Omskvorota.ru

Строим дом
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое клинкер при производстве цемента

Как открыть собственный мини-завод по производству цемента

Производство цемента – процесс энергоемкий и дорогостоящий, но результат этого стоит – по завершению технологического процесса получают один из самых востребованных строительных материалов, который используют и самостоятельно, и в качестве составляющего компонента для бетона, железобетона. Поэтому изготовление цемента – выгодный и высокодоходный бизнес. Особенно если завод по производству цемента располагается вблизи места добычи сырьевых материалов.

Особенности регистрации мини-завода

В процессе подготовки документов на регистрацию ООО рассмотрим важные организационно-правовые моменты:

  • Получение лицензии на добычу известняка и глины из карьера;
  • Получение ТУ (технических условий).

Во время организации предприятия могут понадобиться такие коды ОКВЭД:

  • 26.51 – «Производство цемента»;
  • 14.12 – «Добыча известняка».

Перед тем как осуществлять продажу цемента, необходимо определить физико-механические свойства строительного материала. Для этого нужно ознакомиться с такими нормативными документами:

  • ГОСТ 30515—97 – «Цементы. Общие технические условия»;
  • ГОСТ 310.3—76 – документ для определения нормальной густоты, сроков схватывания цемента;
  • ГОСТ 10178—85 – Технические условия для портландцемента;
  • ГОСТ 25328—82 – Технические условия для цемента, использующегося в приготовлении строительных растворов;

Если продажа цемента будет осуществляться не только на территории России, но и в странах ЕС, тогда начинающему предпринимателю пригодятся следующие документы:

  • EN 196-6 – «Методы испытаний цемента (определение тонкости помола)»;
  • EN 196-3 – «Определение сроков схватывания»;
  • EN 196-1 – «Определение прочности».

Технология производства цемента

Процесс изготовления можно разделить на два этапа:

1. Получение клинкера

Этот этап является самым дорогим, на него приходится около 70 % себестоимости цемента. В его рамках можно выделить следующие стадии:

Добыча сырьевых материалов

Для разработки известнякового месторождения и глины часть горы «сносят вниз». В результате этого открывается пласт желтовато-зеленого известняка. Глубина пласта обычно составляет 10 метров.

Обработка известняка

Добытый материал измельчают на транспортерах до кусков, диаметр которых составляет около 10 сантиметров.

И если завод находится удаленно от карьера, то известняк транспортируют к производственным цехам.

После этого известняк сушат и еще раз измельчают в специальных мельницах, а потом смешивают с другими сырьевыми компонентами.

Обжиг сырьевой смеси

Эта операция выполняется в специальных печах при температуре около 1400 градусов Цельсия. При обжиге частички сырьевой смеси сплавляются между собой и образуют клинкер.

Печь представляет собой цилиндр из металла, который наклонен к плоскости пола под углом 4 º. Это обеспечивает движение клинкера вдоль оборудования.

2. Помол сырьевых компонентов

Строительный материал получают в результате тонкого измельчения клинкера, гипса (4-7 %) и минеральных добавок (11-15%). Размер зерен цемента должен составлять 1-100 мкм. В рамках этого этапа выделяют стадии:

  • Измельчение клинкера в результате дробления. Эта операция выполняется в специальных мельницах (Рис. 7).
  • Дробление гипса.
  • Сушка минеральных составляющих, которые придают изделиям на основе цемента уникальных свойств (морозостойкость, скорость затвердевания, устойчивость в природных водах) (Рис. 8).
  • Помол всех компонентов.
  • В завершение полученный цемент транспортируется в силосы, где его фасуют в бумажные пакеты (Рис. 9).

Бизнес-план производства цемента

В данном бизнес-плане мы осуществим расчет основных технико-экономических показателей для мини-завода по производству портландцемента из известняка и зол бородинских углей. Планируется, что предприятие будет закупать сырьевые компоненты, а не осуществлять их добычу из карьера. Портландцемент будет производиться «сухим» способом, так как он является наиболее энергосберегающим и прогрессивным. В основе производственного процесса лежит технология – НИИСК (изготовление цемента из техногенных продуктов).

Технология НИИСК предполагает использование техногенных продуктов – промышленных отходов. Это позволит увеличить доходность мини-завода и снизить производственные затраты.

Расход сырья на 1 тонну клинкера:

  • Известняк – 103- кг;
  • Зола углей – 453 кг.

Коэффициент выхода клинкера из шихты составляет 0,675.

Обжиг клинкера осуществляется при температуре 1450 ºС, при этом доля расплава составляет 19 %.

Материальный баланс

Планируется такой режим работы предприятия: 220 рабочих суток, 3 смены. В этом случае фонд рабочего времени оборудования составит 5280 часов в год.

Суточная производительность завода:

  • портландцемента составит 825 тонн, в год – 181 500 тонн;
  • клинкера – 800 тонн в сутки, в год – 176 000 тонн;

Расход сырьевых компонентов:

  • известняк – 805 тонн в сутки, в год – 177100 тонн;
  • гипсовый камень – 41 тонн в сутки, 9020 тонн в год;
  • зола – 355 тонн в сутки, 78100 тонн в год.

Расход энергоресурсов:

  • электроэнергии – 0,1 млн. кВт.ч, в год – 22 млн. кВт.ч.
  • каменного угля – 200 тонн в сутки, в год – 44 000 тонн.

Технико-экономические показатели

Капитальные затраты

Для запуска мини-завода по производству цемента необходимо такое оборудование:

1. Дробильное оборудование.

В комплекс дробильного оборудования входит:

  • Щековая дробилка СМД – 109 А часовой производительностью 45 тонн;
  • Щековая дробилка СМД – 110 А (дробильный модуль грубого дробления), часовая производительность 90 тонн;
  • Молотковая дробилка СМД – 112 А (модуль среднего дробления), часовая производительность 18 тонн.

2. Мельницы для получения «муки».

Помольный модуль представлен на базе следующего оборудования: мельница 1465 А часовой производительностью 7 тонн;

3. Мельницы для измельчения готового продукта.

5. Электрофильтры и пылеосадительные камеры.

6. Расходные баки и шламбассейны.

Емкость шламбассейнов составляет до 120 куб. м.

7. Насосы для подачи сырья.

8. Вращающаяся печь для обжига, производительность по клинкеру 70 тонн в час.

9. Конвейеры для подачи цемента.

10. Силосы для хранения готовой продукции, рабочая емкость одного силоса 415 тонн.

Читайте так же:
Плотность цементного раствора м500

11. Бункеры для отработанных газов.

Стоимость этого комплекса оборудования – 500 млн. рублей;

Строительно-монтажные работы – 250 млн. рублей;

Прочие расходы – 50 млн. рублей.

Итого капитальные затраты – 800 млн. рублей.

Производственные затраты
Затраты на покупку сырья и материалов:
  • Зола (цена – 1400 руб./т.) – 109 340 000 рублей;
  • Известняк (цена – 600 руб./т.) – 106 260 000 рублей;
  • Гипсовый камень (цена – 715 руб./т.) – 6 449 300 рублей;
  • Расходы на покупку каменного угля (цена – 3400 руб./т.) – 149 600 000 рублей;
  • Расходы на оплату электроэнергии (цена – 3,39 руб./кВт.ч) – 74 580 000 рублей.
Расходы на оплату заработной платы

Общая численность персонала для мини-завода составляет 96 человек, из них – 86 работники, 10 – административно-управленческий персонал.Ежемесячные расходы на оплату труда составят 1 616 000 рублей, из них:

  • Производственный персонал – 1 376 000 рублей;
  • Административно-управленческий персонал – 240 000 рублей.

Ставка по страховым взносам для текущего года составляет 30 %.

Отсюда следует, что годовой фонд заработной платы составит: 1 616 000 * 12 *1,3 = 25 209 600 рублей.

Амортизационные отчисления

Амортизационные отчисления производим из расчета, что полный срок износа оборудования составляет 10 лет. В этом случае амортизационные отчисления составят 40 млн. рублей.

Накладные расходы – 20 млн. рублей;

Прочие расходы – 10 млн. рублей.

Итого производственные затраты составят: 541 438 900 рублей в год

Себестоимость продукции

Сб = 541 438 900 рублей/181 500 т. = 2983 рублей за тонну.

Продажа портландцемента осуществляется по рыночной цене – 4900 рублей за тонну.

Без НДС – 3920 рублей за 1 т.

Для данного предприятия планируем реализовать цемент по цене 3500 рублей за 1 т. без НДС.

Расчет чистой прибыли, рентабельность и окупаемость

Пр = 181 500 (3920-2983)*0,76 = 129 249 780 рублей.

Рентабельность производства: (129 249 780/ 541 438 900) *100 % = 24 %.

Срок окупаемости составит: 800 000 000/129 249 780 = 6,2 года.

Как видим, рентабельность производства портландцемента достаточно высокая и составляет 24 %. Срок окупаемости можно уменьшить, увеличив объемы производства строительного материала за счет изменения режима работы предприятия.

Полезное и важное по теме:

Помол клинкера

Помол клинкера — важный технологический процесс, один из наиболее энергоемких в цементном производстве. Многие свойства цемента (активность, интенсивность нарастания прочности, морозостойкость и др.) зависят не только от химического и фазового состава клинкера, но и от тонкости помола.
Клинкер и добавки измельчают в трубных мельницах открытого и замкнутого цикла. Конструкции, принцип действия, технические характеристики помольных мельниц, а также основные схемы помола аналогичны рассмотренным в гл. 4.
При измельчении клинкера необходимо учитывать его высокую твердость. Кроме того, для получения качественного цемента нужно, чтобы зерна клинкера имели заданный состав. При помоле в разных фракциях клинкера содержание минералов неодинаково. В мелкой фракции (0—20 мкм) обычно больше C3S и СзА, а более крупные фракции обогащаются C2S и C4AF. Наибольшее влияние на прочность цемента оказывает фракция от 5 до 30 мкм. Ее количество в высокопрочных и быстротвердеющих цементах должно быть в пределах 45—70 %. Фракция менее 5 мкм оказывает решающее влияние лишь на прочность цемента в первые сутки твердения. Повышение ее количества до 20—25 % ведет к переводу цемента в разряд быстротвердеющих. Фракция 5—10 мкм влияет на прочность цемента в трех- и семисуточном возрасте, а фракция 10—30 мкм в возрасте 1 мес и более. Фракции цемента более 60 мкм практически являются балластом.

Химический и минералогический состав клинкера определяют его размалываемость (способность к измельчению). Этот показатель оценивается условно, применительно к способу измельчения и агрегату, в котором производится измельчение. Кроме того, размалываемость зависит от режима и способа обжига (в шахтных или вращающихся печах). Размалываемость характеризуется коэффициентом размолоспособности, равным 1 для клинкеров вращающихся печей средней размолоспособности; 0,8—0,9 — с повышенной и 1,1—с пониженной размолоспособностью. Чем выше коэффициент размолоспособности, тем быстрее измельчается клинкер и тем больше производительность мельницы. С повышением пористости клинкера сопротивление его размолу снижается. Так, клинкер шахтных печей более пористый, так как из гранул выгорает уголь, поэтому коэффициент его размолоспособности принимают равным 1,15—1,25. Отмечено, что при росте силикатного модуля размалывае- мость уменьшается. Высокое содержание C2S также ухудшает размалываемость клинкера, в связи с налипанием частиц на мелющие тела и с агрегацией.

Образование клинкерных минералов частично происходит в жидкой фазе. При очень быстром охлаждении клинкера размалываемость его понижается в результате содержания в нем жидкой фазы (клинкерного стекла). Доля жидкой фазы определяет размалываемость клинкера. Чем больше жидкой фазы, тем труднее размолоть клинкер. Высокая влажность материалов, питающих мельницу, также отрицательно сказывается на процессе помола и увеличении расхода энергии.
Тонкость помола цемента характеризуется по остатку на сите № 008 и составляет 8—12 % для большинства цементов (по ГОСТ 310.2—76 этот остаток не должен превышать 15 %). Более точна характеристика тонкости помола по удельной поверхности, определяемая методом фильтрации воздуха через слой спрессованного порошка на стандартном приборе — поверхностемере ПСХ-4. Удельная поверхность цементов около 2500— 3000 см2/г при остатке на сите № 008 5—8 %• Быстро- твердеющие цементы имеют высокую удельную поверхность (3500—4500 см2/г). С увеличением удельной поверхности цемента прочность и скорость твердения возрастают сначала достаточно интенсивно, а затем медленнее. Однако, когда удельная поверхность достигает 7000 см2/г, наблюдается некоторое снижение прочности, что объясняется более высокой водопотребностью тонко- измельченного цемента. Высокая .удельная поверхность отрицательно влияет также на морозостойкость цементов.
Расход электроэнергии на получение 1 т цемента 35—40 кВт/ч. С повышением тонкости помола затраты электроэнергии возрастают в большей мере, чем степень измельчения. Так, увеличение тонкости помола на каждый 1 % уменьшения остатка на сите № 008 повышает расход электроэнергии на 4—6 % и снижает производительность мельницы на 3—5 %.
Интенсификация процесса помола клинкера достигается рациональным подбором ассортимента мелющих тел, применением футеровки самосортирующих броневых плит, аспирацией мельницы и впрыскивания в последнюю камеру воды, введением поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Эффективность действия мелющих тел зависит от степени заполнения ими объема отдельных камер мельницы: для камеры грубого помола в пределах 26—32; среднего — 26—30 и тонкого — 24—30. Применение самосортирующих броневых плит повышает производительность мельниц на 5—7 %.
Производительность мельниц увеличивается и при аспирации рабочего пространства мельниц. Просасыва- нием воздуха через мельницу из нее удаляется часть тонких частиц и тем самым уменьшается налипание их на мелющие тела; снижается температура среды в мельнице, что также благоприятно отражается на процессе измельчения. Оптимальная скорость аспирации воздуха в полости барабана мельницы 0,5—0,7 м/с.
На последних стадиях измельчения клинкера температура в мельнице поднимается до 150—160 °С, при этом производительность резко падает. Для снижения температуры и улучшения условий помола в последнюю камеру мельницы впрыскивают распыленную воздушно-водяную смесь, что повышает производительность ее на 15— 20%. Количество воды не должно превышать 1,5% массы цемента.

Читайте так же:
Плитонит гидрослой гидростена цементная обмазочная гидроизоляция

При достижении цементом .удельной поверхности 3500—4000 см2/г наблюдается агрегатирование частиц, ухудшается перемешивание цемента при затворении и повышается водопотребность. Агрегатирование резко снижается при применении ПАВ. Некоторые ПАВ одновременно с интенсификацией помола положительно влияют на строительно-технические свойства цемента — повышают морозостойкость, являются пластификаторами, гидрофобизаторами и т. п. В качестве ПАВ в основном используют катион-активные соединения: сульфитно- дрожжевую барду (СДБ), триэтаноламин (ТЭА), смесь СДБ и ТЭА в соотношении 1:1, мылонафт и др. При введении ТЭА в количестве 0,015—0,03 % по массе производительность мельниц повышается на 20—35 %, удельный расход электроэнергии уменьшается на 10— 35%.

Анализ сырьевой муки, клинкера и цемента

Примерный состав сырьевого материала до его добычи может быть определен в трех измерениях при помощи пробного бурения. Это позволяет планировать на будущее план горных работ. Сразу же после добычи сырья его состав определяется методом нейтронной активации, когда материал проходит через конвейерную ленту. Метод основан на взаимодействии между нейтронами и ядрами вещества, подлежащих исследованию. Химический состав затем может быть вычислен из полученного спектра. Метод позволяет определить состав даже неоднородных природных материалов, обеспечивает равномерность состава шихты, высокое качество клинкера и цемента [35, 36, 37]. Для оценки качества сырьевой муки и цементного клинкера могут быть использованы различные способы, как правило, применяются одновременно несколько способов. Химический анализ с помощью анализа рентгеновской флуоресценции (РФА) предоставляет информацию о всей композиции. Из этих данных могут быть вычислены стандартная известь (КН) и модули. Они предоставляют информацию о качестве клинкера.

Кроме того из анализа потенциальное содержание фазы определяются Bogue [5, 53, 54]. Этот расчет предполагает, что клинкерный расплав кристаллизуется в равновесии с твердыми фазами (на практике это не так), и что фазы клинкера химически чистые, имеют стехиометрический фазовый состав (чистые C3S, C2S, С3А, С4AF), не учитываются посторонние ионы и включения в фазах клинкера. Поэтому вычисление содержания фазы по Bogue обеспечивает лишь приблизительный состав, но на практике эти значения немного отличаются. Обычно фактическое содержание алита и белита выше. Фактические содержание алюминатной и ферритной фазы колеблется только на несколько процентов от расчетных значений, потенциальных от содержания. Важным критерием является также содержание свободной извести (содержание свободного, несвязанного СаО). В настоящее время он определяется в основном методом дифракции рентгеновских лучей и лишь эпизодически методом традиционной «мокрой» химии [38, 39]. В связи со стандартом лайма, он обеспечивает индикацию условий производства, дает информацию о степени обжига клинкера. Содержание свободного, несвязанного СаО не может превышать предельного значения, которое составляет порядка 2-3% по массе (в зависимости от условий производства), так как это может привести к известковым трещинам в затвердевшем растворе или бетоне.

В то время как рентгеноструктурный анализ флуоресценции, чтобы определить элементы как в сырьевой муке так и в цементе широко используется, метод дифракции рентгеновских лучей в штатном режиме, как правило, используется только для определения свободной извести CaOсвоб. Последние разработки в использовании рентгеновских лучей для исследования порошков, особенно уточнение Ритвельда, позволяют применять количественный фазовый анализ с использованием рентгеновской дифракции. В случае метода Ритвельда «уточнений наименьших квадратов» расчеты проводились долго до наилучшего совпадения результатов. Но на основе структурных данных и глобальных параметров дифракционной картины не достигается точных данных между измеренным и рассчитанным. Структурные данные, относящиеся к существующим синфазным соединениям смеси, могут меняться из-за различий в химическом составе. Расчет выполняется в итерационном процессе путем изменения параметров структуры кристаллов и профиля. Использование метода Ритвельда стало возможным за счет одновременного анализа отдельных фаз даже с сильно перекрывающимися отражениями, как это часто бывает с цементом. Этот метод предусматривает автоматическую регулировку в промышленных процессах. Ожидается, что он будет включать в себя в будущем стандартный анализ материалов и продукции цементного завода. Ссылки на литературу по методологии Ритвельда приведены в источниках [40,41,42,43,44,45,46,47,48].

Читайте так же:
Как заливать двор раствором цемента

Микроскопическое исследование клинкера позволяет установить сведения о характере, форме и распределении фаз клинкера. Массовое содержание фаз клинкера зависит от химического состава клинкера. В противоположность этому, образование и распределение клинкерных фаз зависит от условий производства (состава сырьевой муки, тонкости помола, гомогенности, скорости нагрева шихты, времени спекания и скорости охлаждения клинкера. Опытные специалисты могут определить по микроскопическому изображению клинкера характер влияния плохих условий производства и дать указания по их устранению. Для этого, как правило, проводят исследование полированных и протравленных шлифов в отраженном свете при увеличении х 50 — 1000. Для идентификации фазы и установления их качества используют форму, цвет, отражательную способность минералов, производится травление, определяется твердость и др. показатели [49,50, 51]

На рисунке 1.6 показаны примеры качественных различий в клинкере, которые просто и надежно можно определить путем микроскопического изучения аншлифа. Эти образцы для анализа приготавливают путем закрепления цемента или клинкера в термореактивной смоле и отвержденный образец затем шлифуют и полируют. Дифференциация (определение) различных фаз значительно облегчается с помощью травления. В зависимости от вида используемого травителя и продолжительности травления, выявляются поверхностные границы кристаллов (Anlaufätzung) или частично растворяются границы кристаллов (Lösungsätzung). Микроструктура хорошего качественного клинкера показана на рисунке 1.6а. Отдельные клинкерные фазы (минералы)

а) цемент хорошего рыночного качества

б) слегка старый цемент

с) цемент с сильным поглощением влаги

d) недожженный цементный клинкер

е) алитовый клинкер, охлажденный от высокой температуры

f) цемент с особенно мелкими кристаллами алита.

Рисунок 1.6 — Качественно различные образцы цементных клинкеров (травление с 1,2-циклогександиамин-N, N, N ‘, N’-этилендиаминтетрауксусной кислоты-ди-натриевой соли)

имеют острые края (прямые грани, углы), показывают характерную окраску и имеют обычные размеры. Образец клинкера на рисунке 1.6б, однако, был сохранен слишком влажным. В кристаллах видны преобразованные кромки, признак того, что гидратация уже началась. Края кристаллов алита сильно разъедены. Тупые грани, однообразие цвета и границы фазы размыты, что характерно для недостаточно обожженного клинкера (рисунок 1.6d). Чрезмерно высокая температура, от которой производится резкое охлаждение клинкера, может привести к разрушению кристаллов алита (рисунок 1.6е). На рисунке 1.6f можно увидеть особенно мелкие кристаллы алита. Этот цемент будет иметь высокие показатели прочности, как и образец цемента на рисунке 1.6а.

Несмотря на высокую точность, клинкерная микроскопия все меньше используется на практике из-за сложности методики подготовки проб, а также необходимости большого опыта персонала для оценки качества образцов.

Минералогический состав клинкера может быть определён различными методами: петрографическим, рентгеноструктурным анализом и химическим методом.

Петрографический анализ проводится в основном четырьмя приёмами: 1) иммерсионным методом (метод порошков); 2) в прозрачных шлифах; 3) в полированных шлифах; 4) в прозрачно — полированных шлифах. Метод позволяет определить морфологические особенности клинкера — количество и распределение фаз, габитус, спайность, двойникование кристаллов, пористость; детали внутренней структуры — показатели преломления, анизотропия, окраска минералов, кристаллографические константы, сингония.

При петрографическом анализе полированных шлифов из наиболее характерных гранул клинкера приготавливают аншлиф и рассматривают его с помощью поляризационного микроскопа. Определяют содержание минералов, их размеры, структуру и др.

