Технологическая линия по производству быстротвердеющих общестроительных портландцементов

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Ноября 2013 в 18:19, курсовая работа

Краткое описание

Общестроительный цемент - цемент, основным требованием к которому является обеспечение прочности и долговечности бетонов или растворов.
Портландцемент – это гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и с добавками.
Клинкер получают обжигом до спекания сырьевой смеси определенного состава, обеспечивающего преобладание высокоосновных силикатов кальция.
Гипс в портландцемент вводят для регулирования сроков схватывания и повышения прочности. Клинкерный порошок без гипса при смешивании с водой быстро схватывается и затвердевает в цементный камень, который характеризуется пониженными техническими свойствами.

Содержание

1. Теоретический раздел 1.1. Вещественный, химический и минералогический состав вяжущего…………..... 3
1.2. Физико-химические процессы, проходящие при твердении вяжущего. Температура условия твердения………………………………………..……...……….. 6
1.3. Условия разрушения (коррозии) композита на рассматриваемом вяжущем. Области применения продукта…………………………………………………………...9
1.4. Сырьевые материалы для производства вяжущего: вещественный, химический и минералогический состав вяжущего. Показатели качества сырьевых материалов. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения сырьевых материалов………………………………………………………. 13
1.5. Показатели качества вяжущего:
- Основные
- Вспомогательные
и методы их определения……………………………………………………………… 23
1.6. Анализ существующих технологических схем производства продукта…....….. 29
1.7. Технологические факторы, влияющие на качество продукта………...…….…... 32
1.8. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения продукта. Гарантии производителя……..…………………………………………………….... 35

2. Расчетно-проектный раздел
2.1. Расчетная функциональная технологическая схема производства продукта….40
2.2. Расчет производственных шихт……………………………………………………41
2.3. Расчет производственной программы технологической линии…………...…..... 44
2.4. Подбор основного механического оборудования………………..…………….... 45
2.5. Расчет удельных энергетических нагрузок и оценка эффективности подобранного механического и теплотехнического оборудования по энергозатратам…………………………………………………………………………...48
Список литературы…………………...………………………………………………….49

Вложенные файлы: 1 файл

курсовая окончаловка.doc

— 535.50 Кб (Скачать файл)

 

 

 

Основные характеристики цемента:

  

  · Тонкость  помола.

   Тонкостью помола  называется отношение массы остатка  при просеивании на сите с  ячейками размером на свету  0,2 мм к массе всей навески,  выраженное в процентах. По  тонкости помола вещества делятся  на:

Классы

Индекс

Остаток на сите 0,2 мм, %

Грубый помол

I

23

Средний помол

II

14

Тонкий помол

III

2


 

   · Нормальная густота (водопотребность).

   Водопотребность  цемента определяется количеством  воды (в % от массы цемента), которое  необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Нормальной густотой цементного теста считаю 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.

 

   · Сроки схватывания.

   По ГОСТ 10178-76 начало  схватывания цемента должно наступать  не ранее чем 

через 45 мин, а конец  — не позднее чем через 10 ч  с момента затворения. Если размолоть  клинкер без добавки и затворить  его водой, он схватится почти  мгновенно. Для регулирования сроков схватывания в цемент вводят гипсовый камень, который, взаимодействуя с гидроалюминатами, дает высокосульфатную форму гидросульфоалюмината. Через 3-6 ч эти экранирующие пленки разрушаются и начинается дальнейшее взаимодействие цемента с водой и нарастание прочности.     В цементах без добавки гипса взаимодействие с водой начинается сразу, образуется особенно много гидроалюминатов кальция, вызывающих схватывание системы.

 

   · Активность и марка портландцемента.

   Активность и  марку определяют испытанием стандартных образцов-балочек 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. Через 28 сут твердения (первые сутки образцы твердеют в формах во влажном воздухе, а затем 27 сут – в воде комнатной температуры), образцы-балочки сначала испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки балочек – на сжатие.

   Предложены методы  определения активности цемента  ускоренными методами с пропариванием образцов. Такие методы дают возможность судить о марке цемента уже через 16—38 ч после изготовления.

 

   · Прочность цемента

   Ценность цемента  как строительного материала  определяется, в первую очередь,  его механической прочностью в затвердевшем виде. Прочность — это результат когезии частичек цемента между собой и адгезии их к заполнителю. Так как цемент применяется в основном в бетонах и растворах, стандарты всех стран предусматривают испытания  растворных образцов.

   При производстве БТЦ сырьевые смеси готовят с повышенным по сравнению с обычным портландцементом коэффициентом насыщения кремнезема оксидом кальция (КН= 0,9...0,92), их более тонко измельчают и тщательно гомогенизируют.

   Повышенная прочность  быстротвердеющего цемента в первые сроки твердения в значительной мере обусловлена не только минеральным составом, но и тонкостью измельчения цемента. Быстротвердеющий цемент размалывают до удельной поверхности 3500—4000 см2/г (вместо 2800—3000 см,2/г для обычного портландцемента).

   По свойствам  быстротвердеющий портландцемент  отличается от обычного прежде всего более интенсивным твердением в первые 3 сут. Интенсивное твердение цемента в первые сроки возможно при достаточном количестве в нем зерен клинкера тонких фракций (0-20 мкм). Суточная прочность цемента в основном зависит от содержания зерен клинкера размером менее 10 мкм, а 3-суточная - до 30 мкм. Процентное содержание указанных фракций клинкера в цементе определяет примерно ожидаемую его 1- и 3-суточную прочность. Через 3 сут твердения в нормальных условиях прочность БТЦ обычно достигает 60 - 70 % марочной. В последующие сроки твердения интенсивность нарастания прочности замедляется и через 28 сут. и более прочностные показатели быстротвердеющего цемента становятся такими же, как и у обычных высококачественных ПЦ (Таблица 9). По ГОСТ 10178—85 предел прочности БТЦ при испытании балочек из малопластичных растворов через 3 сут должен быть при изгибе не менее 4 и 4,5, а при сжатии не менее 25 и 28 МПа соответственно для марок 400 и 500.

 

Таблица 9

Длительность твердения, сут ( лет)

Коэффициент нарастания прочности

3

0,35

7

0,65

28

1,00

90

1,25

180

1,4

1 год

1,5

5 лет

1,8

10 лет

1,9


 

   · Равномерность изменения объема

   Вяжущие вещества, в том числе и цементы, при твердении должны характеризоваться равномерностью изменения объема. Цементы с неравномерным изменения объема приводят не только к снижению прочности бетонов при их твердении, но даже к их разрушению.   Неравномерность изменения объема цементов может быть вызвана: гидратацией СаОсвоб при содержании его в клинкере более 1,5—2%; гидратацией MgOсвоб., присутствующего в клинкере в виде высокотемпературной медленно гасящейся формы - периклаза; образованием в твердеющем цементе трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция при повышенном содержании в клинкере С3А и при избыточном введении гипса в портландцемент при его помоле.

   Содержание СаОсвоб в цементе стандартом не регламентировано. При избыточном    его количестве отрицательное влияние легко определяется по   поведению цементных образцов-лепешек  (диаметр 7-8 см, толщина в середине около 1 см) при их нагревании в кипящей воде в течение 3 ч. Испытание проводится через 1 сут. после изготовления образцов. Отсутствие на лепешках радиальных, доходящих до краев трещин или сетки мелких    трещин, видимых невооруженным глазом или в лупу, а   также искривлений и увеличения объема - свидетельство равномерного изменения объема цемента.

 

 

Вспомогательные характеристики цемента:

 

   · Плотность и объемная масса.

   Плотность портландцемента  обычно колеблется в пределах 3,0—3,2 г/см3. Она зависит от минералогического состава клинкера и вида гидравлической добавки.

   Плотность играет, важную роль  в цементе, применяемом  для тампонирования нефтяных и газовых скважин, возведения защитных устройств от радиоактивного излучения. Для её повышения в составе клинкера должно быть больше алюмоферритов (плотность C4AF - 3,77, а плотность С2S — 3,28 г/см3). Иногда для таких цементов изготовляют специальные клинкера с добавкой ВаО, который реагирует с кремнеземом, образуя 2ВаО*SiO2 (плотность — 5,4   г/см3),   обладающий   гидравлическими   свойствами.

   Истинная плотность ПЦ (без минеральных добавок) колеблется в пределах 3,05-3,15 г/см3. Плотность в рыхло насыпном состоянии 1100 кг/м3, а в уплотненном - 1600 кг/м3.

   По сравнению  с другими вяжущими материалами  цемент обладает наиболее низкой  водопотребностью. Нормальная густота  цементного теста, определенная  по ГОСТ 310.3-76, составляет 24 - 28 %, тогда как нормальная густота гипсового теста колеблется в пределах 50 - 70 %.

 

   · Тепловыделение.

   Гидратация цемента  сопровождается определенным тепловым эффектом, величина которого зависит от структуры, минералогического состава цемента, тонкости помола, содержания гипса, активных и инертных добавок. Установлено, что наибольшее количество теплоты выделяется при гидратации С3А, наименьшее — при гидратации C2S. Теплота гидратации цемента несколько отличается от теплоты гидратации клинкерных минералов. Это связано прежде всего с тем, что трехкальциевый алюминат в цементе вступает во взаимодействие с гипсом, и теплота образования эттрингита значительно выше, чем гидроалюминатов. Влияет на теплоту гидратации также степень кристаллизации.

   Примерное тепловыделение в разные сроки твердения цемента можно подсчитать по коэффициентам, характеризующим долю участия клинкерных минералов в этом  процессе.

   Тепловыделение  повышается  увеличением расхода цемента на 1 м2 бетона и с повышением В/Ц у алитовых цементов. Для белитовых цементов  эта зависимость выражена не четко. Ускорители твердения увеличивают тепловыделение, а замедлители -  уменьшают его. Тепловыделение может играть как положительную, так и отрицательную роль в зависимости от конкретных условий. При бетонировании зимой оно является положительным фактором, так как способствует дальнейшему протеканию процессов твердения. При бетонировании больших массивов, особенно летом, температура может повышаться на 30 - 40 °С по сравнению с температурой при укладке, что вызывает внутренние напряжения и даже трещины.

 

   · Усадка  и набухание цементного камня.

   В первый период  после затворения объем цементного камня несколько уменьшается вследствие испарения воды и седиментации. Затем он набухает. В дальнейшем объемные деформации цементного камня определяются относительной влажностью среды, в которой происходит твердение. Цементный камень набухает при хранении в воде, причем линейные деформации составляют 0,1 - 0,3 мм/м. Через несколько лет набухание стабилизируется. Если же образец высушивают, то он дает усадку. Усадка обратно пропорционально зависит от влажности окружающей среды. Однако, как правило,  усадку   определяют   при   относительной  влажности 50 – 60 %.

 

   · Трещиностойкость.

   С усадкой цементного камня тесно связана и с его трещиностойкость при высыхании. Появление трещин зависит не только от величины усадки, но и от других факторов: предельной растяжимости материала, модуля упругости, величины и формы изделия или образца.  Как,  правило, цементы с пониженной скоростью твердения обладают большей трещиностойкостью, хотя величина их усадки может быть значительной. Введение в цемент большого количества добавок осадочного происхождении, повышение тонкости помола, увеличение содержания А12О3 и МgO в клинкере снижает его трещиностойкость. Доменные гранулированные шлаки, наоборот, увеличиваю ее.

 

   · Ползучесть.

   Ползучестью называется  свойство цементного камня или бетона необратимо деформироваться   под влиянием  длительно действующих в них напряжений, возникающих вследствие внешних нагрузок. В первые 3 - 4 месяца происходит наиболее интенсивный рост деформаций ползучести. Затухает ползучесть через 1 - 2 года. По абсолютной величине деформации ползучести значительно больше усадочных деформаций.

 

   · Водонепроницаемость. 

   Затвердевший  цемент обладает высокой водонепроницаемостью. Водонепроницаемость цементного камня с В/Ц =  0,4 примерно равна водонепроницаемости мрамора, хотя пористость цементного камня составляет около 50 %, а мрамора — около 2 %. При   одинаковой  степени гидратации и одинаковом В/Ц водонепроницаемость цементного камня не зависит от тонкости помола цемента. С ростом В/Ц водонепроницаемость падает. Особенно резкий спад ее наблюдается при В/Ц > 0,5.

   Высокая водонепроницаемость объясняется тонким капиллярным строением и заполнением пор цементным гелем. Высушивание цемента ведет к резкому уменьшению водонепроницаемости, что связано с нарушением тонкой структуры цементного камня.

 

   · Морозостойкость.

   Морозостойкость  цементного камня - важное свойство, имеющее первостепенное значение при использовании цементных бетонов в гидротехническом, дорожном, водохозяйственном строительстве. При замерзании вода увеличивается в объеме примерно на 9 % . Однако не вся вода, содержащаяся в цементном камне, замерзает одновременно. Сначала при температуре немного ниже 0 °С замерзает вода, находящаяся в пустотах и макропорах цементного камня, так называемая «свободная» вода. Потом замерзает вода в капиллярах, в наиболее тонких из них  при - 25 °С. Вода в гелевых порах замерзает при еще более низкой температуре. По данным некоторых исследователей, часть ее не замерзает даже при  - 78 °С.

Под давлением льда на стенки пор и капилляров цементный  камень значительно увеличивается  в объеме. Максимальное увеличение объема наблюдается в области температур от – 5 - 20 °С и достигает примерно 1 - 2 мм/м. При попеременном замораживании и оттаивании в цементном камне возникают необратимые линейные деформации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6.  Анализ    существующих        технологических схем производства продукта.

 

   Процесс производства  портландцемента складывается из  следующих основных технологических  операций:

Информация о работе Технологическая линия по производству быстротвердеющих общестроительных портландцементов