88889.ru

Отделка плиткой и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цемент. История возникновения. Разновидности

Цемент. История возникновения. Разновидности.

Цемент — это собирательное название группы гидравлических вяжущих веществ, главной составной частью которых являются силикаты и алюминаты кальция, образовавшиеся при высокотемпературной обработке сырьевых материалов, доведенных до частичного или полного плавления.

В группу цемента входят все виды портландцемента, пуццоланового портландцемента, шлакопортландцемента, глиноземистый цемент, расширяющиеся цементы и некоторые другие.

Цемент каждого вида может при твердении развивать различную прочность, характеризуемую маркой. Марки цемента регламентированы строительными нормами и правилами (СНиП) и ГОСТом. Выпускают цементы преимущественно марок 200, 300, 400, 500 и 600 (по показателям испытания в пластичных растворах).

С повышением марки цемента эффективность его применения в бетонах часто возрастает за счет уменьшения удельного расхода вяжущего.

Из числа цементов разных видов наиболее важное значение имеет портландцемент.

Портландцемент не всегда удовлетворяет отдельным специальным требованиям, которые предъявляют к бетонам и строительным растворам при различных условиях их применения. Поэтому промышленность выпускает некоторые разновидности портландцемента: сульфатостойкий, с умеренной экзотермией, быстротвердеющий, гидрофобный, пластифицированный и некоторые другие цементы.

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют из клинкера нормированного минералогического состава: в клинкере должно быть не более 5% трехкальциевого алюмината и не более 50% трехкальциевого силиката.

Низкое предельное содержание трехкальциевого алюмината требуется потому, что сульфатная коррозия развивается в результате взаимодействия сульфатов, находящихся в окружающей среде, с трехкальциевым гидроалюминатом цементного камня. Если в цементном камне С3А присутствует в малых количествах, то образуется незначительное количество гидросульфоалюмината кальция. Тогда он не опасен, так как распределяется в порах бетона, вытесняя оттуда воду или воздух, и внутренних напряжений в бетоне не вызывает. В небольших количествах гидросульфоалюминат кальция даже иногда полезен, так как уплотняет бетон.

В клинкере сульфатостойкого портландцемента ограничивается также содержание трехкальциевого силиката для уменьшения величины тепловыделения цемента. Поэтому сульфатостойкий портландцемент обладает повышенной сульфатостойкостью и пониженной экзотермией, т.е. качествами, необходимыми при изготовлении бетонов для отдельных зон гидротехнических и иных сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии. Сульфатостойкий портландцемент обычно выпускают двух марок — 300 и 400.

Портландцемент с умеренной экзотермией изготовляют из клинкера, который должен содержать не более 50% трехкальциевого силиката и не более 8% трехкальциевого алюмината. Такой цемент при умеренной экзотермии отличается также несколько повышенной сульфатостойкостью, поскольку в нем обычно содержится умеренное количество трехкальциевого алюмината.

Этот вид портландцемента применяют в гидротехническом строительстве в массивных бетонных конструкциях, подвергающихся частому попеременному замораживанию и оттаиванию в пресной или слабо минерализованной воде. Марка по прочности обычно 300 и 400.

Быстротвердеющий портландцемент содержит много трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината и очень тонко измельчен. Поэтому такой цемент характеризуется интенсивным нарастанием прочности в первый период твердения — через 1 и 3 суток. Выпускается также особо быстротвердеющий цемент. Он показывает через трое суток прочность при сжатии 450- 500 кГ/кв. см (при испытании в жестких растворах).

Гидрофобный портландцемент изготовляют, вводя при помоле клинкера 0,1 — 0,2% мылонафта, асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизующих поверхностно-активных добавок.

Эти вещества, адсорбируясь на частицах цемента, образуют тончайшую — в среднем мономолекулярную, т. е. толщиной в одну молекулу, оболочку. Но эта тончайшая оболочка придает цементу особые свойства. В этом сущность гидрофобизации цемента как метода, позволяющего в определенной степени управлять свойствами цемента в отношении действия воды на различных этапах его использования.

