Порошковые материалы

Содержание

 

Введение

1. Определение минеральных вяжущих. Примеры
2. Классификация и номенклатура вяжущих веществ, исходные материалы для их производства, добавки.
3. Производство гипсовых вяжущих.
4. Сырьевые материалы, использующиеся для производства асбестоцементных изделии. Требования к ним

Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Основные понятия о минеральных вяжущих веществах, их значение для народного хозяйства. Существует значительное количество разнообразных вяжущих. Однако в строительстве применяется лишь часть из них. Их называют строительными вяжущими веществами и делят на две основные группы: неорганические (минеральные), главнейшие из которых - портландцемент и его разновидности, известь, гипс и другие, и органические, из которых больше всего используют продукты перегонки нефти и каменного угля (битумы, дегти), называемые часто «черными» вяжущими.

Строительными минеральными вяжущими веществами называют порошковидные материалы, которые после смешения с водой (а в отдельных случаях с растворами некоторых солей) образуют массу, постепенно затвердевающую и переходящую в камневидное состояние.

Почти все минеральные вяжущие вещества получают путем грубого и тонкого измельчения исходных материалов и полупродуктов с последующей термической обработкой при разных температурах. В этих условиях протекают разнообразные физико-химические процессы, обеспечивающие получение продукта с требуемыми свойствами. Обожженный материал подвергают тонкому измельчению.

Большинство минеральных вяжущих твердеет в результате возникновения гидратных новообразований при взаимодействии вяжущего вещества с водой. Лишь в некоторых случаях твердение происходит в итоге взаимодействия вяжущего, например, гашеной воздушной извести, с углекислотой воздуха и одновременной перекристаллизации гидроксида кальция.

Минеральные вяжущие используют в подавляющем большинстве случаев в смеси с водой и с так называемыми заполнителями - минеральными (а иногда и органическими) материалами, состоящими из отдельных зерен, кусков, волокон разных размеров. Вяжущие в смеси с мелким заполнителем (песком) дают растворы, в смеси с мелкими и крупными заполнителями (гравием, щебнем и т.п.) 0- бетоны. Иногда вяжущие применяют только в виде смесей с водой без   заполнителей. Использование вяжущих в смеси с заполнителями обусловлено двумя основными причинами. Первая - причина экономического характера стоимость вяжущих  относительно высока, поэтому для снижения стоимости изделия или конструкции их необходимо изготовлять с минимальным расходом вяжущего. Для каждого вида изделий и конструкций расход вяжущего определяется рядом требований, предусматривающих необходимую строительную прочность, надежность и долговечность того или иного сооружения. Вторая причина - технического характера. Дело в том, что вяжущие вещества в виде теста без заполнителей обнаруживают повышенную склонность к усадке и набуханию, как при твердении, так и под влиянием тепло влажностных изменений. Это зачастую приводит к образованию трещин и ускоренному разрушению конструкций и сооружений.

Производство вяжущих веществ представляет собой комплекс химических и физико-механических воздействий на исходные материалы, осуществляемых в определенной последовательности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Вяжущие вещества - основа современного строительства

Вяжущие вещества - основа современного строительства. Их широко применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, а также разнообразных бетонов (тяжелых и легких). Из бетонов изготовляют всевозможные строительные изделия и конструкции, в том числе и армированные сталью (железобетонные, армосиликатные и др.). Из бетонов на вяжущих веществах возводят отдельные части зданий и целые сооружения (мосты, плотины и т.п.).

Значение вяжущих веществ в современном строительстве иллюстрируется следующими данными: при возведении жилых домов из кирпича или бетонных и железобетонных изделий  на 1 м2   жилой площади в среднем расходуется до 300 кг вяжущих веществ (цемента, извести, гипса). Только на жилищное строительство ежегодно требуется до 35-40 млн. т вяжущих веществ, а на промышленное, гидротехническое, сельскохозяйственное и другие его виды - значительно больше. В частности, на возведение таких уникальных сооружений, как Волгоградская, Братская, Красноярская гидроэлектростанции, требуется 1,5-2 млн. т цемента. В двенадцатой пятилетке предусмотрено дальнейшее развитие производства строительных материалов, в том числе и цемента, выпуск которого в 1990 г. должен достигнуть 140-142 млн. т.

Необходимо перевести производство на интенсивный путь развития, уделять внимание повышению эффективности производства, качества продукции и производительности труда, а также выполнению заданий Продовольственной и Энергетической программ. При организации и эксплуатации предприятий должны использоваться энергосберегающие, мало- и безотходные технологии с комплексным использованием природного сырья, а также отходов разных отраслей промышленности и сельского хозяйства, как того требуют статья 18 Конституции СССР и постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР об усилении охраны природы и улучшения использования   природных   ресурсов   (1972   и   1978 г).

Намечено выпустить до 135 млн. м3 сборных железобетонных изделий и конструкций, на что потребуется до 40-45 млн. т цемента.

 

 

 

2. Классификация и номенклатура вяжущих веществ, исходные материалы для их производства, добавки

Все строительные минеральные вяжущие вещества в зависимости от их основного свойства твердеть и длительно противостоять воздействию различных факторов окружающей среды делят на три основные группы: воздушные, гидравлические и кислотостойкие.

Воздушные вяжущие вещества характеризуются тем, что будучи смешаны с водой, твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в воздушной среде. При систематическом увлажнении бетоны, изделия и конструкции на воздушных вяжущих сравнительно быстро теряют прочность и разрушаются. К воздушным вяжущим веществам относят гипсовые и магнезиальные вяжущие, а также воздушную известь.

Гидравлические вяжущие вещества отличаются тем, что после смешения с водой и предварительного твердения на воздухе способны в последующем твердеть как в воздушной, так и в водной среде. Гидравлические вяжущие применяют в производстве разнообразных изделий и конструкций, а также при возведении зданий и сооружений, предназначенных к эксплуатации в воздушной и водной среде. В эту группу входят многие вяжущие вещества, которые, в свою очередь, с некоторой условностью можно разделить на несколько подгрупп.

В первую подгруппу включают гидравлические вяжущие, не содержащие или содержащие не более 10- 20 % активных минеральных добавок. В эту подгруппу входят: а) портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий портландцемент без добавок и с добавками, белый портландцемент; б) глиноземистый цемент; в) романцемеит; г) гидравлическая известь.

Ко второй подгруппе относят смешанные гидравлические вяжущие, получаемые смешением чистых вяжущих друг с другом, а также отдельных вяжущих или их смесей с активными минеральными добавками, вводимыми в количестве более 10-20%. Основные вяжущие этой подгруппы: а) на основе портландцемента - шлаковый и пуццолановый портландцемент, цемент для строительных растворов и др.; б) на основе воздушной и гидравлической извести - известково-пуццолановые цементы, известково-кварцевое вяжущее для бетонов автоклавного твердения, известково-белитовый (нефелиновый) и известково-шлаковый цементы и др.; в) на основе глиноземистого и портландского цементов, а также гипса - расширяющиеся и безусадочные цементы; г) на основе гипса, портландцемента и активных минеральных добавок - гипсоцементно-пуццолановые вяжущие и др.; д) на основе доменных гранулированных шлаков - сульфатно-шлаковый цемент, шлако-щелочное вяжущее.

К кислотостойким вяжущим веществам относится кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент, представляющий собой тонкомолотую смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяемую водным раствором силиката натрия или калия. Это вяжущее после начального твердения в воздушной среде может длительное время сопротивляться агрессивному воздействию неорганических и органических кислот, кроме фтористоводородной.

Строительными нормами и правилами наряду с воздушными и гидравлическими вяжущими веществами в отдельную группу выделены вяжущие автоклавного твердения. Они наиболее эффективно твердеют при автоклавной (гидротермальной) обработке при давлении насыщенного пара 0,8-1,5 МПа (изб.). К их числу, в первую очередь, относят известково-кварцевое, известково-шлаковое вяжущие и тому подобные смеси, не способные к интенсивному твердению при 20-95 С. Но по существу и эти вяжущие входят в группу гидравлических.

Исходными материалами для производства вяжущих веществ служат различные горные породы и некоторые побочные продукты ряда отраслей промышленности (металлургической, энергетической, химической и др.). Так, для производства гипсовых вяжущих используются гипсовые породы, состоящие в основном из двуводного гипса CaS04-2H20. Для этой же цели применяют и фосфо-гипс, являющийся отходом производства фосфорных удобрений.

Производство магнезиальных вяжущих базируется на использовании природных магнезитов MgC03 и доломитов MgC03-CaCO; Карбонатные горные породы в виде известняков, мела, доломитов, мергелей - основа для получения воздушной и гидравлической извести, а также романцемента.

Сырьем для цемента являются известняки, мел, а также глинистые породы (те и другие с минимальными примесями карбоната магния, гипса и щелочных соединений). Для цементного производства используют кремнеземистые породы- диатомит, трепел, опоку, вулканические туф и трасс. Высокоглиноземистые породы (бокситы) применяют в производстве глиноземистого цемента (вместе с чистыми известняками).

В производстве вяжущих веществ целесообразно широко использовать такие побочные продукты других отраслей промышленности, как металлургические шлаки, шлаки и золы от пылевидного сжигания различных видов твердого топлива, шлаки электротермического способа производства фосфора, белитовый (нефелиновый) шлам и т.п. Все эти продукты по химическому составу зачастую близки к различным вяжущим (в том числе и к портландцементу) и обладают значительным запасом химической и тепловой энергии, полученной во время их тепловой обработки в основном производстве. Это предопределяет высокую технико-экономическую эффективность использования таких «полупродуктов» в промышленности вяжущих веществ.

Добавки

Как уже отмечалось, в вяжущие вещества, в растворные и бетонные смеси для регулирования, улучшения или придания специальных свойств во многих случаях вводят различные добавки. Они  влияют на химические и физико-химические процессы при твердении вяжущих и бетонов, зачастую изменяя (модифицируя) микроструктуру затвердевшего камня в желаемом направлении. Такие добавки называют модификаторами.

С целью повысить технико-экономическую эффективность производства и направленного регулирования свойств при помоле цементов на основе портландцементного или глиноземистого клинкера в них допускается введение добавок в виде неорганических или органических природных или искусственных материалов или их смесей (ГОСТ 24640-81).

Добавки подразделяют по степени влияния на свойства цемента и по назначению на:

1. компоненты вещественного состава (активные минеральные добавки), изменяющие наименование цементов и обладающие гидравлическими и (или) пуццоланическими свойствами (диатомиты, трепелы, вулканические породы, активные золы и шлаки);
2. наполнители - улучшающие зерновой состав цементов и структуру затвердевшего камня, не обладающие или обладающие слабыми гидравлическими или пуццоланическими свойствами при нормальных условиях твердения (малоактивные золы, шлаки, известняк и др.);
3. технологические - интенсификаторы помола, уменьшающие продолжительность измельчения цемента;
4. регулирующие основные свойства цемента: сроки схватывания, ускоряющие твердение (Na2SO.b СаС12, Na2C03 и др.), повышающие прочность, воздухововлекающие, регулирующие водоудерживающую способность, повышающие пластичность цементно-песчаных растворов (пластификаторы), уменьшающие смачивание водой поверхности частиц цемента (гидрофобизирующие добавки);
5. регулирующие специальные свойства цементов: уменьшающие тепловыделение, регулирующие объемные деформации, повышающие коррозиеустойчивость, красящие и декоративные свойства, стабилизирующие (предупреждающие расслоение растворных и бетонных смесей), кольматирующие поры, повышающие термостойкость.

Добавки, ускоряющие твердение, должны повышать начальную прочность цемента не менее чем на 10 % при определении по ГОСТ 310.4-81. Добавки, повышающие прочность, должны обеспечивать увеличение активности в 28-суточном возрасте цементов марок 400 и ниже - не менее 10%, а марок выше 400 - не менее 7% (ГОСТ 310.4-81).

Эффективность добавок, повышающих пористость камня, должна быть не менее 50 % по сравнению с контрольной (без добавки).

Уменьшение тепловыделения цемента при введении соответствующей добавки должно быть не менее 10 % при сравнении с эталоном по ГОСТ 310.5-80.

Эффективность интенсификаторов помола цемента должна быть не менее 10 % по сравнению с измельчением цемента без добавок. Классификация добавок, вводимых в бетонные смеси для регулирования их свойств и свойств бетонов, а также критерии оценки эффективности и методы испытаний смесей и бетонов по ГОСТ, ТУ и СН приведены в ГОСТ 24211-80 (с пзм.).

В дальнейшем при описании свойств цементов и других вяжущих будет дано более подробное изложение условий применения главных из перечисленных добавок. Многие из них характеризуются полифункциональным действием на вяжущие вещества, бетонные смеси и бетоны. Например, ССБ (сульфитно-спиртовая барда) и СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка) оказывают не только пластифицирующее влияние на бетонные смеси, но одновременно замедляют их твердение. Последнее явление преодолевается вводом в смеси одновременно добавок - ускорителей твердения.

 В связи с этим  многие вещества используют совместно  для достижения оптимального  эффекта в регулировании различных  свойств бетонных смесей и  бетонов.

Введение каждой добавки в цементы, бетонные смеси отдельно усложняет технологию, особенно если число добавок более двух. В этом случае применяют комплексные добавки. Наиболее целесообразны добавки в виде сухих смесей. В. М. Москвиным, Ф. М. Ивановым, В. Г. Батраковым и другими разработаны комплексные порошкообразные водорастворимые добавки, пластифицирующие бетонные смеси, повышающие морозостойкость и конечную прочность бетона, ускоряющие его твердение. Применение этих добавок в оптимальном количестве способствует значительной экономии цемента и повышению прочности и долговечности бетонов. Их содержание зависит от многих факторов и должно устанавливаться экспериментально.

3. Производство гипсовых вяжущих. Основное оборудование и параметры.

 При тепловой обработке гипсовых пород различных месторождений в заводских условиях можно получать продукты, значительно различающиеся по содержанию отдельных модификаций. Это обусловливается неоднородностью исходного сырья, условиями тепловой обработки и, в частности, скоростью и длительностью нагревания, а также близостью и даже совпадением многих свойств а- и р-модификаций полугидратов, обезвоженных полугидратов и растворимых ангидритов. Характерно, например, что а- и -модификации сульфата кальция в, ряде случаев могут быть получены одновременно при тепловой обработке двуводного гипса в одном, и том же аппарате   и   даже в одном куске материала.