Типи та марки цементу

Визначення основних понять

План навчального заняття

1. Портландцемент. Визначення основних понять.
2. Властивості портландцементу.
3. Сировинні матеріали для виробництва цементу.
4. Технологічне паливо та його підготовка.

Ключові терміни та поняття

· портландцемент; · сировинна суміш; · клінкер;

· марка цементу; · тип цементу; · початок тужавіння;

· кінець тужавіння; · паливо технологічне; · тонина помелу;

Цемент не є природним матеріалом. Його виготовлення - процес дорогий і енергоємний, проте результат вартий того - на виході отримують один з найпопулярніших будівельних матері-алів, який використовується як самостійно, так і в якості складових компонентів інших будівель-них матеріалів (наприклад, бетону та залізобетону). Цементні заводи, як правило, будують на місці видобутку сировинних матеріалів для виробництва цементу.

Портландцеме́нт (рос. портландцемент; англ. portland cement) – гідравлічна в’яжуча су-міш, високоякісний цемент. У складі портландцементу переважають силікати кальцію (70-80%). Це вид цементу, найбільш широко застосовуваний у всіх країнах. Назву отримав по імені острова Портленд (Portland) в Англії, так як за кольором схожий на природний камінь, який там видобува-ється.

Сировинна суміш — невпорядкована сукупність сировинних матеріалів, до складу якої входять різні складові (елементи)в різних пропорційних відношеннях.

Клінкер. Випалена до спікання цементна сировина у вигляді дуже твердих грудок; напів-фабрикат для виробництва цементу. Клінкер потім розмелюють у тонкий сірувато-зелений порошок, який надходить у продаж під назвою силікат цементу.

2. Властивості портландцементу

Головною властивістю в’яжучих речовин є їх здатність затверднути при змішуванні з во-дою в міцне каменеподібне тіло. Згідно ДСТУ Б В.2.7 – 46-96 «Будівельні матеріали. Цементи загально будівельного призначення. Технічні умови». Цемент повинен виготовлятися в відповід-ності з вимогами даного стандарту по технологічному регламенту, затвердженому підприємством – виготовлювача.

Цементи відрізняються за своїми фізико-технічних характеристиками залежно від того, в яких умовах передбачається їх застосування. Основними якісними характеристиками цементів є міцність на стиск при затвердінні і процентний вміст різних добавок до загального об'єму цементу

Класифікація цементу:

За типом:

- І - Портландцемент (ПЦ I)

- II - Портландцемент з добавками (ПЦ II / А-Ш, ПЦ II / Б-Ш, ПЦ II-П, II-З, ПЦ II-В, ПЦII

/ А-К, ПЦII / Б-К) мінеральні добавки (Ш- шлак, П - пуцолан, З –

зола виносу, В – вапняк, К - композиція мінеральних добавок)
Підтип А - відсотковий склад добавок від 6% до 20%,
Підтип В - процентний склад добавок від 21% до 35%

- III - Шлакопортландцемент (ШПЦ III / А, ШПЦ III / Б)
Підтип А - процентний склад клінкеру від 35% до 64%,
Підтип В - процентний склад клінкеру від 20% до 34%

- IV - Сульфатостійкий цемент (ПЦЦ IV / А, ПЦЦ IV / Б)
Підтип А - відсотковий склад добавок від 21% до 35%,
Підтип В - процентний склад добавок від 36% до 55%

- V - Композиційній цемент (КЦ V / А, КЦ V / Б)
Підтип А - процентний склад клінкеру від 40% до 64%,
Підтип В - процентний склад клінкеру від 20% до 39%.

За міцністю. Міцність на стиск позначають цифрою. Цифра вказує на кінцеву міцність для даного цементу. Наприклад, цемент марки 500 повинен витримати навантаження 50,0 МПа або 500 кг/см ².

Існують наступні марки п.ц., що випускаються промисловістюбудівельних матеріалів:
1. ПЦ 400 ДО і ПЦ 400 Д20. Застосовується для виробництва азбестоцементних виробів, будівництва житла, промислових будівель і споруд.
2. ПЦ 500 ДО. Застосовується для будівництва мостів, шляхопроводів, залізобетонних труб, прогонових будов і блоків.
3. ПЦ 600 ДО. Застосовується для будівництва мостів, тунелів, високоміцних споруд на об'єктах Міністерства Оборони.

Порландцемент являє собою тонкоподрібне-ний порошок, який складається з частинок розміром від 0,2 мкм до 100 мкм та вище.	Після додавання води починається незворотня реакція взаємодії цемент-них зерен з водою – гідратація. Клінкерні мінерали, які отримують після випалювання в печі, взаємодіють з водою і утворюють кристали. Ці кри-стали ростуть в просторі заповненому водою, вростають один в одного і, в результаті, формують тверду структуру. На ранньому етапі вода відіг-рає роль пластифікатора або розріджувача (мал.2.а.). Саме цим обумов-лена рухливість бетонної суміші. Під час процесу гідратації, простір між частинками цементу заповнюється продуктами хімічної реакції (мал.2.б). Починається процес тужавіння (мал.2в).
Розмір та форма цементних зерен при багатократному збільшенні
Мал.2.а. Додавання води	Мал.2.б. Початок гідратації	Мал.2.в. Утворення кристалів

Для цементу важливими є характеристики початку та кінця часу схоплювання.

Початок тужавіння всіх типів цементу марок 300, 400 та 500 повинен наступати не рані-ше 60 хвилин, марок 550 та 600 - не раніше 45 хвилин, а кінець - не пізніше 10 годин від початку затворення цементу водою. За початок тужавіння беруть час, що минув від початку змішування цементу з водою до початку загуснення цементного тіста. А за кінець - час від початку змішуван-ня тіста до повної втрати їм пластичності. Виробник повинен випробувати цемент на наявність ознак хибного тужавіння рівномірно по мірі відвантаження, але не менше ніж 20% відвантажених партій.

З підвищенням температури тужавіння цементного тесту прискорюється, з пониженням - уповільнюється. За періодом тужавіння, яке завершується відносно швидко (кілька годин), насту-тривалий процес перетворення цементного тіста в цементний камінь.

Тонина помелу характеризує ступінь подрібнення цементу і встановлюється ситовим аналізом (просіюванням через певні сита). Тонина помелу в значній мірі впливає на міцність цементного каменю. Чим більш тонко подрібнений цемент (до відомої межі), тим вище міцність цементного каменю.

Тонина помелу цементу повинна бути такою, щоби при просіюванні його крізь сито № 008 по ГОСТ 10178 - 62 проходило не менше 85% маси просіюванної проби.

Питома поверхня. Більш точною характеристикою ступеня подрібнення цементу є його питома поверхня, тобто поверхня усіх зерен, що містяться в 1 г цементу. Питома поверхня звичай-ного портландцементу знаходиться в межах 2000-3000 см ² /г та 3000-5000 см ² /г – для швидкотвер-діючих та високоміцних цементів.

Щільність цементу знаходиться в межах 3.0-3.2 г/см ³, об'ємна насипна маса в рихлому стані становить 900-1100 кг/м ³ та до 1700 кг/м ³ - в ущільненому.

3. Сировинні матеріали для виробництва цементу

Для виробництва портландцементу в якості сировинних матеріалів застосовують головним чином карбонатні та глинисті породи, а також інші природні види сировини і штучні матеріали, й виходила у вигляді промислових відходів. Крім основних сировинних матеріалів у виробництві портландцементу використовують і різні коригуючи добавки.

Карбонатні породи можуть бути представлені у вигляді вапняку, крейди,вапняку – ракуш-няку, вапнякового туфу і т. д. У всіх цих породах поряд з CaCO ₃ можуть міститися домішки гли-нистих речовин, доломіту, кварцу, гіпсу. Особливо гарною сировиною є крейда, тому що вона легко подрібнюється при додаванні води.

Як глинисту сировину зазвичай використовують глину або глинистий сланець.

Як промислові відходи на деяких цементних заводах широко застосовуються доменні шлаки (відходи від виплавки чавуну), а так само нефеліновий шлам - відходи виробництва алюмінію з нефелінів. Нефеліновий шлам може повністю замінити глинистий компонент у сировинній суміші і приблизно на 50% карбонатний.

4. Технологічне паливо та його підготовка

Для випалу цементу в теплових агрегатах використовують тверде, рідке та газоподібне паливо.

Кам'яне́ вугі́лля — тверда горюча корисна копалина, один з видів вугілля викопного, проміжний між бурим вугіллям і антрацитом.

Кам’яне вугілля, як паливо цементної промисловості, повинно відповідати певним вимогам, а саме: мати відповідний елементний склад, теплотворну здатність і вміст летких компонентів у

доволі вузьких межах 18–22 %. Тому, як правило, в цементних обертових печах спалюють суміш,

яку готують з декількох сортів вугілля розмелюванням. Наприклад, як паливо на ВАТ «Івано -Франківськцемент» було запропоновано суміш трьох сортів: вугілля марки СС – Кузнецького, АС – Донецького та ГР – Львівсько-Волинського вугільних басейнів. З урахуванням вмісту кожного з сортів був розрахований склад суміші. У разі згорання одного кілограма такої суміші утворюється 8,54 м ³ димових газів.

Приро́дний газ — суміш газів, що утворилася в надрах землі при анаеробному розкладанні органічних речовин,. Як правило, це суміш газоподібних вуглеводнів (метану, етану, пропану, бутану тощо), що утворюється в земній корі та широко використовується як високо економічне паливо на електростанціях, у чорній та кольоровій металургії, цементній та скляній промисловості, у процесі виробництва будматеріалів та для комунально-побутових потреб, а також як сировина для отримання багатьох органічних сполук.

Природний газ є корисною копалиною. Часто є побічним газом при видобутку нафти. При-родний газ у пластових умовах (умовах залягання в земних надрах) знаходиться в газоподібному стані у вигляді окремих скупчень (газові поклади) або у вигляді газової шапки нафтогазових родо-вищ — це вільний газ, або в розчиненому стані в нафті або воді (у пластових умовах), а в стан-дартних умовах (0,101325 МПа і 20 C) — тільки в газоподібному стані.

Природний газ не має кольору і запаху. Щоб можна було визначити витік по запаху, до нього перед подачею споживачам додають одорант — речовину з різким специфічним запахом. Як одорант може використовуватись етилмеркаптан — C₂H₅SH або суміш природних меркаптанів — СПМ (C₂H₃P). У магістральних газопроводах транспортується неодоризований газ, оскільки одо-рант належить до агресивних речовин, що спричиняють корозію стінок труб.

Мазу́т — маслянистий залишок нафти після відбирання із неї світлих дистилятів — бензину, гасу, газойлю. Назва мазуту походить від арабського «мазхулат» – відходи.

Мазут рідкий продукт темно-коричневого кольору. Фізико-хімічні властивості мазуту залежать від хімічного складу початкової нафти і ступеня відгону фракцій дистилятів і характери-зуються такими даними: в'язкість 8 - 80 мм·г/с³ (при 100°C), густина 0,89 - 1 г/смс³ (при 20 ⁰ C), температура застигання 10 - 40°С, нижча теплота згорання 39,4-40,7 Мдж/моль.

Ступінь плинності рідкого палива характеризується його в'язкістю. Для досягнення достат-ньої текучості, необхідної при зливі, транспортуванні по трубах, розпиленні в форсунках, мазут необхідно підігрівати, знижуючи тим самим його в'язкість. З цієї ж причини необхідно організува-ти підігрів мазуту в резервуарах, тому що при цьому збільшується швидкість осадження механіч-них домішок і відстоювання мазуту від води, а також створюються умови для перекачування.

Температура спалаху - це така температура, при якій виділяються при нагріванні пари ма-зуту утворюють з оточуючим повітрям суміш, що спалахує при піднесенні до неї полум'я. Темпе-ратура спалаху характеризує пожежну безпеку рідкого палива. Температура займання при визна-ченні у відкритому тиглі повинна перебувати в межах 90-140 ⁰ С.

Температура застигання мазуту - це така температура, при якій він застигає настільки, що при нахилі пробірки під кутом 45 ⁰ рівень його залишається незмінним протягом 1 хвилини. Так само як в'язкість, температура застигання впливає на вибір способу зливу мазуту й системи обіг-ріву мазутопроводів.

По висоті резервуара, де зберігається мазут, через кожні 2,5 метра, починаючи з позначки 2,5 м, встановлені термодатчики для визначення температури мазуту в резервуарі в різних точках.

Оптимальна температура зберігання мазуту в резервуарах 60 ⁰ С. Максимальний нагрів мазуту в резервуарі повинен бути на 15 ⁰ С нижче спалаху мазуту і не перевищувати 90 ⁰ С. При зниженні температури мазуту в резервуарі до 40 ⁰ С при «холодному» зберіганні необхідно включати розігрів.

Дата добавления: 2014-01-07