Sarvtor.ru

SarVtor.Ru
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Описание и технические характеристики строительного цемента, его химический состав

Описание и технические характеристики строительного цемента, его химический состав

Трудно представить себе область строительства, где не использовался бы цемент. Он необходим на всех этапах любого строительного процесса, начиная от обустройства фундамента и заканчивая внутренней отделкой помещений. До сих пор аналогов данного стройматериала еще не найдено, что свидетельствует об уникальных свойствах цемента.

Содержание

Римляне подмешивали к извести определённые материалы для придания ей гидравлических свойств. Это были:

  • пуццоланы (отложения вулканического пепла Везувия);
  • дроблёные или измельчённые кирпичи;
  • трасс, который они нашли в районе г. Эйфеля (затвердевшие отложения вулканического пепла).

Несмотря на различия, все эти материалы содержат в своем составе оксиды: диоксид кремния SiO2 (кварц или кремнекислота), оксид алюминия Al2O3 (глинозём), оксид железа Fe2O3 — и вызывают взаимодействие с ними извести; при этом происходит присоединение воды (гидратация) с образованием в первую очередь соединений с кремнезёмом. В результате кристаллизуются нерастворимые гидросиликаты кальция. В средние века было случайно обнаружено, что продукты обжига загрязнённых глиной известняков по водостойкости не уступают римским пуццолановым смесям и даже превосходят их.

После этого начался вековой период усиленного экспериментирования. При этом основное внимание было обращено на разработку специальных месторождений известняка и глины, на оптимальное соотношение этих компонентов и добавку новых. Только после 1844 года пришли к выводу, что, помимо точного соотношения компонентов сырьевой смеси, прежде всего необходима высокая температура обжига (порядка 1450 °С, 1700 K ) для достижения прочного соединения извести с оксидами. Эти три оксида после спекания с известью определяют гидравлические свойства, и их называют оксидами, обусловливающими гидравличность (факторами гидравличности).

Цемент получается при нагревании гашёной извести и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450 °С. Происходит частичное плавление, и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер перемешивают с несколькими процентами гипса и тонко перемалывают. Гипс управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67% СаО, 22% SiO2, 5% Al2О3, 3% Fe2O3 и 3% других компонентов и обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза. В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.

Читайте так же:
Шнек для выгрузки цемента с вагона

Алит является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров; содержание его составляет 50-70%. Это трехкальциевый силикат, Са3SiO5, состав и структура которого модифицированы за счет размещения в решетке инородных ионов, особенно Mg 2+ , Al 3+ и Fe 3+ . Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности; для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15-30%. Это двукальциевый силикат Ca2SiO4, модифицированный введением в структуру инородных ионов и обычно полностью или большей частью присутствующий в виде β-модификации. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки. Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

Содержание алюминатной фазы составляет 5-10% для большинства нормальных цементных клинкеров. Это трехкальциевый алюминат 3СaAS(3CaO*Al2O3*SiO2), существенно измененный по составу, а иногда и по структуре, за счет инородных ионов, особенно Si 4 , Fe 3+ , Na + и К + . Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание агент, обычно гипс.

Ферритная фаза составляет 5-15% обычного цементного клинкера. Это — четырехкальциевый алюмоферрит 4СaAFS(4CaO*Al2O3*Fe2O3*SiO2), состав которого значительно меняется при изменении отношения Al/Fe и размещении в структуре инородных ионов. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в поздние сроки.

Читайте так же:
Цементная стяжка пола марка стяжки

Выдающийся учёный химик Шуляченко, Алексей Романович считается отцом русской цементной промышленности. Широкое применение получила шахтная печь Антонова для обжига и производства клинкера.

Народные методы восстановления характеристик и применение материала

Существуют способы, позволяющие подарить «вторую жизнь» лежалому цементу. Несмотря на то, что в большинстве случаев он используется лишь в качестве балласта, подобный камень можно применять для определенных целей. Например, из него получают прочный и дешевый заполнитель при земляных работах и возведении небольших конструкций — сараев, бань, кладовых. Но перед этим необходимо привести камень в более пригодный вид.

Обжарка

Для начала рекомендуется расколоть крупные куски на мелкие, что сделает дальнейшее обращение с цементом более удобным. Из лежалого материала можно сделать песчаник, но для этого фрагменты затвердевшего вещества необходимо обжарить при температуре около +1500 градусов Цельсия.

В домашних условиях это невозможно, поскольку температура в большинстве духовых шкафов достигает +500 градусов Цельсия. Как вариант, можно воспользоваться специальной печью, предназначенной для обжига керамики. Это поможет решить проблему.

Обращение в пыль

Еще один вариант — измельчение крепких фрагментов. Процесс более доступный, но трудоемкий, требующий больших усилий и массу времени. Крупные куски можно дробить кувалдой, а мелкие — молотком.

Наилучшим решением будет гидравлический пресс или любое аналогичное устройство. Если подобного нет под рукой, то можно прибегнуть к ручному методу истирания.

Приготовление растворов

Бытует мнение, что, смешав перетертый лежалый материал с новым в соотношении 1:1, можно получить строительную смесь сносного качества. На деле это ничем не подкреплено. Согласно мнению экспертов в области строительства, подобная смесь не обладает качествами, предъявляемыми к цементу, поэтому ее использование нецелесообразно.

Допускается применение старого цемента с новым в соотношении 1:10, причем лежалая смесь должна быть истерта до порошкообразного состояния. Но необходимо учитывать риски применения подобной смеси в строительстве. Бетон, приготовленный из цемента марок М-300 или М-400, будет гораздо качественнее, прочнее, долговечнее, а конструкции из него — надежнее.

Читайте так же:
Как чистить кирпич от цемента

Требования к цементам

Главный компонент для приготовления бетона — цемент. Существует много видов этого материала с различной вязкостью. Чаще для строительства применяют портландцемент.

Материалы делятся на марки и определяют класс конечного изделия. Цифры в маркировке цемента обозначают нагрузку в мегапаскалях, которую выдерживает сырье.

Для производства бетона от М300 требуется цемент с показателем марки выше в 2-2,5 раза. В быту популярен портландцемент М400: он достаточно прочный для домашних нужд. В промышленности используют марку М500. Она позволяет создавать сырье повышенной прочности.

При выборе цемента обращают внимание на его состав в зависимости от назначения будущего бетона. Скажем, если предполагается добавление противоморозных веществ, требуется сырье с содержанием трехкальциевого силиката от 50%. Бетоны с комплексными добавками изготавливают на основе материала с количеством силиката 8%.

Большую роль играет свежесть цемента. Такое сырье рассыпчатое, не содержит комков. Если материал впитал влагу, он не годится для производства.

Требования к производственным помещениям

Цементное предприятие – вредное производство как для людей, так и для окружающей среды. Участок под производственную площадку выбирается с учетом этого фактора. Пыль загрязняет почву, делая ее непригодной для земледелия. По этой причине цементные заводы (даже небольшие) размещают вдали от населенных пунктов.

Производственные помещения должны располагаться максимально близко к месторождению извести, гипса, глины и т.д. Чем ближе к сырью, тем дешевле готовый продукт, поскольку затраты на его доставку включены в конечную стоимость.

Само помещение не должно занимать площадь меньше 500 кв. м. Только производственная линия займет половину этого пространства. Отдельно нужно обустроить складские комнаты. Кроме того, потребуется место для офиса, душевых и раздевалки для рабочих. Арендная плата за такое помещение начинается от 50000 рублей в месяц (в ряде регионов – дороже).

Пыль в конечном итоге может вызвать ряд раковых заболеваний. По этой причине условия труда должны быть соответствующие. Рабочих обеспечивают средствами защиты, устанавливают мощную вентиляцию, организуют душевую.

Читайте так же:
Виробництво скла та цементу

Как происходит схватывание цемента

Первая, короткая стадия. Сроки схватывания цемента зависят от температуры воздуха: чем она выше, тем быстрее протекают процессы:

  • комнатная температура – занимает 2-3 часа, начинается через 2 часа;
  • минусовая температура – занимает 15-20 часов;
  • высокая температура (в камере пропаривания) – занимает 15-20 минут.

Кроме того, цемент делится на разновидности по времени схватывания. Так, начало схватывания медленного цемента наступает спустя 2 часа, среднего – от 45 минут до 2 часов, и быстрого – спустя 45 минут. Даже при неблагоприятных условиях, максимальное время схватывания цемента составляет 24 часа.

Контролируем водоотделение цемента

Зачем нужно контролировать водоотделение цемента и на что оно влияет? Некоторые цементы во время схватывания прочно удерживают воду, взятую для затворения. Другие же отделяют некоторое количество воды в виде слоя определенной толщины.

Водоотталкивание не дает получить однородное бетонное тело и препятствует полноценному сцеплению твердеющего цемента с заполнителем. В конечном итоге, это снижает прочность готового изделия.

Измеряем водоотведение. Отвешивается 350 г цемента и воды (тоже 350 г). Воду выливают в стакан, после чего в течение 1-ой минуты туда высыпается навеска цемента при непрерывном помешивании. Получившееся цементное тесто размешивается еще 4 минуты, а затем переливается в градуированный цилиндр.

Этот цилиндр помещается на стол и отсчитывается объем цементного теста. Через 2 часа отмечается объем осевшего цементного теста, и замер производится каждые 30 минут. При совпадении результатов двух последних замеров, наблюдение останавливается.

Если говорить проще, то слой воды, который образуется в цилиндре над цементным тестом – это и есть величина водоотделения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector