Известняк это сырье для получения извести и цемента асбеста гипсовых вяжущих магнезита
Обновлено: 18.04.2024
Горные породы применяемые в строительстве.
Магма представляет собой высокотемпературный силикатный расплав, который в зависимости от режима охлаждения может образовать: - плотные кристаллические породы, если остывание магмы происходило медленно и под большим давлением в глубине земной коры
Гранит - зернисто-кристаллическая порода , сложенная из трех минералов: кварца (20…40 %), полевых шпатов (40…70 %) и слюды (5…20 %); иногда слюду заменяет роговая обманка.
Строительные свойства гранитов (в среднем) следующие: плотность - 2600…2700 кг/м ; предел прочности при сжатии - 100… 250 МПа, а при растяжении, как и у других каменных материалов, в 20…30 раз ниже; вследствие малой пористости и низкого водопогло-щения (< 1 %) граниты очень морозостойки (F > 1000); химическая стойкость их также высока; граниты - твердые породы (твердость более 6).
Цвет гранитов определяется цветом полевого шпата и бывает чаще всего серым, розовым и темно-красным. Граниты хорошо полируются, приобретая декоративный вид. Граниты широко применяют для облицовки зданий и инженерных сооружений (набережные, мосты и т. п.), устройства полов общественных зданий и монументальной скульптуры.
Сиениты - аналоги гранита, но без кварца (образовались из средних магм); свойства и области применения такие же, как у гранита.
Диориты - темно-серая мелкокристаллическая порода, состоящая в основном из полевых шпатов (около 75 %) и темноокрашенных минералов. Плотность - 2800…3000 кг/м3. Отличается повышенной ударной вязкостью. Применяют для облицовки и в дорожном строительстве (брусчатка и т. п.).
Габбро - крупнокристаллическая порода, образовавшаяся из основной магмы; состоит из полевых шпатов (около 50 %) и темноокрашенных минералов (авгита, роговой обманки и т. п.). Плотность - 2900…3300 кг/м3; предел прочности при сжатии - 200…350 МПа. Как и гранит, габбро характеризуется высокой морозостойкостью и стойкостью против выветривания.
Цвет - темно-серый, темно-зеленый до черного. Габбро хорошо полируется и имеет красивую текстуру. Одна из разновидностей габбро - лабрадорит - очень декоративна благодаря содержащемуся в ней ирризирующему полевому шпату.
Излившиеся плотные породы имеют слабозакристаллизованную или стеклообразную структуру. Для ряда излившихся пород характерна порфировая структура (рис. 4.2, б), когда в общей аморфной массе вкарплены кристаллы какого-либо минерала. Так, излившийся аналог гранита - кварцевый порфир - имеет вкрапления кристаллов кварца, аналог диорита - порфирит - имеет вкрапления полевых шпатов. Некоторые виды порфиров очень декоративны.
Базальт - аналог габбро - самая распространенная излившаяся порода; в зависимости от условий образования имеет стекловатую или скрытнокристаллическую структуру. Цвет базальта - темно-серый до черного. По физико-механическим показателям базальт аналогичен габбро, а по прочности даже превосходит его (Лсж достигает 500 МПа). Базальты очень твердые, но хрупкие породы, что затрудняет их обработку.
Плотные излившиеся породы менее декоративны и менее стойки к выветриванию, чем их глубинные аналоги. Применяют их главным образом как щебень для бетона, отсыпки железнодорожных путей и т. п. Базальт также используют в качестве сырья для каменного литья и получения высококачественной минеральной ваты. Излившиеся пористые породы образовались непосредственно при извержении вулканов. Первичными продуктами извержения являются вулканические пеплы, пески и пемза; с течением времени они могли цементироваться, образуя туфы.
Осадочные породы
Осадочные породы в зависимости от происхождения принято делить на: - механические осадки , при образовании которых главную роль играли физико-механические процессы (воздействие воды, мороза, нагрева и охлаждения и т. п.); при этом, как правило, не менялся минеральный и химический состав исходных пород; - органогенные осадки , которые образовались из остатков (скелетной части) живых организмов, как правило, морской фауны (ракушки, кораллы и т. п.); - хемогенные осадки , образовавшиеся в результате растворения первичных пород и последующей кристаллизации из водных растворов.
Механические осадочные породы могут быть рыхлые ( гравий, песок, глина ) и сцементированные - те же рыхлые осадки, частицы которых склеены природным цементом (брекчии, конгломераты, песчаники). Рыхлые механические осадочные породы: глины, песок .
Необходимо подчеркнуть причины, по которым преобладающим минералом песка является кварц . При выветривании гранита кварц оказывается самым твердым и химически стойким минералом, не подвергающимся разрушению, а разрушающим более слабые соседствующие с ним минералы (полевой шпат, слюду и т. п.). Его зерна лишь слегка окатываются при перемещении ветром или водой.
Не менее распространенной, чем песок, рыхлой осадочной породой является глина , поскольку источником ее образования служат самые распространенные минералы изверженных пород - полевые шпаты .
Под действием минерализованных грунтовых вод и давления вышележащих горных пород рыхлые осадочные породы могут цементироваться, образуя так называемые сцементированные осадочные породы: песчаники, брекчии и конгломераты .
Наибольшее применение в строительстве получили достаточно водостойкие известковые и кремнистые песчаники. Известковые песчаники легче обрабатываются, кремнистые более прочные и стойкие.
Плотность песчаников - 2300…2500 кг/м , прочность - от 10 до 100 МПа. Песчаники использовали для возведения зданий с глубокой древности, так как добывать их значительно легче, чем магматические породы, а свойства их достаточно хорошие.
Известняки плотные - широко распространенная на Земле горная порода, состоящая в основном из кальцита СаС03 ; кроме кальцита они содержат примеси магнезита, глины и кремнезема. Цвет известняков в зависимости от примесей: белый, светло-серый, серовато-кремовый или желтоватый.
Плотность известняков - 2000…2600 кг/м , прочность при сжатии у них сравнима с прочностью бетона и составляет 10… 100 МПа. Твердость небольшая - З. 3,5, что позволяет легко добывать и обрабатывать известняк. Морозостойкость известняков существенно зависит от пористости, степени цементации, наличия примесей и нуждается в постоянном контроле. Абсолютно не стойки они к воздействию кислых сред.
Известняки - одна из самых важных горных пород для строителей. Они издавна использовались для возведения зданий и их облицовки (достаточно вспомнить слова "Москва белокаменная"), из известняков делались фундаменты. Самый распространенный щебень для бетонов и дорожных покрытий - известняковый, и, наконец, известняк - сырье для получения извести и цемента.
Мраморовидные известняки - переходные породы от плотных известняков к мраморам . Они имеют большую плотность (до 2700 кг/м ) и прочность (60…150 МПа), чем обычный известняк.
Известняк-ракушечник - пористая порода, состоящая из раковин и панцирей моллюсков, сцементированных известковым цементом. Плотность ракушечника - 900…2000 кг/м , прочность при сжатии - 0,5…15 МПа. Он имеет низкую теплопроводность и легко поддается распиловке. Используют в виде камней и блоков как местный стеновой материал. Декоративные разновидности ракушечника применяют как облицовочный материал.
Мел - землистая горная порода, состоящая из мельчайших обломков раковин и скелетов морских микроорганизмов, представляет собой почти чистый кальцит СаС03. Используют при производстве извести, цемента, стекла и благодаря высокой дисперсности для приготовления красок и шпатлевок.
Диатомиты и трепелы - рыхлые землистые породы белого, серого или желтоватого цвета, в основном состоящие из аморфного кремнезема Si02 * лН20; по внешнему виду и физическим свойствам похожи на мел. Они образовались из остатков мельчайших водорослей, а также кремневых скелетов морской микрофауны (диатомий, радиолярий и т. п.) с примесью глины и ила. Со временем под давлением вышележащих слоев горных пород диатомиты и трепелы уплотняются и превращаются в плотную, прочную и трудно размокающую в воде породу - опоку.
Известковый туф образовался в результате выпадения СаСОэ из источников подземных углекислых вод. Туфы пористы и имеют ноздреватое строение. Они легко поддаются распиловке и используются для внутренней облицовки помещений, улучшая их акустические свойства. Для этих целей приобрела популярность разновидность туфа - травертин.
Магнезит - порода, состоящая в основном из минерала магнезита MgC03. Используют для получения огнеупорных материалов и магнезиальных вяжущих.
Доломит - порода, состоящая в основном из минерала доломита СаС03 * MgC03, с примесью глины, оксидов железа и др. По структуре и физическим свойствам доломит близок к плотным известия-кам: рт = 2200…2800 кг/м ; Дсж = 50…200 МПа. Поэтому его применяют в качестве строительного камня и щебня для бетона.
Ангидрит - плотная горная порода, состоящая преимущественно из минерала ангидрита CaS04. Цвет породы белый с голубым или серым оттенком. Используют для получения вяжущих и для внутренней отделки и скульптурных работ. На открытом воздухе быстро выветривается, переходя в гипс.
Метаморфические породы
Горные породы, находящиеся в земной коре, со временем могут существенно изменить структуру и свойства, не меняя принципиально свой химический состав. Причина таких изменений - воздействие давления, повышенных температур и минерализованных вод.
Метаморфизироваться могут как магматические, так и осадочные породы. Яркий пример метаморфизма - превращение массивной магматической породы перидотита в слоистую породу серпентинит, имеющую в своем составе тонковолокнистый минерал - асбест. Среди метаморфических пород для строителя представляют интерес мрамор, кварцит, глинистый сланец и гнейс.
Мраморы - метаморфизированные известняки, состоящие из плотно сросшихся между собой кристаллов кальцита (СаС03) , иногда с примесью доломита (СаС03 * MgC03). Кристаллы в мраморе прочно связаны друг с другом без цементирующего вещества.
Это произошло за счет огромного многостороннего давления на известняки в условиях повышенных температур. Мрамор имеет высокую плотность (2600…2800 кг/м ) и прочность (RQX = 30… 100 МПа); водо-поглощение мрамора менее 1%. При всем этом твердость мрамора не высока - З. 3,5, что облегчает его обработку.
Мраморы могут быть как чисто белого цвета, так и самых разнообразных цветов с характерным "мраморовидным" рисунком. Окраска мрамора объясняется проникновением в известняк в процессе мета-морфизации минерализованных вод, из которых впоследствии кристаллизуются окрашивающие мрамор минералы - примеси: гематит, лимонит, хлорит и др. Отличает мрамор от известняков еще одно свойство: мраморы хорошо полируются.
Мраморы широко применяют для отделки зданий и общественных сооружений.
Цвет кварцитов белый, красный, темно-вишневый. Применяют их в ответственных частях зданий и сооружений, для облицовки, а также в виде щебня для бетона и сырья для получения огнеупоров.
Гнейсы - слоистая порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации гранитов и других магматических пород при одноосном давлении. Поэтому гнейсы имеют слоистое (сланцеватое) строение, что облегчает их добычу и обработку, но снижает стойкость к выветриванию. Раскалываются гнейсы по слоям слюды.
Гипсовые вяжущие вещества.
62. Растворимое стекло и кислотоупорный цемент
Растворимое стекло представляет собой натриевый или калиевый силикат (Na2O-nSiO2 или K^O-nSiC^), где п = 2,5. 4 — модуль стекла. Растворимое стекло получают из смеси кварцевого песка с содой (или сульфатом натрия) и поташом в стекловаренных печах при температуре 1300. 1400 °С. Образовавшийся расплав при быстром охлаждении распадается на стекловатые полупрозрачные куски, называемые силикат-глыбой. В строительстве растворимое стекло применяют в жидком виде и часто называют жидким, стеклом. Растворение силикат-глыбы производят водяным паром в автоклаве. Раствор жидкого стекла, поступающего на строительство, содержит 50. 70 % воды и имеет плотность 1,3. 1,5. Силикаты натрия или калия, являющиеся основными компонентами жидкого стекла, в воде подвергаются гидролизу. Образующийся при гидролизе гель кремниевой кислоты Si(OH)4 обладает вяжущими свойствами. По мере испарения жидкой фазы концентрация коллоидного кремнезема повышается, он коагулирует и уплотняется. В твердении растворимого стекла участвует также и углекислота воздуха, которая, нейтрализуя едкую натриевую или калиевую щелочь, образующуюся в растворе при гидролизе, способствует коагуляции кремнекисло-ты и более быстрому затвердеванию растворимого стекла. Однако глубина проникания углекислоты сравнительно невелика и положительное ее действие наблюдается только на поверхности. Процесс твердения растворимого стекла существенно ускоряется при повышении температуры и особенно при добавлении к нему веществ, ускоряющих гидролиз и выпадение геля кремниевой кислоты, например кремнийфтористого натрия. Кремнефторид натрия в воде гидролизуется.
Na2SiF8 + 4Н2О = Si(OH)4 + 2NaF + 4HF , а затем проходит реакция
HF + NaOH = NaF + Н.,0
Образующийся при этом фтористый натрий мало растворим в воде, поэтому процесс расщепления силикатов жидкого стекла и выделения геля кремниевой кислоты (клеящего вещества) ускоряется, что приводит к быстрому твердению системы. Натриевое жидкое стекло используют для изготовления кислотоупорных, жароупорных и огнеупорных бетонов, огнезащитных обмазок и силикатизации грунтов. Калиевое жидкое стекло применяют для приготовления силикатных красок, мастик и кислотоупорных растворов и бетонов. Кислотоупорный цемент изготовляют из тонкоизмельченных смесей кислотоупорного наполнителя (кварца, кварцита, диабаза, андезита и т. п.) и ускорителя твердения — кремнефтористого натрия. Название «цемент» для таких порошков имеет условный характер, так как они вяжущими свойствами не обладают и при затворении водой не твердеют. Вяжущим веществом в таких цементах является растворимое стекло, на водном растворе которого их и затворяют. Чаще всего применяют кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент, в котвром наполнителем является чистый тонкомолотый кварцевый песок. Основное достоинство и принципиальное отличие кислотоупорного цемента от других неорганических вяжущих веществ — его способность сопротивляться действию большинства минеральных и органических кислот (кроме фтористоводородной, кремнефтористоводородной и фосфорной). Схватываются кислотоупорные цементы в пределах 0,3. 8 ч. Предел прочности при растяжении через 28сут должен быть не менее 2,0 МПа, а кислотостойкость — не менее 93 %. Предел прочности при сжатии стандартом не нормируется, но можно получить бетоны с прочностью при сжатии 30. 40 МПа и более.
65.Гидравлическая известь и романцемент.
Гидравлическую известь получают из мергелистых известняков содержащих 6. 20 % равномерно распределенной глины. При обжиге сначала происходит разложение карбоната кальция на СаО и СО;, а глинистых минералов—на аморфные SiO2 и A12OS. При температуре 1000. 1100 °С часть оксида кальция взаимодействует в твердом состоянии с SiO2, A12O3, Fe2O3, образуя низкоосновные силикаты, алюминаты и ферриты кальция (2CaO-SiO2, 2СаО'А12О3, СаО-•Fe2O3).
Следовательно, гидравлическая известь состоит из различных соединений, часть которых (CaO-fMgO) обусловливает свойства извести как воздушного вяжущего, а часть (силикаты, алюминаты, ферриты кальция)—гидравлического. Чем больше в составе гидравлической извести последних соединений, тем быстрее она твердеет и выше ее прочность. Гидравлическая известь способна диспергироваться частично при гашении водой, но чаще ее превращают в рабочее состояние помолом. Для твердения гидравлической извести вначале необходимы, как н для воздушной извести, воздушно-сухие условия, а затем — влажные, чтобы обеспечить гидратацию силикатов, алюминатов и ферритов кальция. Чем больше в извести свободного оксида кальция, тем более продолжительным должно быть начальное твердение в воздушной среде (обычно 7. 15 сут).
Различают слабогидравлическую (гидравлический модуль 4,5. . 9,0) и сильногидравлическую (модуль 1,7. 4,5) известь. Прочность при сжатии растворов должна быть не менее 1,7 МПа — для слабогидравлической извести и не менее 5 МПа — для сильногидравлической. Романцемент является особой разновидностью сильногидравлической извести с модулем основности меньше 1,7. Романцемент получают обжигом при 1000. 1100 °С мергелей, в которых глинистых примесей больше 25 %, с последующим помолом в тонкий порошок. Романцемент почти целиком состоит из низкоосновных силикатов, алюминатов и ферритов кальция и не способен гаситься. Марки ро-ыанцемента 25, 50 и 100 (2,5. 10 МПа). Гидравлическую известь и романцемент применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, в том числе во влажных условиях, бетонах низких марок, смешанных вяжущих и т. п., что позволяет экономить энергоемкий и дорогой портландцемент. Тесто романцемента обладает ярко выраженным схватыванием – начало не ранее 15 минут, конец – не позднее 24 часов. Условия твердения романцемента: первые 7 суток в воздушно-влажных условиях, далее в воде. Прочность стандартных образцов из романцемента в возрасте 28 суток составляет 12…15 МПа (120…150 кгс/см2). При сохранении благоприятных условий с течением времени прочность может существенно увеличиться.
66. Портландцемент.
Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Его получают тонким измельчением обожженной до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в клинкере силикатов кальция. Спекшаяся сырьевая смесь в виде зерен размером до 40 мм называется клинкером; от качества его зависят важнейшие свойства цемента: прочность и скорость ее нарастания, долговечность, стойкость в различных эксплуатационных условиях. Для регулирования сроков схватывания в обычных цементах марок 300. 500 при помоле к клинкеру добавляют гипс не менее 1,0% и не более 3,5% от массы цемента в пересчете на ангидрид серной кислоты SO3, а в цементах высокомарочных и быстротвердеющих — не менее 1,5% и не более 4,0%. Портландцемент выпускают без добавок или с активными минеральными добавками. ГОСТ предусматривает выпуск трех разновидностей портландцемента: Д0 — без добавок, Д5 — с введением д0 5% активных минеральных добавок всех видов и Д20, в которую разрешается вводить свыше 5%, но не более 20% добавок, в том числе до 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения (кроме глиежа) или до 20% доменных и электро-термофосфорных гранулированных шлаков, глиежей и прочих активных минеральных добавок.
67. Разновидности портландцемента.
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается от обычного более интенсивным набором прочности в первые 3 сут.
Разновидностью быстротвердеющего цемента является особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ), который характеризуется не только большой скоростью твердения в начальный период, но и высокой маркой (М600. 700).
Разработан также сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ) специального минерального состава, который обеспечивает интенсивное нарастание прочности уже в первые сутки его твердения (через 6 ч — 10 МПа).
Быстротвердеющие портландцементы целесообразно применять при массовом производстве сборных железобетонных изделий, а также при зимних бетонных работах. Их применение дает возможность сократить расход цемента, длительность тепловлажностной обработки или даже отказаться от нее, тем самым увеличить оборот форм и сэкономить металл.
Сульфатостойкий портландцемент (СПЦ) отличается от обычного портландцемента не только более высокой стойкостью к сульфатной коррозии, но и пониженной экзотермией при твердении и повышенной морозостойкостью.
Белый и цветные портландцементы — это декоративные вяжущие материалы, использование которых в строительстве позволяет улучшить эстетический вид зданий и сооружений при меньших затратах, чем с другими отделочными материалами.
Портландцементы с органическими поверхностно-активными добавками получают путем совместного помола портландцементного клинкера, гипса и небольшого количества (0,1. 0,3 % от массы цемента) добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Гидрофобный портландцемент, предложенный М. И. Хигеровичем и Б. Г. Скрамтаевьш, получают, вводя при помоле клинкера 0,1. 0,3 % мылонафта, асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизирующих поверхностно-активных добавок. При длительном хранении даже в очень влажных условиях не комкуется и сохраняет активность.
68. Портландцемент с минеральными добавками.
Портландцемент с минеральными добавками (ПЦД) получают измельчением клинкера, минеральных добавок и гипса. Предельно допустимое содержание минеральных добавок в цементе (ГОСТ 10178 — 85) не должно превышать 20%. При этом практически сохраняются все свойства портландцемента, кроме морозостойкости (она несколько ниже), а некоторые свойства улучшаются (больше водостойкость, меньше тепловыделение, более высокая сопротивляемость коррозии первого вида). При его получении экономится портландцементный клинкер, что способствует снижению себестоимости цемента. Марки такого цемента те же, что и у портландцемента: 400, 500, 550 и 600. По специальному разрешению допускается на отдельных заводах выпускать ПЦД МЗОО. ПЦД успешно применяют в строительстве вместо портландцемента, за исключением случаев, когда требуется высокая морозостойкость.
69. Глинозёмистый цемент.
Глиноземистый цемент – это высокопрочная вяжущая смесь, быстро затвердевающая в воде и на воздухе, которая, главным образом, используется при изготовлении бетона и жаростойких строительных растворов. Для получения данной марки производители берут специализированную сырьевую смесь, богатую глинозёмом, обжигают её в доменных или электродуговых печах до спекания и мелко измельчают. При этом из помола удаляют ненужные сырьевые компоненты типа железа и кремнезема.
Общие характеристики глиноземистого цемента
Приготовленный и нанесенный глиноземистый цемент начинает затвердевать приблизительно через 45 минут после нанесения и полностью схватывается за 10 часов. Его можно с успехом использовать во влажной среде влажность не мешает ему становиться достаточно прочным. Часто такой цемент добавляют в бетон, чтобы сделать последний водонепроницаемым (при строительстве сооружений, находящихся неподалёку от водоёмов с пресной или сульфатной водой). Кроме того, глиноземистая марка повышает морозостойкость и устойчивость к коррозии, что немаловажно для арматуры.
Где используется глиноземистый цемент?
Как правило, смесь данного рода применяется в промышленном строительстве, в местах, где приходится сталкиваться с агрессивными водными, высокими температурами или газовыми средами. В качестве примера можно привести нагревательные устройства, работа которых должна осуществляться при температуре до 1300C°. Ещё один пример шахтостроение (агрессивные воды и газы), горнодобывающая промышленность, постройка подземных сооружений и так далее. Строители также используют цемент во время устранения аварий (с его помощью заделывают пробоины в судах морского флота), при ремонте и строительстве мостов и промышленных зданий. Иногда смесь становится компонентом в растворах и клеях строительной химии.
Гидравлическая известь, способы производства и область применения в строительстве.
Гидравлическая известь – это продукт, получаемый обжигом (не до спекания) известняков, содержащих от 6 до 20% глинистых примесей. Такие известняки, называемые обычно мергелистыми, могут содержать примеси песка, которые иногда встречаются в значительных количествах, например в окремнелых известняках. Мергелистые известняки могут содержать также углекислый магний, т. е. бывают доломитизированными, а также другие примеси.
Большое значение для оценки качества сырьевого материала при производстве гидравлической извести, а также романцемента имеет характер распределения примесей в массе основного сырья. В зависимости от того, будут ли примеси равномерно распределены среди всего материала или же они находятся в виде отдельных включений, существенно меняется качество готового продукта. Необходимо также знать, в какой форме присутствуют в известняке те или другие соединения. Так, например, качество гидравлической извести будет сильно изменяться в зависимости от того, будет ли Si02 представлен в виде кварца или составной части глинистых примесей, так как кристаллические зерна кварца с трудом вступают во взаимодействие с образующейся при обжиге окисью кальция.
При производстве гидравлической извести и романцемента подробное изучение сырья имеет особое значение вследствие того, что в этих производствах сырьевые материалы не размалываются и не перемешиваются. Поэтому здесь невозможны корректировка сырья и придание сырьевой массе должной однородности, как это бывает на ряде заводов вяжущих веществ, работающих на искусственной сырьевой смеси. Применять искусственную сырьевую смесь при производстве гидравлической извести не рекомендуется, так как при этом усложняется производство и значительно повышается стоимость конечного продукта, отличающегося сравнительно невысокой прочностью.
Для характеристики химического состава сырья, содержащего известняк, глину, а также готового вяжущего вещества обычно пользуются гидравлическим или основным модулем, который выражается следующим отношением:
Производство гидравлической извести заключается в обжиге сырья и превращении обожженного продукта в порошок путем помола или гашения. Температура и режим обжига гидравлической извести зависят от состава и структуры обжигаемого сырья. С увеличением содержания глинистых и магнезиальных примесей температура обжига понижается. На заводах гидравлическую известь обжигают при температуре, колеблющейся в пределах 900-1100 0 С.
При производстве гидравлической извести необходимо установить правильный режим обжига и строго его придерживаться, так как это имеет большое значение для качества продукта. Если обжиг вести до спекания, то известь почти не гасится и в размолотом виде не характеризуется равномерностью изменения объема.
Гидравлическую известь обжигают в шахтных печах, снабженных как полугазовыми топками, так и топками полного сгорания. Расход условного топлива в шахтных печах составляет примерно 12-14% от веса обожженной извести.
Поступающее из карьера сырье дробят на куски размером 60-150 мм, после чего загружают в печь. Обожженный материал подвергают более тонкому дроблению. Это улучшает условия гашения.
При обжиге гидравлической извести часть окиси кальция связывается с составными частями глины, образуя 2СаО*SiO2; СаО*Аl2О3 и 2СаО*Fе2O3, а часть окиси кальция остается в свободном состоянии. В состав гидравлической извести могут входить также MgO и не вступившие в реакцию зерна кварца.
С увеличением содержания глинистых и кремнеземистых примесей в продукте обжига будет содержаться меньше свободной извести и больше силикатных составляющих (силикаты, алюминаты и ферриты кальция).
Гасить гидравлическую известь трудно из-за значительного содержания не гасящихся частиц, плотного ее строения и небольшого тепловыделения. Поэтому гасить гидравлическую известь нужно на заводах, где можно обеспечить большую полноту гашения, чем на стройках. При гашении гидравлическую известь опрыскивают водой в увлажнительных шнеках или в других аппаратах и направляют в гасильные силосы, где процесс гашения заканчивается. Гидравлическую известь можно гасить также в гасильных барабанах или в других аппаратах, применяемых для гашения воздушной извести. Для более эффективного гашения необходимо защитить гасящуюся массу от потери тепла. Известь желательно гасить нагретой водой. Чтобы более полно погасить известь при любых методах гашения, ее нужно выдерживать в силосах в течение довольно продолжительного ,времени (в среднем около 15 суток).
Для гашения гидравлической извести в зависимости от ее свойств теоретически необходимо 7-17% воды, практически же ее берут примерно в 1,5 раза больше, учитывая, что при гашении часть воды испаряется. При слишком большом избытке воды силикатные составляющие преждевременно гидратируются и превращаются в инертный материал.
При содержании в гидравлической извести большего количества глинистых примесей из нее изготовляют два продукта, отличающиеся один от другого по гидравличности. При этом измельченная не погасившаяся часть не направляется в общий поток и не смешивается с погасившейся частью гидравлической извести, а выпускается в виде отдельного продукта. В результате получают два материала: слабую и сильную гидравлическую известь.
Поскольку описанные способы производства гидравлической извести сравнительно сложны, целесообразнее превращать продукт обжига в порошок путем помола без предварительного гашения. Однако у такой молотой гидравлической извести в ряде случаев наблюдается неравномерность изменения объема. Для устранения этого недостатка П. И. Боженов предложил метод двухступенчатого введения воды и двойного перемешивания заключающийся в следующем. Негашеную, размолотую в тонкий порошок гидравлическую известь на стройке вначале перемешивают с 10-15% воды и выдерживают до достижения максимальной температуры, на что требуется примерно 15-30 мин. После этого к извести добавляют столько воды, сколько нужно для получения теста нормальной густоты, и перемешивают массу в течение 5 мин. При таком способе затворения водой получают продукт отличающийся равномерностью изменения объема.
Гидравлическая известь прочнее воздушной, но отстает в этом отношении от многих других вяжущих веществ. По ГОСТ 9179-59 предел прочности ее при сжатии через 28 суток комбинированного хранения 17 суток во влажном воздухе и 21 сутки в воде должен быть не менее 20 кг/см 2 при испытании в стандартных образцах с уплотнением раствора путем вибрирования или штыкования. Остаток на сите № 009 (3900 отв/см 2 ) не должен превышать 10%.
Более высокая прочность получается при пониженном значении гидравлического модуля, когда гидравлическая известь по своим свойствам приближается к романцементу.
Гидравлическую известь выпускают сейчас в небольшом количестве. Ее можно использовать для изготовления строительных растворов, применяемых для кладки и штукатурки в сухой и влажной среде. Гидравлическая известь дает более прочный, но менее пластичный по сравнению с воздушной и известью раствор. Эту известь можно применять для получения бетона низких марок.
Строительные вяжущие материалы, технологии производства и применение вяжущих материалов.
Строительными вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело. Это определение относится к неорганическим вяжущим веществам, которые рассматриваются в настоящей книге, а не к органическим вяжущим (битумы, дегти, клеи и им подобные материалы).
Вяжущие вещества в зависимости от состава, основных свойств и области применения делятся на группы.
Наиболее обширна группа гидравлических вяжущих, которые после затворения водой споcобны твердеть как на воздухе, так и в воде. После предварительного затвердевания на воздухе они продолжают твердеть в воде, длительно сохраняя и наращивая свою прочность. Гидравлические вяжущие вещества можно использовать в надземных, подземных и гидротехнических сооружениях, испытывающих воздействие воды.
В группу гидравлических вяжущих входят цемент, глиноземистый цемент, пуццолановые цементы, шлаковые цементы, цементы с наполнителями, расширяющиеся цементы, гидравлическая известь, романцемент. Известен ряд разновидностей этих вяжущих. Так, в зависимости от состава, различают цементы: обычный, алитовый, белитовый, алюмоферритный, ферритный, магнезиальный. В соответствии со специальными свойствами выделяют такие разновидности цементов, как быстротвердеющий, особо быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, с умеренной экзотермией, белый и цветные, тампонажный, дорожный, для асбестоцементных изделий, магнезиальный. Разновидностями глиноземистого цемента являются ангидрито-глиноземистый и гипсо-глиноземистый цементы.
Расширяющиеся цементы изготовляют на основе глиноземистого цемента или цемента с различными расширяющимися добавками. К этой подгруппе можно отнести и безусадочные цементы.
Группа воздушных вяжущих отличается тем, что после смешивания с водой эти вяжущие могут твердеть и длительно сохранять и наращивать, прочность только на воздухе. Воздушные вяжущие вещества применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды. В группу воздушных вяжущих входят воздушная известь, гипсовые вяжущие вещества и магнезиальные вяжущие вещества.
К группе вяжущих автоклавного твердения, наиболее эффективно твердеющих при автоклавной (гидротермальной) обработке в течение 6-10 ч при давлении насыщенного пара 9-13 атм, относят известково-кремнеземистые вяжущие, состоящие из извести и кварцевого песка, маршалита или других кремнеземистых материалов; известково-белитовые вяжущие из извести и белитового (нефелинового) шлама, песчанистые цементы и ряд других. Некоторые вяжущие этой группы, которые могут твердеть при обычных температурах, уже упоминались ранее.
К группе кислотоупорных вяжущих веществ, которые после затвердевания на воздухе могут весьма длительное время сохранять свою прочность при воздействии минеральных кислот, относят кварцевый кремнефтористый цемент и некоторые другие.
Вяжущие вещества без добавки заполнителей, в виде вяжущего теста (смеси вяжущего вещества с водой), употребляются редко, так как при твердении большинство этих веществ дает большую усадку, что ведет к образованию трещин. Кроме того, введение заполнителей снижает стоимость изделий из вяжущих веществ и в ряде случаев придает специальные свойства. Обычно в строительстве отдельные камни или блоки связывают в одну монолитную массу строительным раствором, представляющим собой затвердевшую растворную смесь, состоящую из вяжущего вещества, песка или другого мелкого заполнителя и воды. Цельные монолитные части сооружения изготовляют из бетона, получаемого в результате затвердевания бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, мелких и крупных заполнителей и воды. Из бетонных, а также из растворных смесей изготовляют различные строительные детали и конструкции. Затвердевшее тесто называют вяжущим или цементным камнем. Так же называют затвердевшую цементную часть раствора или бетона.
Строительные детали на основе вяжущих бывают различной формы и размеров, начиная от небольших плиток и кончая крупными элементами сборных железобетонных конструкций. Твердение этих изделий протекает при обычных или повышенных температурах (гидротермальная обработка изделий на основе цемента и извести, сушка гипсовых изделий и т.д.).
Для получения изделий из вяжущих веществ служат цемент, известь, гипс и реже магнезиальные и другие вяжущие вещества. В качестве заполнителей применяют песок, гравий, щебень, доменный и топливный шлаки, керамзит, аглопорит, шлаковую пемзу, вспученный перлит, природную пемзу и некоторые другие; армирующим же материалом является и арматурная сталь, асбест, древесные волокна и т. д.
Изделия из вяжущих веществ можно разделить на следующие основные группы:
1) бетонные и железобетонные из обыкновенных, легких и ячеистых бетонов на основе цементов;
3) силикатные плотные и ячеистые на основе извести;
Сырьем для производства вяжущих служат природные материалы (горные породы) и некоторые промышленные отходы. Эти материалы используются в отдельности либо в смеси друг с другом.
К природным сырьевым материалам относятся породы: гипсовые, известковые, глинистые, мергелистые, магнезиальные, высокоглиноземистые и кремнеземистые.
Известковые породы в виде известняков, мелов, известковых туфов, известняков-ракушечников состоят в основном из углекислого кальция. Они используются для производства извести, портландцемента, глиноземистого цемента и смешанных вяжущих на их основе.
Глинистые породы в виде глин различных видов, суглинков, глинистых сланцев, лёссов, состоящих в основном из водных алюмосиликатов, применяют для производства цемента, смешанных вяжущих на его основе, а также на основе извести и обожженных глин.
Мергелистые породы представляют собой природную гомогенную смесь кальцита и глинистого вещества. Их применяют при изготовлении портландцемента и его производных, а также гидравлической извести и романцемента.
Магнезиальные породы в виде магнезита (МgСО3) и доломита (СаСО3*МgСО3) употребляют в производстве магнезиальных вяжущих веществ, а также доломитовой извести.
Высокоглиноземистые породы (бокситы), состоящие главным образом из гидратов окиси алюминия, применяются в смеси ·с другими материалами для изготовления глиноземистого цемента.
Кремнеземистые породы (диатомит, трепел, пуццолана, трасс, кварцевый песок и др.) используются в смеси с другими материалами для изготовления смешанных цементов.
Отходы промышленности [металлургические и топливные шлаки, золы, белитовый (нефелиновый) шлам и др.] в смеси с другими материалами употребляются для получения различных цементов. В этом случае устраняется необходимость в организации карьеров для добычи полезного ископаемого и не образуются большие отвалы из отходов вблизи завода-изготовителя.
Заводы по производству вяжущих веществ применяют в качестве сырья широко распространенные горные породы и отходы других отраслей промышленности. Эти заводы строятся в большинстве случаев в местах залегания основного сырья, так как перевозить его невыгодно из-за его громоздкости, низкой стоимости и сравнительно небольшого выхода готового продукта, так как в ходе производства удаляются влага и углекислота.
Добавки, вводимые для регулирования свойств изготовляемых из вяжущих веществ растворов и бетонов и для экономии самих вяжущих веществ, можно разделить на следующие группы:
3) ускоряющие схватывание· и твердеющие вяжущих веществ: хлористый кальций, хлористый натрий, соляная кислота, сернокислый глинозем, поташ, молотая негашеная известь и др.;
4) замедляющие схватывание вяжущих веществ: гипс, слабый раствор серной кислоты, сернокислое окисное железо, кератиновый замедлитель, животный клей и др.;
В основу приведенной классификации добавок положено ее целевое назначение. Некоторые добавки по оказываемому им действию могут быть отнесены к двум и более группам и используются и в тех, и в других случаях.
Добавки применяются как в сухом, порошкообразном, состоянии, так и в виде водного раствора, суспензии или эмульсии. Они вводятся в состав цемента или до затворения водой (путем совместного помола или последующего после помола смешения или непосредственно в бетономешалку или растворомешалку (одновременно с другими составляющими бетонной или растворной смеси).
Ряд добавок нашел широкое применение. Например, добавки замедляющие сроки схватывания, и активные минеральные другие добавки применяются реже.
В производстве вяжущих веществ для ускорения процессов служат различные минерализаторы и интенсификаторы, вводимые в небольших количествах. Так, для ускорения обжига цемента вводят фториды щелочных и щелочноземельных металлов, соли кремнефтористоводородной кислоты, сернокислый и хлористый кальций и др.; для ускорения процесса помола цемента вводят углеродистые материалы, поверхностно-активные вещества и некоторые другие; для снижения влажности шлама к сырьевой смеси добавляют разжижители в виде сульфитно-спиртовой барды, триполифосфата натрия и ряда других веществ.
Основные виды вяжущих материалов применяемые в цементной промышленности:
Читайте также: