Портландцемент: сырье, обжиг, основы производства

Портландцементом - гидравлическое вяжущее, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80%). Портландцемент получают совместным измельчением клинкера и гипса. Гипс (природный) вводится для замедления сроков схватывания. Клинкер получают обжигом до спекания при t= 1450-1500 C сырьевой смеси из известняка и глины.
Сырьем для производства портландцемента служат:
1. карбонатные породы (известняк, мел, известковый туф) обеспечивающие содержание СаСОз в пределах 75-78%;
2. глинные породы (глина, глинистые сланцы-22-25%);
3. корректирующие добавки.
Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при влажном способе производства осуществляется во вращающихся печах при t=1450оС. Печь представляет собой длинный, слегка наклоненный цилиндр длиной до 185м и диаметром 5м. Сырье занимает только часть печи, и при ее вращении медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны:
1) В зоне испарения (t=200° С) протекают удаление воды из материала, его подсушка.
2) В зоне подогрева материал нагревается до 500-700оС; начинаются химические реакции, происходит разложение и выгорание органических веществ. (50% длины печи)
3) В зоне декарбонизации температура материала повышается до 900-1100оC; происходит разложение карбоната кальция, распад глинистых минералов, появляется свободная известь. Образуются минералы 3СаО*Al2O3, СаО*Al2O3, 2CaO*SiO2 –белит.
4) В экзотермической зоне (t до 1300° С) скорость реакций увеличивается, образуется C2S, алюминаты и алюмоферриты (3СаО*Al2O3, 4СаО*Al2O3*Fe2O3).
5) При поступлении в зону спекания (t=1450° С) материал начинает частично расплавляться. Образуется основной минерал.
6) В зоне охлаждения температура снижается до 1000° С. Последующее охлаждение клинкера до температуры ~50 С происходит на выходе клинкера из печи, клинкер выдерживается на складе.
Производство ПЦ – сложный технологический и энергоемкий процесс, включающий добычу, доставку, приготовление сырьевой смеси, обжиг смеси до спекания (получение клинкера), помол клинкера с добавкой гипса. При мокром способе производства тонкое измельчение сырья ведется в водной среде, а шихта (смесь материалов, загруженных в плавильную печь) получается в виде сметанообразной массы — шлама. Поступающий из карьера известняк подвергается дроблению до частиц размером 8-10 мм. Куски добытой глины измельчают в дробилках. Глиняный шлам с влажностью 60-70% подают в сырьевую мельницу, где он размалывается совместно с раздробленным известняком. Из мельницы шлам влажностью 32-40 % подается в печь для обжига. При сухом способе сырьевая шихта представляет собой тонкомолотый сухой порошок, называемый сырьевой мукой. При сухом способе затраты тепла в 2 раза меньше, чем при мокром способе производства.

Основные понятия о бетонной смеси и бетоне

Бетоны – искусственные каменные материалы, полученные из затвердевшей смеси вяжущего вещества, воды и крупного и мелкого заполнителей, взятых в определенных пропорциях. До затвердевания называется бетонной смесью.
Бетонная смесь - рационально составленная и тщательно перемешанная смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения.
Железобетон — строительный материал, состоящий из бетона и стали (1867 год Жозеф Монье).

Основными свойствами бетонной смеси являются удобоукладываемость и нерасслаиваемость.
1)Удобоукладываемость характеризует способность бетонной смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней. Удобоукладываемость оценивают подвижностью или жесткостью. Чем водосодержание выше, тем больше подвижность и меньше жесткость.
Подвижность смеси оценивается осадкой конуса, отформированного из бетонной смеси под действием собственной массы.
Жесткость бетонных смесей оцениваются с помощью спецприбора - технического вискозиметра.
2)Нерасслаиваемость (пластичность) - способность сохранять свою однородность и не расслаиваться при транспортировании, выгрузке и укладке, определяют путем измерения деформации столба бетона при встряхивании.