Как известно, взаимодействие цемента с водой есть двуединый противоречивый процесс. Сродство к воде органически присуще цементу, без этого свойства он не мог бы служить вяжущим веществом. Но вместе с тем на определенных стадиях применения цемента вода для него вредна. Так, при хранении и перевозках цемент портится от влаги, вода с содержащимися в ней примесями вызывает коррозию цементного камня и при частом попеременном замораживании и оттаивании цементных материалов разрушает их.

Задача преодоления противоречий, заложенных в самой природе цемента, в известной мере решается его гидрофобизацией.

Гидрофобный цемент при перевозках и хранении даже в очень влажных условиях не портится. Поверхностно-активные вещества, содержащиеся в нем, оказывают пластифицирующее действие на бетонные (растворные) смеси, а также уменьшают водопроницаемость и повышают коррозионную стойкость и морозостойкость бетона. Например, если обычный бетон выдерживает 300 циклов попеременного замораживания и оттаивания, то гидрофобизированный может выдержать 1000 и более циклов.

Марки гидрофобного цемента те же, что и портландского. Гидрофобный цемент был создан в СССР. На основе советского опыта было начато изготовление этого цемента и за границей (например, в Англии).

Пластифицированный портландцемент получают, вводя при помоле клинкера около 0,25% сульфитно-спиртовой барды (считая на сухое вещество) от веса цемента. Это поверхностно-активное вещество пластифицирует бетонные смеси, преимущественно жирные, позволяет снижать водоцементное отношение без ухудшения подвижности смесей и в ряде случаев дает возможность уменьшать расход цемента. Вместе с тем повышается морозостойкость отвердевшего бетона.

Читайте так же:
Выравнивание пола лоджии пеноплексом без цемента

Белый портландцемент изготовляют из маложелезистого клинкера (серый цвет обычного цемента обусловлен главным образом наличием соединений железа в исходных сырьевых материалах).

Цветные цементы получают на основе белого портландцементного клинкера путем совместного помола с пигментами различных цветов, например с охрой, железным суриком, окисью хрома. Можно также получать цветные цементы смешиванием белого цемента с пигментами. Применение белого и цветных портландцементов, способствующее архитектурно-декоративному оформлению сооружений, имеет большое значение в индустриальной отделке крупноэлементных зданий. Эти цементы применяют также для цветных цементнобетонных дорожных покрытий, например на площадях у монументальных сооружений. Кроме перечисленных, имеются еще некоторые специальные сорта портландцемента, например тампонажный, для производства асбестоцементных изделий.

Разбираемся из чего делают цемент

Без использования цемента не обходится ни одно капитальное строительство или восстановительные строительные работы. Материал используют как при изготовлении различных типов фундамента, так и для возведения стен. Однако, не все знают, из чего делают цемент, и каким образом.

Из чего и как делают цемент

Открытие материала

Изготовление цемента осуществляют во многих странах мира, в том числе и в России. Несколько крупных заводов обеспечивают различные отрасли промышленности этим нужным сырьем для материальных отраслей. Изобретателем, согласно данных Википедии, считается англичанин Джозеф Аспдин. Он в первой четверти XIX века запатентовал порошок серого цвета, дав ему название «портландцемент» в честь расположенного неподалеку города Портленд.

Из чего и как делают цемент

Способы производства вяжущих веществ были изобретены где-то в 3-4 тысячелетии до нашей эры, но впервые патент на его изобретение был получен в 1824 году

Данное неорганическое вещество имеет искусственное происхождение. Оно используется как самостоятельно, так и в составе разнообразных растворов:

  • кладочные;
  • бетонные;
  • штукатурные.

Основное отличие от иных вяжущих веществ, типа алебастров или известей, заключается в том, что материал приобретает высокую твердость при наличии значительного количества влаги.

Действующие нормативы

Производство цемента регламентировано действующим законодательством. Технические условия на выпускаемую продукцию должны согласовываться с ГОСТ № 10178, установленным в 1985 году. Согласно нему в составе принимается определенное количество минеральных добавок.

Активные минеральные добавки, % по массе

Обозначение вида цемента

Доменные гранулированные и электротермофосфорные шлаки

Осадочного происхождения, кроме глиежа

Прочие активные, включая глиеж

Более ранним стандартом является ГОСТ № 10178-76, но его действие прекращено с внедрением нового ГОСТа, хотя разница между ними не является существенной. Заметны различия лишь в отдельных позициях, которые не оказывают значительного влияния на конечный продукт.

Также используется производителями стандарт ГОСТ 15825-1980. Он в большей степени регламентирует цветовую дифференциацию продукта.

Производители постоянно работают над усовершенствованием своего продукта. В ход идут эксперименты как с физико-химическим составом материала, так и с выбором пропорций разных составляющих.

Компоненты безусадочного цемента

Из чего состоит цемент

Выясним, из чего состоит цемент. Традиционными компонентами для него являются гипс, клинкер и набор связующих добавок. Степень измельчения клинкера является важным фактором.

Клинкер

Он является базовым компонентом и формирует главные итоговые характеристики будущей цельной плиты. Образуется материал после обжига сырьевой массы с определенной температурой до получения гранулированных комочков диаметром 1-5 см. для термообработки задействуют спецпечи. Данный этап, из всех этапов производства, как делают цемент, является наиболее энергозатратным и трудоемким.

Известняк с глиной

Добывают в открытых карьерах. Затем они проходят предварительный этап обработки и отправляются в мельницу для формирования из них шламов. Полученный материал проходит сырьевые мельницы и отправляется в шламбассейны.

Все этапы производства кирпича на одной схеме

Все этапы производства кирпича на одной схеме

Мелкий шлам отправляют в печь, которая вращается вокруг собственной оси. Такие узлы могут иметь длину до 200 м и диаметр несколько метров, как на уральском заводе Lafarge в Челябинске. Топливом для них служит природный газ, ведь необходимо создать рабочую температуру в 1450°С.

Сырье во время термообработки частично спекается, формируя клинкер. Печи располагают горизонтально с наклоном до 40, чтобы дать возможность перемещаться массе внутри.

Масса состоит из диоксида кальция и кремнезема. Эти химические элементы оказывают влияние на долговечность будущих изделий и прочность скрепления строительных материалов с вяжущим составом.

Изготовление цемента продолжается в холодильнике, где у состава понижают температуру. На следующей стадии происходит дробление и передача в бункер для перемалывания в пыль.

В современном производстве цемента и его составляющих предусмотрены способы экологической защиты, к которым относятся электрофильтры. Они блокируют выход пыли эффективнее традиционных способов в 10-30 раз.

Пропорция глины и известняка в составе клинкера составляет 1 к 3. Такие вещества входят в цементы различных компаний. Зерно готового продукта составляет в пределах 1-100 мкм диаметра.

Читайте так же:
Все про материал цемент

Также к востребованным материалам относятся: доменный шлак, мергель, мел, лесс, сланец и пр.

Состав цемента на 3-7% состоит из гипса. С его помощью производители варьируют сроки хранения сырья. Он отвечает за качество «отвердения». Исследование сырья показывают, что для цемента может применяться чистый материал или гипсовый камень, имеющий разнообразные примеси.

Добавки

Примеси, внедряемые производителями, способны усиливать характеристики продукта или придавать ему новые свойства. Популярными являются вещества, обеспечивающие такие свойства:

  • повышающие сопротивляемость низкотемпературным режимам;
  • для расширения диапазона применения готового продукта;
  • минимизирующие влагопоглощение;
  • обеспечивают пластичность.

Свойства позволяют делить продукт на определенные группы, подбирая оптимальный для каждого конкретного случая. Они определяют специфику эксплуатации. Минеральные добавки входят в состав цемента на 10-15%.

Составляющие портландцемента

Также к востребованным материалам относятся: доменный шлак, мергель, мел, лесс, сланец и пр.:

  • мел относится к осадочным породам, легко растирающимся и измельчающимся;
  • мергель – также осадочная порода, которая находится ниже известняка, ближе к глинистым пластам, иногда имеет рыхлую фактуру и зависит от массовой доли глинистых составляющих (материал используется для работы с огнеупорными средами, например, печи или камины);
  • известняки предпочтительней выбирать пористые, так как их состав и свойства имеют небольшой порог прочности и в них исключены кремневые образования;
  • к востребованным глинистым пародам относятся лессовидные суглинки, лесс, суглинок, глинистый сланец.

На каждом производстве имеется собственная лаборатория. Там ведется регулярный учет качества выпускаемой продукции. Специалисты контролируют дозы входящих компонентов и добавок. Также на территории проводятся испытания прочности. Результаты тестирования подтверждаются соответствующими документами.

Определяя, из чего состоит цемент, необходимо указать его ориентировочный химический состав:

  • две трети в нем занимает оксид кальция СаО до 67%;
  • менее четверти содержится диоксида кремния SiO2 до 22%;
  • двадцатая часть оксидов алюминия Al2О3 5%;
  • порядка 3% оксида железа Fe2O3;
  • иные компоненты.

Марка указывается после буквы «М» на лицевой части упаковки и обозначает, сколько килограммов выдержит квадратный сантиметр поверхности.

ВИДЕО: Химический состав цемента

Различные технологии изготовления цемента

Существует несколько используемых технологий изготовления. Отличие между ними заключается в основном в процессе подготовки сырья. Применяют такие методики:

  • сухая;
  • мокрая;
  • комбинированная.
Сухая технология

Является наиболее прогрессивной, так как делают цемент по ней, совмещая несколько процессов. Это позволяет снизить себестоимость производства. Сушку и помол при таком варианте проводят в шаровой мельнице. В нее проникают горячие газы, поток которых направлен к заготовкам. В результате шихта получается в виде измельченной пыли.

Ленточный транспортер

Мокрая

Для мокрой технологии задействуют мел без извести. Перемешивание элементов осуществляется в спецбарабане. Там же проводится помол. Внутрь барабана пропускают определенное количество воды, от чего технология называется «мокрой».

Комбинированная

В комбинированной методике применены различные способы. Например, в отдельных случаях происходит мокрая обработка, а затем заготовленную массу доводят до полувлажного состояния с 18-20% влаги. Далее осуществляется гранулирование.

Как делают цемент в домашних условиях

Для бытовых условий понадобится печь с высокотемпературным нагревом. Также не обойтись без подготовленных мельниц, создающих необходимую фактуру. Необходимо учесть, что потребуется затратить много энергии на переработку материала.

Как делают цемент в домашних условиях

Технология приготовления цемента

Измельчаем 1 часть подготовленной глины и три части известняка. Тщательно перемешиваем состав и перекладываем в барабанную печь. Температурный режим в ней ставим на 1450°С. В итоге у нас оказывается клинкер в виде крупных комьев. Домешиваем 5-6% гипса к составу. Хранить приготовленный цемент своими руками необходимо подальше от влажных мест.

Как и из чего делают цемент: состав, технология и этапы производства

Как и из чего делают цемент: состав, технология и этапы производства

Цемент является основным строительным материалом, без него не обходится практически ни одна стройка. Для изготовления цементной смеси необходимы специальные материалы, которые перемалываются и смешиваются по определенной технологии.

Из чего делают цемент: основное сырье

Основным сырьем при цементном производстве являются породы из глины и карбоната, а также другие материалы, имеющие естественное происхождение, и отходы производств, такие как шлаки.

Породы карбонатного происхождения включают известняк, мел, мергель и доломиты.

Физические свойства этих пород сильно влияют на качество произведенного цемента. Породы, имеющие кристаллическую структуру, хуже вступают во взаимодействие с остальными компонентами во время обжига, если сравнивать с породами, у которых аморфная структура. Свойства этих пород следующие:

  1. Мел — это мягкая порода осадочного типа, которая представляет из себя известняк с мажущей способностью. Мел можно без труда измельчить. Этот материал — важный компонент при создании цементной смеси.
  2. Мергель — порода осадочного происхождения, находящаяся между известью и глиной по своим свойствам. Бывает как в твердом, так и рыхлом состоянии. Плотность и влажность этой породы различаются зависимо от того, какой процентный состав глины в нее входит.
Читайте так же:
Какое соотношение песка цемента щебня для бетона фундамента

Цемент

При изготовлении цемента используются такие породы, как: глина, лесс, глинистый сланец и суглинки лессовидного типа. Эти материалы со следующими свойствами:

  1. Глины являются породами осадочного типа, которые включают минералы с различными свойствами, при смачивании они становятся пластичными и набухают. Если изготавливать цемент с помощью сухого метода, пластифицирующая способность глины дает возможность гранулировать муку и создавать брикеты. Суглинок — это обыкновенная глина, в которую попали частицы пыли и песка.
  2. Глинистый сланец — порода с высокой плотностью и твердостью. Пластинки, из которых состоит эта порода, имеют небольшую толщину. По сравнению с глиной сланцы не такие влагоемкие и имеют более стабильный состав.
  3. Лесс состоит из мельчайших частиц минералов, таких как кварц, полевой шпат, имеет высокую рыхлость, пористость и невысокую пластичность. Между суглинком и лессом по свойствам находится лессовидный суглинок.

Корректирующие добавки

Процесс изготовления цемента предполагает применение различных добавок, в зависимости от типа необходимого на выходе итогового продукта. Чаще они делаются на основе ископаемых, содержащих следующие компоненты: глинозем, диоксид кремния, флюорит, глину и апатиты.

С помощью корректирующих добавок, ввод которых в состав цемента осуществляется по определенной технологии, улучшают характеристики этого строительного материала. Например, с применением пластификаторов цементный состав начинает обладать такими свойствами:

  1. Становится более стойким к отрицательному воздействию коррозии.
  2. Более высокое сопротивлением к изменениям температуры и долгому замораживанию.
  3. Улучшается прочность бетона.
  4. Увеличивается время затвердевания.
  5. Увеличивается подвижность и эластичность цементного раствора.
  6. Уменьшается степень водопроницаемости.

Добавки, содержащие железо, глинозем и кремнезем — добавляют в цементную смесь, чтобы скорректировать величины модулей этих минералов. В качестве добавки, содержащей железо, обычно выступают пиритные огарки с промышленных предприятий, производящих серную кислоту. Также в этом качестве используют, но чуть реже, колошниковую пыль, получаемую из домн.

Глиноземистая добавка включает в себя глины с малым содержанием железа, бокситы, иногда каолин.

В качестве кремнеземистой добавки в цемент выступают пески из кварца, опоки, трепелы. Чтобы понизить влажность шлама применяют концентраты сульфитно-дрожжевой бражки.

Производство цемента

Специальные добавки применяются для получения различных видов цемента. С помощью добавок производятся нижеследующие:

  1. Гидрофобный. Противодействует высокой влажности. Благодаря этому цементу готовый бетон имеет хорошую сопротивляемость низким температурам и минимальную проницаемость для влаги. . Применяют в качестве сырья, из которого производят разные сухие смеси, в дальнейшем используемые при финишной отделке. . При применении этого вида готовый бетон начинает увеличиваться в объеме, что нехарактерно для других видов этого строительного материала (обычно бетон сжимается). . Этот строительный материал обладает низким тепловыделением, поэтому применяется при строительстве крупных объектов. При этом заметно снижается вероятность того, что произойдет неравномерная осадка здания.
  2. Цветной. Применяют для производства изделий, которые в дальнейшем не потребуют обработки. При изготовлении цветного цемента обычно добавляют белый клинкер или красители. . Прочность уложенного бетона, который замешан на таком цементе, уже через сутки достигает 50%. Часто применяется на бетонных заводах в зимнее время благодаря большому количеству выделяемого тепла.

Как делают цемент на производстве

При производстве цемента имеется определенная технология, которая предусматривает проведение следующих операций:

Обжиг цемента

  1. Все ингредиенты предварительно подвергаются смешиванию для изготовления клинкера, состоящего из известняка и глины. Доля этих материалов в общей массе клинкера составляет соответственно 75 и 25%.
  2. Затем производят обжиг при высокой температуре, собственно благодаря этому и образуется клинкер. Это происходит при взаимодействии глины и извести, находящихся под воздействием высокой температуры, достигающей 1450 о С.
  3. Затем производят измельчение в шаровых мельницах. Такие мельницы представляют собой специальные барабаны с металлическими шарами внутри. Барабаны имеют горизонтальное расположение и позволяют измельчить клинкер в порошок. Чем меньше фракция измельченного материала, тем качественнее получится цемент и марка строительного материала будет выше.

При производстве цемента используются различные методы, что обусловлено расположением цементного завода, применяемым оборудованием, а также спросом на определенные марки продукции.

Технологии производства имеют отличие только по способам подготовки компонентов для изготовления цемента. Они осуществляются следующими способами:

  1. Мокрый. Такая технология предполагает применение мела вместо извести, который при соединении с остальными ингредиентами одновременно измельчается в шаровой мельнице с непременным добавлением воды. В результате образуется шихта, в которой концентрация влаги достигает 40-50%. Далее получившийся продукт проходит обжиг в печи и превращается в клинкер в виде шара, а впоследствии подвергается измельчению.
  2. Сухой. Эта технология позволяет уменьшить затраты на изготовление цемента и добиться сокращения времени цикла производства. Такое удешевление и ускорение процесса связано с тем, что одновременно происходит перемалывание и сушка компонентов цемента в мельнице под воздействием нагретых до высокой температуры газов. В конечном итоге получается шихта в виде порошка.
  3. Комбинированный. Этот вариант соединяет в себе мокрый и сухой методы, но у этого способа есть свои отличия. Один из вариантов предполагает итоговое получение полусухого состава, имеющего влажностью до 18%, который производится с помощью сушки шихты, полученной по технологии мокрого производства. Другая методика основана на подготовке сухой смеси, которую впоследствии увлажняют до 14%, гранулируют, и в заключение отжигают полученную смесь.
Читайте так же:
Отличие портландцемента от глиноземистого цемента

Полученный цемент требуется хранить в местах с пониженной влажностью. Иначе при длительном хранении связующие свойства строительного материала ухудшаться и качество произведенного из него бетона не будет соответствовать заявленным характеристикам.

Мраморная крошка как элемент декорации

Кварцевый конгломерат: что это, и где используется

Глазурованный керамогранит: преимущества и недостатки

Как и чем заделать щели в деревянном полу: 5 проверенных временем методов

Заделка швов гипсокартона: этапы выполнения и нюансы

© 2021 Два Бревна.
Перепечатка и копирование материалов сайта допускается только с ссылкой на первоисточник.

Цемент с использованием отходов промышленного производства

Цемент с использованием отходов промышленного производства

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к получению цемента из отходов, попутных продуктов промышленного производства или вторичных минеральных ресурсов. (BMP) Предлагаемый цемент получается при максимальном использовании техногенных продуктов. Главный его компонент — клинкер, получен с уменьшенными энергетическими затратами, т.е. при температуре ниже, чем производят портландцементный клинкер из природного сырья (известняк+глина), за счет введения в состав его шихты плавня в виде отхода метизного производства и термоактивированного алюмосиликатного компонента — горелой породы. Задействовано одно сырье и в составе цемента и в составе клинкера — это горелая порода. Состав предполагаемого цемента следующий, масс.%: горелая порода 5-80%; продукт коксохимического производства 4-6%; остальное клинкер. Состав клинкера для предлагаемого цемента, масс.%: горелая порода 22-24%; отход метизного производства 4-6%; остальное известняк. 1 илл.3 табл.1

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к получению цемента из техногенных, попутных продуктов промышленного производства или вторичных минеральных ресурсов. (BMP)

Известен цемент, например, портландцемент, содержащий клинкер, гипс и активные добавки — техногенные продукты, однако, их количество мало, до 20% [1, глава 6].

