Навигация:
Главная → Все категории → Бетонная смесь

Цемент


Цемент

Цемент — гидравлическое минеральное вяжущее, дающее при твердении очень высокие прочности. Его называют гидравлическим, поскольку: – твердение основано на химической реакции с водой (гидратации); – полученные из цементных минералов и воды твердые соединения в воде нерастворимы, т. е. водостойки. Его называют минеральным, так как: – исходные материалы, используемые для его получения, минеральной природы (это горные породы или продукты их выветривания).

Цемент принципиально отличается от других минеральных вяжущих (гипса, воздушной и гидравлической извести), которые твердеют только на воздухе или, затвердев на воздухе, иногда продолжают твердеть во внешней среде. Чтобы пояснить существенные различия между цементом, известью и гипсом, рассмотрим важнейшие характеристики этих вяжущих.

В дальнейшем нас будет интересовать только цемент.

Чтобы более наглядно представить процесс изготовления цемента, полезно сделать еще один экскурс в прошлое. Римляне подмешивали к извести определенные материалы для придания ей гидравлических свойств.

Это были: – пуццоланы (отложения вулканического пепла Везувия); – дробленые или измельченные кирпичи; – трасс, который они нашли в районе г. Эйфеля (затвердевшие отложения вулканического пепла).

Несмотря на различия, все эти материалы содержат в своем составе оксиды: S1O2 диоксид кремния (кварц или кремнекислота), А1203 оксид алюминия (глинозем), Fe203 оксид железа—и вызывают взаимодействие с ними извести; при этом происходит присоединение воды (гидратация) с образованием в первую очередь соединений с кремнеземом. В результате кристаллизуются нерастворимые гидросиликаты кальция. В средние века было случайно обнаружено, что продукты обжига загрязненных глиной известняков по водостойкости не уступают римским пуццолановым смесям, а даже превосходят их.

После этого начался упомянутый во введении вековой период усиленного экспериментирования. При этом основное внимание было обращено на разработку специальных месторождений известняка и глины, на оптимальное соотношение этих компонентов. Только после 1844 г. пришли к выводу, что, помимо точного соотношения компонентов сырьевой смеси, прежде всего необходима высокая температура обжига (порядка 1450° С) для достижения прочного соединения извести с оксидами. Эти три оксида после спекания с известью определяют гидравлические свойства, и их называют оксидами, обусловливаюшими гидравличность (фактора» ми гидравличности).

Для изготовления цемента сначала добывают известняк и глину из карьеров. Известняк (приблизительет печь в виде более или менее крупных комьев клинкера (называемого иногда и портландцементным клинкером). Во. время обжига происходит следующий химический процесс: но 75% всего количества) измельчают и тщательно перемешивают с глиной (примерно 25% смеси). Дозировка исходных материалов является чрезвычайно трудным процессом, так как содержание извести должно отвечать заданному количеству с точностью до 0,1%. Тем самым уже сказано, что соотношения химических составляющих поставлены в узкие пределы.

Эти соотношения определяются в специальной литературе понятиями «известковый», «кремнистый» и «глиноземистый» модули. Поскольку химический состав исходных сырьевых материалов вследствие зависимости от геологического происхождения постоянно колеблется, легко понять, как сложно поддерживать постоянство модулей. На современных цементных заводах хорошо зарекомендовало себя управление с помощью ЭВМ в комбинации с автоматическими методами анализа.

Правильно составленная шихта, подготовленная в зависимости от избранной технологии (сухой или мокрый метод), вводится во вращающуюся печь (длиной до 200 м и диаметром до 2—4 м) и обжигается при температуре около 1450° С —так называемой температуре спекания.

В результате этих реакций образуются клинкерные материалы. Стоящие в скобках символы представляют собой упрощенный способ написания, принятый в химии цемента и применяемый также нами. Полученный обжигом клинкер измельчается с небольшой добавкой гипса (максимум 3%).

Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм. Его лучше иллюстрировать понятием «удельная поверхность». Если просуммировать площадь поверхности зерен в одном грамме цемента, то в зависимости от тонины помола цемента получатся значения от 2000 до 5000 см2 (0,2—0,5 м2).

Преобладающая часть цемента в специальных емкостях перевозится автомобильным или железнодорожным транспортом. Все перегрузки производятся пневматическим способом. Меньшая часть цементной продукции доставляется во влаго- и раз-рывостойких бумажных мешках. Хранится цемент на стройках преимущественно в силосах.

На рис. 7 представлены некоторые узловые позиции технологии цементного производства.

Если измельчать чистый портланд-цементный клинкер с добавкой гипса, то получается собственно портландцемент. Оказалось, что к портландце-ментному клинкеру можно добавлять вещества, приобретающие в присутствии цемента гидравлические свойства, т. е. способность к гидравлическому твердению. При этом также получаются высококачественные цементы, которые в большей или меньшей степени (в зависимости от вида и количества добавки) отличаются от чистого клинкерного цемента.

В качестве добавок могут фигурировать гранулированный доменный и другие шлаки, зола бурого угля и авгитопорфирит. Ранее добавкой служил только доменный шлак. С тех пор сохранялись понятия «железо-портландцемент» и «доменный цемент». Ныне цементы с добавками из металлургии обозначают общим названием «шлакопортландцементы».

Путем введения добавок достигаются два преимущества: во-первых, цемент стоит дешевле, так как портландцементный клинкер дороже любой добавки; ® во-вторых, можно регулировать его специальные свойства.

Учитывая эти соображения, можно рекомендовать следующие цементы:
Портландцемент без добавок или с добавками не более 20% (TGL 28101/01);
PZ1 — без добавок;
PZ2 — то же;
PZ3 —
PZ7 — максимально с 20% добавок;
PZ8 — то же.

Цементы с добавками более 20% (TGL 28101/02)
ZZ1—20—40% добавок;
ZZ2—20—40% добавок;
ZZ3—40—80% добавок;
ZZ4—55—80% добавок;
ZZ8—30—60% добавок.

В пределах этих разновидностей цемента существуют еще цементы, различающиеся прочностными показателями: 27,5; 32,5; 37,5; 42,4 и 47,5 МПа.



Похожие статьи:
Контроль прочности бетона

Навигация:
Главная → Все категории → Бетонная смесь

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум