Обломочные;
Хемогенные и органогенные;
Глинистые.
Обломочные образуются из механических осадков (гравий, песок, глины и пр.).
Хемогенные образуются из химических осадков истинных и коллоидных растворов. Выпадение осадка из растворов зависит главным образом от концентрации растворенных солей и температуры раствора. К химическим породам относят галитит, калийные соли, некоторые известняки, доломит, бокситы, кремнистые породы.
Органогенные образуются в результате деятельности организмов, при этом различают фитогенные (из растений: диатомит, уголь) и зоогенные (из животных: мел, известняк, нефть).
Химический состав осадочных горных пород более разнообразен, чем исходных магматических и метаморфических пород. Это объясняется очень тонким разделением продуктов разрушения этих пород и переходом в раствор их составных частей.
Минеральный состав осадочных пород характеризуется присутствием тех минералов, которые являются устойчивыми в зоне осадконакопления или образуются при экзогенных процессах. Среди них: кварц, халцедон, опал, минералы группы каолинита (каолинит, монтмариллонит и т. д.), глауконит, силикаты железа, гидроокислы железа, марганца, аллюминия; карбонаты - кальцит, доломит, сидерит, арагонит; галоидные соединения и сульфаты - галит, сильвин, карнамит, гипс, барит, целестин, мирабинит и т. д.
К метаморфическим относятся магматические или осадочные породы, измененные в результате нагревания, давления или химических реакций. О реликтовой структуре говорят в том случае, когда в породе сохраняется текстура исходной материнской породы. Так в метаморфизованных осадочных породах сохраняется их слоистость. В условиях одностороннего давления создаются благоприятные условия для развития минералов, вытянутых в одном или двух направлениях (призматических, игольчатых и др.), а также для их упорядоченной переориентации в горных породах.
В результате образуются следующие основные виды текстур:
сланцеватая - при однообразной ориентировке пластинчатых или удлиненных зерен;
полосчатая - при линейном обособлении отделбных минералов или их скоплений;
плойчатая - когда минеральные обособления смяты в мелкие складки;
очковая или линзовидная, образованная линзовидными, параллельно ориентированными скоплениями минералов и некоторые другие.
В некоторых породах, особенно контактово - метаморфических наблюдаются массивные структуры. Формы залегания метаморфических пород в абсолютном большинстве случаев наследуются от пород исходных. исключения составляют формы залегания контактово - метаморфических пород, представленных контактовыми ореолами.
Все многообразие земных ландшафтов сформировалось под влиянием трех основных факторов: твердости горных пород, составляющих поверхность суши, их структуры и сил природы, постоянно изменяющих очертания поверхности.
Вопрос 15.
Природные камни состоят из минералов. Они прочные, в большинстве случаев кристаллические, определяются по внешнему виду и определяют свойства природных камней в зависимости от вида, количества и состава минералов.
Свойства природных камней
• Прочность зависит от плотности смеси. Природные камни часто имеют большую плотность и поэтому подходят для частей зданий, несущих большую сжимающую нагрузку.
• Устойчивость против выветривания зависит от пористости камня. Пористые камни, как, например, определенные песчаники, имеют большую способность всасывания влаги (гигроскопичность). Мороз и выветривание могут их разрушить. Изменение температур может привести к образованию трещин.
• Обрабатываемость зависит от плотности и твердости. Бывают виды природных камней, которые можно легко пилить в мокром состоянии (травертин). Особо твердые камни, например базальт или гранит, требуют больших затрат при их обработке.
• Поверхность может иметь различную структуру.
• Цвет, а также текстура и эффекты могут быть очень многообразными.
Добыча природного камня осуществляется в коренных или рыхлых месторождениях, называемых карьерами. В зависимости от условий залегания, качества и запасов горных пород, географического положения различают: промышленные карьеры с большими запасами качественного природного сырья сроком действия более 10 лет. Они не связаны со строительными объектами, хорошо оснащены оборудованием и подъездными путями; притрассовые местного значения карьеры, расположенные в районе строительства объектов со сроком действия менее 10 лет и более высокой себестоимостью продукции по сравнению с промышленными.
В зависимости от условий залегания разработка пород может производиться открытым способом, в карьерах, реже подземным (например, разработка органогенных известняков в штольнях).или подводным, при неглубоком залегании пород от поверхности воды в реке, озере. Для открытой разработки наиболее удобны горизонтально или полого залегающие пласты пород, которые могут находиться выше или ниже дневной поверхности или быть на одном уровне с нею. Наиболее "экономичной считается разработка выходов пород (обнажений) на склонах с небольшим объемом вскрышных работ, сравнительно легким перемещением добытой породы вниз по склону и отсутствием необходимости отвода атмосферных и грунтовых вод от фронта разработки. При разработке пород учитываются также их прочность и трещиноватость, на основании которых определяется способ отделения породы от массива. Массивные магматические породы разрабатываются с применением взрывчатых веществ с предварительным пробуриванием скважин (шпуров, бурок) по рядам с последующим заложением в них взрывчатых веществ и тщательной заделкой каждой скважины. Буровзрывным способом можно получать монолиты больших размеров, а также рваный камень (бут) и щебень в массовом количестве.
Используются способы распиливания твердых пород (гранитов, мраморов и др.) с помощью механических дисковых пил, армированных пластинками твердых сплавов или абразивными порошками. В последние годы находит применение термогазоструйный аппарат для разработки массивов кварцеодержащих пород типа гранитов на блоки и другие штучные изделия. Работа аппарата основана на термическом воздействии горячей струи (свыше 2500°С) на породу, которая получается при сгорании керосина в кислороде и выбрасывается из сопла камеры. При такой высокой температуре возникают огромные внутренние напряжения, вызывающие резкие структурные деформации, сопровождаемые механическим раздроблением породы.
Природный камень, доставленный из карьеров, подвергается дальнейшей обработке, распиливанию и отделке для получения различных видов поверхности: грубой или сравнительно гладкой, в частности с применением шлифования и полировки. В процессе обработки используются пневматические инструменты и станки, с помощью которых получают необходимую фактуру (вид поверхности): бугристую, рифленую, бороздчатую и др.
Для получения щебня, каменной крошки, дробленого песка и минерального порошка породы после их добычи из месторождений подвергают дроблению и измельчению в камнедробилках, камне-крошилках с последующими операциями по фракционированию, обогащению, промывке и пр. Для получения крупно-, средне - и мелкозернистых минеральных материалов направляются отходы, получаемые в карьерах или на камнедробильных заводах и установках.
Вопрос 16.
Неорганическими вяжущими веществами называются порошкообразные минеральные материалы, которые при смешивании с водой или водными растворами некоторых солей образуют тесто (пластическую массу), способное со временем отвердевать, превращаясь в камневидное тело.
Все неорганические вяжущие вещества являются продуктами обжига соответствующего минерального сырья, т. е. они относятся к обжиговым строительным материалам. Однако ИСК, получаемые на их основе, относятся к безобжиговым, так как процесс их отвердевания происходит в условиях обычных температур.
Эту группу вяжущих разделяют на воздушные и гидравлические. Воздушные способны в тестообразном состоянии твердеть и длительно сохранять свою прочность только на воздухе, поэтому они применяются в наземных сооружениях, не подвергающихся воздействию воды. К ним относятся строительная воздушная известь, гипсовые, магнезиальные вяжущие вещества и жидкое стекло. Гидравлические вяжущие вещества способны после предварительного твердения на воздухе продолжать твердеть и в воде, увеличивая со временем свою прочность. Они могут применяться в наземных, подземных, гидротехнических и других сооружениях, подвергающихся воздействию воды. Среди них портландцемент, глиноземистый цемент, шлаковые и пуццолановые смешанные цементы, ряд специальных цементов, а также гидравлическая известь. В отдельную группу нередко выделяют вяжущие вещества, которые наиболее эффективно твердеют при автоклавной обработке с повышенным давлением пара и при высокой температуре. К таким относят известково-кремнеземистые, известково-шлаковые, известково-нефелиновые, песчанистые портландцементы и некоторые другие.
Среди побочных продуктов в цементной промышленности находят применение главным образом шлаки металлургические и золы, особенно шлаки первичных (доменные) и передельных (мартеновские) процессов, а также шлаки цветной металлургии, топливные и др. По химическому составу они делятся на основные и кислые.
Часто вносят в сырье вещества в виде активных минеральных добавок, как природных, например диатомит, трепел, опоку, трасс, пуццолану, пемзу, туф вулканический, так и искусственных — нефелиновый шлам, цемянку, глиеж (горелые породы), золы, шлаки. Нередко для получения вяжущих используют наполнители — тонко-измельченные кварцевый песок, известняк, доломит, андезит, диабаз, базальт, некоторые шлаки; поверхностно-активные добавки: гидрофильные — ССБ (сульфитно-спиртовая барда) и СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка) и гидрофобные — мылонафт, асидол, омыленный пек, олеиновая кислота и др.; ускорители твердения — хлористый кальций и хлористый натрий, соляная кислота, жидкое стекло, нитрит натрия и др.; замедлители твердения — двуводный гипс, серная кислота, сернокислое железо, клеи, ССБ и СДБ; пластификаторы для улучшения формовочных свойств сырьевого материала— глина, бентонит, трепел, диатомит; интенсифицирующие добавки (при помоле) —антрацит и др.
Сырье бывает одно- и многокомпонентным, составленным из нескольких исходных веществ. При многокомпонентном сырье для лучшего перемешивания и получения более однородной смеси компоненты предварительно совместно или по отдельности измельчают. После полного цикла подготовки сырья — дробления, помола, смачивания, корректирования состава — смесь подвергается термической обработке, или обжигу. При обжиге сырье теряет свободную воду, затем дегидратируется, отдавая химически связанную воду, и диссоциирует, распадаясь на отдельные оксиды. При последующем повышении температуры происходят реакции в твердом состоянии. Сырье изменяет свой химический состав, так как молекулы приходят в состояние с повышенной кинетической энергией — увеличиваются амплитуды и частоты тепловых колебаний: атомы или молекулы одного компонента как бы «отскакивают» со своей кристаллической решетки и присоединяются к атомам и молекулам другого реагирующего компонента при их близком соприкасании.
При последующем повышении температур образуется жидкая фаза, которая ускоряет химические реакции в расплаве. Сырьевая смесь превращается в продукт, наделенный новыми качественными характеристиками. Но для проявления вяжущих свойств потребуется еще перемолоть продукт обжига. Чем выше тонкость помола, чем больше удельная поверхность частиц вяжущего вещества, тем, следовательно, быстрее и полнее пройдут процессы растворения, химического взаимодействия с водой, затворения и образования новых гидратных соединений.
Вопрос 17-19.
Гипсовые вяжущие вещества Сырьем для производства гипсовых вяжущих веществ служат сульфатные горные породы, содержащие преимущественно минерал двуводный гипс.При тепловой обработке природный гипс постепенно теряет часть химически связанной воды, а при температуре от 110 до 180°С становится полуводным гипсом. После тонкого измельчения этого продукта обжига получают гипсовое вяжущее вещество. Гипсовые вяжущие вещества условно разделяют на строительный, формовочный и высокопрочный гипсы.
Гипс строительный является продуктом обжига тонкоизмельченного двуводного гипса. На отдельных заводах после обжига гипс подвергают вторичному помолу. Он относится к мелкокристаллической разновидности гипсового вяжущего вещества, что увеличивает водопотребность при затворении строительного гипса водой до стандартной консистенции теста. В отвердевшем состоянии обладает невысокой прочностью — 2... 16 МПа.
Гипс формовочный состоит также из полугидрата сульфата кальция, отличаясь от гипса строительного большей тонкостью помола.
Гипс высокопрочный является продуктом тонкого помола а-полугидрата, получаемого в результате тепловой обработки в условиях, в которых вода из гипса выделяется в капельно-жидком состоянии. Такие условия возможны в автоклаве в среде насыщенного пара при давлении 0,15... 0,3 МПа. Отличительной особенностью гипсовых вяжущих веществ является их низкий срок схватывания, что вызывает определенное неудобство при производстве строительных работ. По срокам схватывания они разделяются на быстро-, нормально- и медленнотвердеющие. Для продления сроков схватывания в гипсовое тесто нередко вводят добавки-замедлители, например кератиновый клей, сульфитно-дрожжевую бражку и др. Они адсорбируются частицами гипса, что затрудняет их 'растворение и начало схватывания.
Рассмотренные разновидности гипсовых вяжущих веществ применяют для различных целей. Строительный и формовочный с большим успехом используется при производстве гипсовых перегородочных панелей, сухой штукатурки, гипсолитных деталей, вентиляционных коробов, огнезащитных и звукопоглощающих изделий. Широкое использование всех этих изделий обусловливается относительной влажностью воздуха не более 60%, так как увлажнение гипсового изделия всегда связано с понижением прочности и ростом необратимых пластических деформаций (ползучести).
Воздушная строительная известь. Сырьем для производства воздушной извести служат плотные известняки, ракушечники, мел, доломитизированные известняки при условии, что содержание глинистых примесей в них не превышает 6%. Сырье обжигают при температуре 1000... 1200°С до полного удаления углекислого газа. Обжиг известняка производится в печах различных конструкций: шахтных, вращающихся, с «кипящим» слоем, в циклонно-вихревых печах во взвешенном состоянии, а также на движущихся агломерационных решетках. Распространен обжиг в шахтных печах, которые надежны в эксплуатации, позволяют использовать местные виды топлива и требуют меньшего его расхода, После обжига получают комовую известь или известь-кипелку (так ее называют из-за бурной химической реакции с водой). Это вещество обладает сильно развитой внутренней микропористостью и большим запасом свободной внутренней энергии, что проявляется при гашении комовой извести, т. е. присоединении воды с выделением большого количества теплоты.
Признаком высокого качества извести является высокое содержание в ней СаО + MgO. Недожог и пережог извести в печи снижают ее качество. Содержание чистых окислов CaO + MgO в общем количестве извести называют ее активностью. По активности и содержанию непогасившихся зерен определяется сорт извести.
Если комовую известь измельчить, получится молотая негашеная. Более распространена в строительстве известь гашеная, получаемая путем затворения водой негашеной извести.
При выделении теплоты часть воды гашения превращается в пар, под воздействием которого комовая известь превращается в тончайшие частицы гидратной извести размером в несколько микрон с высокой удельной поверхностью.
Гашение извести производится в условиях стройплощадки в творильных ящиках с сеткой для сцеживания разжиженного известкового теста (известкового молока) в гасильную яму, где оно выдерживается длительное время. В заводских условиях известь гасят в специальных барабанных гасителях. Гашение извести производят в пушонку или в известковое тесто. Для получения из пушонки известкового теста ее разбавляют водой. Обычно содержание воды в известковом тесте составляет примерно 50% (по массе). Гашеная известь медленно схватывается и твердеет, обладает низкой прочностью, поэтому кроме гашеной извести в строительстве применяют известь негашеную. По содержанию оксида магния в извести она подразделяется на кальциевую (MgO<5%), магнезиальную (MgO = 5... 20%) и доломитовую (MgO = 20... 40%); по времени гашения различают известь быстрогасящуюся (время гашения < 8 мин), среднегасящуюся (время гашения 8... 25 мин) и медленногасящуюся (время гашения не менее 25 мин).
Воздушную известь применяют для приготовления кладочных и отделочных растворов, изготовления штучных бетонных изделий, например известковошлаковых, силикатного кирпича и других известково-песчаных изделий автоклавного твердения.
Магнезиальные вяжущие вещества. Сырьем для магнезиальных вяжущих служат магнезит и доломит. Обжиг магнезита производится при температуре 750... 800°С (во вращающихся печах до 1000°С) до полного разложения MgСОз на MgO и СО2 с удалением углекислого газа. После помола MgO представляет собой воздушное вяжущее вещество, называемое каустическим магнезитом, оно имеет предел прочности при сжатии 40... 60 МПа, достигая иногда до 100 МПа.
Особенностью применения магнезиальных вяжущих веществ является затворение их водными растворами магнезиальных солей, причем начало схватывания наступает не позднее 20 мин, а конец — не позднее 6 ч. Магнезиальные вяжущие вещества имеют хорошее сцепление с органическими заполнителями и применяются для производства ИСК либо с древесными опилками (ксилолита), либо с древесной шерстью — узкой и длинной древесной стружкой (фибролита). Ксилолит используется для изготовления бесшовных полов и облицовочной плитки, фибролит — для производства теплоизоляционных изделий и перегородок помещений в поселковом строительстве.
Растворимое (жидкое) стекло. Для производства растворимого стекла сырьем служат в основном чистый кварцевый песок и кальцинированная сода или сернокислый натрий, значительно реже вторым компонентом является поташ.
Тщательно перемешанную сырьевую смесь расплавляют в стекловаренных печах при температуре 1300... 1400°С, а затем стекломассу выгружают в вагонетки. При быстром охлаждении она твердеет и раскалывается на куски, именуемые силикат-глыбой. Лучше всего растворять силикат-глыбу в автоклавах при давлении 0,6... 0,7 МПа и температуре 150°С, превращая ее в сиропообразную жидкость. Жидкое (растворимое) стекло применяют для производства кислотоупорных цементов, жароупорных бетонов, силикатных красок и обмазок, для пропитки (силикатизации) грунтовых оснований.
Вопрос 20.
Гидравлические вяжущие представляют собой тонкомолотые порошки, состоящие из силикатов и алюминатов кальция, гидратирующихся в водной среде с образованием прочного водостойкого искусственного камня. Химический состав соединений, входящих в состав гидравлических вяжущих, представляют в виде оксидов. Гидравлические вяжущие вещества могут быть использованы как в сухих (воздушных), так и во влажных условиях.
Известь строительная гидравлическая. Порошок серого цвета, получаемый обжигом до спекания мерилистных известняков, с объемной долей глинистых и тонкодисперсных песчаных примесей 6...25 %.Гидравлическая известь после предварительного твердения на воздухе твердеет в воде и по влажной среде.Гидравлическую известь используют для приготовления штукатурных и кладочных растворов, пригодных для эксплуатации как в сухих, так и во влажных средах.
Глина. Осадочная горная порода в виде смеси частиц песка, пылевидных и собственно глинистых частиц. В зависимости от содержания песка различают жирную, средней жирности (полужирную) и тощую (суглинки) глины. Глина обладает способностью во влажном состоянии образовывать пластичное тесто, легко принимающее заданную форму и сохраняющую ее после высыхания.В сельском строительстве глину используют как вяжущее вещество для штукатурных растворов.
Цементы. Изготовляют из природного мергеля (осадочной горной породы) определенного химического состава или из смеси известняка и глины, которую обжигают во вращающихся печах до спекания. Сырье после обжига называют клинкером. При совместном помоле клинкера с гипсом и другими добавками получают порошок сероватого цвета — цемент.Тонкость помола цемента влияет на скорость его схватывания и твердения, а также на прочность, и характеризуется величиной остатка на сите с сеткой установленного стандартами и техническими условиями номера.Цементы классифицируют: по виду клинкера и вещественному составу; прочности при твердении; скорости твердения; специальным свойствам.
Портландцемент. Получают путем совместного помола портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и необходимого количества гипса.
Шлакопортландцемент схватывается и твердеет медленнее, чем портландцемент.
Портландцемент пластифицированный. Получают при помоле клинкера 0,25 % концентрата сульфитно-спиртовой барды — поверхностно-активного вещества, повышающего пластичность и морозостойкость растворов, приготовленных на этом цементе.
Портландцемент гидрофобный. Получают, вводя при помоле клинкера 0,1...0,2 % мылонафта или другой гидрофобизующей поверхностно-активной добавки (асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот). Добавки снижают гигроскопичность цемента и повышают подвижность, удобоукладываемость растворных смесей и морозостойкость затвердевших материалов.
Портландцемент белый. Получают совместным измельчением белого маложелезистого клинкера, активных минеральных добавок и гипса. Применяют для архитектурно-отделочных работ. По степени белизны портландцемент делят на три сорта 1-, 2- и 3-й.
Портландцемент цветной. Получают совместным тонким измельчением белого и цветного портлаидцементного клинкера, минеральных и органических красителей (например, охры, железного сурика, окиси хрома), гипса и активной минеральной добавки.Выпускают цветные портландцемента желтого, красного, зеленого, голубого, розового, коричневого и черного цветов. Применяют для архитектурно-отделочных работ.
Глиноземистый цемент. Получают измельчением клинкера или сплава, которые изготовляют расплавлением сырьевой смеси (бокситов и известняков), обеспечивающей преобладание в готовом продукте низкоосновных алюминатов кальция. Глиноземистый цемент применяют для получения быстротвердеющих кислотостойкий растворов.
Портландцемент пуццолановый. Получают совместным помолом цементного клинкера нормированного минералогического состава, необходимого количества гипса и активной минеральной добавки вулканического или осадочного происхождения. Растворные смеси, изготовленные на этом цементе, не дают высолов и отличаются повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью.
Портландцемент сульфатостойкий. Получают помолом клинкера нормированного минералогического состава, не содержащего никаких добавок, кроме гипса. Растворы, приготовленные на этом цементе, обладают повышенной стойкостью к воздействию воды, содержащей соединения серы, но отличаются пониженной морозостойкостью.
Вопрос 21.
Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портланд-цементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.). При этом обеспечивается преимущественное" содержание в нем высокоосновных силикатов кальция (70—80%). Продукт, соответствующий по составу цементному клинкеру, можег быть получен также путем полного расплавления сырьевой смеси.Гипс в портландцемент добавляют для регулирования скорости схватывания и некоторых других свойств. Клинкерный порошок без гипса при смешивании с водой быстро схватывается и затвердевает в цементный камень, который характеризуется пониженными техническими свойствами.
- по химическому составу: общему (валовому) содержанию в цементе химических элементов, представленных в оксидной форме. Обычно в портландцементе определяют содержание СаО, SiO2, AI2O3, Fe2O3, MgO, К2О, Na2O, SO3, а также ионов Cl-.
- по вещественному составу: содержанию клинкера, гипса и добавок в массовых %. При этом обычно указывается не только содержание добавок, но и их тип (шлак, зола, трепел и т.д
- по фактическому фазово-минералогическому составу цемента: содержанию основных минералов и фаз, определённому инструментальными методами физико-химического анализа — петрографическим, рентгенофазовым и др. В этом случае состав цемента, наряду с фазами клинкера (алит, белит, алюмоферрит, алюминат), характеризуется содержанием минералов и фаз, входящих также в состав гипса и добавок.
Производство портландцемента включает ряд технологических операций, которые можно разделить на две основные группы. Первая - это операции по производству клинкера, вторая - измельчение клинкера совместно с гипсом, а в ряде случаев и с другими добавками, т. е. приготовление портландцемента. Получение клинкера - наиболее сложный и энергоемкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Доля клинкера в стоимости портландцемента достигает 70-80%. Производство клинкера состоит из добычи сырьевых материалов, дробления, помола и смешивания их в определенном соотношении, обжига сырьевой смеси и магазинирования клинкера. Комплекс операций по получению из клинкера портландцемента включает следующие технологические процессы: дробление клинкера, сушку минеральных добавок, дробление гипсового камня, тонкое измельчение клинкера совместно с активными минеральными добавками и гипсом, складирование, упаковку и отправку цемента потребителю. Даже в пределах одного месторождения химико-минералогический состав сырья меняется в широких пределах. Поэтому получение сырьевой смеси постоянного состава - сложная задача. С другой стороны, перерабатываемое цементной промышленностью сырье отличается не только составом, но и физико-техническими свойствами (влажностью, прочностью и т. д.). Для каждого вида сырья должен быть выбран такой способ подготовки, который обеспечивал бы тонкое измельчение и равномерное перемешивание компонентов шихты с минимальными энергетическими затратами. Это послужило причиной появления в цементной промышленности трех способов производства, отличающихся технологическими приемами подготовки сырьевых смесей: мокрого, сухого и комбинированного.
При мокром способе тонкое измельчение сырьевой смеси производят в водной среде с получением шихты в виде водной суспензии - шлама влажностью 30-50%.
При сухом способе сырьевую шихту готовят в виде тонкоизмельченного сухого порошка, поэтому перед помолом или в процессе его сырьевые материалы высушивают.
Комбинированный способ может базироваться как на мокром, так и на сухом способе приготовления шихты. В первом случае сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, а затем обезвоживают на фильтрах до влажности 16-18 % и подают на обжиг в печи в виде полусухой массы. Во втором варианте сырьевую смесь готовят по сухому способу, а затем гранулируют с добавкой 10-14 % воды и подают на обжиг в виде гранул диаметром 10-15 мм. Каждый способ производства может быть реализован в виде нескольких технологических схем, отличающихся как последовательностью операций, так и видом используемого оборудования. Выбор конкретной технологической схемы определяется свойствами перерабатываемого сырья (твердостью, однородностью, влажностью).
Вопрос 22.
Быстротвердеющий портландцемент применяется там, где необходимо схватывание материала в сжатые сроки. В его составе – высокий процент трехкальциевого алюминия и трехкальциевого силиката. Прочность этого вида цемента возрастает уже на первом этапе отвердевания – в первые сутки – трое после его применения.
Гидрофобный портландцемент отличается сложным составом. В него включают мылонафт (0,1-0,2%), асидол, синтетические жирные кислоты, окисленный петролатум и другие добавки. Такой состав смеси приводит к образованию особой оболочки, придающей частицам цемента повышенную прочность. Это особенно актуально при перевозке материала: оболочка препятствует коррозии цементного камня под влиянием высокой влажности, защищает материал при перепадах температур. Соответственно, и бетон, при изготовлении которого используют гидрофорбный портландцемент, обладает повышенной морозоустойчивостью и антикоррозийными свойствами. Если обычный бетон устойчив на протяжении 300 циклов попеременного оттаивания и замораживания, то бетон на основе гидрофорбного портландцемента выдерживает около 1000 таких циклов.
При изготовлении белого портландцемента применяют маложелезистый клинкер. Это позволяет получить не обычный серый цемент, а материал белого цвета, на основе которого путем добавления красящих пигментов получают разноцветные цементы. Они применяются при декоративном оформлении объектов и при изготовлении цветных бетонных дорожек.
Сульфатостойкий портландцемент отличается низким содержанием трехкальциевого алюмината (около 5%) и высоким – до 50% - содержанием силиката. При этом тепловыделение цемента напрямую зависит от процентного содержания сульфата: чем оно меньше, тем меньше тепловыделение. Сульфатостойкий цемент, как правило, имеет маркировку 300 и 400.
В состав пластифицированного портландцемента входит 0,25% сульфитно-спиртовой барды. Это поверхностно-активное вещество дает возможность сократить расход материала, пластифицируя цемент. Бетонная смесь в этом случае получается пластичной. Кроме экономии строительного материала, это позволяет быстрее провести укладку бетона и повысить качество работы. Бетон, сделанный на основе пластифицированного цемента, имеет повышенные показатели морозоустойчивости.
Высокопрочные портландцементы — цементы на основе портландцементного клинкера, обеспечивающие получение в нормальных условиях твердения значения предела прочности при сжатии стандартных образцов в возрасте 28 суток твердения, превышающие 50 МПа, что соответствует марке 500 и выше (ГОСТ 10178) или классу прочности 52,5 и выше (ГОСТ 30515). Высокопрочные портландцементы чаще всего являются бездобавочными, или содержат небольшое количество активной гидравлической добавки (5-7%). Условия получения таких цементов: нормирование минералогического состава клинкера (применение алитово-алюминатных клинкеров), обеспечение высокой удельной поверхности цемента (450 мг/кг и более), обеспечение оптимального гранулометрического состава, получение клинкеров определённого структурного типа и др.
Пуццолановый портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, продукт совместного размола портландцементного клинкера гипса и активной минеральной пуццолановой добавки или смешения тех же раздельно размолотых компонентов. Пуццолановые портландцементы характеризуются несколько более низкой, чем у портландцемента, плотностью (2,7-2,9 г/см3), повышенной нормальной густотой цементного теста (30% и более), замедленной скоростью твердения в начальные сроки, особенно при низких положительных температурах (< +10°С), низким тепловыделением при твердении, пониженной морозостойкостью, повышенными усадочными деформациями при высыхании.
Основные области применения пуццолановых портландцементов — подземные и подводные конструкции, подвергающиеся действию пресных и минерализованных вод, в том числе сульфатных: плотины, шлюзы, каналы, туннели, фундаменты и подвалы промышленных и гражданских зданий. Ограничения использования такого цемента распространяются на сооружения, находящиеся в зоне переменного воздействия воды, и подвергающиеся попеременному увлажнению-высыханию и замораживанию-оттаиванию.
Цветные портландцементы — цементы, получаемые совместным размолом белого портландцементного клинкера, гипса, минеральных или органических пигментов и активных минеральных добавок. Цветные цементы при производстве сухих смесей применяют для производства цветных затирок для укладки облицовочных плиток, цветных цементных декоративных растворных и бетонных смесей, штукатурок, шпатлёвок
Глиноземистый цемент представляет собой быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. Его получают путем тонкого помола клинкера, полученного обжигом сырьевой смеси из бокситов и известняков, до плавления (при t=1400°C) или спекания (при t—1300С). Обжиг производится во вращающихся доменных печах, в электрических дуговых печах, вагранках. В настоящее время обжиг проводится чаще всего до плавления в доменных или электродуговых печах. При этом не требуется тонкого измельчения сырьевых компонентов и создаются условия для удаления железа и кремнезема. Вместо бокситов для производства глиноземистого цемента в нашей стране используются также бокситовые железные руды с добавками известняка и железного лома. Шлаки доменного производства являются клинкером, причем стоимость глиноземистого цемента значительно понижается.
Марки глиноземистого цемента, определяемые не в 28-дневном, а в 3-суточном возрасте, 400, 500 и 600. Начало схватывания должно наступать не ранее 30 мин, а конец схватывания — не позднее 12 ч от начала затворения, что удобно для производства изделий. Тепловыделение глиноземистого цемента примерно в 1,5 раза выше, чем у портландцемента, поэтому его удобно применять в зимних условиях. Не рекомендуется использовать этот цемент в массивных конструкциях в летнее жаркое время года, а изделия на глиноземистом цементе нельзя подвергать тепловлажностной обработке: температура при его твердении не должна превышать 25°С.
Глиноземистый цемент предназначается для получения быстротвердеющих и жаростойких бетонов и строительных растворов, его целесообразно применять при аварийно-ремонтных работах, а также зимнем бетонировании.
Вопрос 23.
К комплексным вяжущим веществам относятся смешанные порошкообразные вяжущие, компаундированные и комбинированные. Они создаются с целью улучшения качеств сложного вещества по сравнению с исходными, более надежного и долговечного, более низкой стоимости. Компаундированные вяжущие вещества (компаунды) получают сплавлением или смешением органических вяжущих веществ различных видов и марок. К ним относят битумно-полимерные битумно-дегтевые и битумно-пековые, каучуковые путем объединения синтетических каучуков, битумные путем сплавления битумов разных марок, полимерные путем сплавления двух или нескольких полимеров. В лабораторных условиях устанавливают наилучшие количественные соотношения компонентов компаундов, позволяющие получать на необходимом уровне их теплостойкость, адгезию к минеральным материалам, биостойкость, деформативность и т. п. Среди многочисленных веществ, добавляемых к битумам, эффективными являются натуральные и синтетические каучуки, так как значительно увеличивают деформативность, поскольку сами обладают очень высокой деформативностью, например, до 1000%. С некоторым эффектом используется для тех же целей регенерированная резина, например от автопокрышек, предварительно освобожденных от примесей, в частности, текстильной ткани. Кроме повышения деформативности при низк<