Шлакопортландцемент. Цемент шлакопортландцемент


Шлакопортландцемент — Учись Как На Парах!

1.Теоретическая часть.

1.1. Шлакопортландцемент. Общие сведения.

Шлакопортландцементом называется гидравлическое вяжущее, получаемое путем тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гранулированным доменным или электротермофосфорным шлаком, а также с двуводным гипсом. Для получения быстротвердеющего шлакопортландцемента порошок портландцемента иногда размалывают с гранулированным шлаком. Шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21 % и не более 80 % по массе (ГОСТ 10178—76, с изм.). Гипс вводят в Шлакопортландцемент для регулирования сроков схватывания, а также в качестве активизатора твердения шлака.

По своим физико-механическим свойствам Шлакопортландцемент близок к обычному портландцементу, но выгодно отличается от него более низкой стоимостью. При прочих равных условиях стоимость его на 15 -20% ниже стоимости портландцемента. Сейчас примерно около 25 % всего выпускаемого в нашей стране цемента приходится на долю шлакопортландцемента. В значительных количествах издавна выпускается он во Франции, ГДР, ФРГ, США, Англии и других странах.

Клинкер на заводах шлакопортландцемента целесообразно изготовлять с применением в качестве глинистого компонента гранулированного шлака. Близость химических составов доменных шлаков и портландцемента позволяет получать сырьевую смесь надлежащего качества при небольших добавках известняка. Это уменьшает расход топлива на диссоциацию" карбоната кальция и, следовательно, на обжиг цемента. Сырьевую смесь готовят тонким измельчением шлака и известняка, взятых в установленном соотношении.

Для получения клинкера можно применять медленно охлажденные доменные шлаки, однако их дробление и помол требуют повышенньк затрат электроэнергии, и поэтому обычно предпочитают использовать гранулированные шлаки.

Гранулированный шлак предварительно сушат в сушильных барабанах или, что эффективнее, в специальных установках в условиях кипящего слоя до влажности, не превышающей 1-2%. В этих установках паросъем достигает 230—250 кг/м2 при расходе теплоты 4190—4600 кДж/кг испаренной воды. Шлак не следует нагревать выше 600 -700 градусов, т. к. при более высокой температуре он может расстекловываться, что вызывает уменьшение его гидравлической активности.

Высушенный шлак, портландцементный клинкер и гипс дозируют и направляют на помол в шаровые мельницы. Для облегчения помола можно вводить специальные добавки в количестве до 1% по массе цемента (ПАВ, уголь и др.), не ухудшающие его качество.

1.2. Свойства шлакопортландцемента.

Истинная плотность шлакопортландцемента колеблется в пределах 2,8 г/см3, уменьшаясь с увеличением содержания в цементе гранулированного доменного шлака.

Плотность в насыпном состянии 900 -1200, а в уплотненом -1400-1700 кг/куб, м.

Водопотребность такая же как и у обычных портландцементов (24 -28%). В ряде случаев при равной удобоукладываемости в растворные или бетонные смеси на шлакопортландцементе нужно добавлять воды меньше, чем при использовании портландцемента.

Скорость схватывания зависит от химического состава шлака и соотношения в шлакопортландцементе шлака и портландцементного клинкера и гипса. Начало схватываня — не ранее 45 минут и конец — не позднее 10 часов. Введение гипса замедляет схватывание клинкера, но ускоряет схватывание шлакопортландцемента.

Тепловыделение при твердении шлакопортландцемента меньше, чем у портландцемента, причем тем меньше, чем больше в нем шлака, и тем значительнее, чем выше его удельная поверхность.

Усадка и набухание. С повышением содержания в клинкере C2S и повышением тонкости помола усадка и набухание шлакопортландцемента возрастают.

Быстротвердеющий Шлакопортландцемент обладает повышенной усадкой, достигающей через 3 месяца 0,6 -0,7 мм/м.

Стойкость. Против сульфатной агресси более стойки шлакопортландцементы с пониженным количеством клинкера, содержащие кислые малоалюминатные шлаки с повышенным (8-10%) колличеством оксида магния.

Морозостойкость шлакопортландцемента уменьшается с увеличением количества шлака. Бетоны на шлакопортландцементе выдерживают 50 -100 циклов замораживания и оттаивания. Поэтому шлакопортландцемент не рекомендуют для изделий и конструкций, работающих в особо суровых условиях.

1.3. Области применения шлакопортландцемента.

Шлакопортландцемент применяется при строительстве бетонных, железобетонных конструкций разнообразных зданий и сооружений. Жилищно-гражданское, промышленное, сельско-хозяйственное, гидротехническое, горное, дорожное — вот неполный перечень видов строительства, где применяют бетон и железобетон на ШПЦ.

2. Практическая часть.

2.1. Цель работы. Исследовать влияние водоцементного отношения на свойства смешанных вяжущих веществ.

2.2. Задание.

1) Изготовить 400 граммов смешанного цементного состава 55:40:5.

2) Определить удельную поверхность.

3) Определить нормальную густоту

4) Из теста нормальной густоты изготовить кубики 3*3*3 см для определения прочности.

5) Образцы обработать в пропарочной камере по режиму 2+6+2 часа при 80 градусах.

2.3. Исходные материалы.

1) Клинкер подольского опытного завода

2) Трепел

3) Гипс двуводный московский

4) Вода водопроводная

2.4. Методика определения.

2.4.1. АППАРАТУРА

Мешалка для перемешивания цементного раствора. Чаша и лопатка. Встряхивающий столик и форма-конус. Штыковка. Формы для изготовления образцов — балочек. Насадка к формам. Вибрационная площадка. Прибор для испытания на изгиб образцов — балочек. Пресс для определения предела прочности при сжатии. Пластинки для передачи нагрузки. Пропарочная камера.

2.4.1.1. Мешалка для перемешивания цементного раствора. Схема мешалки, основные размеры и их предельные отклонения приведены на черт. 1.

Масса деталей мешалки, допустимые отклонения при изготовлении и износе должны соответствовать указанным в ГОСТ 310.4 -81.

Число оборотов чаши в минуту должно быть 8 ± 0,5, а валика мешалки 72±5. Число оборотов чаши мешалки при перемешивании каждой пробы должно быть 20, после чего мешалка автоматически отключается.

2.4.1.2. Чаша и лопатка — по ГОСТ 310.3—76.

2.4.1.3. Встряхивающий столик и форма-конус. Конструкция столика должна обеспечивать плавный без перекосов подъем подвижной части на высоту (10±0,5) мм и ее свободное падение с этой высоты до удара о неподвижную преграду. Масса перемещающейся части столика должна быть 3500-100 г.

Число встряхиваний за рабочий цикл определения расплыва должно составлять 30 с периодичностью одно встряхивание в секунду.

Мешалка для перемешивания цементного раствора.

1—Основание, 2— чаша; 3—ось чаши; 4—Ось бегунка; 5— бегунок.

Пример конструкции столика приведен на черт. 2. При помощи кулачка /, получающего движение от привода, перемещающаяся часть, состоящая из диска 2 и штока 3, поднимается «а заданную высоту и затем совершает свободное падение до удара о неподвижную преграду— станину 4. Диск 2 должен быть выполнен из коррозионно-стойкого металла со шлифованной рабочей поверхностью либо быть составленным из металлической пластины с прижатым к ней шлифованным стеклом. Диаметр диска 2 должен быть в пределах от 200 до 300 мм.

Столик должен быть установлен горизонтально и закреплен на фундаменте либо на металлической плите массой не менее 30 кг. Негоризонтальность рабочей поверхности диска столика не должна превышать 1 мм на диаметр 200 мм.

Форму-конус б и насадку 7 изготавливают из коррозионно-стойких материалов; их основные размеры приведены на черт. 2.

Встряхивающий столик и форма-конус

/—кулачок: 2—диск; 3— шток; 4—Станина: 5— стеклянный диск; 6—форма-конус; 7—насадка;8— центрирующее устройство.

Форма-конус должна устанавливаться в центре диска столика. Эксцентриситет установки формы — конуса относительно оси столика не должно превышать 1мм. Для точной установки формы — конуса на диске столика и предохранения ее от смещения в процессе штыкования раствора используют центрирующее устройство 6.

2.4.1.4. Штыковка для уплотнения раствора в форме — конусе должна быть изготовлена из коррозионно — стойкого металла. Масса штыковки составляет 350 г.

2.4.1.5. Разъемные формы для образцов — балочек изготавливают из материалов, удовлетворяющих условиям их эксплуатации и обеспечивающих жесткость форм и стабильность размеров образцов.

Продольные и поперечные стенки формы для удобства сборки должны быть пронумерованны и при закреплении винтом плотно прилегать друг к другу и поддону.

2.4.1.5.1. Устройства, используемые для разъема и чистки форм, должны обеспечивать выполнение соответствующей операции без повреждения образцов и деталей формы.

2.4.1.6. Насадка к формам балочек должна плотно прилегать к верхним граням стенок формы.

2.4.1.7. Виброплощадка для уплотнения цементного раствора в формах балочек должна иметь вертикальные колебания с амплитудой 0,3 -0,35 мм, частотой колебаний 3000-200 в минуту и быть укомплектована реле времени.

2.4.1.8. Прибор для испытания на изгиб.

Для испытаний образцов балочек на изгиб могут быть использованы приборы любой конструкции, удовлетворяющие следующим требованиям.

Средняя скорость нарастания испытательной нагрузки на образец должна быть (4 -6) кгс в секунду. Нагружение образца должно производиться в режиме чистого изгиба. Захват для установки образца должен быть снабжен цилиндрическими элементами, изготовленными из нержавеющей стали твердостью по Роквеллу HRC 55… 60.

2.4.1.9. Для определения предела прочности образцов при сжатии могут быть использованы прессы любой конструкции с предельной нагрузкой до 50 те, удовлетворяющие техническим требованиям ГОСТ 8905 -73 и обеспечивающие нагружение образца в режиме чистого сжатия.

Для компенсации пространственной непараллельности опорных граней образца пресс должен иметь подвижную шаровую опору. Пресс должен быть снабжен приспособлением для центрирования установки нажимньк пластинок, передающих нагрузку на образец.

2.4.1.9.1. Допускается работать без приспособления для центрированной установки нажимных пластинок.

2.4.1.10. Нажимные пластинки для передачи нагрузки на половинки образцов — балочек должны быть изготовлены из нержавеющей стали твердостью по Роквеллу HRC 55… 60.

2.4.1.11. Конструкция пропарочной камеры должна обеспечивать создание в ней среды насыщенного пара заданной температуры. 2.4.2. Проведение испытания.

2.4.2.1. Определение консистенции цементного раствора.

2.4.2.1.1. Для определения консистенции цементного раствора отвешивают 1500 г нормального песка по ГОСТ 6139 -78 и 50 г цемента, высыпают их в предварительно протертую «мокрой тканью сферическую чашу, перемешивают цемент с песком лопатой в течение 1 мин. Температура помещения — по ГОСТ 310.1—76.

Затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее воду в количестве 200 г (В/Ц = 0,40), дают воде впитаться в течение 0,5 мин и перемешивают смесь в течение 1 мин.

2.4.2.1.1.1. Допускается перемешивать цемент и песок до и после приливания воды в мешалках, обеспечивающих хорошее перемешивание раствора и не изменяющих зерновой состав песка.

2.4.2.1.2. Раствор переносят в предварительно протертую мокрой тканью чашу мешалки и перемешивают в последней в течение 2,5 мин (20 оборотов чаши мешалки).

2.4.2.1.3. Форму-конус устанавливают в центре диска встряхивающего столика. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью.

2.4.2.1.4. По окончании перемешивания заполняют раствором форму-конус на половину высоты и уплотняют 15 штыкованиями металлической штыковкой. Затем наполняют конус раствором с небольшим избытком и штыкуют 10 раз.

После уплотнения верхнего слоя избыток раствора срезают ножом вровень с краями конуса, затем конус снимают в вертикальном направлении.

2.4.2.1.5. Раствор встряхивают на столике 30 раз за (30 ± 5) с, после чего штангенциркулем измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение. Расплыв конуса с В/Ц == 0,40 должен быть в пределах 106—115 мм. Если расплыв конуса окажется менее 106 мм, количество воды увеличивают для получения расплыва конуса 106—108 мм. Если расплыв конуса окажется более 115 мм, количество воды уменьшают для получения расплыва конуса 113—115мм.

Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106—115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний.

2.4.2.2. Определение предела прочности при изгибе и сжатии

2.4.2.2.1. Перед изготовлением образцов внутреннюю поверхность стенок форм и поддона слегка смазывают машинным маслом. Стыки наружных стенок друг с другом и с поддоном формы промазывают тонким слоем солидола или другой густой смазки.

На собранную форму устанавливают насадку и промазывают снаружи густой смазкой стык между формой и насадкой.

2.4.2.2.2. Для определения прочностных характеристик цементов изготавливают образцы — балочки из цементного раствора, приготовленного как указано в пп. 2.4.2.1.1 и 2.4.2.1.2, с В/Ц==0,40 и консистенцией, характеризуемой расплывом конуса (106—115) мм. Если при В/Ц =0,40 расплыв конуса менее 106 или более 115 мм, образцы изготавливают при водоцементном отношении, определенным по п. 2.4.2.1.5.

2.4.2.2.3. Для каждого установленного срока изготавливают по 3 образца.

2.4.2.2.4. Для уплотнения раствора форму балочек с насадкой, подготовленную по п.2.4.2.2.1, жестко закрепляют в центре виброплощадки.

Форму по высоте наполняют приблизительно на 1 см раствором и включают виброплощадку. В течении первых 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают. Форму снимают с виброплощадки, срезают ножом, смоченным водой, излишек раствор, заглаживают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют их.

2.4.2.2.5. После приготовления образцы в формах хранят 22 -26 ч в ванне с гидро-затвором.

2.4.2.2.6. По истечении времени хранения, указанного в п. 2.4.2.2.5, образцы осторожно расформовывают и укладывают в ванны с питьевой водой в горизонтальном положении так, чтобы они не соприкасались друг с другом.

Вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. воду меняют через каждые 14 сут. Температура ее при замене должна быть 18 -22 градусов, как при хранении образцов.

2.4.2.2.6.1. Образцы, имеющие через 22 -26 ч прочность не достаточную для расформовки их без повреждения, допускается вынимать из форм через 48 ч, указывая это срок в рабочем журнале.

2.4.2.2.7. По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин подвергают испытанию. Непосредственно перед испытанием образцы должны быть насухо вытерты.

2.4.2.2.8. Определение предела прочности при изгибе. Образец устанавливают на опорные элементы прибора таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении. Испытание образцов производят в соответствии с инструкцией, приложенной к прибору.

2.4.2.2.9. Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение двух наибольших результатов испытания трех образцов.

2.4.2.2.10. Определение предела прочности при сжатии. Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие. Половинку балочки помещают между двумя пластинами таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой плоскости образца. Образец вместе с пластинами центрируют на опорной плите пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть 15 -25 кгс/кв. см в секунду. Рекомендуется использовать приспособление, автоматически поддерживающее стандартную скорость нагружения образца.

2.4.2.2.11. Предел прочности при сжатии вычисляют как частное от деления величины разрушающей нагрузки (в кгс) на рабочую площадь пластинки (в кв. см) т. е. на 25 кв. см.

2.4.2.2.12. Предел прочности при сжатии вычисляют как среднее арифметическое значение четырех наибольших результатов испытания б образцов.

2.4.2.3. Определение прочности цемента при пропаривании.

2.4.2.3.1. Образцы для определения прочности цемента при пропаривании изготавливают в соответствии с пп. 2.4.2.1 и 2.4.2.2.

Формы с образцами закрывают крышкой и помещают в пропарочную камеру, где выдерживают в течение 110-130 мин при температуре 17 -23 градуса (при отключенном подогреве).

2.4.2.3.2. Пропарку ведут по следующему режиму:

Равномерный подъем температуры до 80 -90 градусов 170 -190мин;

Изотермический прогрев при температуре 80 -90 градусов 350 -370 мин;

Остывание образцов при отключенном подогреве … 110 -130 мин. Затем открывают крышку камеры.

2.4.2.3.3. Через 22 -26 ч с момента изготовления образцы расформовывают и сразу же испытывают в соответствии с п. 2.4.2.2.

2.5.Сводная таблица.

Состав вяжущего в-ва,

%

Удельная поверхность,

См2/г

В/В

Сила сжатия,

МПа

1

Клинкер: шлак: гипс

85:10:5

3500

27

32.4

2

75:20:5

3400

26.5

48.2

3

65:30:5

3300

26

54.6

4

55:40:5

3200

25

62.4

5

Клинкер: трепел: гипс

85:10:5

3400

25

25.4

6

75:20:5

3500

26

34.8

7

65:30:5

3600

27

45.5

8

55:40:5

3700

28

50.3

2.6.Частные выводы.

При использовании сме-шанного вяжущего 1 с В/Ц=0,27 получили результат: прочность на сжатие 32,4МПа. При исполь-зовании смешанного вяжущего 1 с В/Ц=0,26 Получен результат: предел прочности при сжатии 54,6Мпа

3.Общие выводы.

При использовании смешанного вяжущего 1, с В/Ц=0,27 получен результат: прочность на сжатие 32,4 МПа. При использовании смешанного вяжущего 1 и изменении В/Ц с 0,265 до 0,25 , предел прочности при сжатии изменяется с48,2до62,4 МПа. При использовании смешанного вяжущего 2 , ВЦ=0.25 предел прочности при сжатии равен 25,4МПа.

При изменении В/Ц отношения с 0,25до 0,28 предел прочности при сжатии изменяется с 25,4 до 50,ЗМПа.

Записи по теме

naparah.com

Шлакопортландцемент

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Оборудование для фасовки и перегрузки цемента - шайтан-труба и другое

Доменные шлаки для изготовления различного рода строительных материалов используются у нас больше 100 лет. В 1865 г., вскоре после того, как стали приме­нять грануляцию шлаков водой и были выявлены их гидравлические свойства, возникло производство стено­вых камней из смеси извести и шлака. В 90-х годах прошлого столетия в нынешном Днепропетровске и Кри­вом Роге построили набивным способом первые крупные здания из шлакобетона. Позже, в 1913—1914 гг., в Дне­пропетровске был выстроен первый завод шлакопорт­ландцемента. Примерно в то же время производство его было организовано на Косогорском металлургическом заводе в Туле. В настоящее время объем производства шлакопортландцемента у нас достигает около 30% об­щего выпуска цемента.

Шлакопортландцемент является гидравлическим вя­жущим веществом, получаемым путем совместного тон­кого измельчения клинкера и высушенного гранулиро­ванного доменного шлака с обычной добавкой гипса;' шлакопортландцемент можно изготовить тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раз­дельно.

По ГОСТ 10178—76 доменного шлака в этом цемен­те должно быть не меньше 21% и не больше 60% массы цемента; часть шлака можно заменить активной мине ральной добавкой (трепелом) (не более 10% массы це­мента),, что способствует улучшению технических свойств вяжущего. В шлакопортландцементе, предназначаемом для применения в массивных гидротехнических сооруже­ниях, предельное содержание шлака не регламентирует­ся и устанавливается по соглашению сторон. Разновид­ностями шлакопортландцемента являются нормальный быстротвердеющий и сульфатостойкий.

Технология производства шлакопортландцемента от­личается тем, что гранулированный доменный шлак под­вергается сушке при температурах, исключающих воз­можность его рекристаллизации, и в высушенном виде подается в цементные мельницы. При помоле шлако­портландцемента производительность многокамерных трубных мельниц понижается, что объясняется, по-види­мому, низкой средней плотностью шлака, ограничиваю­щей возможность достаточного заполнения по массе' объема мельниц. Иные результаты получаются при при­менении кислых шлаков как мокрой, так и в особенности полусухой грануляции. При совместном помоле с клин­кером эти шлаки, хотя они и в значительной степени остеклованы, не сосредотачиваются в тончайших фрак­циях цементного порошка. Наличие крупных зерен шла­ка в составе шлакопортландцемента несколько замедля­ет процесс твердения.

Для получения каждого компонента с наиболее при­емлемой для него тонкостью помола следует размалы­вать клинкер и шлак раздельно. В зависимости от срав­нительной сопротивляемости клинкера и шлака измель­чению принимают две схемы помола. По первой клинкер предварительно измельчают сначала в первой мельнице, а затем уже во второй совместно со шлаком. Такая схема рекомендована Южгипроцементом для получения быстро - твердеющего шлакопортландцемента. Она рациональна при более низкой размалываемости шлака, чем клинке­ра. В этом случае достигается особо тонкий помол клин­кера, что ускоряет твердение шлакопортландцемента.'

Вторая схема предусматривает обычный совместный помол шлака и клинкера при примерно одинаковой их размалываемости. В этом случае измалываемые компо­ненты еще дополнительно истирают друг друга. Высо­кая тонкость помола — развитая удельная поверхность — особенно важна для клинкерной части цемента. При этом также проявляется физико-химическая потен­циальная активность шлака. Увеличение удельной по­верхности шлакопортландцемента до 3200—3000 см2/г позволяет повысить его прочность примерно до прочности чистого портландцемента с удельной поверхностью — 3000 см2/г.

Клинкер для шлакопортландцемента должен иметь такой минералогический состав и структуру, чтобы были обеспечены твердение и высокая прочность «клинкерной части» в составе шлакоПортландцемента. Целесообраз­но, чтобы по физико-химической характеристике он при­ближался бы к клинкерам высокопрочных быстротвер - деющих портландцементов. Гипс ускоряет схватывание шлакопортландцемента, однако дозировку его нужно устанавливать экспериментально. Содержание шлака и других активных добавок в составе цемента составило в 1980 г. в среднем по промышленности 21,7%. Наиболее быстрое твердение происходит при 30—40% шлака.

По ГОСТ к шлакопортландцементу предъявляются такие же требования по тонкости помола, срокам схва­тывания, равномерности изменения объема, содержанию S03 и MgO в клинкере как и к портландцементу. По прочностным показателям он разделяется на марки 300, 400 и 500. Отличительной его особенностью является по­вышенная прочность на растяжение и изгиб. В отличие от пуццолановых портландцементов шлакопортландце­мент не вызывает повышения водопотребности раство­ров и бетонных смесей. При несколько замедленном росте прочности в первый после затворения период он интенсивно наращивает ее в последующем. За срок от Семи суток до одного года прочность у портландцемента увеличивается примерно вдвое, а у шлакопортландце­мента— в нормальных температурно-влажностных ус­ловиях возрастает значительно больше — примерно в 2,5 раза.

Твердение шлакопортландцемента обусловливается более сложными процессами, чем портландцемента из-за шлака. Происходит гидратация клинкерной части цемен­та, в результате чего в твердеющей системе образуется насыщенный известковый раствор, который образуется также и при разложении сернистого кальция 2 CaS + 2 Н20 ^ Са (SH), + Са (ОН)2

Весьма важна концентрация в растворе как ионов Са2+, так и гидроксильных ОН-; существенная роль послед­них заметна по интенсивной гидратации шлака при воз­действии щелочных растворов натрия или калия; в растворе имеется также некоторое количество ионов SO Г".

В результате создается среда, способная вызвать ще-' лочное и сульфатное возбуждение зерен шлака, поверх­ностные слои которых вовлекаются в результате этого в процессы гидратации и образования цементирующих соединений. Контактируя в полостях и микротрещинах с поверхностными слоями шлакового стекла, известко­вый раствор способствует переводу в раствор находя­щихся на поверхности шлаковых зерен катионов вслед­ствие разрыва кремнекислородных связей. В результате при взаимодействии с известью образуются гидросилика­ты кальция, вначале более основные, а по мере снижения концентрации извести в реагирующей среде — уже низ­коосновные серии CSH (В). Исследования процессов' твердения известковошлаковых смесей и шлакопорт - ландцементов показали, что происходит химическое свя­зывание шлаком СаО. Это подтверждается также опы­тами по методу В. И. Стрелкова, определяющего актив­ность шлака в зависимости от количества поглощенных им ионов из гипсоизвесткового раствора.

В процессе твердения шлакопортландцемента обра­зуется гидросульфоалюминат кальция; после израсходо­вания всего гипса при достаточно высокой концентрации извести возможно образование гидроалюминатов каль­ция. Не исключена возможность появления гидрогелени - та — C2ASH8. Шлакопортландцемент в отличие от порт­ландцемента не проявляет тенденции к снижению проч­ности при твердении в результате обычно возникающих внутренних напряжений. Количество связанной воды [121] при твердении шлакопортландцемента зависит преимущественно от активности и соответствует степени гидратации клинкерной части шлакопортландцемента в особенности при кислых шлаках. Содержание шлака в шлакопортландцементе уменьшает контракцию, причем через сутки это уменьшение пропорционально содержа-' нию шлака в цементе. При одинаковом соотношении шлака и клинкера контракция к 30 суткам больше у шлакопортландцемента на основных шлаках. Контрак­ция шлакопортландцемента на кислых шлаках зависит, главным образом, от химико-минералогического соста­ва клинкера.

Усадочные деформации у шлакопортландцемента в растворе 1:3 с' нормальным песком к 4 месяцам тверде­ния на воздухе достигают 0,6—0,76 мм/м при содержании в цементе 50% кислых доменных шлаков либо 70% основных доменных шлаков. У взятого для сравнения пуццоланового портландцемента усадка со­ставила 1,15 мм/м. Причина усадки в условиях воздуш­ного твердения — в основном удаление свободной воды; у шлакопортландцементов с небольшой добавкой шла­ка, ниже 50%, усадка зависит преимущественно от ми­нералогического состава клинкера.

Тепловыделение при гидратации шлакопортландце­мента значительно ниже, чем у портландцемента. Это препятствует его использованию в зимних условиях, но положительно сказывается при изготовлении массивно­го бетона. Для нормального твердения шлакопортланд­цемента необходима температура не ниже 288 К, при более низких бетонную смесь необходимо подогревать.'

Исследовалась стойкость шлакопортландцементов с кислыми и основными шлаками по отношению к выще­лачиванию методом фильтрации дистиллированной воды. Опыты показали, что введение в цементы как кислых, так и основных шлаков повышает их стойкость по отно­шению к действию мягкой воды. Это характеризуется уменьшением абсолютного количества выщелоченной из шлакопортландцемента извести, а также меньшей по­терей прочности по сравнению с портландцементом и пуццолановым портландцементом. Твердые зерна шла­ка, довольно медленно гидратирующиеся, создают до­полнительный жесткий каркас, который сохраняется и после выщелачивания части извести из клинкерной со­ставляющей шлакопортландцемента.

Шлакопортландцемепты обладают достаточной мо­розостойкостью, которую можно повысить путем введе­ния поверхностно-активных воздухововлекающих и дру­гих добавок, уменьшения В/Ц и созданием условий для предварительного твердения примерно до 3 мес до на­чала морозов. Последнее особенно важно для шлако - портландцементов на базе кислых шлаков, содержащих больше «слабо связанной» воды и вследствие этого менее морозостойких, чем шлакопортландцементы на основных шлаках. Сравнительно высока морозостойкость цемента при содержании 60—80% шлака. Для водонепроницае­мости существенное значение имеет как вид использо­ванного для получения цемента шлака, так и его дис­персность. Из шлакопортландцемента можно получить водонепроницаемые бетоны при высокой удельной поверхности цемента, а также при добавке 10% другой активной минеральной добавки.

Для повышения активности шлакопортландцементов применяется мокрый помол шлаков и последующее сме­шение шлакового шлама в бетономешалке с портланд­цементом. Такой метод был применен на строительстве плотины во Франции и дал весьма положительные ре­зультаты. Было установлено, что выделение тепла при твердении шлакопортландцемента понизилось, что осо­бенно ценно для массивного бетона.

Положительной особенностью шлакопортландцемен­тов, в отличие от пуццолановых, является сравнитель­ная воздухостойкость, обеспечивающая нормальное твердение бетона (железобетона) наземных сооруже­ний. Это не исключает необходимости тщательного ухода за бетоном для защиты его от высыхания и по­ниженных температур в первые сроки твердения. Шла­копортландцемент обладает повышенной стойкостью против действия минерализованных вод (морской, сульфатной и др.). Однако по отношению к концентри­рованным растворам магнезиальных солей он недоста­точно стоек. Свободные кислоты, содержащиеся в бо­лотных, сточных промышленных и других водах разру­шают бетон из шлакопортландцемента.

Шлакопортландцемент не оказывает корродирую­щего действия на заложенную в бетон стальную арма­туру и достаточно прочно сцепляется с ней. Поэтому его можно применять в железобетонных конструкциях наравне с портландцементом [134]. В отличие от порт­ландцемента шлакопортландцемент в растворах и бе­тонах лучше сопротивляется действию повышенных температур, поэтому его можно применять после необ­ходимого предварительного твердения во влажных условиях для некоторых строительных конструкций, эксплуатируемых в горячих цехах. Особенно хорошо влияет на твердение шлакопортландцемента тепло - влажиостная обработка. Исследования показали, что пропаривание так интенсивно ускоряет процессы гид­ратации, кристаллизации и уплотнения структуры шла­копортландцемента, что получаемые растворы и бето­ны приобретают высокие строительные свойства. Коэф­фициент использования активности цемента при пропа - ривапии достигает 70% против 60% для портландце­мента; повышается трещиностойкость, морозостойкость, водонепроницаемость, водо - и солестойкость и улучша­ется ряд других свойств. Для получения шлакопортланд­цемента, предназначаемого для пропаривания, целесо­образно применять клинкер, содержащий 55—60% C3S и 7—10% С3А при 40% гранулированного домен­ного шлака.

Шлакопортландцемент более универсальное вяжу­щее, чем пуццолановый, его можно эффективно приме-' нять для бетонных и железобетонных конструкций, на­земных, подземных и подводных сооружений. Он осо­бенно эффективен в крупных гидротехнических соору­жениях, а также в сборных железобетонных конструк­циях и изделиях, подвергающихся тепловлажностной обработке. Крупнейшие гидроэлектростанции на Днеп­ре (Днепрогес, Каховская ГЭС и др.), на Енисее и др.' возведены с применением шлакопортландцемента; он был широко использован для строительства предприя­тий черной металлургии и других отраслей тяжелой ин­дустрии в Донбассе, на Урале, в Сибири, в Закавказье и др. Его успешно применяют в ряде районов для производства сборных железобетонных конструкций и изделий с применением пропаривания.

Советская цементная промышленность по объему производства цемента занимает с' 1962 г. первое место в мире. Выпуск цемента в СССР в 1982 г. составил 125 млн. т, а в США — …

В последние годы советские ученые М. М. Сычев, Н. Ф. Федоров, Л. Г. Судакас, Д. И. Чемоданов разрабатывают область науки о новых видах вяжущих, представляющих собой композиции из по­рошков металлов, …

' Современные строительные цементы, состоящие из силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция растворяются в кислотах, и поэтому их нельзя применять в условиях кислотной агрессии. В хи­мической промышленности для связи (склеивания) штучных …

msd.com.ua

Быстротвердеющий шлакопортландцемент

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Для быстротвердеющего шлакопортландцемента характерно более интенсивное, чем у обычного шлако­портландцемента, нарастание прочности в начальный период твердения. Количество доменного гранулирован­ного шлака в нем должно составлять не менее 30 и не более 50% массы цемента. Прочность образцов из раст­вора 1:3 через 3 сут должна быть: на изгиб не менее 3,5 МПа и на сжатие не менее 20,0 МПа. В зависимо­сти от активности используемого шлака назначается химико-минералогический состав клинкера и необходи­мая тонкость помола цемента. Обычно клинкер харак­теризуется расчетным содержанием C3S примерно око­ло 60% и СзА — 8—10%; удельная поверхность его равна 3500—4500 см2/г. Весьма эффективной добавкой к шлакопортландцементу оказался сульфоалюмосили - катный продукт (САСП).

Состав сульфоалюмосиликатного продукта (%): '

TOC o "1-3" h z Метакаолинит (2 Si02-Al203).................................. 30,0

Аморфный кремнезем (Si02s 0)............................ 30,5

Кварц Si02....................... '.............................. 5,0

Основная сернокислая соль (алюминит)

A12(0H)4.S04-7h30............................................ 10,0

Сернокислый алюминий — кристаллогидрат (алю-

Моген) A12(S04)3-18h30...................................... 7,0

Сульфат алюминия A12(S04)3............................. 0,44

Гипс CaS04-2 Н20 ........................................... 3,13

Ангидрит CaS04 ............................................. 3,47

Сульфат магния MgS04-6h30......................... . 4,82

Алюмонатриевые квасцы NaAl (S04)2- 12Н20 . . 1,19

Сульфат Fe(FeS04-6h30)................................... 2,82

Оксид глинозема А1203 ....................................... 0,45

Южгипроцемент, предложивший эту добавку, экспе­риментально подтвердил положительное действие ее на прочность как шлакопортландцемента, так и обыч­ного портландцемента.

Исследования НИИЦемента на ряде цементных за­водов показали, что при содержании в составе БШПЦ шлака — 30—40% и удельной поверхности 3500 см2/г достигается прочность через 3 сут 25—30 МПа при мар­ке цемента 500; у ОБШПЦ с содержанием шлака 30% и удельной поверхности 4000 см2Д" прочность составля­ет через 1 сут 13—20 МПа. Как указано выше, сущест­венное влияние на повышение активности шлакопорт­ландцемента быстротвердеющего, так и особобыстро - твердеющего, оказывает добавка САСП, так как вместе с ней в цемент попадает около 3% в растворимой фор­ме активно действующих кремнезема и сернокислого глинозема. Добавка 3—5% САСП повышает прочность цемента на 7—9 МПа.

Технология производства быстротвердеющего шла­копортландцемента была разработана Южгипроцемеп - том для основных шлаков и НИИЦементом для кис­лых. По схеме Южгипроцемента помол шлакопорт­ландцемента осуществляется по двухстадийной схеме: вначале на одной мельнице измельчается только клин­кер, который затем направляется во вторую мельницудля совместного тонкого измельчения со шлаком и гип­сом. В результате получается клинкерный компонент с' большой удельной поверхностью, обеспечивающей вы­сокую интенсивность твердения шлакопортландцемен­та. При использовании трудноразмалываемЫх кислых шлаков по схеме НИИЦемента осуществляется обыч­ный совместный помол клинкера со шлаком. Весьма полезен и предварительный помол клинкера в корот­ких мельницах.

Из быстротвердеющего шлакопортландцемента бла­годаря интенсивной скорости его твердения можно по­лучать плотные прочные растворы и бетоны через корот­кие сроки твердения с высокими, присущими шлако- портландцементу, строительно-техническими свойства­ми. БТШПЦ предназначен для производства сборно­го железобетона повышенных марок с тепловлажност - ной обработкой. При одном и том же расходе цемента на 1 м3 бетона и одинаковом В/Ц БТШПЦ позволяет на 10—30% сократить продолжительность тепловлаж - ностной обработки железобетонных изделий, причем в большинстве случаев разборочная прочность бетона на БТШПЦ превышает прочность бетона на портландце­менте той же марки и составляет 70—90% марочной прочности.

После тепловлажностной обработки бетоны, приго­товленные па БТШПЦ, продолжают интенсивно набирать прочность, БТШПЦ по скорости нарастания прочности равноценен портландцементу тех же марок. Прочность его при испытании по ГОСТ 10178—76 через 3 сут не менее 20 МПа, а через 28 сут не менее 40 МПа.

цементная промышленность

Советская цементная промышленность по объему производства цемента занимает с' 1962 г. первое место в мире. Выпуск цемента в СССР в 1982 г. составил 125 млн. т, а в США — …

ФОСФАТНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

В последние годы советские ученые М. М. Сычев, Н. Ф. Федоров, Л. Г. Судакас, Д. И. Чемоданов разрабатывают область науки о новых видах вяжущих, представляющих собой композиции из по­рошков металлов, …

КИСЛОТОУПОРНЫЙ КВАРЦЕВЫЙ КРЕМНЕФТОРИСТЫЙ ЦЕМЕНТ И ЕГО РАЗНОВИДНОСТИ

' Современные строительные цементы, состоящие из силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция растворяются в кислотах, и поэтому их нельзя применять в условиях кислотной агрессии. В хи­мической промышленности для связи (склеивания) штучных …

msd.com.ua

Шлакопортландцемент

Шлаковые цементы - это одна из разновидностей цементов с добавлением активных минеральных веществ, представленных доменными гранулированными шлаками. К особой группе вяжущих гидравлических веществ относится шлакопортландцемент (шлаковый цемент). Производство шлакопротландцемента заключается в соединении металлургических шлаков с вяжущими воздушными или гидравлическими веществами. К разновидностям шлаковых цементов помимо шлакопортландцемента относятся магнезиальный цемент, известково-шлаковый цемент, сульфатошлаковый цемент и другие вяжущие шлаковые вещества.

Данная группа вяжущих веществ очень эффективна в экономическом отношении. В отличие от производства портландцемента, издержки при производстве шлакопортландцемента ниже на 15-20%. При возведении больших конструкций шлакопортландцемент замещает лучшие виды портландцемента.

Шлакопортландцемент (шлаковый цемент)

Данный строительный материал представляет собой вяжущее гидравлическое вещество. Его получают при тонком помоле гранулированного доменного шлака и гипса (3,5%) с портландцементным клинкером. Также портландцемент можно смешать с заранее промолотым гранулированным доменным шлаком. Шлака в шлакопортланде по ГОСТу должна составлять не менее 30 и не более 60%.

Шлаковый цемент | Свойства

Некоторые свойства шлакопортландцемента определяют его близость с портландцементом. Так в рыхлом состоянии объемная масса колеблется от 900 до 1200 кг/м³, а в уплотненном - она составляет от 1400 до 1700 кг/м³. Сходными свойствами являются водопотребность и тонкость помола. Качество шлакопортландцемента увеличивается повышением тонкости помола на 3500-4000 см²/г. Отличительной же чертой от портландцемента является замедленная скорость нарастания прочности.

Шлаковый цемент | Применение

Шлакопортландцемент применяется в тех же областях, что и портландцемент. В основном его используют при возведении массивных монолитных сооружений. Эффективному использованию шлакопортландцемента в монолитных гидротехнических сооружениях, которые не подвергаются систематическому замораживанию и оттаиванию, способствует стойкость состава цемента против неблагоприятного воздействия минерализованных вод. Также можно использовать шлакопортландцемент при сборке железобетонных конструкций.

Производство шлакопортландцемента

Производство шлакового цемента состоит из технических операций, которые можно подразделить на две группы. Первая группа состоит из производства клинкера, а вторая - его измельчения совместно с гипсом и другими добавками. Получение клинкера включает в себя добычу сырьевых материалов, дробление, помол и смешивание их в установленном порядке, обжиг сырьевой смеси и маганизирование клинкера.

Для того, чтобы в последующем получить из клинкера шлакопортландцемент необходимо провести ряд технологических процессов. Сначала необходимо произвести дробление клинкера и гипсового камня, затем высушить минеральные добавки и тонко измельчить их с клинкером и гипсом.

Способы производства шлакопортландцемента

Сегодня в цементной промышленности используют три способа производства сырьевой смеси: мокрый, сухой и комбинированный. Они отличаются технологией подготовки и служат для более тонкого измельчения и равномерного перемешивания компонентов.

Мокрый способ заключается в том, что измельчение производят в водной среде. При этом получают шихту, представляющую собой водную суспензию шлама влажностью 30-50%. При мокром способе используют мягкий карбонатный и твердый глинистый компоненты.

Сухой способ предполагает приготовление сырьевой шихты в виде сухого порошка. Для этого сырьевые материалы перед помолом высушивают.

Комбинированный способ базируется как на сухом, так и на мокром способе приготовления. Выбор конкретной технологии зависит от свойств перерабатываемого сырья (влажности, твердости, однородности).

Попеременное увлажнение и высушивание затвердевшего шлакопортландцемента влияет на повышенное обладание усадочными деформациями. Также в отличие от портландцемента он имеет повышенную сульфатостойкость и антикаррозийность.

Наш адрес: г. МоскваНаши телефоны: +7 (495) 646-15-97e-mail: [email protected]

savasnab.ru


Смотрите также