Вся электронная библиотека >>>

 Портландцемент >>>

    

 

Производство портландцемента


Раздел: Строительство

 

§ 2. СОСТАВ КЛИНКЕРА И ЕГО ОЦЕНКА

  

Качество клинкера зависит от его химического и минералогического составов.

Химический состав характеризуется содержанием в клинкере различных окислов. Минералогический состав — теми веществами (минералами), которые образуются из этих окислов в процессе обжига.

B практике цементного производства пользуются также третьим показателем оценки качества клинкера: соотношением между основными окислами, 'позволяющим регулировать и заранее рассчитывать минералогический состав клинкера, зная химический состав исходных сырьевых материалов.

 

Химический состав клинкера

 

Сырьевыми материалами для производства портландцемент- ного клинкера чаще всего служат горные породы — глина и известняк, содержащие углекислый кальций.

Глина состоит из различных веществ, образовавшихся в основном из трех окислов: БЮг— двуокиси кремния (кремнезема), АЬОз — окиси алюминия ((глинозема) и РегОз — окиси железа.

Углекислый кальций СаС03 может быть .представлен двумя окислами СаО и С02.

При обжиге клинкера глинистые вещества и углекислыи кальций разлагаются. Газообразные продукты, в частности С02 и вода, удаляются, а оставшиеся четыре твердых окисла: СаО, Si02, AI2O3 и ИегОз образуют при спекании основные минералы цементного клинкера.

Наряду с основными окислами в клинкере могут присутствовать и другие, например окись магния MgO, окислы щелочных металлов ЫагО, К2О, ангидрид серной кислоты S03 я другие, как-то: двуокись титана ТЮ2, фосфорный ангидрид Р2О5, окись марганца МП2О3. Эти окислы в той или 'иной степени влиякгГна качество цемента.

Минералогический состав клинкера

Четыре основных окисла СаО, Si02, А1203 и Fe203 в'клинке- ре не находятся в свободном состоянии. При обжиге они взаимодействуют между собой, Образуя различные минералы, которые в основном определяют важнейшие строительные свойства портландцемента.

Их суммарное количество составляет 95—98%- Оставшаяся часть приходится на свободные окислы или другие малозначимые для портландцемента минералы. Алита и белита в клинкере содержится 70—80%.

Минералогический состав клинкера положен в основу разделения портландцементов на следующие .виды:

высокоалитовый портландцемент, содержание в котором трехкальциевого силиката превышает 60%;

а л и т о в ы й портландцемент, содержащий трехкальциевого сил и к ата SO—©О %;

бел и то вый портландцемент, содержащий двухкальцнево- го силиката более 36%.

В зависимости от содержания алюминатов цементы разделяют на низкоалюминатные (1С3А до 5 %), среди е- алюминатные ~0§зА 5—9%) и высокоалюминатные (С3А более 9%).

А л ю м оф е р ,р и т н ы й портландцемент содержит четырех- кальциевого алюмоферрита (C4AF) больше 18% или СзА<2%.

В клинкере .иногда может присутствовать в повышенном количестве одновременно два минерала. Такой ..портландцемент приобретает двойное название: алито-алюминатный, белито- алюминатный и т. д.

Знание процентного содержания в клинкере важнейших минералов 'позволяет с достаточной степенью точности предположить некоторые качества .портландцемента — скорость нарастания его прочности, влияние условий твердения на прочность, стойкость в пресных и минерализованных водах, экзотермич- ность, т. е. количество тепла, выделяемого при твердении, и др.

Исходя из знания свойств отдельных минералов и эксплуатационных условий, в которых будет находиться бетон, можно подбирать цемент соответствующего минералогического состава.

Наряду с указанными выше минералами в клинкере могут присутствовать в свободном .виде окись кальция и окись магния, существенно влияющие на качество портландцемента, если их содержание оказывается выше определенных пределов.

iB производственных условиях трудно добиться .полного связывания окиси кальция в виде основных клинкерных минералов. При высоком содержании свободной СаО в портландцементе она отрицательно влияет на его свойства, вызывая растрескивание затвердевшего цементного камня. Вредное действие свободной окиси кальция объясняется тем, что гашение СаО, т. е. взаимодействие ее с водой, сопровождается увеличением в объеме; скорость гашения при этом зависит от температуры обжига. Известь, образовавшаяся при температуре обжига до 1000— 1100°'С, гасится быстро, но с повышением температуры скорость гашения извести замедляется, а при температуре обжига клинкера (около 11500° С) она оказывается весьма медленно гасящимся веществом. Гашение ее не успевает закончиться до схватывания (начала твердения) цемента, продолжается в отвердевшем цементном камне и разрывает его.

Содержание свободной извести в портландцементе зависит от совершенства технологического процесса. Современная технология обеспечивает выпуск клинкера с минимальным количеством свободной извести (до 1%).

При высоком содержании свободной извести в клинкере его подвергают магазинированию — вылеживанию на открытом воздухе в мелях гашения извести влагой, содержащейся ,в воздухе. Иногда клинкер дополнительно обрызгивают водой.

Механизм действия свободной окиси магния в твердеющем портландцементе аналогичен действию свободной СаО. При обжиге клинкера магнезия MgO образуется в виде .вещества, весьма медленно .гасящегося (значительно медленнее CaiO), что приводит к растрескиванию затвердевших бетонов.

Для предупреждения разрушения цементного камня от действия свободной окиси магния содержание MgO в обычном клинкере ограничивается 5%.

С повышением температуры твердения цемента .гашение MgO происходит значительно быстрее. Это свойство окиси магния используют в лабораторной практике для установления степени вредного влияния ее на цемент, подвергая его .испытанию на равномерность изменения объема в автоклаве п.ри давлении пара 20 ат, температура .пара при этом превышает 250°С. Автоклавное испытание цемента на равномерность изменения в объеме при твердении производится в том случае, когда содержание MgO в клинкере более 5%.

Модули клинкера и коэффициент насыщения

Определение процентного содержания в клинкере отдельных минералов производят прямым методом — петрографическим и рентгенографическим анализами и косвенным — расчетным.

В заводской практике наиболее часто применяют расчетный метод, поэтому рассмотрим его 'более подробно. Для определения минералогического состава клинкера расчетным методом необходимо знать процентное содержание основных клинкеро- образующих окислов. Соотношение между основными окислами выражается двумя модулями и коэффициентом насыщения. Эти величины практически остаются одинаковыми и для клинкера и для сырьевой смеси.. Поэтому, зная модули и коэффициент насыщения, можно не только определить минералогический состав готового клинкера, но и подобрать клинкер, обладающий нужными качествами. Последнее обстоятельство имеет особенно большое практическое значение, так как позволяет подбором химического состава сырья регулировать минералогический состав клинкера.

В современной .практике пользуются двумя модулями—силикатным и глиноземным.

В процессе обжига клинкера при избытке извести процесс образования C2S, С3А и C4AF протекает до начала образования трехкальциевого силиката. При более высокой температуре (свыше .1300°С) и при наличии жидкой фазы образуется трех- кальциевый .силикат за счет присоединения одной молекулы СаО двухкальциевым силикатом. Таким образом, при производстве портландцементного клинкера основная задача — это перевести двухкальциевый силикат в трехкальциевый силикат и получить в клинкере требуемое количество трехкальциевого силиката, но в клинкере при этом не должно оставаться свободной извести, т. е. количество взятой СаО должно соответствовать тому ее количеству, которое необходимо для получения C3S; С3А и C4AF. Для определения необходимого количества извести и пользуются коэффициентом насыщения.

Расчет минералогического состава клинкера

Существуют различные методы расчета сырьевой смеси клинкера; однако сущность большинства их заключается в определении того максимального количества СаО, которое может химически связаться с кислотными окислами при обжиге клинкера, образуя клинкерные минералы.

Рассмотрим один из расчетных методов, разработанный отечественными учеными и хорошо подтверждающийся практикой.

В зависимости от числа разновидностей материалов (компонентов), применяемых для составления сырьевой смеси требуемого химического состава, различают сырьевую смесь двух- . компонентную, трехкомпонентную и четырехкомпонентную.

При использовании для обжига клинкера твердого топлива расчет смеси .не зависимо от числа исходных компонентов производят с учетом или без учета присадки к клинкеру золы топлива. Присадку золы учитывают в случае использования топлива высокой зольности, например .горючих сланцев, бурых углей, а также проектируя состав клинкера с высоким коэффициентом насыщения—быстротвердеющих, высокопрочных цементов.

Рассмотрим пример расчета двухкомпонентной сырьевой смеси !(смеси с большим количеством компонентов рассчитывают аналогично). Расчет двухкомпонентной сырьевой смеси без учета присадки золы топлива производят по заданной величине коэффициента насыщения и при известном химическом составе каждого компонента '(известняка и глины).

Для расчета сырьевой смеси принимается упрощенная формула КН, так как не известно, какое количество CaO, БЮг и S03 останется в клинкере в свободном состоянии; БОз частично выгорает.

Следовательно, на каждую весовую часть глины потребуется взять 3,89 вес. ч. известняка. В шроцентнам выражении это составит: известняка — 79,95%, глины — 20,05%. Химический состав сырьевой смеси и клинкера при таком соотношении исходных компонентов будет следующий.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Производство портландцемента

 

Смотрите также:

 

Портландцемеитный клинкер. Химический и минеральный состав...

Химический состав клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Главные оксиды цементного клинкера — оксид кальция СаО, двуоксид кремния Si02, оксиды алюминия А1203, железа Fe203, суммарное содержание которых 95—97%.

 

КЛИНКЕР. Характеристика клинкера. Качество цементного клинкера

Качество цементного клинкера может быть охарактеризовано: содержанием отдельных оксидов (химическим составом); численными значениями модулей, выражающих соотношения между количествами главнейших оксидов в процентах; микроструктурой клинкера...

 

Химико-минералогический состав портландцемента

Фактический состав клинкера в дополнение к методам химического анализа может быть исследован с помощью микроскопа путем измерения коэффициента преломления соединений в виде порошка.

 

...смеси надлежащего состава, ее обжигу до спекания (получают клинкер)...

Для получения доброкачественного портландцемента химический состав клинкера, а следовательно, и состав сырьевой смеси должны быть устойчивы. Многочисленные исследования и практический опыт показывают...

 

Портландцемент. Тонкость помола цемента

Клинкер. Качество клинкера зависит от его химического и минералогических составов.
Морозостойкость цементного камня зависит от минералогического состава клинкера, тонкости помола цемента и водоцемент-ного отношения.

 

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ, производство портландцемента

Вяжущие свойства портландцемента обусловлены особенностями химических соединений, входящих в состав клинкера. По химическому составу клинкер представлен следующими соединениями.

 

Помол клинкера. Цементы марок 600, 700, 700 ОБТЦ особо...

Многие свойства портландцемента, в том числе активность, скорость твердения, определяются не только химическим и минеральным составом клинкера, формой и размерами кристаллов алита, белита и др., наличием тех или иных добавок...

 

Последние добавления:

 

КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ    Необычные двигатели