоле. Остальная часть энергии переходит в безвозвратно теряемую теплоту. Это вызывает необходимость разработки улучшенных конструкций шаровых и подобных мельниц, а также изыскания новых способов и аппаратов для измельчения. К этой же области относится и создание вибрационных и струйных мельниц.
В вибрационных мельницах материал измельчается под действием частых ударов вибрирующих мелющих тел. При этом зерна материала размером не более 1— 2 мм подвергаются отчасти дроблению, но преимущественно истираются между мелющими телами, перемещающимися относительно друг друга в результате колебаний корпуса мельницы (1500—3000 кол/мин). В настоящее время созданы вибромельницы объемом 200, 400 и ‘750 л. Их используют иногда для домола портландцемента или для измельчения других материалов. Однако в производстве цемента их не применяют вследствие низкой производительности (500—600 кг/ч) и большой затраты электроэнергии.
В струйной мельнице материал захватывается струей сжатого воздуха, газа, перегретого пара или их смеси, протекающей с большой скоростью. При этом в результате соударения зерен, взвешенных в газовом потоке, а также истирания происходит их измельчение. Для усиления эффекта измельчения на пути движения взвешенных частиц устанавливают преграды, о которые частицы ударяются.
Исследования Ю. И. Дешко, В. И. Акуиова, В. Л. Панкратова и др. (НИИЦемент) показали, что при измельчении клинкера в струйной мельнице получаются цементы, активность которых на 7,5—15 МПа выше активности цементов той же тонкости помола, но измельченных в шаровой мельнице. Кроме того, цементы струйного помола отличаются высокой скоростью твердения и, следовательно, переходят в разряд высокопрочных и быстротвердеющих. Особенно эффективно получение с помощью струйной мельницы шлакопортлаидцемента марок 500 и 600. Это авторы объясняют осколочной формой частичек с зазубренными острыми краями, благоприятствующей интенсивному их взаимодействию с водой.
По расчетам Гипроцемента, стоимость измельчения клинкера в струйной мельнице производительностью 100 т/ч с приводом от теплового двигателя—0,75 руб/т, а с электроприводом—1,37 руб/т. Стоимость измельчения в шаровой мельнице при прочих равных условиях равна 1,3 руб/т. Струйные мельницы находятся в стадии совершенствования.
В заключение следует указать, что большое уменьшение з
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Источник: cyberpedia.su
Классификация и номенклатура вяжущих веществ и исходные материалы
Классификация и номенклатура вяжущих веществ и исходные материалы
Все строительные минеральные вяжущие вещества в зависимости от их основного свойства твердеть и длительно противостоять воздействию различных факторов окружающей среды делят на три основные группы: воздушные, гидравлические и кислотостойкие.
Воздушные вяжущие вещества характеризуются тем, что, будучи смешаны с водой, твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в воздушной среде. При систематическом увлажнении бетоны, изделия и конструкции на воздушных вяжущих сравнительно быстро теряют прочность и разрушаются.
К числу воздушных вяжущих веществ относятся гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества, а также воздушная известь.
Гидравлические вяжущие вещества отличаются тем, что после смешения с водой и предварительного твердения на воздухе способны в последующем твердеть как в воздушной, так и в водной|среде. Гидравлические вяжущие вещества применяют в производстве разнообразных изделий и конструкций, а также при возведении зданий и сооружений, предназначенных к эксплуатации в воздушной и в водной среде.
В группу гидравлических входят многие вяжущие вещества, которые в свою очередь с некоторой условностью можно разделить на несколько подгрупп.
В первую подгруппу включают чистые гидравлические вяжущие, не содержащие или содержащие не более 15% активных минеральных добавок.
В эту подгруппу входят:
а) портландцемент, а также пластифицированный,
гидрофобный, сульфатостойкий, белый портландцементы;
б) глиноземистый цемент;
в) романцемент;
г) гидравлическая известь.
Ко второй подгруппе относят смешанные гидравлические вяжущие, получаемые смешением чистых вяжущих, а также с активными или инертными минеральными добавками, вводимыми в количестве 10—15%.
Основными представителями этой подгруппы являются:а) на основе портландцемента — шлаковый портландцемент, пуццолановый портландцемент, цемент для строительных растворов и др.;
б) на основе воздушной и гидравлической извести —известково-пуццолановые цементы, известково-кварцевое вяжущее для бетонов автоклавного твердения, известково-белитовый (нефелиновый) цемент, известково-шлаковый цемент и др.;
в) на основе глиноземистого и портландского цементов, а также гипса — расширяющиеся и безусадочные цементы;
г) на основе гипса, портландцемента и активных минеральных добавок — гипсоцементнопуццолановые вяжущие и др.;
д) на основе доменных гранулированных шлаков и гипса — сульфатно-шлаковый цемент.
