Шпаргалка по "Материаловедению"

600 - для бетона  класса В22,5 и ниже;

800 - » » классов  В25; В27,5;

1000 - » » класса  В30 и выше. 

Содержание зерен  слабых пород в щебне из природного камня не должно превышать, % по массе:

5 - для бетона  классов В40 и В45;

10 » » »  В20, В22,5, В25, В27,5 и В30;

15 - для бетона  класса В 15 и ниже. 

Содержание зерен  слабых пород в гравии и щебне  из гравия не должно превышать 10 % по массе  для бетонов всех классов.

23. Характеристика и классификация неорганических вяжущих веществ.

Тонкодисперсные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластичное тесто, способное в результате физико-химических процессов со временем самопроизвольно  затвердевать в камень, называют вяжущими веществами.

 При переходе  из теста в камневидное состояние  вяжущее вещество связывает, скрепляет  между собой в монолит разрозненные  частицы других материалов. Этим  свойством пользуются при и  иотовлении из цемента, воды, песка  и щебня (или гравия) искусственного камня, называемого бетоном.  

 Механическая  смесь вяжущего (цемента, извести), воды и песка после затверден  образует строительный раствор  в виде швов каменной кладки, слоя штукатурки или какого-либо  изделия. 

Строительные  вяжущие по составу делят на неорганические (минеральные) и органические.  

Неорганическими вяжущими являются известь, цементы, гипсовые вяжущие, жидкое стекло. Как правило, их затворяют водой, реже — водными  растворами солей. К органическим вяжущим  относятся битумы, дегти, некоторые клеи, полимеры и др.

 В зависимости  от условий твердения минеральные  вяжущие делят на воздушные,  гидравлические, кислотостойкие и  вяжущие автоклавного твердения. 

Воздушные вяжущие  твердеют и длительное время сохраняют  свою прочность только на воздухе.

 К ним относят  воздушную известь, гипсовые и  магнезиальные вяжущие. Во влажных  условиях они теряют свою прочность,  поэтому их применяют только  в сухих условиях. 

Гидравлические  вяжущие после предварительного твердения на воздухе сохраняют  и наращивают свою прочность в воде.

 К ним относят  гидравлическую известь, портландцемент  и его разновидности, глиноземистый  цемент и др. Для эффективного  твердения гидравлических вяжущих  необходимо, чтобы в твердеющем  материале постоянно была вода, в сухих условиях они прекращают твердение.

 По условиям  применения гидравлические вяжущие  универсальны, их можно применять  в сухих и влажных условиях, а также в воде. 

Кислотостойкие  вяжущие после затворения их водным раствором силиката натрия (жидкого  стекла) затвердевают на воздухе, после чего длительно сохраняют свою прочность при воздействии некоторых кислот. Это особая разновидность воздушных вяжущих веществ, основным представителем которых является кварцевый цемент, применяемый для изготовления кислотостойких бетонов, растворов, замазок. Эти материалы теряют прочность в воде, а в среде едкой щелочи разрушаются. 

Вяжущие автоклавного твердения — разновидность гидравлических вяжущих, они затвердевают в среде  насыщенного водяного пара, т.е. в  условиях автоклавной обработки.

 В группу  этих вяжущих входят нефелиновый  цемент, известково-кремнеземнистые,  изяестково-зольные, известково-шлаковые  вяжущие и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

26. Портландцемент. Технология производства портландцемента.

Портландцемент  представляет собой гидравлический вяжущий продукт тонкого помола цементного клинкера, который получается путем обжига до спекания природного сырья или искусственной сырьевой смеси определенного состава. Сырье, пригодное для получения портландцемента должно иметь 75-78% карбоната кальция и 22-25% глины. Такое природное сырье встречается крайне редко, поэтому заводы производящие цемент отлично работают на искусственных смесях из карбонатных пород и глины. Спёкшаяся сырьевая смесь в виде зерен 40-50 мм называется клинкером.  

Получение портландцемента хорошего качества зависит от содержания главнейших оксидов в клинкере, процент которых должен быть в пределах: CaO – 60-68%. SiO2 – 19-25%, оксида алюминия 4-8%, оксида железа 2-6%. 

При содержании в портландцементе серного ангидрида SO3 более 3.5% или MgO более 4.5% наблюдается неравномерность изменения объема. Гидравлический модуль портландцемента 1.7 – 2.7. С целью увеличения содержания в портландцементе того или иного оксида в сырьевую смесь вводят корректирующие добавки, т.е. вещества, содержащие значительное количество того или иного оксида. При помоле клинкера добавляют до 5% гипса для регулирования сроков схватывания. 

Улучшение некоторых  свойств портландцемента и снижение его стоимости возможно путем  введения до 15% активной минеральной добавки при измельчении клинкера. Портландцемент с активными минеральными добавками маркируют следующим образом: ПЦ 500Д15. Без добавок: ПЦ 500Д. 

Технология  получения цемента

Основные технологические  операции выполняющиеся для получения  цемента:

Добыча сырья и приготовление сырьевой смеси.

Обжиг сырьевой смеси и получение цементного клинкера.

Помол цементного клинкера с добавкой

Добыча  сырья

Добыча сырья  является основной в ступени производства цемента. Сырьём для цемента служит слой известняка зеленовато – жёлтого цвета. Добыча ведётся открытым способом. Залегания цементного известняка располагается на глубину до 10 м. неравномерными слоями до 0,7 м. Из опыта геологоразведочных работ таких слоёв, как правило, четыре.

Первичная обработка 

После добычи известняк транспортируют и производят специальную сушку и первичный помол с добавлением специальных добавок. В маркировке такого цемента добавляется обозначение Д20, например ПЦ500 Д0 обозначает 0% добавок, а ПЦ 400Д20 - 20% добавок. В конце прохождения этой стадии смеси подвергают обжигу – таким образом получается клинкер.

Конечная обработка 

Далее полученный клинкер ещё раз размалывают  и сушат с добавлением известкового камня и активными минеральными добавками. Полученный материал является готовым цементом с заданными свойствами. 

Поскольку у  каждого вида исходного сырья  есть свои особенности: минеральный  состав, влажность, прочность каждое производство имеет свою уникальную технологию, позволяющую добиться необходимых  свойств цемента.

В основном при  производстве цемента на второй стадии используют одну из трёх отработанных технологий:

мокрый;

сухой;

комбинированный.

Мокрый  способ

Применяется при  производстве цемента из сырья состоящий  из мела, глины, железосодержащих добавок. Требование к глине по влажности не более 20%, к мелу – не более 29%. Измельчение сырья производится в воде. Полученная шихта в виде суспензии влажностью до 50% поступает в печь для обжига. Диаметр печи может составлять 7 метров и длиной более 200 метров. В результате обжига получаются небольшие шарики – клинкеры, которые после тонкого помола станут готовым цементом.

Сухой способ

Основным отличием данного способа является то, что  сырьё после или во время измельчения  не увлажняется, а наоборот сушится. Таким образом, порошкообразная  шихта поступает на обжиг уже в сухом виде. Данный вид обработки является наиболее экономически целесообразным, поскольку позволяет экономить не только сырьё, но и энергию, которая при мокром способе тратится на удаления воды из шихты.

Комбинированный способ

Данный способ производства совмещает в себе два способа и предполагает две разновидности технологий.

Мокрым способом готовят сырьевую смесь – шлам. После чего шлам пропускают через  фильтры, осушая смесь до 16-18%, а затем отправляют на обжиг.

Сухим способом готовят шлам. Затем добавляют воду до влажности смеси 10-14% и гранулируют в шарики. После обжига они становятся клинкерами. Размер клинкеров 10-15 мм

27. Схема производства  портландцемента  мокрым способом. 

Мокрый способ производства. При мокром способе производства сырьевые материалы измельчают и сырьевую смесь смешивают с водой. Получаемая сметанообразная масса — сырьевой шлам — содержит 32—45% воды. 

В зависимости  от физических свойств исходных сырьевых материалов и других факторов при  получении портландцемента по мокрому способу применяют разные схемы производства (рис. 1) отличающиеся одна от другой способом приготовления сырьевой смеси.       

На цементных  заводах, работающих по мокрому способу, в качестве сырьевых материалов для  производства портландцементно-го клинкера часто используют мягкий глинистый и твердый известняковый компоненты. В этом случае технологическая схема производства цемента, в которой приведены основные технологические переделы без указания дозировочных и транспортных устройств и другого вспомогательного оборудования, выглядит следующим образом .

Начальная технологическая  операция получения клинкера — измельчение  сырьевых материалов. При использовании  в качестве известкового компонента мела его измельчают в болтушках  или в мельнице самоизмельчення. Если применяют твердый известняк, то его дробят в одну-две стадии в щековых дробилках. Глиняный шлам, полученный в болтушках или других агрегатах, направляют в сырьевую мельницу, куда подается для измельчения и известняк. В мельницу известняк и глиняный шлам подают в определенном соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера. Чтобы получить сырьевой шлам заданного химического состава, его корректируют в бассейнах или в потоке. 

Выходящий из мельниц  сырьевой шлам в виде сметанообразной массы насосами подают в расходный бачок в печной цех на обжиг. Из бачка шлам равномерно сливается во вращающуюся печь. При мокром способе производства для обжига клинкера используют длинные вращающиеся печи со встроенными теплообменными устройствами. 

Из печи клинкер  поступает в холодильник, где  охлаждается холодным воздухом. Охлажденный  клинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильников  направляют непосредственно на помол  в цементные мельницы. Перед помолом  клинкер дробят. Дробление клинкера производится совместно с гипсом, гидравлическими и другими добавками. 

Из мельницы цемент транспортируют на склад силосного  типа (цементные силосы). Отгружают  цемент потребителю либо в таре (бумажных мешках по 50 кг), либо навалом в автоцементовозах или в специальных железнодорожных вагонах.

1-экскаватор, 2 - автосамосвал, 3 - приемная воронка, 4 -пластинчатый питатель. 5-щековая  дробилка, 6- молотковая дробилка 7 - ленточный конвейер, 8-ленточный  магистральный конвейер, 9-роторный экскаватор, 10 - мельница 11~шламотный насос, 12- вертикальный шламбассейн. 13 - магистральный шламопровод, 14 -бункер, 15 - весовой дозатор,16-стержневая мельница 17-шаровая мельница  18 - горизонталыше шламбассейнм, 19— компрессорная, 21 — вращающаяся печь, 22-колосниковый холодилбник 23 вентилятор острого дутья. 24-вентилтор общего дутья, 25 - скруббер. 26 – электрофильтр  27-дымосос  28-труба для выброса  газов»  29-винтовой конвейер для транспортирования пыли. 30-пнеамовинтовой насос. 31-ковшовый конвеер 32- бункерное приемное устройство для разгрузки добавок, 33 -дробилка, 34-сушилка кипящего слоя. 35 - топка, 36 - Циклон, 37 –силосы 38- ленточный конвейер, 39— трубная мельница. 40 —элеватор. 41 —сепаратор с выносными циклонами, 42 —рукавный фильтр, 43 — вентилятор. 44—пнев-мокамерный насос,45 — силос для цемента, 46 — вагов-цементовш. 47 — автоцемемтовоз 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

28. Минеральный состав  портландцемента.

Вяжущие свойства ПЦ обусловлены свойствами и содержанием  искусственных минералов, составляющих клинкер и степенью измельчения цемента. В составе клинкера выделяют четыре основных минерала, имеющих кристаллическое строение: алит, белит, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит. 

Алит — основной минерал ПЦ клинкера. Содержание в  клинкере- 45 ...65% (т.е. наибольшее). Алит быстро твердеет и набирает высокую прочность.