На Шымкентском и Карагандинском цементных заводах в свое время был внедрён оперативный петрографический анализ качества клинкеров, разработанный сотрудниками кафедры ХТВМ Казахского химико – технологического института Л.Г.Трофимовой, Р.А.Сайкуловым и Б.Т.Таймасовым. Он позволял оперативно контролировать качество клинкера, прогнозировать его активность и регулировать на основе этого работу обжиговых агрегатов. Внедрение разработки в АО «Карагандацемент» повысило уровень качества клинкера на 4…5 МПа, что позволило увеличить ввод шлака на 3 % и сократить расход клинкера. В АО «Шымкентцемент» внедрение метода увеличило среднюю марку цемента 0,5 МПа, повысило производительность печей, снизило расход топлива и уменьшило выход брака.

Петрографический анализ показывает фактический минералогический состав клинкера. Рациональный химический анализ клинкера позволяет определить его химический состав, на основании которого с помощью формул можно определить расчётный минералогический состав клинкера. Расчётный и фактический состав немного отличаются. Причины расхождения следующие: 1) при обжиге и охлаждении клинкера не достигается полного равновесия фаз, остаются свободные СаО и SiO2; 2) фактический состав минералов отличается от расчётного состава соединений, так состав алита и белита отличаются от состава трёхкальциевого и двухкальциевого силикатов, аналогично и минералы — плавни; 3) минералы образуют твёрдые растворы; 4) значительные изменения в теоретический состав клинкера вносят щёлочи.

Как правило, фактическое содержание алита в клинкерах всегда превышает расчётное, фактическое содержание С3А меньше, чем его расчётное количество.

Дата добавления: 2016-10-26 ; просмотров: 3319 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПЦ. Химический и минералогический состав клинкера.

ПЦ – гидравлическое вяжущее вещество. Получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда со специальными добавками.

Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящий из известняка и глины (мергеля, доменного шлака и пр.).

В ПЦ разрешается вводить АМД до 15 % от массы цемента.

Портландцементный клинкер обычно получается в виде спекшихся мелких и более крупных кганул и кусков размером 10-20 или до 50-60 мм в зависимости от типа печи.

Химический состав. Главными цементного клинкера являются окись кальция СаО, двуокись кремний SiO2, Al2O3 и Fe2O3, суммарное содержание которых достигает 95-97 %. Кроме них в состав могут входить окись магний MgO, серный ангидрид SO3, двуокись титана TiO2, окись хрома Cr2O3, окись марганца Mn2O3, щелочи Na2O и K2O, фосфорный ангидрид P2O5 и др.

Читайте так же:
Новороссийский цемент как отличить подделку
Повышение содержанияЧто происходит с ПЦ
СаОПовышенная скорость твердения, высокая конечная прочность, пониженная водостойкость.
SiO2Понижение скорости твердения в начальные сроки, нарастание прочности в длительные сроки, водо- и сульфатостойкость.
Al2O3Ускоренное твердение в начальные сроки, меньшая водо-, сульфато- и морозостойкость.
Fe2O3Снижение температуры спекания клинкера, медленное схватывание и твердение в начальные сроки, высокая прочность и сульфатостойкость.

Минералогический состав. Основные минералы цементного клинкера – алит, белит, целит, алюминат.

Алит – важнейший клинкерный минерал-силикат, определяющий высокую прочность, быстроту твердения и ряд других свойств ПЦ. Содержиться обычно в количестве 45-60%. Содержит примеси в небольших количествах MgO, Al2O3, P2O5, Cr2O3 и др. они влияют на его структуру.

Кристаллы алита имеют шестигранную форму или прямоугольную форму. Кристаллы алита бесцветны и имеют слабое светопреломление, неясно выраженную спайность в одном направлении, плотность 3,15 г/см 3 .

Форма кристаллов алита, их распределение влияет на прочность и другие свойства ПЦ.

Белит – второй основной минерал портландцементного клинкера, отличается медленным твердением, обеспечивает высокую прочность.

Он содержится в клинкере в количестве 20-30 % и обозначается β-С2S. Существует 4 формы: α-С2S, ά-С2S, β-С2S, γ-С2S.

Гидравлическая активность белита зависит так же от строения кристаллов (их величины, плотности, наличие трещин и включений).

Целит — алюмоферитная фаза промежуточного вещества клинкера, представляет твердый раствор алюмоферитов кальция разного состава, который в свою очередь зависит от состава сырьевых смесей, условий обжига.

Алюминаты кальция могут встречаться в промежуточном веществе клинкера в виде 2-х соединений: 3-х кальциевого алюмината C3A и 5 кальциевого алюмината C5A3.

C3A кристаллизуется в кубической системе в виде очень мелких шестиугольников и прямоугольников, плотность 3,04 г/см 3 .

Портландцемент. Сырье, понятие о производстве, химический и минеральный состав клинкера.

Определение и классификация.Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого помола портландцементного клинкера с добавкой гипса. Двуводный гипс в количестве 1,5 … 3,5% вводят для регулирования сроков схватывания портландцемента.Портландцементный клинкер – продукт обжига до спекания сырьевой тонкодисперсной однородной смеси, состоящей преимущественно из известняка и глины. Такой состав сырья обеспечивает преобладание в клинкере высокоосновных силикатов кальция.

1) Бездобавочный – введение активных минеральных добавок не допускается, получают помолом лишь портландцементного клинкера с добавкой гипса. Бездобавочный портландцемент имеет в сокращенном обозначении индекс Д0.

2) Портландцемент с активными минеральными добавками. Так называют вяжущие, получаемые совместным помолом портландцементного клинкера и активной минеральной добавки, либо их смешиванием после раздельного измельчения. В качестве подобных добавок используют горные породы (диатомит, трепел, опока, вулканический пепел, пемза и т.д.) и твердые или пылеобразные отходы промышленности (доменные шлаки, нефелиновый шлам, золы уноса ТЭЦ), состоящие преимущественно из аморфного кремнезема.

3) Шлакопортландцемент (ШПЦ). К этой разновидности относят гидравлическое вяжущее вещество, которое получают совместным помолом портландцементного клинкера и доменного гранулированного шлака с добавлением гипса. Шлакопортландцемент можно изготавливать также и путем смешивания указанных компонентов уже после их раздельного измельчения. Содержание шлака в таком вяжущем составляет от 20 до 80 % по массе цемента.

4) Пуццолановый портландцемент (ППЦ). Это гидравлическое вяжущее вещество получают совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и активной минеральной добавки в количестве 21…30 % или тщательным смешиванием этих же компонентов, измельченных раздельно. Учитывая повышенное количество активной минеральной добавки, к портландцементному клинкеру предъявляется требование в части содержания трехкальциевого алюмината – не более 8 %.

Сырьевые материалы.Основными сырьевыми материалами при производстве портландцементного клинкера являются известняк с высоким содержанием углекислого кальция (мел, плотный известняк …) и глинистые породы, содержащие SiO2, Al2O3, Fe2O3

Производство портландцемента состоит из следующих процессов: добычи сырья и доставки его на завод; подготовки сырья и смеси; обжига смеси — получения клинкера; измельчения клинкера с добавками — получения цемента.

Минералогический состав.Применяемые для производства портландцементного клинкера сырьевые материалы обеспечивают преобладание в нем высокоосновных силикатов кальция. Помимо этого, при взаимодействии с оксидамиAl2O3иFe2O3образуются отдельные группы минералов. Каждый из клинкерных минералов имеет свои специфические свойства.

Трехкальциевый силикат (алит) характеризуется химической формулой 3CaO·SiO2(сокращенная записьC3S). Содержание его в портландцементе составляет 40…65 %. Являясь химически активным минералом, оказывает решающее влияние на скорость твердения цемента. Алит быстро набирает прочность, образуя довольно плотный продукт гидратации. При взаимодействии с водой выделяет большое количество тепла.

Двухкальциевый силикат (белит) имеет химическую формулу 2CaO·SiO2(сокращенноC2S). По химической активности заметно уступает алиту. Продукт твердения белита, затворенного водой, в ранние сроки твердения имеет невысокую прочность, при этом выделяется очень мало тепла. Однако, в дальнейшем, при благоприятных условиях, в течение нескольких лет способен увеличивать прочность. Белита в портландцементе может содержаться от 15 до 40 %.

Трехкальциевый алюминат как химическое соединение выражается формулой 3CaO·Al2O33А). Имеет наибольшую химическую активность среди основных минералов портландцементного клинкера. Процесс его гидратации завершается в первые сутки твердения, при этом выделяется наибольшее количество теплоты. Однако продукт твердения трехкальциевого алюмината имеет низкую долговечность. Содержание в портландцементе С3А колеблется от 2 до 15 %.

Четырехкальциевый алюмоферрит (целит) принят в качестве клинкерного минерала как среднее значение содержащихся в портландцементном клинкере алюмоферритов кальция переменного состава. Химический состав выражается формулой 4CaO·Al2O3·Fe2O34АF). По химической активности занимает среднее положение между С3А и алитом. Продукт гидратации имеет прочность, меньшую, чем у алита. В портландцементе С4АFможет быть от 10 до 20 %.

Читайте так же:
Кровля крыши цементная черепица

В зависимости от минералогического состава различают следующие виды портландцемента:

– алитовый: содержание C3Sболее 60 %, а соотношениеC3S:C2Sболее 4;– белитовый: содержание C2Sпревышает 38 % при отношенииC3S:C2Sменее 1;– алюминатный, содержащий С3А больше 15 %;– алюмоферритный (целитовый), в котором С4АFсодержится более 18 %.

Химический состав клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Главные оксиды цементного клинкера — оксид кальция CaO, двуоксид кремния SiO2, оксиды алюминия Al2O3, железа Fe2O3, суммарное содержание которых – 95 – 97%. Кроме них в состав клинкера в виде различных соединений в небольших количествах могут входить оксид магния MgO, серный ангидрид SO3, двуоксид титана TiO2, оксиды хрома Cr2O3, марганца Mn2O3, щелочи Na2O и K2O, фосфорный ангидрид P2O3 и др. Содержание этих оксидов в клинкере колеблется в следующих пределах, %:

28.Показатели качества портландцемента (химический, минеральный, вещественный составы, марки (классы), водопотребность, сроки схватывания, тонкость помола, равномерность изменения объема). Активность, марки и классы портландцемента.

Минеральный состав выражает содержание в клинкере (в % по массе) главных минералов. Применяются расчетный и прямые экспериментальные методы определения минерального состава клинкера. Минеральный состав рассчитывают на основании данных химического анализа, который определяет содержание оксидов (в % по массе).

Вещественный состав цемента выражает содержание в цементе (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса, минеральных добавок, пластифицирующих и гидрофобизующих добавок; он приводится в паспорте на цемент. Допускается введение в цемент при его помоле пластифицирующих или гидрофобизующих поверхностно-активных добавок в количестве не более 0,3% от массы цемента.

Тонкость помола цемента оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы через сито №008 (размер ячейки в свету 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.

Плотность портландцемента (без минеральных добавок) составляет 3,05-3,15. Его насыпная плотность зависит от уплотнения и у рыхлого цемента составляет 1100кг/м 3 , у сильно уплотненного – до 1600 кг/м 3, в среднем — 1300 кг/м 3.

Водопотребность цемента определяется количеством воды (в % от массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Нормальной густотой цементного теста считают такую его подвижность, при которой цилиндр-пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Водопотребность портландцемента в пределах от 22 до 28 %. При введении активных минеральных добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) водопотребность цемента повышается и может достигнуть 32-37%.

Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. Началом схватывания считают время, прошедшее от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1-2 мм. Конец схватывания – время от начала затворения до того момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 1-2мм. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания – не позднее 10 ч от начала затворения. Для получения нормальных сроков схватывания при помоле клинкера на цементном заводе вводят добавку двуводного гипса.

Равномерность изменения объема. Причиной неравномерного изменения объема цементного камня являются местные деформации, вызываемые расширением свободной СаО и периклаза МgО вследствие их гидратации. По стандарту изготовленные из теста нормальной густоты образцы-лепешки через 24 ч предварительного твердения выдерживают в течение 3 ч в кипящей воде. Лепешки не должны деформироваться, не допускаются радиальные трещины.

Марки (классы) — Марка портландцемента определяется испытанием стандартных образцов размером 4х4х16 см, изготовленных из цементно-песчаного раствора 1:3 (по массе) через 28 суток твердения (первые сутки — в формах во влажном воздухе, затем без форм в воде).

Марка-предел прочности (сжатии – изгибе)

400-39,2-5,4 (55), 500-49-5,9(60), 550-53,9-6,1(62), 600-58,8-6,4(65)

Парка порталнд. – класс прочности

300-22,5Н, 400-32,5Н, 400Б-32,5Б, 500-42,5Н, 500Б-42,5Б, 550-52,5Н, 600-52,5Б

Класс и марка выражаются в разных единицах измерения – в МПа и кгс/см 2 соответственно. Различия в численных значениях класса и марки при выражении их в одинаковых единицах измерения обусловлены только разными условиями испытания цемента.

Активность и марки портландцемента. Активность и марку определяют испытанием стандартных образцов-призм размером 4х4х16 см, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1:3 (по массе) и В/Ц = 0,4 при консистенции раствора по расплыву конуса 106-115 мм. Черех 28 сут твердения (первые сутки образцы твердеют в формах во влажном воздухе, а затем 27 сут – в воде комнатной температуры), образцы-призмы сначала испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки призм – на сжатие. Портландцемент разделяют на марки 400, 500, 550, 600.

У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и начальная, 3-суточная.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector