Цемент в мешках

Портландцемент вес

Портландцемент — гидравлическое вяжущее, полученное со-вместным тонким помолом клинкера с добавкой природного гипса. Клинкер — продукт обжига до спекания сырьевой смеси такого состава, который обеспечивает преобладание в клинкере силикатов кальция.

Сырье. Сырьем для изготовления клинкера служит сырьевая смесь, содержащая заданное количество СаО, Si02, А1203 и Ге20з. В большинстве случаев сырьевую смесь составляют из известняка (75—78%) и глины (22—25%).

В СССР под Новороссийском, в Донбассе и на средней Волге имеются залежи мергеля — природного сырья, пригодного для производства цемента.

В сырьевой смеси ограничивают содержание окиси магния, сернистых соединений и щелочей.Здесь и далее приняты сокращенные обозначения окислов: С — СаО; S — SiQ2; А — А1203; F — Fe203.

В результате обжига сырья до спекания при температуре до 1450°С в клинкере образуются клинкерные минералы: трехкаль-циевый силикат 3CaO-Si02—алит (C3S)*, двухкальциевый силикат 2CaO-Si02 — белит (C2S), трехкальциевый алюминат ЗСаО-А1203 (С3А), четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО-• Al203-Fe203 (C4AF). В клинкере содержится также стекловидная масса переменного состава. От соотношения в клинкере основных клинкерных минералов и зависят главным образом свойства портландцемента.

Общее содержание силикатов кальция в клинкере лежит в пределах 70—80% от веса клинкера. Если содержание C3S пре вышает 50%, цемент называют алитовым, если в нем болыц 35% C2S — белитовым, если больше 12% С3А — алюминатным В портландцементе содержание этих минералов обычно лежи в следующих пределах: C3S от 45 до 65%; C2S от 15 до 50%; СзА от 5 до 12%; C4AF от 10 до 25%.

Клинкерные минералы характеризуются следующими свойствами.

Трехкальциевый силикат ЗСаО-БЮг (алит) отличается высокой химической активностью: придает цементу свойства быстрого твердения и ранней высокой прочности.

Двухкальциевый силикат 2СаО • S1O2 (белит) менее активен, твердеет медленно, отличается незначительной экзотермией, при-дает цементу среднюю прочность, но повышенную стойкость в агрессивных водах.

Трехкальциевый алюминат ЗСаО-А1203 быстро твердеет, много выделяет тепла в первые трое суток твердения, но прочность дает низкую.

Четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО • А1203 • Fe203 активнее, чем двухкальциевый силикат, так как твердеет быстрее и дает большую прочность.

Отличительной особенностью портландцемента является то, что он имеет относительно постоянный химический и минералогический состав, обусловливающий стабильные физико-механические свойства.

Технология производства. Схема производства портландцемента предусматривает подготовку сырьевой смеси; обжиг (получение клинкера); тонкий помол клинкера для получения готового цемента.

На обжиг должна поступать тонкоизмельченная, тщательно перемешанная сырьевая смесь с химическим составом, колеблю-щимся в узких пределах. Подготовку сырьевой смеси осуществляют двумя способами — сухим и мокрым. Выбор способа зависит главным образом от качества сырья.

Пенобетонные блоки
Смотрите видео по теме

Смотрите видеоролик по теме

Наиболее распространен мокрый способ (рис. 39), при котором сырье дробят, перемешивают в глиноболтушках, а затем подвергают тонкому измельчению в мельницах мокрого помола, где получают шлам — сметаноподобную сырьевую массу. Шлам перекачивают в шламбассейны, где хранят при непрерывном пе-ремешивании. Химический состав шлама постоянно контролируют; если он удовлетворителен, то шлам перекачивают во вращающуюся печь для обжига; если состав шлама не соответствует расчетному, то его корректируют, т. е. добавляют недостающий компонент — глину, известняк или специальные корректирующие добавки (пиритные огарки, бокситы); в последнем случае шлам дополнительно перемешивают, а затем направляют в печь.

Сухой способ применяют при использовании твердого или засоренного камневидными включениям сырья. Сырье дробят, сушат и тонко размалывают. Измельченную сухую смесь на-правляют во вращающуюся печь или из нее формуют гранулы размером 20—40 мм, которые загружают в шахтную автомати.

Максимальная температура в печи достигает 1450° С. Продукт обжига — клинкер, очень твердый и малопористый окатанный «гравий» серо-зеленого цвета. Производительность современных вращающихся печей — более 1000 т клинкера в сутки.

После обжига клинкер, прошедший специальные холодильники, еще остается горячим; его выдерживают на клинкерных складах для остывания и гашения оставшейся в нем свободной СаО, а затем размалывают в шаровых мельницах в тонкий порошок с добавлением 3—5% природного гипса для регулиро вания сроков схватывания (рис. 41). Шаровая мельница — сталь ной вращающийся барабан, разделенный решетками, на 3—4 камеры. В нее загружают на ‘/з объема мелющие тела — стальны шары и цилиндры.

Для снижения стоимости готового портландцемента при помоле клинкера разрешено вводить до 15% от веса цемента активных минеральных добавок или 10% инертных добавок. При этом название «портландцемент» не меняется, но в паспорте на цемент завод должен указать вид добавки и ее количество.

Цемент при помоле сильно разогревается; после помола его выдерживают в специальных силосах (магазинируют); под влиянием влаги воздуха в нем гасятся частицы свободной СаО, и цемент окончательно остывает. Затем цемент упаковывают в многослойные бумажные или пластмассовые мешки или в спе-циальных цементовозах навалом отправляют на строительство.

Твердение цемента. При затворении водой все клинкерные минералы портландцемента гидратируются, т. е. присоединяют к себе воду, а трехкальциевый силикат и четырехкальциевый алюмоферрит, кроме того, подвергаются гидролизу (разложению).

ЗСаО • Si02 + п Н20 2СаО • Si02 • т Н,0 + Са (ОН) 2; 2CaO-Si02 + т Н202СаО• Si02• т Н20; ЗСаО-А12Оз + 6Н20-^ЗСаО-А1203-6Н20; 4CaO-Al203-Fe203 + п Н20->ЗСаО- А1203-6Н20 + + Ca0-Fe203-m Н20.

При действии воды частицы цемента начинают растворяться с поверхности; возникающие в растворе гидратные новообразования, которые обладают малой растворимостью, выпадают из него в коллоидном состоянии (в виде геля). Гель склеивает частицы цемента и постепенно упрочняется, так как пронизывается по разным направлениям растущими кристаллами гидрата окиси кальция и трехкальциево-го гидроалюмината. Цементный камень твердеет медленно, повышая со временем свою прочность. На рис. 42 показано, на какую незначительную глубину (заштрихованные области) гидратируются зерна цемента при твердении цементного камня.

Регулируя состав портландцемента, можно увеличивать количество геля и уменьшать количество кристаллических сростков в затвердевшем цементном камне. Этим самым можно изменять свойства цемента и выпускать особые его разновидности. При твердении в воде наблюдается разбухание, а на воздухе идет процесс усадки цементного камня с образованием усадочных трещин. Бетонные конструкции, особенно в первый период твердения, следует увлажнять и предохранять от высыхания.

В качестве ускорителей твердения применяют хлористый кальций, поташ и др. Замедлителями служат животный клей, нитраты калия и аммония. При твердении цемента выделяется тепло. Его используют при бетонировании конструкций зимой и учитывают в массивных конструкциях летом. Температура! в бетоне доходит до 50—60° С, в результате появляются тре^ шины.

Следует использовать цементы с малым тепловыделением.

Свойства портландцемента. Объемный вес (насыпной) цемента в рыхлом состоянии составляет 900—1100, в уплотненном— 1400—1700 кг/м3. Удельный вес цемента колеблется незначительно — 3,05—3,20 г/см3.

Тонкость помола должна быть такой, чтобы остаток на сите № 008 не превышал 15% от веса пробы.

Нормальная густота цементного теста характеризуется тем количеством воды затворения (в %), при котором круглый пестик диаметром 10 мм и весом 300 г (см. рис. 38) опустится на 33—35 мм в тесто, помещенное в конусное кольцо высотой 40 мм; для цементов разных заводов нормальная густота колеблется от 20 до 30%. Установив нормальную густоту цементного теста, пестик на приборе Вика заменяют иглой и определяют сроки схватывания цемента. Начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, а конец — не позднее 12 ч.

Прочность, являющаяся важнейшим показателем качества цемента, характеризуется пределом прочности при сжатии и изгибе стандартных образцов. Предел прочности образцов при сжатии в возрасте 28 суток называется активностью цемента.

Прочность цемента на изгиб устанавливают испытанием об-разцов-балочек размером 40x40x160 мм, а на сжатие — половинок балочек после их испытания на изгиб. Балочки изготовляют из пластичных растворов состава цемент. нормальный песок *=1 :3 по весу; воды должно быть не менее 40% от веса цемента. Балочки твердеют в течение 28 суток в воде при температуре 20±3° С.

Портландцемент по пределу прочности на сжатие делится на марки 300, 400, 500 и 600. Цемент каждой марки должен иметь определенную прочность при изгибе, величина которой устанав-ливается ГОСТом. Прочность при изгибе, как правило, составляет 0,1—0,15 от прочности при сжатии. Если активность цемента проверяемой партии отличается от марки по ГОСТу, то при всех расчетах пользуются активностью, а не маркой цемента.

Независимо от наличия заводского паспорта на цемент, по-требитель, получая новую партию портландцемента, проверяет равномерность изменения объема, сроки схватывания (начало и конец), активность.Нормальный песок получают из карьеров близ г. Вольска; он состой^ в основном из зерен кварца размером 0,5—0,9 мм.

Разрушение портландцементнбго камня. Выделяющийся при гидратации цемента гидрат окиси кальция Са(ОН)2 взаимодействует с С02 воздуха и образует СаС03, увеличивая плотность, прочность и стойкость поверхностных слоев раствора или бетона портландцементе (процесс карбонизации). Однако Са(ОН)г, всегда имеющийся в цементном камне, легко вступает в реакции с водными растворами кислот и солей, образуя новые соединения, часто малопрочные, легко растворимые и вымываемые водой. Например, Са(ОН)2 + 2НС1->СаС12 + 2Н2,0.

Хлористый кальций СаС12 легко растворяется и вымывается водой. Гидроалюминат кальция, входящий в состав цементного камня, при действии воды, содержащей сернокислые соли, образует с большим увеличением в объеме новое вещество — гидро-сульфоалюминат кальция («цементную бациллу»):

ЗСаО-А1203-6Н20 + 3(CaS04-2H20) + п Н20 = 3CaO-Al203-3CaS04-31H20.

При этом цементный камень растрескивается и

постепенно разрушается. Известны случаи, когда «цементная бацилла» в короткие сроки разрушила массивные бетонные сооружения.

Быстро разрушают портландцементный камень мягкие природные воды, растворы сахара, растворы кислот и углекислые воды.

Поэтому по мере развития науки о портландцементе наша промышленность постепенно перешла к выпуску специальных портландцементов, стойких в различных условиях окружающей среды.

Применение портландцемента. Высокая прочность, способность быстро твердеть на воздухе и в воде, относительно низкая стоимость сделали портландцемент самым распространенным вя-жущим (его выпуск составляет около 80% от выпуска всех вя-жущих). Его применяют для изготовления бетонных и железо-бетонных конструкций, для строительных растворов высокой прочности, используемых в наземных, подземных и подводных сооружениях как монолитных, так и сборных. Портландцемент не рекомендуется применять для конструкций, которые будут подвергаться действию морской, минерализованной или пресной воды, омывающей конструкцию под напором.

66
Цемент в мешках