Vint-stroy.ru

Винтовые сваи ООО "Рекострой"
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Быстротвердеющий портландцемент

Быстротвердеющий портландцемент

Быстротвердеющий портландцемент. Описание свойств цемента

Быстротвердеющий портландцемент или БТЦ получают в следствии тонкого измельчения портландцементного клинкера с добавлением строительного гипса.

При перемалывании клинкера допускается использование до 15% доменных гранулированных шлаков и до 10% активных минеральных добавок.

В клинкере быстротвердеющего портландцемента обычно содержится от 60% до 65% трех-кальциевого алюмината и трех-кальциевого силиката, а так же небольшое количество оксида кальция (СаО), его содержится не более 0,5%. А содержание оксида магния (MgO) в клинкере не должно превышать 5%.

Строительный гипс в состав быстротвердеющего портландцемента добавляют в обычной дозировке, его объем обычно составляет не более 3,5%. Объем гипса в составе портландцемента зависит от того, насколько тонко был помолот цемент и от минерального состава клинкера.

Сырье и производство глиноземистого цемента

Сырьем для этого цемента служат: боксит горная порода, богатая глиноземом, и известняк. Бокситы встречаются сравнительно редко и являются очень ценным сырьем, используемым главным образом для производства алюминия. При производстве данного цемента можно частично использовать и более дешевое сырье некоторые отходы промышленности, богатые глиноземом.

Изготовлении глиноземистого цемента

При изготовлении глиноземистого цемента способом плавления требуется температура около 1400°, способом спекания 1200—1300°. Обжиг до плавления ведут в электрических печах или в вагранках, имеющих кожух, в который подается вода для охлаждения. Обжиг до спекания ведут во вращающихся печах. После обжига и охлаждения производится тонкий помол полученного клинкера.

производство цемента

Способ производства

Цемент получают таким способом путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с довкои известняка и металлического лома. При этом доменная печь одновременно дает чугун и шлак, представляющий собой глиземистый цементный клинкер. Стоимость глиноземистого цемента в несколько раз превышает стоимость обыкновенного цемента, что ограничивает его применение

как получают цемент

Химический состав

По химическому составу глиноземистый (алюминатный) цемент отличается от портландцемента более высоким содержанием глинозема (около 40%) и меньшим содержанием окиси кальция (около 40%) и кремнезема (б—8%). В отличие от обыкновенного цемента, в клинкере которого содержатся главным образом силикаты, клинкер глиноземистого (алюминатного) цемента состоит преимущественно из алюминатов кальция.

Главная составная часть этого цемента однокальциевый алюминат СаО • Аl2Оз, второстепенное соединение двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2, инертная примесь геленит 2СаО • Si2O3 • А12Оз.
При соединении однокальциевого алюмината с водой происходит следующая реакция:
2(СаО • Аl2Оз) + nН2О=2СаО •.Аl2О3 • 7Н2О+Аl2О3 • тН20.

Химическая формула

Соединение 2СаО • Аl2О3 • 7Н2О является главной составной частью затвердевшего глиноземистого цемента.
В этом цементе не содержится трехкальциевого алюмината и почти не выделяется свободной гидроокиси кальция, т. е. нет тех двух веществ, которые, реагируя с сульфатами и другими веществами, могут вызвать разрушение обыкновенного цемента. Этим и объясняется высокая стойкость затвердевшего глиноземистого цемента в сульфатных, морских, углекислых и других минерализованных водах. Однако сильные кислоты, концентрированные растворы сернокислого магния и щелочей действуют все же разрушающе и на этот цемент.

Алит. Белит.

Белит.

Таблица 1.5.1. Химический состав портландцементного клинкера, %

Потери при прокаливании 0,5 — 3
SiO216-26CaO58-67
Al2O34-8MgO1-5
Fe2o32-5K2O+Na2O0-1
Mn2O30-3SO30,1-2,5
TiO20-0,5P2O50-1,5

Таблица с формулами портландцементного клинкераТаблица 1.5.2. Минералогический состав портландцементного клинкера

При дальнейшем медленном охлаждении из β-C2S может образоваться стабильная ɣ-форма. Этот процесс протекает с увеличением объема на 10% и при определенных условиях может привести к рассыпанию клинкера. Быстрое охлаждение клинкера и наличие примесей препятствует переходу белита в гидравлически инертную ɣ-фазу, снижающую его качество.

Читайте так же:
Почему цементный раствор садиться

Белит твердеет значительно медленнее алита, но в конце кондов достигает такой же прочности, как алит.

Если в клинкере глинозема содержится меньше, чем оксида железа (в молях), то оба компонента, вступая в соединение с известью, образуют алюмоферрит кальция (см, табл. 1.5.2.) —смешанно-кристаллическую фазу с конечным членом 2CaO•Fe2O3, где Fe может непрерывно замещаться Al. Этот смешанно-кристаллический ряд сохраняет стабильность до молярного отношения Al2O3:Fe2O3=2:1; однако в портланд-цементном клинкере, содержащем только соединения, богатые известью, ряд завершается уже при отношении 1:1. Если в клинкере преобладает глинозем, то его избыток сверх указанного отношения (как это имеет место в формуле 4CaO•Al2O3•Fe2O3) образует трехкальцисвый алюминат, богатый известью.

Трехкальциевый алюминат очень легко вступает в реакцию с водой, однако не имеет ясно выраженных гидравлических свойств и совместно с силикатами повышает начальную прочность цемента. Алюмоферрит кальция мало способствует гидравлическому твердению цемента.

Как уже указывалось щелочи только тогда попадают в клинкерные фазы, когда количество SO3, содержащееся в клинкере, недостаточно для полного образования щелочных сульфатов. Щелочи входят в состав всех клинкерных фаз, однако преимущественно содержатся в алюмииатной фазе в виде смешанных кристаллов, причем состав, указанный в формуле табл. 1.5.2, может быть получен только в присутствии SiO2.

Состав и технические характеристики

Шлакопортландцемент представляет собой гидравлическое вещество с вяжущими способностями, предназначенное для приготовления строительных смесей. В его состав входят следующие компоненты:

  1. Гранулированные или негранулированные доменные шлаки. Их содержание колеблется от 25 до 75%, в зависимости от необходимых свойств конечного продукта. Среднее значение 35-45%.
  2. Портландцементный клинкер. С учетом шлаковой составляющей содержание данного ингредиента колеблется от 10 до 70%. В нем допускается присутствие магния, но не более 6%.
  3. Натуральный (природный) гипс в количестве до 5-6%. Допускается содержание фосфора, фтора, бора.

Распространенный вид материала — известково-шлаковый цемент. В него вместо клинкера добавляется гидратная или негашеная известь (до 30%).

Технология изготовления шлакопортландцемента включает 2 основные операции. На первом этапе шлак просушивается до остаточной влажности не более 1%. Следующий шаг — тщательное измельчение и перемешивание ингредиентов в специальной мельнице. В результате получается однородный, тонкодисперсный порошок.

Основные свойства

  1. Плотность материала колеблется в пределах 2,7-3,1 г/куб.см, а насыпная, объемная масса составляет 880-1250 кг/куб.м.
  2. Прочностные характеристики. По прочности на сжатие он бывает марок от М200 до М500. Имеет низкую объемную деформацию.
  3. Жаростойкость достигает 850 градусов.
  4. Отмечается водостойкость и стойкость к воздействию агрессивных сред, например, к сульфатам.

Материал имеет замедленное схватывание. Однако, чем дольше происходит отвердение, тем прочнее становится конструкция.

На начальном этапе прочность материала нарастает медленно, а достаточные прочностные параметры достигаются только через 7-10 месяцев. При этом наилучшие характеристики достигаются при твердении во влажной среде с повышенной температурой. Для ускорения полного схватывания и набора прочности используется клинкер с алюминатом и силикатом, а также глиноземные шлаки.

Классификация цемента

Приступая к строительным работам и сталкиваясь с необходимостью покупки (и последующего использования) цемента, невозможно быстро сориентироваться во всем многообразии его видов. Существует несколько классификаций цементных составов, общее представление о которых поможет вам сделать правильное решение в строительном магазине.

По прочности

Основная классификация цементов, от которой напрямую зависит долговечность и надежность результата строительных работ – по прочности на сжатие состава. Информация при этом отмечается специальной маркировкой на упаковке.

Читайте так же:
Помещение для хранения цемента

Отметим несколько наиболее распространенных его видов: Купить цемент в мешках в розницу | Основная классификация цементов | Блог Стройсматом | Первый строительный интернет-рынок

  • Класс 22,5 – способен выдержать давление до 22,5 МПа или, иначе, 300 кг/см 3 (отсюда следствием является устаревшая маркировка М300 – в случае чего, ищите на упаковке, в том числе, и ее);
  • Класс 32,5 (М400) – до 32,5 МПа / 400 кг/см 3 ;
  • Класс 42,5 (М500) – до 42,5 МПа / 500 кг/см 3 ;
  • Класс 52,5 (М600) – до 52,5 МПа / 600 кг/см 3 .

По виду клинкера

Клинкер – промежуточный продукт производства цемента, и именно от специфики его состава и изготовления зависят ключевые свойства конечного продукта. Классифицируются здесь цементы относительно ключевого минерала. Самый распространенный в строительстве – портландцемент (преобладает алит), также используются сегодня глиноземистый цемент (ключевой элемент – алюминатная фаза), магнезиальный цемент (на основе магнезита), различные смешанные типы и пр.

По назначению

Если задача использования не предполагает особых условий работы или эксплуатации состава, к использованию рекомендуются общестроительныецементы. Их цель пряма – обеспечить прочность и долговечность бетона. Пример такого цемента – стандартный портландцемент (маркировка ПЦ).

В зависимости от особых потребностей, в цемент могут добавляться особые добавки. За счет таких добавок состав переходит в категорию специальных цементов. Рассмотрим распространенные виды такой продукции и их маркировку.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) включает в себя добавки минерального типа, снижающие срок твердения – процесс обычно занимает не более трех дней. «Залог успеха» БТЦ – сочетание тонкого помола и высокого содержания таких компонентов, как трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат. Рассчитан на работу с железобетоном, в отдельных ситуациях – для работы зимой, и не предназначен для крупных построек.

Сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ) ориентирован на постоянное противодействие агрессивным средам с высоким содержанием минералов. Например, для поддержания прочности конструкции, находящейся в море и взаимодействующей постоянно с соленой водой. Спецдобавкой выступает гранулированный доменный или электротермофосфорный шлак в объеме от 1/5до 1/10 общей массы состава. Как вариант – от 1/10 до 1/20 минеральных осадочных добавок.

Разновидность, схожая с предыдущей – сульфатостойкийшлакопортландцемент (ССШПЦ), получаемый из мелкого помола клинкера, небольшого процента гипса и гранулированного доменного шлака.

Водонепроницаемый расширяемый цемент (ВРЦ) – крайне полезен в работе под водой, так как начинает браться в пределах 10 минут даже в воде.

Пластифицированный цемент (ПЛ) – невосприимчив к условиям регулярной смены температур, хорошо выдерживает сильный холод и жару.

Белый цемент (БЦ) – средство отделки, которое получается из сырья с минимальным процентом вхождения окрашивающих оксидов металлов в состав (например, известняки). Для топлива здесь нужен чистый в горении вариант – мазут или газ.

В категорию средств отделки также можно отнести все цветные цементы (ЦЦ) – фактором, определяющим их цвет как раз выступает высокое содержание того или иного оксида металла.

Гидрофобный цемент (ГФ) – не впитывает воду в течение нескольких минут, предназначен для дальних перевозок; пластичен и морозоустойчив.

По скорости твердения

Время набирания составом прочности также критически важно в строительном процессе. Неправильный выбор – быстрый износ или катастрофа. Неуместный выбор (когда не нужно быстрое захватывание) – лишние затраты.

Можно выделять ряд специфических классификаций цемента по скорости твердения, но, в общем, все его виды условно относятся к нормально твердеющим и быстротвердеющие. Последние характеризуются 50% твердением после первых 24 часов.

Читайте так же:
Состав для стяжки цементный люкс

Всего же существует пять маркировок цемента по твердению:

  • ЦЕМ V – композиционный цемент с показателем прочности 32,5 МПа, который содержит доменный гранулированный шлак и золу-унос (до 30% каждый);
  • ЦЕМ IV – пуццолановый цемент с показателем прочности 32,5 МПа, содержащий микрокремнезем, пуццоланы и золу-унос в количестве 21-35% суммарно от всего состава;
  • ЦЕМ III — шлакопортландцемент с показателем прочности 32,5 МПа (36-55% доменного гранулированного шлака);
  • ЦЕМ II – содержитдо 35% различных добавок;
  • ЦЕМ I – застывает максимально быстро, содержит до 5%добавок и выходит на 50% прочности в течение вторых суток.

Как видим, скорость застывания зависит от специфики и количества добавок.Купить цемент недорого | Основная классификация цементов | Блог Стройсматом | Первый строительный интернет-рынок

По срокам схватывания

Время фиксации состава в стабильной позиции также важно в работе. Условно выделяют цементы:

  • Медленносхватывающиеся – затвердение начинается спустя более 2 часов после нанесения;
  • Нормально схватывающиеся – время начала процесса колеблется от 45 минут до 2 часов;
  • Быстросхватывающиеся – начинают «работать» менее чем спустя 45 минут после нанесения.

Определение и описание шлакопортландцемента

Американское общество по испытанию материалов (ASTM C125) определяет доменный шлак как «неметаллический продукт, состоящий в основном из силикатов и алюминатов кальция, полученный вместе с чугуном в доменной печи в виде расплава».

При производстве чугуна в доменную печь загружают железную руду, флюсовый камень (известняк и/или доломит) и кокс. Получаемая на выходе из печи продукция — расплавленный чугун и шлак. Шлак состоит в основном из кварца и оксидов алюминия (от железной руды) и оксидов кальция и магния (от флюсового камня). Из печи шлак выходит в расплавленном состоянии, причем температура расплава может превышать 1480?C (2700?F). Существует четыре основных способа обработки расплавленного шлака: охлаждение воздухом, быстрое охлаждение холодной водой (вспучивание шлака), дробление и помол. При каждом из данных методов обработки получается уникальный шлаковый материал, обладающий отличительными свойствами.

Химические свойства шлакопортландцемента

Основные составляющие доменного шлака — кварц, оксиды алюминия, кальция и магния, на которые приходится 95% всего состава шлака. Остальные 15% — марганец, соединения железа и серы и следовое количество других элементов. Однако, следует отметить, что основные оксиды, входящие в состав шлака не встречаются в свободной форме. В доменном шлаке, охлажденном воздухом, оксиды объединяются в различные силикаты и алюмосиликатные минералы, такие как мелилит, мервинит, волластонит и др., которые также существуют в виде природных пород. В дробленом и молотом шлаках, данные элементы присутствуют в виде стекла. Химический состав шлаков варьируется в очень узких пределах, поскольку все сырье, загружаемое в доменную печь, очень тщательно отбирается и смешивается.

Типичный химический состав доменного шлака, %
кварц(SiO2)32-42
оксид алюминия(A12O3)7-16
оксид кальция (CaO)32-45
окись магния (MgO)5-15
сера (S)*1-2
оксид железа (Fe203)1-1,5
оксид марганца (MnO)0,2-1,0

* в основном в виде сульфида кальция

Физические свойства шлакопортландцемента

Физические характеристики шлака, такие как вес, размер частиц, структурные свойства и т.д. различаются в зависимости от метода обработки расплавленного шлака. Соответственно, конечное применение обработанного шлака также различается в зависимости от метода обработки.

В последнее время в России и других странах большое внимание уделяется проблеме использования вторичных ресурсов. Одним из наиболее перспективных направлений утилизации промышленных отходов является использование их в производстве строительных материалов.

Металлургия занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. На основных технологических переделах производства черных и цветных металлов образуются побочные продукты – отходы, химико-минералогический состав и физико-механические свойства которых позволяют считать их ценным сырьем для производства строительных материалов. Основная масса отходов металлургических процессов образуется в виде шлаков.

Читайте так же:
Прогрызут ли мыши цемент

Шлаки – продукты высокотемпературного взаимодействия компонентов исходных материалов – топлива, руды, плавней и газовой среды. Трудно, пожалуй, найти другое сырье, которое обладало бы таким множеством ценных качеств и при этом так долго пробивало бы путь к широкому применению в строительной промышленности, как шлак. Во многих районах страны из шлака построены многоэтажные дома, промышленные здания, возведены мосты и плотины, проложены ленты автострад. Из обременительного отхода он становится признанным сырьем строительной промышленности.

Самая ранняя попытка использования доменного шлака относится к 1589 г., когда в Германии из него отливали пушечные ядра. В строительстве шлак стали применять только в 18 веке. В Нижнем Тагиле из шлаковых расплавов начали отливать плиты для ступеней, брусчатку для дорог. В Швеции литые шлаковые камни применялись вместо кирпича для кладки верхней части шахт доменных печей. В России и других странах отвальный шлак использовали в качестве щебня при постройке дорог. В последующие годы ценные свойства шлаков еще больше привлекают внимание ученых и практиков во всем мире к проблеме применения шлаков в строительстве.

Для решения вопросов организации переработки шлаков, использования их, координации научных исследований и опытных работ, в Москве в 1933 г. была создана Всесоюзная контора по шлакопереработке. Во многих странах созданы специальные институты и организации, занимающиеся вопросами использования шлака в строительстве, иногда на базе металлургических заводов: в США – Национальная шлаковая ассоциация, во Франции – Техническая ассоциация по изучению и использованию доменных шлаков, в Канаде — Национальная шлаковая ассоциация, В Англии – Британская ассоциация шлака. Организация переработки шлаков в разных странах неодинакова, что объясняется специфическими условиями каждой страны. В Англии и Германии шлаковую продукцию, получают непосредственно на металлургических заводах, в других странах шлак в жидком состоянии или частично обработанный передают компаниям и специальным фирмам по производству строительных материалов. Необходимо отметить весьма результативные действия Национальной шлаковой ассоциации США, к заслугам которой относится создание шлакоперерабатывающей индустрии. Шлак признан минеральным сырьевым материалом. Переработка шлака в основном осуществляется фирмами, независимыми от металлургов, и только в немногих случаях металлургические компании перерабатывают шлак для своих нужд и продают его [3]. В США, Англии, Германии, Франции воздушно охлаждаемые металлургические шлаки в основном перерабатываются на щебень, применяемый в качестве балласта при строительстве железных дорог, а также используют как заполнитель при сооружении аэродромных покрытий и автомобильных дорог. Асфальтобетонные покрытия с применением шлакового заполнителя характеризуется высокой прочностью, устойчивостью к истиранию, большим коэффициентом сцепления, отсутствием сдвиговых деформаций. Вся продукция шлакопереработки экономически выгодна. Например, шлаковый щебень в 1,5-2 раза дешевле природного и требует в 4,5 раза меньше удельных капитальных вложений. Шлаковая пемза в 3 раза дешевле керамзита и требует в 1,5 раза меньше удельных капитальных вложений.

Основным видом промышленной продукции, производимой на основе металлургических шлаков, является шлакопортландцемент. Впервые гранулированный шлак был применен как добавка при производстве цемента в Германии в 1892 г.

Шлакопортландцемент – это гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое совместным тонким измельчением портландцементного клинкера и гранулированного шлака. Содержание шлака в шлакопортландцементе по ГОСТ 10178-85 должно составлять не менее 21 и не более 60% массы цемента [5]. По американскому стандарту содержание шлака должно составлять от 25 до 65%, по английскому не больше 65%. В Германии стандартизованы два вида шлакопортландцемента: железопортландцемент, содержащий не более 35% шлака, и доменный цемент с содержанием шлака от 31 до 85%. Во Франции выпускаются 4 вида шлакопортландцемента: железопортландцемент с 20–30% шлака, смешанный металлургический цемент с 50% шлака, доменный цемент с 70% шлака и шлако-клинкерный цемент, содержащий не менее 80% шлака. Каждый из этих видов цемента делится на две марки по прочности. В Германии каждый вид шлакопортландцемента имеет три марки по прочности, а в Англии и США – только одну марку, как и обыкновенный портландцемент.

Читайте так же:
Цемент марки м500 до описание

Шлакопортландцементы широко применяются в настоящее время во многих странах для общих строительных работ, для гидротехнических сооружений и для сборных железобетонных изделий (например, бетонные трубы). По прочности они не уступают портландцементу, но нуждаются в более тщательном уходе при повышенных и пониженных температурах.

Исторически сложилось так, что доменные гранулированные шлаки в России и некоторых европейских странах используются преимущественно для производства вяжущих материалов, особенно для производства шлакопортландцемента. В США и Японии они применяются в основном для производства заполнителя. Последнее направление позволяет вовлечь в строительный комплекс значительно большее количество шлака, чем в производство из него вяжущих веществ. Особенно эффективно производство шлакового щебня при использовании технологии придоменной переработки шлака. При этом используется та тепловая энергия, которая была аккумулирована шлаковым расплавом в процессе производства чугуна. Такая технология позволяет достичь значительную экономию топливно-энергетических ресурсов.

В последние годы наблюдается рост шлаковых отвалов вокруг металлургических заводов России. Одной из причин уменьшения использования доменных гранулированных шлаков цементной промышленностью является падение спроса на шлакопортландцемент. В этой связи приобретает большое значение расширение масштабов производства шлакового заполнителя, в том числе шлаковой пемзы, которая является заменителем керамзита, а также литого шлакового щебня для тяжелых бетонов.

Необходимо подчеркнуть, что бетоны с заполнителем из доменных гранулированных шлаков отличаются рядом преимуществ перед традиционными бетонами. Как было установлено в работах доменный шлак в составе портландцементного бетона выполняет функцию активного заполнителя, т.е. его поверхностный слой реагирует с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидролизе алита. При этом образуется дополнительное количество гидросиликатов кальция, которые создают чрезвычайно прочную связь заполнителя с цементной матрицей, полностью исчезают капиллярные каналы, которые в результате усадки цементного камня образуются между ним и поверхностью заполнителя. Это приводит к значительному повышению коррозионной стойкости бетона с активным заполнителем по сравнению с традиционными составами в большинстве агрессивных сред, в том числе даже против такого грозного вида химической агрессии, как кислотная. Кроме того, благодаря специфической структуре и отсутствию микрозазоров на границе раздела вяжущего и заполнителя, такие бетоны обладают отличительными физико-механическими характеристиками. Именно этим обусловлено широкое применение бетонов на шлаковом заполнителе в США, Японии и других странах.

В России шлаковый заполнитель используется сравнительно редко, поэтому имеются огромные резервы расширения производства бетонов на шлаковом заполнителе, что позволит приостановить рост шлаковых отвалов в районах расположения металлургических заводов России.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector