Вяжущие материалы (глина, известь, цементы). Полуфабрикат при производстве цемента смесь известняка и глины


Вяжущие материалы: цемент, известь, глина

Одним из главных компонентов некоторых отделочных материалов являются так называемые вяжущие, которые в целом делятся на две большие группы: водные и неводные. Первая группа, в свою очередь, делится на минеральные и органические.

К минеральным относятся цемент, известь и жидкое стекло.

К органическим относятся разнообразные клеящие вещества растительного, животного и синтетического происхождения.

Цемент

Он придает бетону высокую прочность. Благодаря ему бетон быстро схватывается и меньше находится в опалубке. Как правило, цемент делают из таких веществ, как глинозем или силикат кальция, которые тщательно измельчают, обжигают до спекания.

В результате обжигания получают цементный клинкер, который хорошо перемалывают. От тонкости помола и состава сырья зависит качество цемента.

Цемент служит для приготовления строительных растворов, бетонных смесей, для изготовления бетонных и железобетонных изделий. Подразделяют цементы по составу, прочности при твердении, скорости твердения и т. п.

Цемент имеет способность хорошо схватываться не только на воздухе, но и в воде, поэтому хранить его надо в сухом месте.

В строительстве чаще всего применяются портландцемент (силикатный цемент), шлакопортландцемент (портландцемент с добавлением в него шлака) и глиноземистый цемент, который получают из глинозема и извести, сплавленных при температуре 1400 °C.

Получившуюся таким образом массу дробят на куски, которые, в свою очередь, измельчают в порошок на трубных мельницах. Марочную прочность (глиноземистый цемент выпускают марок 400, 500, 600) цемент набирает через 3 дня.

Портландцемент представляет собой порошок серо-зеленого цвета. Получают его путем обжигания глины и мела при температуре 1500 °C. После этого цементный клинкер (именно так называется полученная масса) размалывают на специальных мельницах, одновременно добавляя в него различные активные и неактивные (инертные) добавки: шлаки, гипс, кварцевый песок.

Если цемент растворить водой, то спустя непродолжительное время он застывает, превращаясь в твердое вещество наподобие камня. Портландцемент выпускают марок 400, 500, 600 и 700.

По сравнению с такими вяжущими, как глина и известь, цемент схватывается гораздо быстрее.

Схватывание наступает уже спустя 35–40 мин, а окончательное схватывание – не позднее 12 ч в зависимости от марки цемента. Можно ускорить процесс твердения, если добавить в цемент теплой воды.

И наоборот, применение холодной воды отодвигает на некоторое время схватывание разведенного цемента.

Марка цемента зависит от тонкости помола. В том случае, если марка цемента неизвестна или появились какие-то сомнения, можно ориентировочно определить ее по плотности цемента. Она снижается при длительном хранении: за 6 мес – на 25 %, за 1 год – на 40 %, за 2 года – на 50 %.

Портландцемент

Это гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения клинкера с добавлением гипса (от 3 до 5 %), регулирующего сроки схватывания цемента. По составу различают портландцемент без добавок, с минеральными добавками, шлакопортландцемент и др.

Начало схватывания портландцемента при температуре воды в растворе 20 °C должно наступить не ранее 45 мин с момента приготовления раствора и заканчиваться не позднее чем через 10 ч.

Если при изготовлении раствора используют воду температурой более 40 °C, схватывание может наступить слишком быстро.

Прочность портландцемента характеризуется марками 400, 500, 550 и 600. Для того чтобы приблизить российские стандарты к европейским, цемент разделен на классы: 22,5; 32,5; 42,5; 55,5 МПа.

Быстротвердеющий портландцемент

Это портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью. Он достигает более половины запланированной прочности через 3 сут твердения.

Быстротвердеющий цемент выпускают марок 400 и 500.

Особобыстротвердеющий высокопрочный портландцемент

Применяют в производстве сборных железобетонных конструкций и при зимних бетонных работах. Выпускают марки 600.

Белый портландцемент

Выпускают двух видов – белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками. По степени белизны белые цементы разделяют на 3 сорта (по убыванию). Начало схватывания белого портландцемента должно наступать не раньше чем через 45 мин, конец – не позднее чем через 12 ч после приготовления раствора.

Цветной портландцемент

Он бывает красного, желтого, зеленого, голубого, коричневого и черного цветов. Применяется для изготовления цветных бетонов и растворов, отделочных смесей и цементных красок.

Выпускают марок 300, 400 и 500.

Шлакопортландцемент

В его состав входят доменный шлак и природный гипс, добавленные для регулирования сроков схватывания раствора.

Выпускается марками 300, 400 и 500.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент

Отличается повышенной прочностью уже через 3 суток твердения.

Выпускают марки 400.

Гипсоглиноземистый цемент

Его получают путем смешивания высокоглиноземистых шлаков и природного гипса. Начало схватывания гипсоглиноземистого цемента должно наступить не раньше чем через 10 мин, конец – не позднее чем через 4 ч после приготовления раствора.

Известь

Этот материал применяют в основном при работе с камнем и для приготовления штукатурной смеси. Известь бывает трех видов: гидравлическая, высокогидравлическая, воздушная. Различаются они по способу твердения. Воздушная известь затвердевает на воздухе. Ее главный недостаток – неводостойкость.

Гидравлическая способна затвердевать на воздухе и в воде, процесс затвердевания у нее проходит быстрее, чем у воздушной, и прочность ее гораздо выше. Высокогидравлическая известь характеризуется высокой прочностью и скоростью затвердевания.

При покупке извести необходимо обращать внимание на наличие инструкции по приготовлению и хранению раствора.

Известь гасят путем обработки водой негашеной комовой извести. В зависимости от количества воды, необходимой для гашения, получают гидратную известь (пушонку), известковое тесто и известковое молоко.

Порошковая гидратная известь получается в том случае, если объем воды составляет 60–70 %. В результате гашения объем извести увеличивается в 2–3 раза. Гашеная известь представляет собой белый порошок, состоящий из мельчайших частиц гидрата оксида кальция с плотностью от 400 кг/м3(в рыхлом состоянии) до 500–700 кг/м3(в уплотненном состоянии).

Для получения известкового теста при гашении воды берут в 3–4 раза больше, чем извести. Объем получившегося теста в 2–3 раза превышает объем извести, взятой для его приготовления.

Известковое тесто представляет собой пластическую массу белого цвета плотностью до 1400 кг/м3.

Известь, которая погасилась хорошо, увеличившись в объеме не менее чем в 3 раза, называется жирной, увеличившаяся в объеме менее чем в 2,5 раза – тощей .

По способности к затвердению делится на гидравлическую и воздушную. В первом случае известь затвердевает и в воде, и на воздухе, а во втором, как это видно из названия, только на воздухе.

Известь получают с помощью обжига известняков в шахтных печах. После обжига получается негашеная известь – известь-кипелка, или комовая. Для гашения извести ее заливают водой из расчета 35 л воды на 10 кг извести. В процессе гашения известь начинает «кипеть», рассыпаясь на мелкие части, после чего она заметно увеличивается в объеме. По времени гашения различают быстрогасящуюся (около 8 мин), среднегасящуюся (около 25 мин) и медленногасящуюся (более 30 мин) известь.

Гашеную известь называют пушонкой . Для того чтобы все частицы извести погасились, ее нужно выдержать около 2–3 нед под закрытой крышкой.

По истечении указанного срока остается тонкодисперсная масса с содержанием воды не более 50 %.

Воздушная известь бывает негашеной и гашеной (гидратной). Известь без добавок подразделяют на 3 сорта (1-й, 2-й, 3-й), известь с добавками – на два (1-й, 2-й). Гидратная порошковая известь (пушонка), с добавками и без добавок, бывает двух сортов (1-й, 2-й).

Область применения воздушной извести – приготовление известково-песчаных и смешанных строительных растворов, которые используют в каменной кладке и при оштукатуривании поверхностей, а также для побелки и в производстве силикатных изделий.

Гидравлическая известь бывает слабогидравлической и сильногидравлической. Применяют ее для приготовления кладочных и штукатурных растворов, а также бетонов низких марок, предназначенных для твердения как на воздухе, так и в условиях повышенной влажности.

Известесодержащие гидравлические вещества

Подразделяют на известково-шлаковые с добавлением гранулированных шлаков, известково-пуццолановые с добавлением осадочных или вулканических активных пород, известково-зольные с добавлением зол некоторых видов топлива. Известесодержащие вещества участвуют в приготовлении низких марок бетонов и растворов, которые применяют в подземных сооружениях.

Известесодержащие гидравлические вещества выпускают марок 50, 100, 150, 200.

Гипсовые вяжущие

Получают путем обжига и помола из осадочной горной породы, в состав которой входит двуводный гипс. Гипсовые вяжущие обладают способностью быстро схватываться и затвердевать. В зависимости от температуры тепловой обработки сырья выделяют две группы гипсовых вяжущих: низкообжиговые (формовочный строительный и высокопрочный гипс) и высокообжиговые (ангидритовый цемент, экстрих-гипс).

По прочности на сжатие различают 12 марок гипсовых вяжущих – от низкопрочного Г-2 до высокопрочного Г-25. По срокам схватывания их разделяют на быстротвердеющие (А), нормальнотвердеющие (Б) и низкотвердеющие (В).

По степени помола гипсовые вяжущие также делят на три группы: I, II, III.

Марки от Г-2 до Г-7 (группы А, Б, В и I, II, III) используют для изготовления разнообразных гипсовых строительных изделий. Марки от Г-2 до Г-7 (группы А, Б и II, III) применяют для изготовления тонкостенных строительных изделий и декоративных деталей. Марки от Г-2 до Г-25 (Б, В и II, III) применяют в штукатурных работах, для заделки швов и в специальных целях.

Для повышения прочности и ускорения сроков схватывания гипсовые вяжущие добавляют в известково-песчаные растворы. Они также придают большую гладкость и белизну штукатурному слою, их применяют в качестве основного вещества в мастиках.

Глина

Глина бывает жирной, полужирной (средней жирности) и тощей (суглинки). Это деление обусловлено степенью содержания в глине песка.

Глину используют в качестве вяжущего материала при изготовлении печных и штукатурных растворов, добавляют в цементные растворы, предназначенные для кладки конструкций в условиях нормальной влажности воздуха.

Плотная глина, не содержащая примесей, – прекрасный материал для строительства. Из нее делают кирпичи.

Если при строительстве дома будет использоваться глина, ее качество можно проверить следующим образом. Для этого в ведро кладут 1 кг материала и заливают его 4 л воды, хорошо все перемешивают и оставляют на 24 ч. Благодаря воде глина станет мягкой, а песок отделится от суглинка. Затем содержимое ведра снова тщательно перемешивают и сливают воду с содержащимся в ней пылеватым суглинком так, чтобы на дне ведра оказались только глина и песок. Взвешивают глину и песок и из 1 кг вычитают их массу – таким образом можно узнать, сколько суглинка было в исследуемом материале.

Качество глины зависит от ее пластичности, и его можно проверить на ощупь. Жирная глина напоминает кусок увлажненного мыла или ломтик сала. Качество глины можно определить и другим способом. Сделав из глины жгутик длиной 15 см и толщиной 2 см, нужно потянуть его за оба конца одновременно.

Тощая глина плохо растягивается, и в месте разрыва жгутика образуются неровные края. Жгутик из пластичной глины, плавно вытягиваясь, постепенно истончается и в конце концов разрывается, образуя в месте разрыва острые зубцы.

От того, какие примеси входят в состав глины, зависит ее цвет. В красный, желтый и бурый цвета окрашена глина с примесью оксида железа и оксида марганца, а в черный – с органическими примесями.

Пылеватый суглинок можно добавлять в глинобетон, чтобы увеличить его прочность и способность сохранять нужную форму после высыхания.

  • Гипсокартон, заполнители и каменные отделочные материалы
  • Строительные растворы: выбор марки и состава раствора

www.irk-stroy.ru

Цемент : Известь : Глина

Энциклопедия                                                                                                                                                
ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Неорганические вяжущие — гипсовый цемент, известь, портландцемент и глина - под влиянием внутренних физико-химических процессов способны превращаться из жидкого или тестообразного состояния в твердое, связывая при этом в единое целое другие материалы.

Различают два вида вяжущих материалов — твердеющие только на воздухе — воздушные и материалы, на свойства которых после начала схватывания вода не может оказать отрицательного воздействия, а в некоторых случаях оказывает даже положительное воздействие — гидравлические. К воздушным относится глина, гипс и воздушная известь ( во влажных условиях они размокают и теряют прочность). К гидравлическим — гидравлическую известь и цементы.

Гипсовый цемент. Гипсовые цементы изготавливаются из природного гипсового камня путем дробления, измельчения, обжига в тигельной или непрерывно действующей печи и помола полученного продукта в тонкий порошок. Температура обжига не превышает 190° C, так что дегидратация гипса оказывается неполной. При схватывании гипсового цемента происходит гидратация с возвратом к исходной форме природного гипса (гидратированного сульфата кальция). Гипс — превосходный огнестойкий материал. Под действием огня выделяется гидратационная вода, и поверхность гипса покрывается порошком, защищающим глубинные слои. Стены и потолки помещений часто облицовывают гипсовыми листами.

Цемент

Цемент — наиболее распространенный вяжущий материал, позволяющий получать изделия и конструкции высочайшей прочности. Цемент — результат мелкодисперсного измельчения продуктов спекания одного из видов глины — мергеля или смеси известняка и глины. Процесс спекания ведется в специальных печах.

При измельчении к продуктам спекания делаются дозированные добавки гипса, шлака, песка и других компонентов, что позволяет получать цемент с самыми различными свойствами.

В зависимости от исходного сырья и введенных добавок цементы подразделяют на портландцементы и шлакопортландцементы. Среди потрландцементов выделяют быстротвердеющие и портландцементы с минеральными добавками.

Бетонные конструкции, в которых используется та или иная марка цемента могут приобретать уникальные свойства. Прежде всего это особо прочные бетоны, например, для взлетных полос аэродромов и ракетно-стартовых площадок, морозо-, огне- и солеустойчивые марки. Для обозначения максимальных прочностных качеств цемента применяется понятие марка. Марка 400 обозначает, что в заводской лаборатории при пробном испытании затвердевшего цементного кубика с ребром 100 мм при раздавливании на прессе он выдержал нагрузку не менее 400 кг/см2. Наиболее распространенными являются марки от 350 до 500. Изготавливаются же марки цемента до 600-й и даже 700-й марки.

Все цементы имеют достаточно быстрое время твердения. Начало твердения - схватывания - лежит в пределах 40 – 50 мин, а конец твердения около 10 – 12 часов.

Портландцемент

Изобретение портландцемента было запатентовано в 1824 Дж. Эспдином, каменщиком из Лидса (Англия), который дал ему это название, поскольку цемент походил на природный камень, добывавшийся на о. Портленд. Портландцемент по масштабам своего применения уступает лишь стали.

Портландцемент изготавливается совместным тонким измельчением клинкера, гипса и активных добавок. (Клинкер состоит в основном из силикатов кальция и получается обжиганием до спекания сырьевой смеси из известняка и глины.) В работе с портландцементом важное значение имеет проверка качества. Она проводится с образцом чистого цементного теста, помещаемым в автоклав. По увеличению длины образца можно судить о расширении цемента при схватывании. Объемный вес портландцемента в рыхлом состоянии равен 1000 – 1100 кг/м3, а в уплотненном — 1400 – 1700кг/м3. Удельный вес колеблется в пределах 3,05 – 3,15 г/см3.

Прочные цементы. Разработаны цементы, прочность которых выше, чем обычных гидравлических, в том числе и портландцементов, и в отдельных случаях приближается к прочности керамических материалов. Главным принципом при их разработке было уменьшение отношения воды к цементу при сохранении необходимой пластичности цементного теста.

Известь

Известь выпускается в двух видах: негашеная и гидратная. Негашеная известь получается обжигом известняка CaCO3 в непрерывно действующих печах (при температуре 900 – 1000°C) для удаления диоксида углерода. Негашеная известь имеет марки 4,10,25,50 и служит для приготовления кладочных растворов, а также для изготовления силикатного бетона и кирпича. Гидратная известь Ca(OH)2 производится на заводах путем размельчения комовой негашеной извести, смешивания ее с водой и превращения в сухой хлопьевидный порошок. На строительной площадке негашеную известь необходимо загасить добавлением воды, а затем выдержать (не менее двух недель) перед смешиванием с песком для образования известкового раствора. Гидратную же известь достаточно смешать с песком, чтобы получить раствор. Поскольку она имеет вид порошка, ее легче смешивать с песком. Но раствор из гидратной извести не столь пластичен, как из негашеной. Затвердевание известкового раствора обусловлено поглощением диоксида углерода CO2 из воздуха. При этом избыточная вода испаряется, замещаясь диоксидом углерода, и гидратная известь снова превращается в CaCO3, причем эта реакция протекает только в присутствии избытка влаги. Но известковый раствор не твердеет под водой, так как ему для этого нужен диоксид углерода из воздуха. Раствор для кирпичной кладки содержит около 2,5 части (по объему) песка на 1 часть извести. При производстве штукатурных работ известковый раствор можно наносить на протяжении нескольких дней в три слоя (обрызг, грунт и накрывка), причем последний слой часто делается смесью гидратной извести с гипсовым цементом.

Глина

Глина — это мягкая, мелкодисперсная разновидность горных пород. При разведении водой образует пластичную массу, легко подвергающуюся любому формообразованию. При обжиге глина спекается, твердеет и превращается в камневидое тело, а при более высоких температурах обжига расплавляется и может достичь стекловидного состояния.

В зависимости от примесей глина принимает разный цвет окраски. Наиболее ценный сырьевой вид глины — белая глина — каолин. Глина имеет свойство впитывать воду до определенного предела, после которого она уже не в состоянии ее впитывать или пропускать через себя. Это свойство глины используется для создания насыпных гидроизоляционных слоев.

В зависимости от стойкости глины к температуре выделяют глины лекгоплавкие, тугоплавкие и огнеупорные. Их температуры плавления соответственно: 1380, до 1550 и выше 1550 градусов. Чистый каолин плавится при температуре выше 1750 градусов. Тугоплавкие глины служат сырьем для изготовления огнеупорных материалов.

www.vira.ru

способ производства цемента и сырьевая смесь для изготовления цементного клинкера (варианты) - патент РФ 2138457

Изобретение относится к технологии получения гидравлических вяжущих материалов на минеральной основе с использованием техногенных отходов, в частности к технологии получения портландцементов, и может быть использовано для нужд строительной промышленности. Технический результат - улучшение качества целевого продукта за счет повышения механических свойств и улучшение технологических показателей при одновременном упрощении процесса его получения и сокращении трудозатрат. Способ осуществляют путем предварительного измельчения карбонатного компонента смеси, смешивания последнего в присутствии воды с глинистым компонентом и/или хвостами магнитной или электросепарации, полученных после удаления железистой фракции из золошлаковых отходов ТЭЦ, до содержания 4-6 мас. % Fe2O3, обжиг полученной сырьевой смеси до спекания с образованием цементного клинкера, охлаждение и измельчение клинкера в присутствии добавок с образованием целевого продукта. Сырьевая смесь для получения цементного клинкера содержит 70-90 мас.% известняка и 10-30 мас.% алюмосиликатного компонента, содержащего глину и/или указанные золошлаковые отходы. 3 с.п. ф-лы, 2 табл. Изобретение относится к технологии получения гидравлических вяжущих материалов на минеральной основе с использованием техногенных отходов, в частности к технологии получения портландцементов, и может быть использовано для нужд строительной промышленности. В науке и технике известны сырьевые смеси для получения цементных клинкеров с использованием твердых отходов производства и способы производства цемента на их основе. Так, например, известны составы для изготовления цементного клинкера, включающие в качестве сырьевого компонента до 300-500 кг на 1 т клинкера золы ТЭЦ, содержащих повышенное количество окиси кальция [Ю.А. Алехин, А.Н. Люсов "Экономическая эффективность использования вторичных ресурсов в производстве строительных материалов", М., Стройиздат, 1988 , с. 65]. Это позволяет снизить влажность цементного шлама, уменьшить расход топлива на обжиг клинкера и увеличить производительность вращающихся печей. Известен способ приготовления вяжущего, включающий измельчение и смешение каменноугольной золы, извести - кипелки, гипса и хлорида щелочного и щелочноземельного металла, при этом сначала совместно измельчают в бегунах в течение 10-15 мин комовую известь-кипелку и 1/4- 1/2 часть от общего количества каменноугольной золы, хлорид щелочного металла или щелочноземельного металла, вводят воду затворения до получения влажности 8-13 мас.% и поверхностно-активную добавку из группы дигексилсукционата натрия, моноалкилфенилового эфира полиэтиленгликоля, затем полученную смесь выдерживают в реакторе в течение 6 - 20 часов, после чего ее перемешивают с гипсом и оставшимся количеством каменноугольной золы при следующем соотношении компонентов, мас. % (на сухое вещество): известь-кипелка 20-30; хлорид щелочного или щелочноземельного металла 0,6 - 1,0; гипс 3 - 5; поверхностно-активная добавка 0,05 - 0,15; каменноугольная зола - остальное. [Патент РФ N 1837053, МПК 5 C 04 B 7/28, 1993 г.]. Известная сырьевая масса для приготовления гидравлического вяжущего не обладает высокими механическими свойствами и характеризуется повышенным временем схватывания. Все это приводит к необходимости дальнейшей корректировки свойств целевого продукта путем введения различных добавок, что значительно усложняет способ получения цемента. Наиболее близкой к предлагаемой является сырьевая смесь для изготовления цемента, содержащая известняковый компонент, золошлаковые отходы ТЭЦ и глину (Л. Я. Гольштейн и Н.П. Штейерт "Использование топливных зол и шлаков при производстве цемента", Л., Стройиздат, 1977, с. 132-133). Способ получения цементов осуществляют путем предварительного измельчения компонентов смеси, смешивания их друг с другом в присутствии воды, обжигом полученной сырьевой смеси до спекания с образованием цементного клинкера с последующим его охлаждением и измельчением в присутствии корректирующих добавок с образованием целевого продукта. В качестве глины при реализации способа используют глинистый компонент, содержащий оксид магния, оксид серы и оксиды щелочных металлов, в качестве золошлакового компонента используют золошлаковые отходы с содержанием CaO до 25% и дополнительно железосодержащий компонент, содержащий оксид магния и оксид серы. [Патент РФ 2035424, МПК 6 C 04 B 7/38, 1995 г.]. Известный способ проще традиционного за счет сокращения стадии обработки алюмосиликатного компонента в глиноболтушках, однако использование золошлаковых отходов, не прошедших предварительную обработку и содержащих на стадии спекания клинкера повышенное количество железосодержащих соединений, приводит к получению целевого продукта с невысокими механическими и технологическими показателями. Для улучшения качества известного цемента необходимо вводить дополнительные операции на стадии измельчения клинкера и корректировать свойства целевого продукта. Задача предлагаемого изобретения - улучшение качества целевого продукта за счет повышения механических свойств и улучшения технологических показателей при одновременном упрощении процесса его получения и сокращении сырьевых и трудозатрат. Поставленная задача достигается тем, что при осуществлении предлагаемого способа получения цемента, включающего смешение карбонатного компонента, золошлаковых отходов ТЭЦ в присутствии воды, обжиг полученной сырьевой смеси до спекания с образованием цементного клинкера в присутствии добавок с образованием целевого продукта, карбонатный компонент предварительно измельчают, а золошлаковые отходы ТЭЦ используют после магнитной или электросепарации при содержании в них 4-6 мас.% F2O3. Магнитную сепарацию золошлаковых отходов осуществляют в стандартных магнитных сепараторах в одну, две или три стадии для удаления железистой фракции. Многостадийную магнитную сепарацию ведут путем последовательной обработки отходов соответственно на двух или трех сепараторах, включенных последовательно. Железистые компоненты отделяют, а оставшуюся часть используют в качестве алюмосиликатного сырья при производстве цементного клинкера. Электросепарацию (электростатическую обработку) золошлаковых отходов осуществляют на стандартных электросепараторах известным способом. Железистую фракцию, содержащую в основном магнетит и гематит, удаляют, а оставшуюся (диэлектрическую) фракцию используют в качестве алюмосиликатного сырья при производстве цементного клинкера. Предлагаемый способ дополнительно характеризуется тем, что на стадии измельчения клинкера заявляемые золошлаковые отходы ТЭЦ могут быть использованы в качестве гидравлических алюмосиликатных добавок. Золошлаковые отходы ТЭЦ после проведения магнитной или электросепарации содержат: SiO2 - 45 - 55%; Al2O3 - 12 - 15%; Fe2O3 - 4 - 6%; CaO4 - 6%; MgO - 1 - 2%; SO3 - 0,17 - 2,0; потери после прокаливания 6 - 16%. Для осуществления способа предлагается сырьевая смесь цементного клинкера по варианту 1, содержащая известняк и золошлаковые отходы ТЭЦ, при этом золошлаковые отходы ТЭЦ подвергнуты магнитной или электросепарации для удаления из них железистой фракции до содержания 4-6 мас.% Fe2O3 при следующем соотношении компонентов на сухие продукты, мас.%: Известняк - 70-90 Указанные золошлаковые отходы ТЭЦ - 10-30 Предлагается также сырьевая смесь цементного клинкера по варианту 2, содержащая известняк, глину и золошлаковые отходы ТЭЦ, при этом последние подвергнуты магнитной или электросепарации для удаления из них железистой фракции до содержания 4-6 мас.% Fe2O3 при следующем соотношении компонентов на сухие продукты, мас.%: Известняк - 70 - 90 Указанные золошлаковые отходы ТЭЦ - 3-27 Глина - остальное Предлагаемые составы сырьевых смесей для получения цементного клинкера и способ получения цемента связаны между собой единым изобретательским замыслом как целое и его часть (варианты), что удовлетворяет требованию "Единство изобретения". Предлагаемые составы цементного клинкера и способ получения цемента на его основе отличаются от известного тем, что в качестве активного алюмосиликатного компонента используют предварительно подвергнутые магнитной или электросепарации золошлаковые отходы ТЭЦ при заявляемом соотношении компонентов. Хвосты золошлаковых отходов вводят на стадии мокрого смешения сырьевых компонентов друг с другом. Сравнительный анализ предлагаемых составов сырьевой массы для получения цементного клинкера и предлагаемого способа получения цемента с прототипом позволяет сделать вывод об их соответствии критерию "Новизна". Предложенный способ, в отличие от известного, позволяет снизить содержание железосодержащих компонентов до требуемых значений. Использование золошлаковых отходов без предварительного проведения магнитной или электросепарации приводит к повышенному содержания железосодержащих компонентов в составе сырьевой массы, что, в свою очередь, снижает механические свойства целевого продукта и увеличивает время его схватывания. Использование в заявляемом нами способе метода магнитной или электросепарации позволяет провести частичное извлечение железосодержащих компонентов из золошлаковых отходов ТЭЦ. Оставшиеся в составе золошлаковых отходов следы железистых компонентов обеспечивают необходимое и достаточное их содержание в составе цементного клинкера, что позволяет добиться достижения высоких механических и технологических свойств целевого продукта. Введение заявляемого количества предварительно обработанных золошлаковых отходов в состав сырьевой массы цементного клинкера позволяет получить цемент улучшенного качества. Использование заявляемой сырьевой массы при реализации способа получения цемента позволяет сократить сырьевые и трудозатраты, т.к. исключает необходимость дополнительного введения большого количества и номенклатуры корректирующих добавок на стадии измельчения клинкера. Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критериям "Изобретательский уровень" и "Промышленная применимость". Предлагаемый способ получения цемента реализуют следующим образом. Магнитную сепарацию золошлаковых отвальных отходов, содержащих 12 - 19% окислов железа, проводят мокрым или сухим способом. Сухую магнитную сепарацию проводят с помощью трехбарабанного сепаратора марки 168-СЭ или любого аналогичного. Мокрую магнитную сепарацию проводят на двухбарабанных магнитных сепараторах типа 174 - СЭ, трехбарабанном А - СЭ или любом аналогичном. Электросепарацию проводят на электростатическом барабанном сепараторе любым известным способом. Портландцемент получают мокрым способом, т.е. подготовку сырьевых материалов ведут в присутствии воды. Известняк дробят в дробилках, после чего его подают в трубные мельницы, где происходит совместное тонкое измельчение известняка и предварительно обработанных методом магнитной или электросепарации золошлаковых отходов ТЭЦ. Из мельниц сырьевой шлам подают в железобетонные резервуары с мешалками или пневматическим перемешиванием смеси, называемых шлам-бассейнами. В шламовых бассейнах производят хранение и корректировку сырьевой смеси, т.е. смешение шламов разного химического состава для получения требуемого соотношения компонентов. Сырьевую смесь обжигают в барабанных вращающихся печах. Печь отапливается угольной пылью, газообразным топливом или мазутом, причем топливо сжигают внутри печи. Сырьевой шлам, подаваемый в печь из шлам-бассейна, движется противотоком горячим топочным газом. При этом последовательно происходит испарение воды, дегидратация минералов, диссоциация известняка и реакции между образующимся основным оксидом CaO и составляющими алюмосиликатного компонента, присутствующими в составе немагнитной части золошлаковых отходов в виде муллита, каолинита и альфа-кварца. В зоне спекания при температуре 1400 - 1450oC окончательно формируется цементный клинкер. Полученный клинкер охлаждают холодным воздухом в колосниковых холодильниках. Из холодильников клинкер подают на склад, где он вылеживается некоторое время для гидратации свободной извести и связывания ее гидравлическими добавкам. Вылежавшийся клинкер совместно с гидравлическими или инертными добавками и добавкой гипса, регулирующей сроки схватывания, размалывают в шаровых цементных мельницах и отправляют на железобетонные силосы, снабженные аэрирующими днищами. В качестве гидравлических добавок могут быть использованы любые известные добавки, содержащие активные кремнеземистые компоненты, повышающие водостойкость цементов и способствующие их твердению под водой. В качестве гидравлических добавок в состав цемента могут быть введены заявляемые золошлаковые отходы ТЭЦ, связывающие свободную Ca(OH)2 в гидросиликаты кальция и повышающие плотность бетона. В цемент могут быть также введены любые известные пластифицирующие добавки, повышающие эластичность и связность цементного теста, известные инертные наполнители - песок, известняк, доломит и кислотостойкие добавки - андезит, бештаунит, гранит и др. Состав для изготовления цементного клинкера готовят путем смешивания рецептурного количества известняка с рецептурным количеством заявляемых золошлаковых отходов ТЭЦ с влажностью 4-6%, предварительно подвергнутых магнитной или электросепарации для удаления железистой части. Заявляемый способ и сырьевая масса для изготовления клинкера (варианты) иллюстрируется следующими примерами. Пример N 1. В качестве карбонатного компонента используют известняк по ТУ 21-34-2-90 с содержанием MgO не более 3% и влажностью 2-3%. Известняк загружают в щековую дробилку СМД-111 для грубого размола кусков до размера не более 200 мм с последующей подачей на сырьевую мельницу для тонкого помола при влажности 35-37%. Размолотый известняк подают в шламовый бассейн вместе с предварительно обработанными золошлаковыми отходами ТЭЦ. Золошлаковые отходы ТЭЦ, представляющие собой кислые отвальные золы со шлаковых полей Рефтинской ТЭЦ, после проведения мокрой магнитной сепарации при напряжении 750 Э содержат муллита (3Al2SiO2) более 50 мас. %, каолинита (AI2SiO5(OH)4) до 28 мас.%, -кварца (SiO2) до 28 мас.%, суммарное количество фракции оксидов железа до 6 мас.%, потери после прокаливания, TiSi2, Mg2Ca и AlO(OH) до - 14%. Сырьевые компоненты дозируют в соответствии с заявляемым рецептурным соотношением: составов по варианту 1- N 1, 2 и 3. В шламовом бассейне сырьевые компоненты перемешивают в присутствии воды и подают во вращающуюся печь для обжига и спекания с образованием клинкера. Полученный клинкер охлаждают и направляют в цементные мельницы для размола и дополнительного введения корректирующих и активных добавок при перемешивании. В качестве корректирующих добавок используют гипс, в качестве активных добавок используют трепел. Наличие и количество добавок определяется видом и маркой целевого цемента. В табл. 1 приведены данные, иллюстрирующие заявляемые составы для изготовления клинкера. Пример N 2. Осуществляют аналогично примеру 1. На стадии подготовки сырья размолотый известняк подают в шламовый бассейн вместе с предварительно обработанными золошлаковыми отходами ТЭЦ и глинистым компонентом. Указанные сырьевые компоненты дозируют в соответствии с заявляемым рецептурным соотношением: составов по варианту 2 - N 4, 5 и 6. Данные, иллюстрирующие заявляемые составы для изготовления клинкера, приведены в табл. 1. В табл. 2 приведено сопоставление получаемых марок цемента с использованием клинкера заявляемых составов и по прототипу. Цементы получены при сопоставимых условиях. Из представленных данных видно, что использование предлагаемых составов для изготовления цементного клинкера позволяет решить поставленную задачу. Получаемый клинкер соответствует ГОСТ 10178-85. Цемент, получаемый из клинкера, приготовленного согласно заявляемым рецептурам, соответствует ГОСТ 6613-86 и относится к маркам ПЦ - 300 - ПЦ - 500. Цемент, получаемый из клинкера по прототипу, соответствует марки ПЦТО - 100. Таким образом, использование заявляемого клинкера позволяет получить цемент достаточно высокого качества. Кроме того, пониженное содержание железосодержащих компонентов в исходном сырье позволяет устранить необходимость дополнительного введения специальных корректирующих добавок, что в свою очередь приводит к упрощению процесса и сокращению сырьевых и трудозатрат.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения цемента, включающий смешение карбонатного компонента, золошлаковых отходов ТЭЦ в присутствии воды, обжиг полученной сырьевой смеси до спекания с образованием цементного клинкера, охлаждение и измельчение клинкера в присутствии добавок с образованием целевого продукта, отличающийся тем, что карбонатный компонент предварительно измельчают, золошлаковые отходы ТЭЦ используют после магнитной или электросепарации, при содержании в них 4 - 6 мас.% Fe2O3. 2. Сырьевая смесь для изготовления цементного клинкера, содержащая известняк и золошлаковые отходы ТЭЦ, отличающаяся тем, что она содержит золошлаковые отходы, подвергнутые магнитной или электросепарации, содержащие 4 - 6 мас.% Fe2O3, при следующем соотношении компонентов на сухое вещество, мас. %: Известняк - 70 - 90 Указанные золошлаковые отходы ТЭЦ - 10 - 30 3. Сырьевая смесь для изготовления цементного клинкера, содержащая известняк, глину и золошлаковые отходы ТЭЦ, отличающаяся тем, что используют золошлаковые отходы, подвергнутые магнитной или электросепарации, содержащие 4 - 6 мас.% Fe2O3, при следующем соотношении компонентов на сухое вещество, мас.%: Известняк - 70 - 90 Указанные золошлаковые отходы ТЭЦ - 3 - 27 Глина - Остальное

www.freepatent.ru

Вяжущие материалы (глина, известь, цементы)

Садовый дом

Делаете ли вы бетон, раствор для кирпичной кладки или штукатурный состав — каждый раз речь идет о смесях из во­ды, вяжущего и заполнителей. О заполнителях уже было ска­зано — песок (мелкий заполнитель) и щебень или гравий (крупный заполнитель). Вяжущие материалы — цемент, известь, гипс, глина.

132

О вяжущих необходимо знать как можно больше. Основ­ной показатель этих материалов — Прочность, оценивается маркой. Скорость твердения — характеризует возможности использования вяжущего во времени. Наиболее быстро твердеют гипсовые растворы, медленнее всего — известко­вые, которые иногда набирают прочность многие годы, поэтому старинная кладка может оказаться сейчас прочнее, чем в годы ее строительства. Схватывание — процесс потери пластичности. Все операции с растворами (транс­портирование и укладку) необходимо заканчивать до начала

Схватывания.

Глина. Для кладки надземной части сооружений, особенно

Когда работы ведутся в летних условиях и не нужна высокая прочность, часто применяют глиняные растворы.

Если глины Жирные, песок при растирании пальцами не ощущается, а жгутик длиной 15—20 см и диаметром 1,5—2 см вытягивается плавно и в месте разрыва образует острые кон­цы. Для растворов на жирных глинах характерны составы 1:4

(глина:песок по объему),

Если глины средней Жирности, острых концов в месте раз­рыва такого же жгутика не будет, шейка разорвется при диаметре 3—4 мм. Рекомендуются составы при соотношении

Глины и песка 1:3,

Если вы используете тощие Глины, то испытательный

Жгутик растягивается мало и дает неровный разрыв. В сос­тавах для кладки в таком случае соотношение глины и песка

Принимают 1:2,5.

Известь. Вместе с мастерами каменных дел из Византии

На Киевскую Русь пришли и какие-то новые названия, одно особенно важное — что-то вроде "азбестос" или "азвестион". В точном переводе — негашеный, и его наши предки доволь­но скоро переделали на "известку", "известь". (Греческий оригинал пригодился позже, много столетий спустя, когда в ход пошел "горный лен" — асбест). На практике самодеятель­ному строителю не приходится обжигать известняки для полу­чения Извести-кипелки. О ней и говорят "негашеная известь", дважды, подчеркивая одно и то же. Ее гашение в бытовых условиях ДЛЯ получения Извести-пушонки и Известкового теста (молока) — дело обычное. Для этого нужны несложный ящик (творило) и яма или бак для замачивания извести. Там она обычно и хранится под слоем воды. Гашеную и негашеную разновидности извести применяют в кладочных и штукатур­ных растворах и для приготовления известковых красок. Широко известны различия извести по особенностям твер­дения. Воздушная известь твердеет и сохраняет прочность только на воздухе, использовать ее во влажных условиях экс-

133

Плуатации не рекомендуется. Известь гидравлическая после твердения в течение одной—трех недель на воздухе способ­на набирать прочность и в воде. Варианты применения гидравлической извести — это бетоны низких марок, изго­товление изделий с тепловлажностной обработкой и др. Можно сказать, что массовое увлечение высокопрочными цементами неправомерно вытеснило известь из

Традиционных областей ее применения в малоэтажном строительстве.

Марки гидравлического вяжущего составляют от 25 до 200. В практическом плане качество извести по прочности можно проверить следующим способом: на растворе из известкового теста и песка (1:3) складывают столбик из 8 шт. полнотелого красного кирпича. Через 4 дня столбик поднимают за верхний кирпич. Если столбик не разорвал­ся — известь хорошая.

Строительные преимущества извести очевидны — извест­ковые растворы подвижны и пластичны, хорошо сцепляются с кирпичными, шлакобетонными, а также деревянными повер­хностями, на которые набита дранка. Поэтому для применения рекомендуют сложные цементно-известковые составы, в кото­рых известь выполняет еще и роль пластификатора, значительно улучшая удобоукладываемость.

Цементы. Основной вяжущий материал, который твер­деет на воздухе и в воде. Специалисты не говорят о це­менте вообще, а только о его конкретных разновидностях — портландцементе, глиноземистом цементе, для строительных растворов и др. Портландцемент часто выпускают с активными минеральными добавками: с тонкомолотыми доменными шла­ками (шлакопортландцемент), с трепелом, диатомитом и пем­зой (пуццолановый портландцемент). Другие добавки, ускоря­ющие твердение, повышающие подвижность раствора или снижающие гигроскопичность во время хранения, позволяют получить быстротвердеющий пластифицированный или гидро­фобный портландцемент. Глиноземистый цемент нужен для быстротвердеющих (но не быстросхватывающихся!) растворов и бетонов, из которых делают жаростойкие конструкции, его составы хорошо противостоят агрессивным сульфатным во­дам, хотя разрушаются от щелочных. Расширяющийся глино­земистый цемент хорош для безусадочных составов, заче-канки швов и раструбов, гидроизоляционной штукатурки. Цемент для строительных растворов отличается несколько замедленным набором прочности, не рекомендуется в армированных бетонах и в случаях высоких требований по мо­розостойкости.

134

О прочности цемента говорит его марка. Мы используем низкомарочные и рядовые цементы. Их марка 200—300 (20— 30 МПа), она говорит о величине предела прочности при сжатии в кгс/см. прочностные качества цемента зависят от продолжительности его хранения. Так что не запасайтесь це­ментом впрок, рассчитывая всегда иметь его под руками. В первые полгода цемент ежемесячно теряет 5% своей активности, к концу года от прежней активности остается ме­нее 2/3, а к двум годам — не более половины. Бессрочно хра­нятся только гидрофобные разновидности цементов. Для других гарантия цементного завода на соответствие указанной марки дается на срок не более одного месяца. Хорошие це­менты при сжатии в кулаке не комкуются, легко просыпаются, в руке не остается мелких комочков, характерных для лежалых

Цементов.

Садово-огородный рыхлитель «Крот» выпускается в нескольких модификациях с шириной: 400; 500; 600; 700 мм. Его преимущество перед традиционными инструментами заключаются в следующем: • снижаются затраты труда на перекопку участка; • …

Ковролин – универсальный вариант отделки пола для загородного коттеджа или городской квартиры, которое привнесет в ваш дом тепло, уют, создаст расслабляющую атмосферу. Производители, стремясь увеличить срок эксплуатации изделий, применяют новейшие …

Материалы и инструмент. Для покрытия крыш используют кровельную листовую сталь, которую промышленность выпу­скает шириной 510—1250, длиной 720—3000 и толщиной 0,25—2 мм. В строительстве основным кровельным ма­териалом является тонколистовая кровельная неоцинкованная …

msd.com.ua

Глина в качестве добавки в смешанных цементных растворах

Применение глины в качестве добавки в смешанных цементных растворах наряду с диатомовыми землями и обычно применяемой известью. В первом приближении можно считать, что содержание глины по весу по отношению к цементу не должно превосходить 1:1 — 1,25 : 1. При большей величине добавки глины качество растворов в отношении их морозостойкости и коэфициента размягчения может значительно снизиться, почему в настоящее время еще нельзя судить о пригодности таких растворов для кирпичной кладки. Большое количество проведенных испытаний не выявило каких- либо отрицательных- свойств цементно-глиняных растворов, которые могли бы повлиять на суждение о возможности их применения. Наоборот, испытания доказали в известных пределах ценные качества цементно-глиняных растворов, не говоря уже о том, что в большинстве случаев стоимость их ниже аналогичных растворов на других добавках. Однако качество применяемой глины, повидимому, все же играет существенную роль, так как различные глины давали в наших опытах достаточно разные результаты. В частности, глины с большим содержанием органических веществ давали растворы с наихудшими показателями. Наилучшие результаты в различных случаях испытаний и по различным характеристикам показали различные глины. Однако, в большинстве эти лучшие показатели относились к случаям введения в растворы кирпичных глин. Несмотря на значительное различие в химическом составе применяемых нами глин, какой-либо определенной зависимости между качеством получаемых растворов и химическим составом глин установить в настоящее время не удалось. Это должно, новидимому, составить предмет дальнейших исследований в этой области.

Однако уже теперь можно наметить некоторые пути к оценке качества глин и встречающихся в них соединений, могущих оказать отрицательное влияние на свойства цементно-глиняных растворов. Глины, вообще говоря, по своему минералогическому и химическому составу настолько разнообразны, это обстоятельство дает некоторым исследователям возможность утверждать о «наличия стольких же разновидностей глины, сколько месторождений подвергается обследованию» (Г. Зальманг). Помимо этого, слоистый характер значительной части залеганий делает состав глины весьма пестрым даже и в одном и том же месторождении. Поэтому к выбору и применению глин в смешанных растворах следует относиться с очень большой осторожностью. К числу возможных примесей к глине, могущих оказать известное влияние на прочность и стойкость смешанного раствора во времени, следует отнести часто встречающиеся в них: а) сульфиды — пирит и марказит; б) органические вещества (растительные ткани, битуминозные вещества, углерод, гуминовые вещества, в частности, гумусовые кислоты; в) некоторые легко растворимые соли в виде сульфатов железа (мелантерит), кальция (гипс), магния (эпсомит), калия и натрия, хлористый натрий и магний, растворимые силикаты щелочных и щелочно-земельных металлов, хлориды щелочных металлов.

Влияние пирита

Пирит в глине обычно встречается в виде зерен желтого цвета с металлическим блеском, кубиков и плоских розеток, видимых невооруженным глазом. Однако в так называемых квасцовых глинах пирит содержится и в мелкораспределенном состоянии, причем в этом случае он не может быть удален из глины даже путем отмучивания. По Райсу пирит можно встретить почти в каждом месторождении, но в глинах, залегающих у поверхности земли, его редко можно встретить в устойчивой форме, так как он на открытом воздухе быстро переходит в сульфат железа, а затем в лимонит (2Fe2Q3 3h3O), являющийся для смешанных растворов, по всем имеющимся данным, повидимому, безвредным. Однако при разложении пирита и марказита освобождается серная кислота, образующая сульфаты с содержащимися в глине карбонатами кальция, магния или железа. Надо отметить, что обычно глины, содержащие пирит или марказит, отбрасываются при производстве керамических изделий и идут в отвал. Во всяком случае глина ранее ее применения должна быть исследована на содержание в ней пирита. Гуминовые кислоты являютея частью гуминовых веществ, растворимую в щелочах. По Свен-Одену можно вообще различать:

а) гумусовую кислоту, нерастворимую в воде, черно-бурого цвета; б) торфяную, нерастворимую в воде, желто-бурого цвета, в) фульво-кислоту, растворимую в воде, светложелтого цвета.

Гуминовые вещества, в свою очередь, делятся на гуминовые кислоты, гумины, которые растворяются в крепких щелочах лишь при долгом кипячении, и гумусовый уголь, вовсе нерастворимый в щелочах. Гуминовые кислоты при нагревании также переходят в нерастворимое в щелочах состояние. Химическое строение гуминовых кислот остается в общем недостаточно выясненным, однако считается доказанным присутствие в них группы СООН. Присутствие гуминовых кислот может быть оценено по показателю концентрации водородных ионов. По данным проф. Швецова, можно вообще считать, что кислоты, содержащие только карбоксильную группу СООН, не оказывают особенно вредного действия на цементные растворы при добавлении их в воду затворения. Однако ввиду недостаточной выясненности химического строения гуминовых веществ и кислот вопрос о характере и степени возможного их влияния должен еще составить предмет планомерных исследований.

Отсутствие понижения прочности при затворении портландцемента на болотной воде, содержащей гуминовые вещества и, в частности, гуминовую кислоту, наблюдалось рядом исследователей. Д. Абрамс в 1924 году опубликовал результаты опытов по изучению прочности портландцементных растворов (в сроки от 90 дней до 2 1/2 лет), на основании которых можно установить отсутствие существенного понижения прочности растворов, затворенных на болотной воде. Инженер Сперанский рядом экспериментов с естественными и искусственными водами, содержащими гуминовые вещества, также показал возможность использования их для затворения цементных растворов. В этих опытах исследуемых торфяниковых вод колебался от 4,6 до 6,3, окисляемость же находилась в пределах от 11 до 50 мг кислорода на литр воды. В глинах же, по данным Зальманга, содержание гуминовых веществ обычно находится в пределах 0—0,5% при pH от 7,1 до 4,8; лишь в особо загрязненных глинах, отличающихся по большей части темносерым или коричнево-черным цветом, содержание гуминовых веществ доходит до 2—2,5% при значении pH от 6 до 7. В вышеуказанных опытах инж. Сперанского наблюдалось (в сроки до 90 дней) даже некоторое повышение прочности на сжатие образцов, затворенных на загрязненной воде, по сравнению с образцами, затворенными на дистиллированной воде (при хранении всех образцов в обычной чистой воде). Отсутствие серьезного влияния гуминовых веществ, введенных при затворении портландцемента, на прочность растворов можно объяснить наличием подавляющей массы цемента по сравнению с количеством вводимых и нейтрализуемых цементом реагентов.

Некоторое же наблюдаемое повышение прочности, применительно к общим данным проф. Б.Г. Скрамгаева и Г.К. Дементьева, может быгь объяснено некоторым повышением эффективности гидратации от действия кислот. Таким образом можно считать, что гуминовые вещества и кислоты в случае нахождения их в воде затворения вряд ли должны оказывать серьезное отрицательное влияние на прочность строительных растворов для кладки. Все же в опытах глины с органическими примесями показывали наихудшие результаты и склонность к некоторому падению прочности в дальние сроки твердения. Однако для глин с большим содержанием органических веществ нижеприводимые опыты Mache позволяют найти меры, способствующие уменьшению или устранению опасности от введения глин, содержащих в себе перегной.

В своих опытах Mache исследовал влияние введения чернозема, содержащего перегной, на прочность пластичных цементных растворов. Содержание перегноя в черноземе, определенное по методу М. Pietre, составляло 11,7%.

Рассматривая с этой точки зрения влияние присутствия перегноя, возможно думать, что и растворы с глинами, содержащими органические вещества, можно обезопасить от влияния последних путем введения дополнительной щелочи, в частности извести. Отсюда следует предположить, что трехкомпонентные растворы, предложенные проф. В.П. Некрасовым (цемент-известь-трепел или цемент-известь- глина), в некоторых случаях (введение небольших количеств извести при применении сырой глины и сырого трепела) с этой точки зрения смогут дать более высокие показатели прочности, нежели двухкомпонентные цементно-смешанные растворы.

Наряду с гуминовыми веществами в глине могут встречаться органические вещества и в других формах: а) в виде растительных тканей (листья, стебли, корни, куски древесных стволов), которые легко могут быть изъяты из глины при ее подготовке; б) в виде органических веществ битуминозного характера, влияние которых на качество цементного раствора может считаться вредным лишь в редких (например, в весьма вредной форме бурого угля) случаях; в) в виде твердого углерода в модификациях, сходных с антрацитом, что не должно считаться вредным.

Так как значительное содержание подобного рода органических веществ характеризуется сероватой, синевато-серой и черной окраской глины, а иногда и видимыми вкраплениями, то необходимо воздерживаться от применения подобных глин для строительных растворов. Глины же иного цвета было бы желательно проверять на содержание в них органических веществ и устанавливать степень кислотности путем определения показателя pH (впредь до разработки и проверки более простых приемов исследования).

Надо отметить, что прокаливанием глины при температуре красного каления или длительным нагреванием при температуре около 250° (например при сушке перед помолом) можно освободиться от значительной части органических веществ. В связи с этим стедует отметить, что, повидимому, применение глин, активизированных путем прокаливания, как это предлагалось вышеупомянутой инструкцией В.П. Некрасова (1933 г.), может быть уместным и выгодным в целом ряде случаев. Наиболее опасными для цементно-глиняных растворов примесями в глине могут явиться, помимо органических веществ, легко растворимые соли. Органические вещества могут непосредственно вызывать некоторое понижение прочности раствора, наличие же растворимых coелей может проявляться с течением времени и привести к последующему выветриванию раствора в силу явлений миграции солей. Под выпетриваннем строительных материалов обычно понимается потеря ими прочности и частичное или полное разрушение под влиянием атмосферных и других факторов. Явления выветривания строительных растворов вообще в той или иной степени встречаются сравнительно часто, причем основные причины такого выветривания могут быть разбиты на две важнейших категории:

1) Плохое смешивание раствора, ведущее к (наличию ослабленных участков, выветривающихся под влиянием, главным образом, действия мороза; при плохом перемешивании раствора не может быть осуществлено надежное и полное сцепление элементов кладки. При отсутствии же должного сцепления легко возникают трещины и повреждения в кирпичной стене даже от незначительных осадков фундамента. Эти трещины и являются очагами распространения явлений выветривания под влиянием последующего попадания воды в подобные трещины и замерзания их.

2) Выветривание в силу химических и физических влияний имеет место, в частности, при наличии в компонентах растворов сульфатов, карбонатов и хлоридов. Из вышеуказанных возможных растворимых солей в отношении явления выветривания наиболее безвредным является карбонат кальция, а затем сульфат кальция и сульфат калия. Наиболее же опасными солями (в этом отношении явлются сульфаты натрия, например, глауберовая саль (Na2SQ4 . 10Н2О), и сульфаты магния. Последняя соль особенно опасна в соединении с сульфатом калия, так как получающаяся тройная соль (K2S04 . MgS04 . 6Н2О) содержит значительное количество воды и кристаллизуется с значительным увеличением объема, еще большим, чем при кристаллизации сульфатов натрия.

В глине из сульфатов чаще всего встречается гипс, причем по данным Dawit и ряда других исследователей. содержание солей серной кислоты в глинах сильно колеблется и может быть довольно значительным. Например, по данным Nirsch. содержание SO3, в глине одного и того же месторождения колебалось от 0,016 до 0,271 %. Нужно, впрочем, отметить, что нередко и в обожженном кирпиче содержание SO3 доходит до 0,2—0,3%, что объясняется применением иногда для обжига угля со значительным содержанием соединений серы. Особенно часто высокое содержание S03 имеет место в сравнительно слабо обожженных сортах кирпича. Таким образом выветривание кладки под влиянием сульфатов может иметь место также и вследствие наличия их в штучных элементах кладки. Наряду с этим нужно отметить, что и в затвердевшем цементе, употребляемом для кладки, также может находиться ряд соединений, способствующих появлению выцветов. Разрушение раствора в швах кладки от явлений выцветания в общем происходит нижеследующим образом: влага, введенная в стену вместе с раствором, растворяет имеющиеся в наличии растворимые соли. По мере высыхания кладки с поверхности происходит движение растворимых солей по направлению к наружным поверхностям стены. В дальнейшем растворимые соли подходят к поверхности стены, где кристаллизуются в порах раствора и на поверхности. Так как эта кристаллизация происходит для значительной части растворимых солей с большим увеличением объема, то такая кристаллизация ведет к постепенному разрушению шва с поверхности, к отпаду штукатурки, частичному выкрашиванию кирпича, появлению ясно видимых налетов и т.п.

Явления выветривания особенно усиливаются при неизбежных колебаниях влажности, так как при изменении влажности среды большинство вышеуказанных солей то теряет, то вновь присоединяет кристаллизационную воду, меняя при этом объем и вызывая серьезные внутренние напряжения в теле раствора. Простейшие исследования глины на содержание в ней соединений, способных (произвести выцветы на кладке, можно произвести нижеследующим способом: берется стеклянный цилиндр (или, что лучше, колба с узким горлышком) и наполняется дестиллированной водой; на верхнее отверстие цилиндра или колбы плотно укладывается притертый кирпич; после этого цилиндр переворачивается таким образом, чтобы дестиллированная вода проникла в кирпич. В дальнейшем кирпич просушивается, причем в случае наличия в нем растворимых солей таковые выступают в виде беловатого налета. Для целей испытания глины предварительно должен быть отобран кирпич, не имеющий такого налета. Далее испытуемая глина просушивается, размельчается и затворяется большим количеством дестиллированной воды. Полученное жидкое глиняное молоко выливается иа кирпич, предварительное испытание которого показало отсутствие в нем растворимых солей. В том случае, если в глине находятся растворимые соли, таковые проникают в кирпич и по просушивании выступят на его поверхности в виде беловатого налета. Наличие растворимых солей в глине можно оценить также с помощью выпаривания остатка из воды, отфильтрованной от глины. Наличие осадка укажет на наличие растворимых солей.

Из прочих примесей, встречающихся в глине, кроме вышеуказанных, большинство возможно даже признать полезным. К числу (подобных примесей относятся: кварц в виде тонких частиц и зерен обычного песка, кремнезем в амофорном состоянии (встречающийся обычно в глине лишь в очень небольших количествах), гидраты кремнезема, слюды, гидрослюды. Влияние слюды оценивалось профессором Пономаревым, который при своих исследованиях системы цемент-слюда отмечал, что небольшие добавки измельченной слюды (в количестве 2 — 3%) не оказывают существенного влияния на прочность раствора, но повышают довольно резко связность получаемой массы.

Более значительные добавки слюды довольно серьезно понижали величины временного сопротивления растяжению и изгибу испытуемых образцов. Ожидать какого-либо вредного химического влияния слюды на вяжущую часть раствора нет оснований, если принять во внимание чрезвычайно высокую степень химической инертности слюд вообще. Наиболее опасным действием значительного количества слюды может явиться, как показывают исследования G.Kathrein, понижение морозостойкости раствора.

Так как глинах содержание слюды в огромном большинстве случаев весьма невысоко, то ожидать с этой стороны вредного влияния глины на смешанные цементно-глиняные растворы нет оснований. Гидраты глинозема, кремнезема и Окиси железа, иногда присутствующие в глинах в незначительном количестве, могут, по данным Rodt, оказать весьма благоприятное влияние на свойства раствора и, в частности, на его (прочность в дальние сроки твердения, связанного с высыханием.

Исследования, произведенные Михаэлисом над гелеобразными гидратами окиси кальция, глинозема, кремнезема и гидратом окиси железа, подвергнутыми высушиванию с целью частичного обезвоживания, показали возможность получения агрегатов весьма высокой прочности, особенно из гелей гидратов кремнезема и окиси железа. Влияние постоянно встречающейся в глинах окиси железа можно оценить и по опытам Грюна. По этим опытам введение 30% молотой окиси железа (считая от веса цемента) в цементно-песчаные растворы 1 : 3 дает даже некоторое повышение прочности растворов на растяжение при весьма незначительных изменениях прочности на сжатие (10%). Таким образом влияние этой составляющей глины не может быть признано вредным.

Содержащиеся в глинах тонкая пыль и тонкий песок по этим же испытаниям Грюна, а также по ряду других исследований оказывают также скорее положительное, чем отрицательное действие «а плотность и прочность цементных растворов, особенно в длительные сроки твердения. Однако, надо отметить, что это будет иметь место, понятно, не при всяких количествах введенной добавки, а лишь в тех случаях, когда гранулометрический состав строительного раствора будет находиться в определенных пределах. (Кроме того надо подчеркнуть, что по вышеприведенным исследованиям Ферэ добавление тонких песчаных частиц несравненно более повышает сопротивление строительных растворов растяжению и величину сцепления, чем сопротивление сжатию. Это указывает, что вообще добавка мелких частиц способна оказывать достаточно благоприятное влияние на качества раствора в кладке, но что назначение величины добавки шины должно производиться с полным учетом получаемого гранулометрического состава строительного раствора. Гидрослюды, присутствующие всегда в глинах, (гидроокись железа, присутствующие в некоторых глинах кальцит, доломит, глауконит, полевые шпаты являются, повидимому, безвредными отощающими примесями.

В общем, при применении глин в смешанных растворах, с большинством из этих примесей приходится считаться, как с (грубозернистыми примесями, частично заменяющими собой песок в строительных растворах. При подобном подходе сильно песчанистые глины должны «водиться в строительные растворы с обязательным учетом содержания в них крупнозернистых включений, т. е. с соответствующим увеличением дозировки такой песчанистой глины и с уменьшением количества вводимого песка.

Как видно из вышеприведенного беглого перечня, наибольшее внимание при выборе глин должно быть обращено, повидимому, на содержание в них растворимых солей и, в частности, сульфатов. Опыты, проведенные в Промакадемии имени тов. Сталина по применению сильно засоленных лессов, показали, что наличие в строительном растворе значительного количества растворимых солей приводит к появлению чрезвычайно сильно развитых выцветов на поверхности образцов, сопровождающихся размягчением и разрыхлением наружной их корки. В этом отношении особенно неприятными оказались сернокислые соли натрия, магния и калия. Так как растворимые соли легко могут оказать вредное влияние на раствор и кладку (явление эффлоресценции — появление выцветов), то глину, содержащую значительное количество таких солей можно использовать лишь после длительного ее вылеживания, способствующего выщелачиванию сульфатов или после обработки ее бариевыми соединениями.

Однако и тот и другой приемы могут дать эффект лишь в случае относительно невысокого содержания в глине растворимых солей и вдобавок лишь по отношению к некоторым из них. Опасность непосредственного влияния сульфатов на портландцемент в смешанном растворе несколько, повидимому, снижается как вследствие предполагаемого действия глины, аналогичного действию слабых пидравшических (добавок, так и особенно в случаях применения растворов для кладки, находящейся в воздушных условиях. Так как пирит, а также гипс и другие сульфаты являются нежелательными примесями к глине и при производстве из нее кирпича, то всякая кирпичная тайна обычно подвергается оценке с точки зрения наличия или отсутствия в ней подобных вредных минеральных примесей, почему данные и подобных испытаний могут быть использован и при выборе глин для растворов.

brusshatka.ru

Интересные факты о цементе

Цемент спасает от парниковых газов

Принято считать, что цемент стал приобретать привычные нам очертания в начале 19 века, хотя родственные материалы с похожими свойствами изготавливали ещё вавилоняне, ассирийцы, македонцы, римляне и многие другие народы.

При всей своей важности для человечества цемент имеет существенный недостаток – его производство сопровождается выбросами большого количества парниковых газов.

Они составляют 90% мирового объёма выбросов углекислого газа от промышленных процессов и 5% от совокупных выбросов, если учитывать сжигание ископаемого топлива. Происходит это потому, что для превращения известняка в цемент необходима температура около 1500 ˚C. Для её достижения также необходимо сжигать большое количество того самого ископаемого топлива.

А так как этот материал нужен практически повсеместно и производится в огромных количествах, экологи вполне имеют право испытывать серьёзное волнение по поводу его общемирового производства. Только с 1930 по 2013 год в мире было получено порядка 76 миллиардов тонн цемента, что привело к выбросу в атмосферу 38,2 гигатонн углекислого газа.

Вот еще информация о том, как За 2 года Китай произвел больше цемента, чем США за весь 20-й век

И, тем не менее, известен факт, что тот же самый цемент способен поглощать парниковые газы. Положительный эффект этого процесса для экологии никогда не оценивался. В надежде восполнить этот пробел и хотя бы частично оправдать цемент, за дело взялась международная команда исследователей под руководством профессора Университета Восточной Англии Дабо Гуаня.

Учёные обнаружили, что в ходе естественного процесса карбонизации цемента и материалов на его основе происходит поглощение углекислого газа из воздуха, с которым действительно стоит считаться. Они проанализировали новые полевые данные, собранные в Китае, а также уже имеющиеся результаты исследований цемента на протяжении всего срока его службы, включая вторичное использование, и смоделировали региональное и глобальное поглощение атмосферного углекислого газа всеми этими материалами между 1930 и 2013 годами.

Как сообщается в официальном пресс-релизе, за этот временной период цементные материалы должны были поглотить около 4,5 гигатонн углерода или, в пересчёте на углекислый газ, 16 гигатонн. И это компенсирует до 43% выбросов углекислого газа при их производстве.

 

Была обнаружена также интересная зависимость процесса поглощения углекислого газа от возраста цемента. Так с 2000 по 2013 год материалы старше 5 и 10 лет должны были поглощать ежегодно 25 и 14% от общего количества поглощённого углекислого газа, соответственно. То есть в ходе старения цемента эффективность процесса повышается. Это происходит в том числе и потому, что материал "в возрасте" более склонен к разрушению, что в свою очередь ведёт к образованию новых полостей и поверхностей, готовых к полезной работе.

По мнению специалистов, результаты этого исследования заставят существенно пересмотреть модели глобальных выбросов парниковых газов в атмосферу. Кроме этого, они показывают, что цемент, сам по себе, – не такое уж большое зло, каким его выставляют экологи, и что главная проблема – это всё то же ископаемое топливо. И если его хотя бы частично удастся заменить при производстве, то в долгосрочной перспективе использование цемента может потенциально иметь даже положительный экологический эффект.

Результаты работы были опубликованы авторами в издании Nature Geoscience.

Казалось бы, что может быть интересного в цементе. А оказывается есть. Что мы знаем о нём и вообще о вяжущих строительных смесях?

Цемент (лат. caementum — «щебень, битый камень») — искусственное неорганическое вяжущее вещество. Один из основных строительных материалов. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело.

В основном используется для изготовления бетона и строительных растворов. Цемент является гидравлическим вяжущим и обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем принципиально отличается от некоторых других минеральных вяжущих — (гипса, воздушной извести), которые твердеют только на воздухе.

Марка цемента это условная величина, обозначает, что прочность при сжатии, не ниже обозначенной марки (200, 300, 400, 500, 600)

Цемент для строительных растворов это малоклинкерный композиционный цемент, предназначенный для кладочных и штукатурных растворов. Изготавливают совместным помолом портландцементного клинкера, активных минеральных добавок и наполнителей.

Знаменитый портландцемент получается при нагревании известняка и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры +1450 - +1480 °С. Происходит частичное плавление, и образуются гранулы клинкера.

Клинкер (в цементной промышленности) — промежуточный продукт при производстве цемента.

При нагревании смеси полученной из известняка (около 75 %) и глины (около 25 %) или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450°С происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера.

Для получения цемента, клинкер перемешивают с несколькими процентами гипса (около 5 %, что зависит от марки гипса и содержания SO3 в клинкере) и тонко перемалывают. Гипс управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле.

Клинкер размалывают совместно примерно с 5 процентами гипсового камня. Гипсовый камень управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция.

Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67 % СаО, 22 % SiO2, 5 % Al2О3, 3 % Fe2O3 и 3 % других компонентов и обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза. В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.

История появления цемента

Способы производства вяжущих веществ были изобретены где-то в 3-4 тысячелетии до нашей эры. Это происходило в процессе обжига горных пород и последующего измельчения продуктов обжига. Первые искусственно созданные вяжущие вещества – известь и строительный гипс применялись во время строительства бетонной галереи лабиринта в Египте в 3600 году до нашей эры, римского Пантеона, Великой Китайской стены, фундаментов древних домов в Мексике. Вяжущие материалы известь, гипс и глина обладают способностью затвердевать только на воздухе потому они и называются воздушными. Прочность у всех воздушных вяжущих материалов довольно невысокая.

По прошествии времени водостойкость таких известковых растворов уже умели повышать путем ввода в раствор обожженной глины мелкого помола и вулканических пород, называющиеся «пуццоланы» (так назывались они потому, что залежи этих пород находились в древнем Риме возле города Поццуолли).

В Москве с 1584 года действует так называемый «Каменный приказ», основной задачей которого было производство кирпича и заготовка камня для строительства, также он занимался и производством извести.

На протяжении многих тысячелетий только воздушные смеси извести и гипса были вяжущими материалами. Их большим недостатком была низкая водостойкость.

В связи с большой интенсивностью развития в 18-м веке промышленности в России возникла необходимость в систематизации знаний о вяжущих веществах, создания их усовершенствованных видов.

Нам же цемент известен с 1822 года. Егор Челиев, русский строитель, методом смешивания глины и извести получил материал с вяжущими свойствами. По происшествии нескольких лет он выпустил книгу, в которой описал процесс приготовления цементных материалов и бетона, а также все преимущества использования их при кладке кирпичей в строительстве набережных и зданий.

Англичанин Д. Аспинд в 1824 году получил на изготовление цемента патент. Он предложил изготавливать цемент следующим образом: нужно смешать глину и известковую пыль, и эту смесь подвергнуть обработке при высокой температуре. Получился серый материал (клинкер). Его необходимо было измельчить до мелкого помола и смешать с водой. При высыхании получался материал высокой прочности. Этот материал назвали портландцемент. В городе Портланд добывали камень, похожий по своей прочности и цветом на цемент, который был получен Аспиндом.

После появления цемента он был оценен по достоинству. Сейчас без использования цемента даже нельзя представить себе ни одно строительство или ремонт. Цемент это не конкретный строительный материал. Это название обобщает группу веществ с такими физическими характеристиками как, вязкость, порошкообразность, способность образовывать вместе с водой пластичную массу, которая принимает, высыхая, камневидное состояние. Этот процесс полностью односторонний.

Если цемент затвердел, то в первоначальное состояние он не вернется никогда. Основные компоненты цемента – глинистые, маргелистые, известковые породы и добавки (шлак, бокситы и др.) В процессе высокотемпературной и высокотехнологичной обработки сырье попадает в стадию частичного либо полного плавления. При этом процессе образуются алюминаты или силикаты кальция, благодаря им цемент приобретает высокую прочность. Есть очень много видов цемента: портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановый и шлаковый цементы, специальные цементы, например, кислотоупорный и др.

animalworld.com.ua


Смотрите также