К третьей группе относится кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент, представляющий собой тонкомолотую смесь кварцевого песка и кремнефтористо-го натрия, затворяемую водным раствором силиката натрия или калия. Эти вяжущие после начального твердения в воздушной среде могут длительное время сопротивляться агрессивному воздействию неорганических и органических кислот, кроме фтористоводородной. .
Строительными нормами и правилами (СНиП I-B.2-69) наряду с воздушными и гидравлическими вяжущими веществами в отдельную группу выделяются вяжущие автоклавного твердения. Они наиболее эффективно твердеют при автоклавной (гидротермальной) обработке при давлении насыщенного пара в 8—15 ат (изб.). К их числу в первую очередь относятся известково-кварцевое вяжущее, а также известково-шлаковое и тому подобные смеси, не способные к интенсивному твердению при 20— 100° С. Но по существу и эти вяжущие относятся к группе гидравлических.
Как уже отмечалось, в вяжущие вещества, а также в растворы и бетоны во многих случаях вводят различные добавки, которые делятся на следующие основные
группы:
а) Добавки минеральные активные. К их числу относятся измельченные трепелы, диатомиты, опоки, вулканические пеплы, туфы, трасы, топливные золы и шлаки,а также доменные гранулированные шлаки, кремнеземистые отходы, обожженные глины и др., способные взаи
модействовать с гидратом окиси кальция при обычных температурах, улучшающие те или иные свойства вяжущих и снижающие их стоимость.
Активность кислых добавок устанавливается стандартным методом по количеству поглощенной окиси кальция в течение 30 суток.
б) Добавки-наполнители в тонкодисперсном виде, не проявляющие заметной активности при взаимодействии с гидратом окиси кальция при обычных температурах.
К ним относятся тонкомолотые кварцевые пески и известняки, различные низкоактивные шлаки и золы и т. п. Введение их в количестве до 10% обычно не снижает активности портландцементов и позволяет уменьшить стоимость вяжущих.
В условиях автоклавной обработки под давлением пара кремнеземистые добавки-наполнители могут активно взаимодействовать с гидратом окиси кальция, способствуя значительному росту прочности затвердевших вяжущих и бетонов. Специальные добавки могут вводиться также для повышения защитных свойств бетонов против действия радиоактивных излучений.
в) Добавки для кислотостойких, щелочестойких и жа
ростойких бетонов и растворов получают тонким измель
чением различных горных пород, например, кварца, ба
зальта, андезита, гранита, а также искусственно выраба
тываемых материалов — каменного литья и т. п.
г) Поверхностно-активные добавки, вводимые в це
менты, разделяются на гидрофильно-пластифицирующие,
гидрофобно-пластифицирующие и микропенообразующие.
К числу гидрофильно-пластифицирующих относятся сульфитно-спиртовая барда — ССБ, сульфитно-дрожжевая бражка — СДБ и др., вводимые в количестве 0,15— 0,3% веса вяжущего. Гидрофобно-пластифицирующие добавки — мылонафт, асидол, окисленный петролатум — вводятся в количестве 0,1—0,3%; кремнийорганические жидкости — ГКЖ-10, ГКЖ-11 и др. — в количестве 0,01—-0,1% веса вяжущего.
Из добавок микропенообразователей, вводимых главным образом для увеличения морозостойкости вяжущих и бетонов, следует указать абиетат натрия — продукт омыления абиетиновой смолы, затем омыленный едким натром древесный пек хвойных пород и др. Они вводятся в количестве 0,01—0,05% веса вяжущего.
д) Добавки (пено- и газообразователи) применяются при изготовлении ячеистых бетонов. К этим добавкам
относятся клееканифольный, смолосапониновый, алюмосульфонафтеновый пенообразователи, алюминиевая пудра — газообразователь и др.
е) Добавки, регулирующие схватывание и твердениевяжущих веществ, находят значительное применение.Среди них известны в качестве ускорителей твердения цемента хлористые кальций и натрий и др. В качестве замедлителя схватывания цемента используется двуводный гипс.
ж) Добавки полимерных органических веществ, придающие вяжущим специальные свойства.
Исходными материалами для производства вяжущих веществ являются различные горные породы и некоторые побочные продукты ряда отраслей промышленности (металлургической, энергетической, химической и др.)- Так, для производства гипсовых вяжущих используются гипсовые породы, состоящие в основном из двуводного гипса CaS04-2H20. Для этой же цели применяют и фосфо-гипс, являющийся отходом производства фосфорной кислоты.
Производство магнезиальных вяжущих базируется на использовании природных магнезитов MgCO3 и доломитов MgC03-CaC03. Карбонатные горные породы в виде известняков, мела, доломитов, мергелей являются основой для получения воздушной и гидравлической извести, а также романцемента.
Сырьем для цемента являются известняки, мел, а также глинистые породы (те и другие с минимальными примесями карбоната магния, гипса и щелочных соединений). Для этой же цели используют такие кремнеземистые породы, как диатомит, трепел, опоку, вулканические туф и трас, кварцевый песок и др. Высокоглиноземистые породы (бокситы) применяют в производстве глиноземистого цемента (вместе с чистыми известняками).
В производстве вяжущих веществ целесообразно широко использовать такие побочные продукты других отраслей промышленности, как доменные и другие металлургические шлаки, шлаки и золы от пылевидного сжигания различных видов твердого топлива, шлаки электротермического способа производства фосфора, белитовый (нефелиновый) шлам и т. п. Все эти продукты по химическому составу зачастую близки к различным вяжущим веществам (в том числе и к портландцементу) и обладают значительным запасом химической и тепловой энергии, полученной во время их термообработки в основном производстве. Это предопределяет высокую технико-экономическую эффективность использования таких «полупродуктов» в промышленности вяжущих веществ.
16. Свойства и основные виды природных каменных материалов и изделий
| Свойства природных каменных материалов. Из многообразия физико-механических свойств природных каменных материалов обычно выделяют среднюю плотность, предел прочности при сжатии, морозостойкость, по величине которых оценивают их качество и разделяют на марки. В зависимости от средней плотности природные каменные материалы подразделяют на легкие (пористые) (рс < 1800 кг/м3) и тяжелые (рс>1800кг/м3). По пределу прочности при сжатии (МПа) установлены следующие марки каменных материалов: для тяжелых пород -10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100; для легких пород — 3,5; 5; 7,5; 10; 15; для ракушечника, идущего на кладку стен, — 0,4; 0,7; 1; 1,5; 2,5; 3,5; 5. По морозостойкости в циклах замораживания и оттаивания для каменных материалов установлены марки: F10, F15, F25, F35, F50, F100, F150, F200, F300. По степени водостойкости (коэффициенту размягчения) материалы делят на группы с величиной данного показателя 0,6; 0,75; 0,9 и 1. Виды природных каменных материалов и изделий. Все каменные материалы, используемые в строительстве, можно разделить на две основные группы — материалы, применяемые в исходном виде (без обработки), и материалы, пригодные для строительных целей лишь после соответствующей обработки. Бутовый камень — крупные куски неправильной формы, получаемые взрывным методом (рваный бут) низ осадочных (известняков и доломитов) или изверженных горных пород. Размеры бутовых камней для укладки вручную составляют 150. 500 мм, масса- 10. 30 кг. Бутовый камень — дешевый строительный материал, применяемый для кладки фундаментов, стен вспомогательных помещений, массивных частей гидротехнических сооружений. Однако из-за трудоемкости кладки большую часть добываемого камня перерабатывают на щебень для бетона. |
| 18+ |
РОССТАН — оснастка станков  Токарные патроны, тиски, головки, столы резцедержки для ваших станков |
Создай домашний уют  с помощью товаров для дома! Скидки до 90%! Бонус при регистрации. |
Сварка одежды из ткани пвх.  Оборудование для сварки пвх одежды. Сварка водонепроницаемой одежды |
Пилы, лобзики,ножовки  Купите ленточную пилу Большой выбор. Сравнение цен |
Валунный камень — крупные обломки (более 300 мм) горных пород ледникового происхождения, характеризующиеся окатанной, часто сильно выветрившейся поверхностью. Используют его для получения булыжного камня и щебня.
Булыжный камень — куски горной породы размером до 300 мм. Применяют его для покрытия мостовых, дворов и откосов, для каменной наброски при строительстве дамб. Крупный булыжный камень можно применять как бут, мелкий камень перерабатывают на щебень. Качество бута определяется путем нанесения ударов по нему молотком. Если камень издает чистый звук и не рассыпается — он годен для строительства.
Гравий — рыхлое скопление различно окатанных обломков горных пород. В зависимости от линейного размера зерен гравий подразделяют на фракции: 5. 10, 10. 20, 20. 40 и 40. 70 мм. Гравий чаще всего добывают вместе с песком при разработке песчано-гравийных месторождений и реже — со дна рек, озер и морей.
Массовая доля гравия в песчано-гравийных смесях составляет в среднем 30. 40 %.
При разработке месторождений добытая песчано-гравийная смесь подвергается сортировке с отделением песка и разделением гравия по крупности зерен на предусмотренные стандартом фракции. Гравий используют в качестве крупного заполнителя в цементных (до М300) и асфальтовых бетонах для дорожных покрытий.
Песок — рыхлая горная порода, состоящая из зерен минералов и пород размером 0,16. 5 мм. В зависимости от минералогического состава различают пески кварцевые, полевошпатные и карбонатные. Природный песок добывают в песчаных и гра-вийно-песчаных карьерах. Последние бывают горные или водные.
При отсутствии качественных природных песков используют песок из отсевов дробления скальных горных пород.
Песок как строительный материал широко применяют в строительстве в качестве мелкого заполнителя в бетонах и растворах. От качества песка как заполнителя зависит прочность многих строительных материалов.
Кварцевые пески — основное сырье для стекольной промышленности.
Прочность щебня характеризуется маркой, соответствующей пределу прочности при сжатии исходной горной породы в насыщенном водой состоянии и определяемой косвенно по показателю дробимости щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре.
Щебень из изверженных горных пород, применяемый в качестве заполнителя для тяжелого бетона, должен иметь марку, соответствующую пределу прочности породы не ниже 80 МПа, из метаморфических пород — не ниже 60 МПа, из осадочных пород — не ниже 30 МПа.
Получают щебень дроблением камня в дробилках разных конструкций (щековых, конусных), а мелкий щебень (с размером кусков менее 25 мм) — на молотковых или валковых дробилках. Технология приготовления щебня состоит из следующих операций: раскалывание щебня на куски, размеры которых соответствуют типу дробилки; загрузка (подача) камня в дробилки; дробление камня до получения зерен заданного размера, подача щебня на сортировку; сортировка щебня (по крупности зерен) на вращающихся грохотах и перемещение отсортированного щебня к месту хранения.
В весьма больших объемах (около 20 % общего выпуска) щебень производится дроблением крупных фракций гравия. Этим достигается комплексное использование песчано-гравийных месторождений с дополнительным выходом высококачественного дробленого заполнителя.
В щебне из гравия дробленых зерен должно быть не менее 80 % по массе. Дроблеными считают зерна, площадь околотой поверхности которых больше половины всей площади поверхности зерна.
Щебень широко применяют в строительстве для приготовления цементобетонных и асфальтобетонных смесей, оснований для дорожных покрытий и др.
Стеновые камни и блоки получают из пористых известняков, вулканических туфов и других горных пород плотностью 900. 2200 кг/м3. Марки камней и блоков в зависимости от пористости горной породы могут быть от 4 до 50. Для лицевой кладки без штукатурки марка камня должна быть не ниже 25. Водопоглощение камней допускается не более 30 %; коэффициент размягчения — 0,6; марка по морозостойкости — F15.
Основные размеры камней для кладки стен: 390x190x188 и 390x190x288 мм. Каждый стеновой камень заменяет 8. 12 кирпичей. Значительно эффективнее использование крупных стеновых блоков размером до 3000x1000x500 мм и массой до 1,5 т.
Пиленые стеновые камни и блоки — эффективный местный строительный материал. Жилые и общественные здания, возведенные из стеновых камней и блоков, значительно дешевле зданий, построенных из кирпича или бетонных блоков.
Облицовочные плиты. Для наружной отделки используют в основном глубинные изверженные породы (граниты, сиениты, габбро), а также плотные известняки, доломиты, мраморы и вулканический туф.
Облицовочные плиты для наружной облицовки выпускают толщиной 8. 30 мм, шириной 150. 1200 мм, длина может быть произвольной, но не менее ширины, обычно 1000. 1500 мм (ГОСТ 9480-89). Пиленые плиты для внутренней облицовки изготовляют толщиной 10.. .12 мм, шириной 400 мм , длиной 800 мм; используют мрамор, пористые известняки и другие породы.
Облицовочные плиты обрабатываются до разной степени гладкости поверхности:
• полированная — гладкая поверхность с зеркальным блеском, дающая четкое отражение. Полированные плиты широко используются при облицовке поверхностей внутри помещений, а также для облицовки фасадов зданий. При попадании воды они становятся скользкими;
• лощеная фактура — гладкая, отполированная не до зеркального блеска бархатисто-матовая поверхность. Применяется для облицовки любых поверхностей;
• шлифованная — гладкая равномерно шероховатая поверхность, у которой рисунок камня сглажен; высота неровностей рельефа — до 0,5 мм. Плитки с поверхностью, обработанной таким образом, применяются для облицовки полов, где необходимо уменьшить скольжение, а также для ступеней и площадок лестниц;
• пиленая — поверхность, не подвергающаяся после распиливания камня никакой дальнейшей обработке с неровностями рельефа высотой до 2 мм;
• фактура скалы — грубо обработанный камень. Применяется в основном для облицовки фасадов;
• огневая обработка — слегка оплавленная поверхность после высокотемпературной обработки.
Плиты декоративные на основе природного камня получают из природного камня (щебень или обрезки плит) и неорганических или полимерных связующих. Их изготовляют с мозаичной, брекчиевидной или орнаментной поверхностью. Имеют прямоугольную форму длиной от 200 до 1500 мм, шириной — от 200 до 1200 мм и толщиной — 10. 40 мм. Применяют для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений.
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние.
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы.
Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас.
Источник: megaobuchalka.ru
Лекция № 4
Общие сведения о вяжущих веществах и их классификация.
Понятие о получении, важнейшие свойства и области применения:
а) извести строительной;
б) гипсовых вяжущих;
в) жидкого стекла;
г) магнезиальных вяжущих.
1. Общие сведения о вяжущих веществах и их классификация.
Для изготовления искусственных строительных материалов (бетонов, растворов) или соединения штучных материалов в изделия и конструкции используют вяжущие вещества.
Вяжущие вещества подразделяются на: органические (битумные, дегтевые, полимерные) и неорганические (минеральные).
Неорганические вяжущие вещества представляют собой тонкоизмельченные порошки, способные при смешивании с водой (а отдельные из них – с растворами некоторых солей) образовывать пластичное тесто, твердеющее в результате физико-химических процессов и превращающееся в камень.
Неорганические вяжущие вещества по свойствам подразделяют на: воздушные, гидравлические и автоклавного твердения.
Воздушные вяжущие вещества (воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества, жидкое стекло и др.) способны твердеть и длительно сохранять прочность только на воздухе. Их применяют в строительстве наземных частей или конструкций зданий и сооружений.
Гидравлические вяжущие вещества (гидравлическая известь и цементы) способные твердеть, длительно сохранять и повышать свою прочность как на воздухе, так и в воде. Их используют в наземных, подземных, гидротехнических и других сооружениях.
Вяжущие вещества автоклавного твердения (известково-кремнеземистый, известково-шлаковый и нефелиновые цементы) способны интенсивно твердеть только в среде насыщенного водяного пара при повышенных температуре и давлении, т.е. в автоклавах.
В состав большинства вяжущих входят оксиды CaO; SiO2; Al2O3; Fe2O3 и в незначительных количествах MgO; Na2O; K2O и др.
Для характеристики систем CaO – SiO2 – Al2O3 – Fe2O3 используют понятия модуля основности (гидравличности) Мо и модуля активности Ма, определяемые в виде соотношения оксидов в процентах:
; .
Для каждого вяжущего вещества характерен свой модуль основности. Гидравлические свойства вяжущего проявляются в большей степени при уменьшении модуля основности и увеличении модуля активности.
С увеличением гидравлических свойств повышается прочность вяжущего. На повышение прочности оказывает влияние также температура обжига. Количественное изменение температуры обжига сырья (с 1000 до 1450 0 С) привело к увеличению прочности и появлению качественного нового вяжущего – портландцемента.
В развитие теории и практики производства неорганических вяжущих веществ в нашей стране большой вклад внесли русские ученые Е. Челиев, Д. Заботкин, А. Шуляченко, Н. Лямин, С. Дружинин, Шарлевиль и др. Значительные работы в этой области выполнены также военными инженерами Б.Г.Скрамтаевым и основателем кафедры строительных материалов ВИТУ И.П. Александриным.
2. Понятие о получении, важнейшие свойства и области применения воздушных вяжущих веществ
Воздушные вяжущие вещества начали применять примерно 3-4 тысячи лет до н.э. Первым из них был строительный гипс. Затем была открыта воздушная известь.
На Руси вяжущие вещества, в основном известь, начали применять при сооружении крепостных стен, башен, церквей и пр. Киев, Новгород, Псков, Суздаль, Москва и др. города возводились с помощью известковых растворов.
Источник: studfile.net
Вяжущие материалы
Назначение вяжущих матералов — связать в монолитное целое все компоненты будущего изделия или конструкции. Различают два вида вяжущих материалов — твердеющие только на воздухе — воздушные и материалы, на свойства которых после начала схватывания вода не может оказать отрицательного воздействия, а в некоторых случаях оказывает даже положительное воздействие — гидавлические. К воздушным относится глина, гипс и воздушная известь. К гидравлическим — гидравлическую известь и цементы.
Глина — это мягкая, мелкодисперсная разновидность горных пород. При разведении водой образует пластичную массу, легко подвергающуюся любому формообразованию. При обжиге глина спекается, твердеет и превращается в камневидое тело, а при более высоких температурах обжига расплавляется и может достичь стекловидного состояния.
В зависимости от примесей глина принимает разный цвет окраски. Наиболее ценный сырьевой вид глины — белая глина — каолин.
Глина имеет свойство впитывать воду до определенного предела, после которого она уже не в состоянии ее впитывать или пропускать через себя. Это свойство глины используется для создания насыпных гидроизоляционных слоев.
В зависимости от стойкости глины к температуре выделяют глины лекгоплавкие, тугоплавкие и огнеупорные. Их температуры плавления соответственно: 1380, до 1550 и выше 1550 градусов. Чистый каолин плавится при температуре выше 1750 градусов. Тугоплавкие глины служат сырьем для изготовления огнеупорных материалов.
Известь получают путем обжига известняка при высоких температурах. Полученная таким образом известь называют известь-кипелка за то, что при контакте с водой идет активное выделение углекислого газа. Этот процесс называют «гашением». Для большинства случаев применения извести она должна быть «погашена». Погашенная известь превращается в тесто, которое можно хранить много лет.
От продолжительного хранения свойства извести могут даже улучшиться.
Для получения вяжущего раствора известковое тесто смешивают с песком. Такой раствор используют при кладке фундаментов под печи, дымовых труб высотой до 4-5 м и применяют для оштукатуривания стен домов и печей.
Цемент — наиболее распространенный вяжущий материал, позволяющий получать изделия и конструкции высочайшей прочности. Цемент — результат мелкодисперсного измельчения продуктов спекания одного из видов глины — мергеля или смеси известняка и глины. Процесс спекания ведется в специальных печах. При измельчении к продуктам спекания делаются дозированные добавки гипса, шлака, песка и других компонентов, что позволяет получать цемент с самыми различными свойствами.
В зависимости от исходного сырья и введенных добавок цементы подразделяют на портландцементы и шлакопортландцементы. Среди потрландцементов выделяют быстротвердеющие и портландцементы с минеральными добавками.
Бетонные конструкции, в которых используется та или иная марка цемента могут приобретать уникальные свойства. Прежде всего это особо прочные бетоны, например, для взлетных полос аэродромов и ракетно-стартовых площадок, морозо-, огне- и солеустойчивые марки.
Для обозначения максимальных прочностных качеств цемента применяется понятие марка. Марка 400 обозначает, что в заводской лаборатории при пробном испытании затвердевшего цементного кубика с ребром 100 мм при раздавливании на прессе он выдержал нагрузку не менее 400 кг/см2. Наиболее распространенными являются марки от 350 до 500. Изготавливаются же марки цемента до 600-й и даже 700-й марки.
Все цементы имеют достаточно быстрое время твердения. Начало твердения — схватывания — лежит в пределах 40-50 мин, а конец твердения около 10-12 часов.
Гипс получают путем обжига горной породы — гипсового камня и последующего измельчения продукта обжига. Гипс существенно уступает цементу по прочности изделий, полученных при его использовании в качестве вяжущего материала, а также уступает ему в гигроскопичности — способности противостоять прониканию влаги в тело конструкции. Поэтому гипс применяют в конструкциях и растворах, работающих внутри помещений. Гипс бывает марки А -быстротвердеющий (конец схватывания менее 15 минут) и марки Б — нормальнотвердеющий (конец схватывания — 30 минут).
Гипс служит основой растворов для заделки мелких неровностей и трещин бетонных плоскостей стен и потолочных перекрытий, а также оштукатуривания печей.
Источник: www.wikistroi.ru