Существуют цементы с применением в составе шихты техногенных продуктов промышленности до 80%, например, пуццолановый портландцемент, состоящий из клинкера, активных минеральных добавок — BMP и гипса. [1, глава 12]

Недостатком такого цемента является то, что не все составляющие его шихты являются техногенными продуктами. При получении клинкера для выше указанных цементов используется природное сырье — известняк и алюмосиликатный компонент — глина. [1] Сульфатным активизатором этих цементов является малораспространенное природное сырье — гипсовый камень.

Наиболее близким к предлагаемому цементу с применением отходов промышленного производства является вяжущее для бетонов [2] в состав которого входит: горелая порода 8-15%, твердый продукт сульфатных вод 3-5%, отход производства пентаэритрита 0,3-0,8%; гипс 1-2,5%; портландцементный клинкер — остальное. Однако, при этом способе получения вяжущего, гипсовый камень только частично заменен на BMP, т.е. твердый продукт сульфатных вод. Клинкер, входящий в состав этого цемента относится к высокоэнергоемкому компоненту цементной шихты, т.к. получен из природного сырья: известняка и глины.

Задача изобретения — применить по максимуму в своем составе техногенные продукты: заменить сульфатный активизатор в виде твердого продукта сульфатных вод и добавку гипса на отход коксохимпроизводства, состоящего из Na2(SO)4, снизить энергоемкость получения главного составляющего цемента — клинкера за счет введения в состав его шихты, кроме известного известняка, плавня в виде отхода метизного производства, а природный алюмосиликатный компонент — глину заменить термоактивированной горелой породой.

Таким образом, предлагается цемент с использованием отходов промышленного производства, содержащий клинкер, горелую породу и отход на основе сульфата натрия, в котором, согласно изобретению, цемент содержит клинкер, полученный обжигом сырьевой шихты, содержащей известняк, алюмосиликатный компонент и отход метизного производства, а в качестве отхода на основе сульфата натрия использован отход коксохимического производства,

при следующем соотношении компонентов цемента, масс.%

Горелая порода5-80%
Продукт коксохимического производства4-6%
Клинкеростальное

при следующем соотношении компонентов клинкера, масс.%

Горелая порода22-24%
Отход метизного производства3-5%
Известнякостальное

В испытаниях для получения клинкера и цемента использована горелая порода с террикоников шахты «Байдаевская», а для клинкера известняк Гурьевского месторождения. Свойства исследованных материалов, даны в таблице 1.

Горелые породы — перегоревшие «пустые» породы, оставшиеся после отделения угля от шахтных пород, содержащие минимальное (менее 5%) количество углистых примесей и минеральную глинисто-песчаную часть, самообожженную в той или иной степени за счет остаточного углерода и кислорода воздуха. При самообжиге горелых пород происходит преобразование каолинита с образованием метакаолинита, который с повышение температуры распадается на активные оксиды SiO2, Al2O3.

Читайте так же:
Кладочный раствор или цемент

Отход метизного производства (ОМП) предлагается в состав шихты для получения клинкера в качестве плавня позволяющего понизить температуру обжига. ОМП образуется в виде шлама после нейтрализации кислых железосодержащих обработанных травильных растворов. После отстаивания и сушки шлама образуется порошок красного цвета, характерный для гематита (рисунок). Удельная поверхность дисперсного материала составляет около 700 м 2 /кг, насыпная плотность — 650 кг/м 3 в рыхлом состоянии. Применение отхода метизного производства при получении клинкера позволяет обеспечить переход Fe2O3 в плавень FeO, т.к. внутри гранулы клинкера существует восстановительная среда, это обеспечивает снижение температуры обжига клинкера на 100…150°С. Θ

Отход коксохимического производства в виде сульфата натрия Na2SO4 предлагается вместо дорогостоящего и дефицитного гипса, как сульфатный активизатор цемента. Отход представляет собой белые прозрачные кристаллы в виде ромбов удлиненной формы величиной до 6…8 мм. Плотность кристаллического порошка при 20°С — 1768 кг/м 3 . Насыпная плотность в зависимости от крупности кристаллов и содержания влаги колеблется в пределах 780…830 кг/м 3 . Данный продукт хорошо растворим в воде. Содержание N2SO4 составляет около 96%.

Активность клинкера и цементов определялась на образцах-балочках (4×4×16 см) по ГОСТ 10178-85 (таблица 2, 3). Уменьшение затрат на энергоемкости клинкера оценивалось снижением температуры обжига шихты для него.

Свойства предлагаемого цемента следующие:

Тонкость помола — 297 м 2 /кг; нормальная густота цементного теста — 25,42%; водоцементное отношение — 0,38; расплыв конуса — 114,7 мм; сроки схватывания: начало через 2 часа 31 минуту, конец — 4 часа 20 минут; предел прочности при изгибе через 3 суток — 46 кгс/см 2 , через 28 суток — 67 кгс/см 2 , предел прочности при сжатии через 3 суток — 303 кгс/см 2 , через 28 суток — 413 кгс/см 2 . Полученный цемент имеет марку 400 (состав №1).

В случае введения активной минеральной добавки до 80% (состав №2), активность цемента уменьшается до 200 кгс/см 2 т.к. уменьшается количество клинкера (таблица 2).

Минералогический состав клинкера при коэффициенте насыщения КН — 0,89; силикатном модуле n — 2; глиноземистом модуле р — 0,76 имеет следующий состав, масс.%: C3S — 57,64%; C2S — 21,7%; C4AF — 18,5%; С3А — 2,16%.

Использование предлагаемого цемента возможно для бетонов работающих в агрессивной среде. Цемент на этом клинкере стоек против коррозии 3-го типа т.е, сульфатостоек (С3А<5%). Для предотвращения коррозии 1-го и 2-го типа, которую вызывает Са(ОН)2, выбрасываемый при гидротации силикатов кальция, в предлагаемом цементе введена горелая порода. Она содержит SiO2 и Al2O3 активные. При вступлении их в реакцию с Са(ОН)2 образуется водонерастворимые гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, особенно активно их образование идет в автоклаве или ТВО. Полученные новообразования обеспечивают дополнительную прочность цементу.

1. Волженский А.В. и др. Минеральные вяжущие вещества. — М.: Стройиздат, 1986, — 464 с. (Глава 6; Глава 12)

2. Патент на, изобретение RU №2023695, кл С04В 7/00, 1994

Таблица 1
— Химический состав пород
Горелая порода шахты Байдаевская
MgOFe2O3SO3Al2O3CO2CaOMnOSiO2FeOППП
2,46,40,0215,633,462,111,2660,218,51
Известняк Гурьевского месторождения
0,490,430,7254,641,7841,94
Таблица 2
— Состав и свойства цемента
Сырьевые компоненты для получения цементаИзвестный состав цементаПредлагаемый состав цемента
Состав 1Состав 1Состав 2
Состав цемента
Клинкер847515
Твердый продукт сульфатных вод4
Горелая порода102080
Гипс1,5
Отход коксохимического производства55
Отход производства пентаэритрита0,5
Свойства цемента
Марка цемента, кгс/см 2400400200
Таблица 3
— Состав и свойства клинкера, полученного с пониженной энергоемкостью.
Сырьевые компоненты для получения клинкераИзвестный состав портландцементного клинкераПредлагаемый состав клинкера
Состав клинкера
Известняк76,371,73
Глина (алюмосиликатная порода)23,7
Гипсовый камень
Горелая порода (термоактивированная алюмосиликатная порода)23,72
Отход метизного производства (плавень)4,55
Свойства клинкера
t обжига, °С14501300
активность клинкера, кгс/см 2500512

Цемент с использованием отходов промышленного производства, содержащий клинкер, горелую породу и сульфатные продукты, отличающийся тем, что он содержит клинкер, полученный обжигом сырьевой шихты содержащий известняк, алюмосиликатный компонент — горелая породами отход метизного производства, а в качестве сульфатных продуктов используется отход коксохимического производства,
при следующем соотношении компонентов цемента, масс.%

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector