гидравлические вяжущие вещества см

Вращающиеся печи работают по принципу противотока.

Сырье подается автоматическим питателем в печь со стороны ее верхнего (холодного) конца, а со стороны нижнего (горячего) конца вдувается топливо (природный газ, мазут, воздушно-угольная смесь). Горячие газы поступают навстречу сырью.

вращении медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны.

1.В зоне испарения происходит высушивание сырья при постепенном повышении температуры с 70-800C, поэтому первую зону называют зоной сушки. Подсушенный материал комкуется, при перекатывании комья распадаются на более мелкие гранулы.

2.В зоне подогрева при постепенном нагреве сырья с 200 до 7000C, сгорают органические примеси, из глинистых материалов удаляется химически связанная вода.

3.В зоне кальцинирования температура обжигаемого материала поднимается до 11000C, появляется значительное количество

4.В зоне экзотермических реакций (1100-12500C) происходят реакции образования 3СаО.Al2O3 , 4СаО.Al2O3.Fe2O3 и белита.

5.В зоне спекания (1300-14500C) образуется главный минерал клинкера – алит 3СаО.SiO2.

6.В зоне охлаждения температура клинкера понижается с 1300 до 10000C, здесь полностью формируется его структура и состав.

Цементный клинкер выходит из

вращающейся печи в виде мелких камнеподобных гранул «горошка» темносерого или

зеленовато-серого цвета. По выходе из печи клинкер интенсивно охлаждается с 10000 С до 100-200 0C. После этого клинкер выдерживается на складе 1-2 недели.

Помол клинкера в тонкий порошок производится в трубных мельницах. Материал измельчается под действием загруженных в барабан мелющих тел – стальных шаров. При вращении мельницы мелющие тела поднимаются на некоторую высоту и падают, дробя и истирая зерна материала.

Качество клинкера определяет все свойства портландцемента, добавки, вводимые в цемент, лишь регулируют его свойства.

Качество клинкера зависит от:

химического состава;

минерального состава;

тщательности подбора сырьевой смеси;

условий проведения обжига;

режима охлаждения получившегося клинкера.

Химический состав клинкера выражают содержанием оксидов (в % по массе).

Главными являются: СаО – 63-66%, SiO2 – 21-24%, Al2O3 – 4-8%, Fe2O3 – 2-4%, суммарное количество которых составляет 95-97%. В небольших количествах в виде различных соединений могут входит оксиды магния, натрия, калия, титана, хрома.

В процессе обжига, доводимого до спекания, главные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферрит кальция в виде минералов кристаллической структуры.

МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА

Алит - 3СаО.SiO2 - самый важный минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента, содержится в клинкере в количестве 45-60%.

4СаО.Al2O3.Fe2O3 в клинкере содержится в количестве 10-20%. Характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает положение между алитом и белитом.

Содержание свободных СаО и MgO не должно превышать соответственно 1% и 5%. При более высоком их содержании снижается качество цемента и может проявиться неравномерное изменение его объема при твердении, связанное с переходом оксидов в гидроксиды.

Щелочи (N2O, К2O) присутствуют в цементе в виде сульфатов. Содержание щелочей в портландцементе ограничивается до 0,6 % в случае применения заполнителя (песка, щебня, гравия), содержащих реакционно-способные опаловидные модификации двуоксида кремния, из-за опасности растрескивания бетона в конструкции.

ТВЕРДЕНИЕ ЦЕМЕНТНОГО ТЕСТА

Цементное тесто, приготовленное путем смешивания цемента с водой, имеет три периода твердения.

Вначале, в течение 1-3 ч после затворения цемента водой, оно пластично и легко формуется.

Потом наступает схватывание, заканчивающееся через 5-10 ч после затворения; в это время цементное тесто загустевает, утрачивая подвижность, но его механическая прочность еще невелика.

Переход загустевшего цементного теста в твердое состояние означает конец схватывания и начало твердения, которое характерно заметным возрастанием прочности.

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ПРИ ТВЕРДЕНИИ ЦЕМЕНТНОГО ТЕСТА

2(2СаО.SiO2) + 4 Н2О = 3СаО.2SiO2).3Н2О + Са(ОН)2

Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция:

3СаО.Al2O3 + 6 Н2О = 3СаО. Al2O3.6Н2О

Для замедления схватывания при помоле клинкера добавляют 3-5% от массы цемента природного гипса.

Сульфат кальция играет роль химически активной составляющей цемента, реагирующей с трехкальциевым алюминатом и связывающей его в гидросульфлалюминат кальция (минерал эттрингит) в начале гидратации портландцемента:

3СаО.Al2O3 + 3(СаSO4 .2Н2О) + 26 Н2О = 3СаО.Al2O3.3СаSO4 .32Н2О)

Кристаллы эттрингита обуславливают раннюю прочность затвердевшего цемента. Заполняя поры цементного камня, эттрингит повышает его механическую прочность и стойкость. Структура затвердевшего цемента улучшается еще и потому, что предотвращается образование в нем слабых мест в виде рыхлых гидроалюминатов кальция.

Четырехкальциевый алюмоферрит при взаимодействии с водой расщепляется на гидроалюминат и гидроферрит:

4СаО.Al2O3.Fe2O3.+mН2О=3СаО.Al2O3.6Н2О+СаО.Fe2O3.nН2О

Гидроалюминат связывается добавкой природного гипса, а гидроферрит входит в состав цементного геля.