Реферат: Стекло и строительные материалы на основе органических вяжущих

Портландцемент – продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого в результате равномерного обжига до спекания природного сырья (мергеля) или искусственной однородной сырьевой смеси определенного состава, содержащий известняк и глину.

 В зависимости от характера приготовления сырьевой смеси различают мокрый, сухой и комбинированный способы производства портландцемента.

В нашей стране на цементных заводах преобладает мокрый способ, хотя многие заводы перестраивают технологию на более экономичный по расходу топлива сухой и комбинированный способы.

 При мокром способе сырьевую смесь измельчают в шаровых мельницах в присутствии большого количества воды  и получают жидкотечную массу. Её называют шламом. Из шлам-бассейна масса направляется для обжига во вращающуюся печь.

Мокрый способ целесообразно использовать при применении в качестве компонентов мела, сырой глины, что понижает расход электроэнергии на измельчение сырьевой смеси. При этом способе облегчается транспортирование и перемешивание сырьевой смеси, однако расход топлива на обжиг её в печи в 1,5-2 раза  больше, чем при сухом способе.

При сухом способе готовят сухой порошок смеси исходных материалов (так называемая сырьевая мука), который обжигают во вращающейся печи.

Комбинированным называют способ производства,  при котором сырьевая смесь для обжига подготавливается в виде гранул. Можно также увлажнять сырьевую муку до 12-15% и из неё изготавливать те же гранулы для обжига.

При всех способах весьма важно обеспечить бесперебойное поступление сырьевой смеси на обжиг для получения из неё портландцементированного клинкера.

Получаемый портландцементированный клинкер характеризуется содержанием отдельных оксидов, соотношениями между содержаниями главнейших оксидов, выражаемыми в форме модулей и коэффициентами насыщения, содержащим клинкерообразующих соединений клинкерных минералов.

Имея химический состав, нетрудно определить приближенное значение модулей m=1,9-2,4; n=1,7-3,5; p=1,0-2,5.

Цементы с высоким силикатным модулем медленно схватываются и твердеют, но с течением времени они достигают весьма высоких прочностей. Низкий же силикатный модуль придаёт сырьевой смеси чрезмерную легкоплавкость.

При оценке качества и выборе необходимого для конкретных целей цемента, кроме прочностных показателей принимают во внимание деформативные, усадочные, тепловыделение, коррозиестойкость, морозостойкость и стойкость к внешним условиям работы строительных конструкций и другие свойства.

Портландцемент применяют главным образом для бетонных и железобетонных конструкций в наземных, подземных и подводных сооружениях, в том числе и таких, которые подвержены попеременному замораживанию и оттаиванию.

Различают следующие марки портландцемента: М400; М500; М550 и М600.

Разновидности портландцемента

Быстродействующий портландцемент получается за счет повышенного содержания в клинкере быстродействующих материалов С3S и С3А. Для ускорения процессов твердения необходим более тонкий и однородный помол сырьевой смеси, использование исходных материалов по возможности с аморфной структурой, поддержание повышенных температур при обжиге с добавлением в смесь минерализаторов, более быстрое охлаждение клинкера, выходящего из зоны спекания, более тонкий помол клинкера. Скорость нарастания прочности цементного камня можно увеличить также путём введения химической добавки – хлористого кальция, соляной кислоты или других веществ аналогичного действия, вводимых в малых дозах.

Сверхбыстродействующий высокопрочный портландцемент (СБТЦ) отличается высокой ранней прочностью. При использовании СБТЦ можно через 1- 4 ч получать прочность бетона, достаточную для распалубки изделий. В технологический период при изготовлении СБТЦ в сырьевую смесь вводят галогеносодержащиеся вещества.

В ряду быстротвердеющих и сверхбыстротвердеющих цементов возможно по своим свойствам расположить ещё особобыстротвердеющий цемент. Он является высокопрочным и в возрасте 1 сутки. Имеет предел прочности при сжатии 20-25 МПа.

Сульфатостойкий портландцемент получают при совместном тонком помоле клинкера специального состава с гипсом 8%. Сульфатостойкий портландцемент имеет марку 400, не должен содержать минеральных добавок. Разновидности этого цемента: сульфатостойкий портландцемент имеет марку 400 и 500, сульфатостойкий шлакопортландцемент марок 300 и 400 и пуццолановый портландцемент марок 300 и 400. Их применяют при строительстве подземных и подводных частей сооружений, подвергающихся сульфатной коррозии.

Портландцементы с поверхностно-активными добавками.

Пластифицированный портландцемент – продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с двуводным гипсом и с добавлением при помоле около 0,25% сульфидно-дрожжевой бражки или другой пластифицирующей добавки. 

Гидрофобный портландцемент - продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с двуводным гипсом с добавлением при помоле гидрофобизирующих добавок. В результате гидрофобный цемент может длительное время пребывать на воздухе с повышенной влажностью без потери своей активности.

Портландцементы с поверхностно-активными добавками  применяют для бетонных и железобетонных наземных, подземных и подводных конструкций, а также работающих в условиях циклического замораживания или увлажнения.

Белые и цветные портландцементы. Сырьём для заводского производства служат чистые известняки и глины. По степени белизны белый портландцемент делится на три сорта. Степень белизны определяют фотометром ФМ-58.

Цветные цементы получают путём совместного помола клинкера белого портландцемента со щёлочестойкими и светостойкими пигментами. Белые и цветные портландцементы  выпускают марок М 400 и М 500. Их применяют для  архитектурно отделочных работ.

Портландцемент дорожный получают совместным помолом портландцементного клинкера с повышенным содержанием С3S, но ограниченная C3A,  а также гипса. Выпускают этот цемент двух марок: 400 и 500.

Расширяющийся портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, состоящее из портландцементного клинкера, глиноземистого клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса. РПЦ характеризуется быстрым твердением водонепроницаемостью до 1,2 МПа, а также повышенной морозостойкостью цементного камня.

Алинитовый цемент состоит из глинистого компонента и добавки раствора хлористого кальция. Активность алинитового цемента составляет 40-60 МПа.

Механоактивированный портландцемент. Реакционная способность, выражаемая в приросте гидравлической активности на 30-40 МПа. 

Глиноземистый цемент и его разновидности.

Расширяющийся водонепроницаемый цемент получают способом тщательного перемешивания глиноземистого цемента, гипса и молотого высокоосновного гидроаллюмината кальция. Он является быстросхватывающимся и быстро твердеющим гидровлическим вяжущим веществом. Данный цемент используют при восстановлении железобетонных конструкций, заделки трещин разного рода.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент – гидравлическое быстро твердеющее вещество, получаемое совместным помолом высокоглиноземистого шлака с двуводным сернокислым кальцием. Деформативная способность ГГРЦ выше, чем у глиноземистого цемента. Он предназначен для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых бетонов, для заделки стыков сборных бетонных и железобетонных конструкций.

Напрягающийся цемент – быстросхватывающееся, быстротвердеющее, расширяющееся вяжущее вещество, получаемое тщательным смешением в определённой дозировке при совместном помоле силикатного, алюминатного и сульфатного компонентов. Выделяют разновидности напрягающего цемента: НЦ-2, НЦ-4 и НЦ-6. НЦ применяют для изготовления конструкций из самонапряжённого железобетона, также для гидроизоляции шахт, подвалов.

Смешанные цементы как разновидности комплексных вяжущих веществ.

Портландцемент пуццолановый – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким измельчением портландцементного клинкера, гипса   и минеральной добавки, или тщательным смешиванием тех же раздельно измельчённых материалов. Этот цемент отнесён по стандарту к группе сульфатостойких. Пуццолановый портландцемент имеет марки 300 и 400, его используют для сооружения бетонных и железобетонных конструкций.

Сульфатостойкий пуццолановый портландцемент изготовляют из клинкера нормированного минералогического состава и гипса. Его марка по прочности – 400. Используется для изготовления бетонных и железобетонных конструкций. Шлакопортландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким измельчением портландцементного клинкера, доменного гранулированного или электротермофосфорного шлака и гипса.

Прайс-лист на цемент

Известь, условно объединяемые общим термином продукты обжига (и последующей переработки) известняка, мела и других карбонатных пород. Чаще всего под названием «Известь» объединяют известь негашёную CaО (tпл 2627°)  и продукт её взаимодействия с водой — известь гашёную Ca(OH)2 [пушонка](разлагается при 520°C). Суспензию гашеной извести в воде называют известковым молоком. Негашеную известь получают обжигом известняка, мела, гашеную — действием воды на негашеную.

Применение извести

Сельское хозяйство

Карбонат кальция – известковое удобрение, которое используется для известкования кислых почв и для комплексного агрохимического окультуривания полей на типичных, выщелоченных оподзоленных черноземах и лесных почвах ( на почвах с pH ниже оптимального).
  Максимальная разовая доза внесения карбоната кальция не должна превышать:
   5 т/га – для песчаных почв;
   7 т/га – для глинистых, суглинистых и торфяно-болотных почв.
  Карбонат кальция, внесенный в нормах по полной гидролитической кислотности, оказывает свое действие в течение 9-10 лет.
  Широкое внедрение известкования в свекловичных севооборотах будет способствовать как бы “снятию тормоза” в росте урожаев, каким являются кислотность и неблагоприятные свойства почв, и даст возможность повысить эффективность применения удобрений.
  В почву вносится существующими разбрызгивателями известковых удобрений.
  Карбонат кальция хранят в складских помещениях, исключающих попадание атмосферных осадков и грунтовых вод.
  Для известкования кислых почв.
  Для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов и грибковых болезней.
  Для приготовления бордоской смеси: 200 грамм извести + 20 грамм медного купороса + 1 ведро воды.

Строительство

 В строительстве известь известна с древних времен и применяется в качестве вяжущего вещества для изготовления кладочных и штукатурных растворов, известковых красок.
  Воздушную известь получают умеренным обжигом (не доводя до спекания) известковых или известково-магнезиальных пород, содержащих не более 8% примесей (глины, кварцевого песка и т. д.). Обоженная известь называется комовой, состоит из кусков с размерами 2-15 см, по фазовому составу представляет собой в основном оксид кальция, в подчиненном количестве - оксид магния, частично неразложившийся карбонат кальция, а также содержит небольшое количество алюминатов и ферритов кальция. Комовая известь является полупродуктом для получения известковых вяжущих. Порошкообразные вяжущие вещества из комовой извести получают двумя способами: тонким измельчением получают молотую негашеную известь, которая по химическому составу и фазовому составу подобна комовой извести. Гашением комовой извести соответствующим количеством воды получают гидратную известь-пушонку, которая состоит преимущественно из гидроксида кальция Са(OH)2, а также гидроксида магния Mg(OH)2 и небольшого количества примесей. При гашении комовой извести водой до образования тестообразной массы (с содержанием физической и адсорбционно-связанной воды 45-50%) получают известковое тесто.
  В сухих строительных смесях (ССС) для штукатурок, шпатлевок, затирок, составов для кладки в качестве одного из минеральных вяжущих веществ применяют гидратную известь-пушонку. Технические требования, предъявляемые к строительной извести, и методы испытания известковых вяжущих веществ регламентированы ГОСТ 9179-77 и ГОСТ 22688-77.
  Качество гидратной извести оценивают по следующим показателям:
  1. Содержание активных CaO+MgO, которое оценивается химическим методом, в гидратной извести первого сорта - не менее 67%, второго сорта - не менее 60%.
  2. Наличию в извести неразложившихся карбонатных пород, по содержанию CO2.
  3. Влажности, которая не должна превышать 5%.
  4. Дисперсности, по рассеву на ситах № 02 и № 008, остаток на сите не более 2.5 и 15% соответственно.
  5. Отсутствию неравномерности изменения объема; испытания проводят на лепешках, изготовленных из известково-цементного теста, пропариванием их в течение двух часов.
  Однако вышеприведенные испытания недостаточны для полной оценки качества извести.
  Основные свойства известковых вяжущих, которые определили успешное применение их в составах красок, шпатлевок, штукатурок, - это пластичность и высокая водоудерживающая способность. Водоудерживающая способность извести составляет 75-95%; в отличие от извести, портландцементные растворы имеют водоудерживающую способность 50-60%. В ГОСТах на строительную известь не предусмотрены испытания, характеризующие вышеуказанные свойства.
  Стандарты США, Англии и других стран включают оценку пластичности, водоудерживающей способности, неравномерности изменения объема несколькими методами, в том числе для определения пригодности извести в штукатурках, определение дисперсности извести и т. д.
  Особенную значимость эти свойства имеют в рецептурах ССС, где целесообразно применять такое строительно-техническое качество извести, как пескоемкость.
  На практике высокопластичные виды извести называют "жирными", а низкопластичные - "тощими". "Жирные" виды извести характеризуются пескоемкостью 3-4 масс. частей песка на 1 масс. часть извести.
  Водопотребность может быть определена различными методами, которые основаны на измерении пластических свойств известкового теста. Так, по стандарту ASTMC 110-98, водопотребность определяют как количество воды затворения, необходимое для достижения стандартной консистенции. Стандартная консистенция соответствует такой пластичности растворной смеси, при которой несколько видоизмененный пестик Вика (Р 12,5 мм) через 30 сек. с момента затворения гидратной извести водой погружается в кольцо, заполненное тестом, на 20 + 5 мм.
  В ранее действовавшем на территории Германии стандарте TGL 28110-03 водопотребность гидратной извести определялась как количество воды, которое необходимо ввести в известковое тесто, чтобы в результате 15 встряхиваний образца, полученного в стандартной конусной форме для определения нормальной консистенции цементных растворов, получить значение расплыва 180 + 2 мм.
  Для сохранения высокой пластичности известкового теста необходимо предотвращать агломерацию частиц, что обеспечивается введением в растворные смеси веществ-диспергаторов. Высокоэффективным диспергатором гидратной извести являются натриевые полиакрилаты. Они дают заметный эффект при содержании в смеси - 0.2%. Другим средством воздействия на стабильность частичек гидратной извести являются защитные коллоиды, которые, в зависимости от длины цепей, могут улучшать или ухудшать стабильность дисперсий. Применение высокомолекулярных видов метилцеллюлозы (Тилоза МН30000) снижает стабильность суспензий. Низковязкие типы целлюлозы (Тилоза МН200) недостаточно эффективно разделяют частицы друг от друга. Наилучшие результаты дает применение эфиров со средней длиной цепочек (Тилоза МН4000). Количество ее в дисперсиях гидратной извести в воде составляет 0.2%.
  По стандарту ASTMC 110-98, пластичность известкового теста может определяться с помощью пластометра.
  Очень важным свойством извести является неравномерность изменения объема. Наш опыт свидетельствует о том, что метод испытания на неравномерность изменения объема по ГОСТ 22688 не всегда позволяет выявить это свойство. Отсутствие регламентации характеристик цемента (активности в ранние сроки твердения, наличие в цементе добавок и др.), который в смеси с известью используется для приготовления образцов-лепешек, способствует получению ошибочных оценок этого свойства. Нередко образцы гидратной извести, выдержавшие испытания по ГОСТ 22688, при последующем хранении в воздушных условиях обнаруживали признаки неравномерности изменения объема (через 1-1.5 мес.). Надежным способом выявления неравномерности изменения объема при твердении является метод, изложенный в стандарте ASTMC 110-98 "Растрескивание и разъедание", по которому испытанию кипячением подвергаются смеси строительного гипса с известью. Стандартом ASTMC 110-98 предусмотрен также автоклавный метод испытания расширения извести.
  Основные функции, которые гидратная известь выполняет в составе ССС, наряду с приданием прочности растворам в процессе гидратации и карбонизации - это придание им повышенной пластичности и удобообрабатываемости. Кроме того, гидратная известь при смешивании с водой за счет процесса перекристаллизации гидроксида кальция снижает усадочные деформации при твердении растворов в воздушно-сухих условиях. Добавка гидратной извести (2-3%) в составе рецептур ССС для самовыравнивающихся полов играет роль ускорителя образования эттриргита и гексагональных гидроалюминатов кальция - новообразований, которые обеспечивают формирование прочности в ранние сроки (часы от начала смешивания с водой) и сдерживают деформации усадки.
  Основные требования, которые необходимо предъявлять к качеству гидратной извести, применяемой в составе ССС, следующие:
- известь должна быть кальциевой, с низким (< 5%) содержанием оксида магния; повышение содержания MgO снижает пластичность гидратной извести, ухудшает долговечность известковых покрытий;
- в гидратной извести должны отсутствовать частицы с размером 0.6 мм, так как грубые фракции ухудшают качество поверхности покрытий, в составе затирок приводят к царапанию облицовочной плитки, являются причиной неравномерности изменения объема в материале;
- содержание непогасившихся зерен оксида магния и оксида кальция не должно превышать 1% и 2-3% соответственно, так как присутствие негидратированных оксидов может привести к запоздалому, медленному гашению в изделии и вызвать появление трещин вследствие увеличения объема;
- влажность гидратной извести не должна превышать 5%, чтобы не вызывать комкование сухой смеси.
  Ниже приводятся некоторые базовые рецептуры с использованием гидратной извести.
  Сухая смесь для цементной шпатлевки (% масс):
1. Портландцемент ПЦ500-ДО - 40.0
2. Гидратная известь - 8.0
3. Кварцевый песок (0,1-0,3 мм) - 49.0
4. Roximat PAV 22 - 3.0
5. Walocell MKX15000PP25 - 0.15
  Сухая смесь для вертикального и горизонтального применения (% масс):
1. Портландцемент - 20.5
2. Гидратная известь - 2.5
3. Кварцевый песок (0,08-2 мм)- 75.0
4. Drycryl ДР-2904 - 2.5
5. Сульфат алюминия - 0.5
  Состав для самовыравнивающихся полов (% масс):
1. Портландцемент ПЦ500-ДО - 36.0
2. Высокоглиноземистый цемент - 9.0
3. Гидратная известь - 4.5
4. Кварцевый песок (0-0,5 мм) - 30.0
5. Карбонат кальция - 18.0
6. Редиспергируемый полимерный порошок - 1-2
7. Суперпластификатор - 1-2
8. Водоудерживающая добавка - 0.5-2.0
  Штукатурка на основе извести и цемента (% масс):
1. Портландцемент - 10-20
2. Гидратная известь - 5-10
3. Кварцевый песок или карбонат кальция: - 70-85
- штукатурка для внутренних работ - 0-0.8 мм
- штукатурка для внешних работ - 0-2.0 мм
4. Бермоколл E411FQ - 0.04-0.16 Бермоколл CCA203 - 0.04-0.16
  Минеральная краска на основе цемента и извести (% масс):
1. Портландцемент - 12-16
2. Гидратная известь - 10-20
3. Известняковая мука <0.1мм - 45-60
4. Неорганический пигмент - 0-3
5. Тилоза МН30000УР2 или МН6000УР2 - 0.3-0.8
6. Мовилит ДМ2010Р или ДМ1140Р - 4-8
7. Генаоол PF80P - 0.01-0.3
8. Гидрофобизатор (стеараты/олеаты)- 0.3-0.6
9. Антивспениватель - 0.15-0.30
  Исследованиe качества гидратной извести различных производителей показало, что многие образцы извести содержат грубодисперсные частицы > 0.6 мм. Содержание непогасившихся оксидов достигает уровня по MgO - 3-4%, по CaO - 15-17%, влажность некоторых образцов гидратной извести _25%. Лучшими качествами из исследованных нами образцов извести характеризуются гидратная известь, произведенная Угловским известковым комбинатом, и гидратная известь, получаемая гашением комовой извести на КЖБИ 211 (пос. Сертолово, Ленинградская область).
  Пример фазового состава гидратной извести Угловского известкового комбината (по данным петрографического анализа): основная фаза - Ca(OH)2; Mg(OH)2 - 4-5%; неразложившийся CaCO3 - 2-3%; вторичный CaCO3 - 10-12%; CaO - в центре Ca(OH)2 - до 1%; MgO - почти нет; примеси - кварц, оксиды железа, слюда, b - C2S, CA2 - S 3-4%.
  Учитывая важную роль, которую играет гидратная известь в ССС самого разного назначения, следует либо предпринять усилия для пересмотра действующего стандарта, либо разработать в рамках Союза производителей сухих строительных смесей нормативно-техническую документацию на гидратную известь для сухих строительных смесей с указанием методов испытаний ее качества.

Страницы: 1, 2, 3, 4