пуццолановый цемент. 1 технология пуццоланового цемента общая характеристика пуццоланового цемента

• Название: 1 технология пуццоланового цемента общая характеристика пуццоланового цемента
• Дата: 16.12.2020
• Размер: 27.39 Kb.
• Имя файла: пуццолановый цемент.docx
• Тип: Реферат; #161143

1 ТЕХНОЛОГИЯ ПУЦЦОЛАНОВОГО ЦЕМЕНТА

1. 
   Общая характеристика пуццоланового цемента
   

Пуццолановым портландцементом называют вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера нормированного минералогического состава (ГОСТ 22266-76), кислой активной минеральной добавки ( ОСТ 21-9-74) и двуводного гипса (ГОСТ 4013-74). Содержание трехкальциевого алюмината в клинкере для производства этого цемента должно быть не более 8%

В этом цементе допускается следующее содержание активных минеральных добавок: осадочного происхождения – не менее 20 и не более 30%; вулканического происхождения, обожженной глины, глиежа или топливной золы – не менее 25и не более40%.

Гипс вводят в пуццолановый портландцемент для регулирования сроков схватывания. Содержание его зависит от качества портландцементного клинкера и не должно превышать 3,5% в пересчете на SO₃.

Для пуццоланового портландцемента целесообразнее всего применять кислые минеральные добавки повышенной активности. Использование малоактивных добавок вызывает необходимость для полного связывания выделяющейся при гидратации клинкера Ca(OH)₂, увеличивать их содержание в цементе. В ряде случаев это нежелательно, так как неизбежно значительное снижение прочности пуццоланового цемента, особенно в первые сроки твердения.

При помоле пуццоланового портландцемента, по соглашению между поставщиком и потребителем, допускается введение пластифицирующей и гидрофобизирующей добавки.

Пуццолановый портландцемент изготавливаю обычно на цементных заводах с полным технологическим циклом, т.е. там, где получают портландцементный клинкер. Такие заводы отличаются от заводов, вырабатывающих портландцемент, наличием в цехе помола отделения, предназначаемого для дробления и сушки добавок.

После дробления и сушки активные минеральные добавки подают в отдельный бункер перед мельницей. Отсюда они через дозатор-питатель поступают в мельницу, где размалываются совместно с клинкером и гипсом. При этом производительность многокамерных шаровых мельниц вследствие более легкой размалываемости гидравлических добавок осадочного происхождения обычно на 5-10% выше, чем при помоле портландцемента.

Так как многие АМД отличаются высокой влажностью и вязкостью, их следует дробить в молотковых самоочищающихся дробилках. Для дробления мягких добавок с высокой влажностью применяют также валковые дробилки с зубчатыми или рифлеными валками; для дробления же более плотных материалов – щековые и молотковые дробилки. Минеральные добавки измельчают до кусков размером не более 10-15мм при одновременной их сушке в дробилке с помощью дымовых газов. Мелкокусковые материалы подвергают сушке в аппаратах, работающих по принципу “псевдоожиженного слоя” и характеризующихся высокой эффективностью. На старых заводах для этой цели применяют менее экономичные сушильные барабаны. Клинкер и гипс дробят на тех же установках, что и при изготовлении портландцемента.

После дробления клинкер, минеральную добавку и гипс направляют в соответствующие расходные бункера, откуда в строго установленном соотношении они равномерно и непрерывно поступают в шаровую мельницу. Для помола применяют обычно трубные мельницы, работающие по открытому или замкнутому циклу. Для ускорения процесса помола цемента можно вводить не более 1 % специальных добавок (поверхностно-активные, уголь и др.), не ухудшающих качество цемента. Пуццолановый портландцемент размалывают до остатка на сите № 008 не менее 85 %

При схватывании и твердении пуццоланового портландцемента протекают процессы гидратации клинкерной составляющей и взаимодействия продуктов гидратации с активной минеральной добавкой. В начальный период преимущественное развитие получают гидролиз и гидратация клинкерных зерен. В результате этих первичных процессов образуются гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция.

Наличие активной пуццолановой добавки качественно не меняет характера взаимодействия клинкерных минералов с водой. Однако скорость гидролиза и гидратации C₃S, C₂S и других минералов возрастает. Это объясняется прежде всего тем, что в тесте из пуццоланового портландцемента на единицу массы клинкера приходится больше воды, чем в тесте из портландцемента. Таким образом происходит более быстрая гидратация зерен клинкера. Кроме того, активная добавка, связывая гид-роксид кальция в нерастворимые соединения, снижает его концентрацию в водном растворе твердеющей цементной массы и тем ускоряет гидролиз содержащихся в клинкере силикатов кальция.

Реакции между продуктами гидратации клинкера и активными компонентами гидравлической добавки — вторичные процессы. Они заключаются прежде всего во взаимодействии Са(ОН)<,с активным кремнеземом добавки и образовании гидросиликатов с общей формулой CSH(B), по Р. Боггу или С-S-Н(1), по X. Тейлору:

mСа(ОН)₂+SiO_2акт+nH₂O=mCaO•SiO₂•pH₂O.

В данном случае при обычных температурах в зависимости от концентрации оксида кальция в водной среде образуются соединения с основностью 0,8—1,5, т.е. (0,8—1,5) CaO•SiO2•pH2O. Как отме чалось ранее, возможно также образование гидрогеленита 2СаО•Аl₂O₃•SiO₂•8H₂O.

Окончательный состав продуктов твердения пуццоланового портландцемента в значительной степени зависит от вида и состава активной добавки, ее содержания в пуццолановом портландцементе и условий твердения.

При наличии в пуццолановом портландцементе гипса образуется гидротрисульфоалюминат кальция 3СаО•Al₂O₃•3CaSO₄• (30-32)H₂O. Его образование в начальной стадии взаимодействия клинкерных частичек с водой способствует замедлению схватывания цемента. В дальнейшем это соединение, по-видимому, разлагается с переходом трехсульфатной формы в односульфат-ную 3СаО•Al₂O₃•CaSO₄• 12H₂O и с выделением гипса CaSO₄•2H₂O.

При гидратации пуццоланового портландцемента новообразования выделяются преимущественно в субмикроскопическом гелевидном состоянии, что отражается на технических свойствах цементного камня (повышенные показатели деформаций ползучести и усадки)

2. 
   Свойства пуццоланового портландцемента
   

Плотность обычно колеблется в пределах 2,7 - 2,9 г/см³, уменьшаясь с увеличением содержания в цементе гидравлической добавки.

Объемная масса пуццоланового портландцемента в рыхлонасыпном состоянии составляет 800-1000, а в уплотненном – 1200-1500 кг/м³. Зависит она от вида используемой минеральной добавки. Наименьшую объемную массу имеют цементы с мягкими добавками.

Водопотребность значительно возрастает при использовании мягких гидравлических добавок типа трепелов и диатомитов. У цементов с такими добавками для получения теста нормальной густоты требуется 30-40 % воды вместо 22-25 % для портландцемента без добавок.

Связующая способность теста пуццолановых цементов с мягкими добавками значительно выше, чем портландцементов. Это является известным достоинством, улучшающим условия производства бетонных работ на данных цементах.

Сроки схватывания пуццоланового цемента не отличаются значительно от сроков схватывания портландцемента. Требования стандарта к обоим видам цемента одинаковы.

Пуццолановые портландцементы характеризуются обычно равномерным изменением объема. Даже при использовании клинкера с повышенным содержанием свободной окиси кальция пуццолановые портландцементы изменяются в объеме, как правило, равномерно. Это объясняется тем, что при твердение такого цемента АМД связывают свободную гидроокись кальция в гидросиликаты, благодаря чему при запоздалой гидратации пережженной окиси кальция в цементном камне с повышенным содержанием медленнотвердеющих, а поэтому в какой-то мере еще пластичных гелеобразных масс небольшое увеличение объема не сопровождается деформациями, нарушающими структуру и прочность системы.

Бетоны на пуццолановых цементах, особенно на цементах с АМД осадочного происхождения, характеризуются повышениями деформациями усадки и набухания. Их интенсивное развитие обусловлено особенностями затвердевшего камня пуццоланового портландцемента, который отличается от камня портландцемента повышенным содержанием новообразований в гелевидном состоянии, наличием более развитой сетки мельчайший капилляром.

Бетоны и растворы на пуццолановом портландцементе, достигшие проектной прочности, при испытании их на морозостойкость обычными методами (25-50 кратное замораживание) показывают вполне удовлетворительные результаты. Если число замораживаний и оттаиваний увеличить до нескольких сот, то обнаруживается, что пуццолановые цементы оказываются менее морозостойкими, чем портландцементы. В силу этого пуццолановый цемент не применяется для изготовления бетонных гидротехнических конструкций, расположенных в зоне переменного горизонта воды.

Активность пуццолановых портландцементов значительно снижается при длительном хранение их на складах, что объясняется ускоренной гидратации клинкерных частичек, обусловленной повышенным количеством влаги в хранящемся цементе. Эта влага поглощается из воздуха гидравлической добавкой, характеризующейся обычно высокой гигроскопичностью. Поэтому при длительном хранение цемента на складе необходимо повторно определять марку пуццоланового портландцемента.

По силе сцепления с арматурой пуццолановый цемент в равнопрочных бетонах не уступает обычному портландцементу. Это дает возможность применять его в железобетоне наравне с портландцементом.

Водонепроницаемость бетона на пуццолановом цементе выше водонепроницаемости бетона на портландцементе без добавок (при одинаковом расходе вяжущего на 1 м3 бетона). Это объясняется двумя причинами: тем, что гидравлическая добавка под влиянием известковой воды сильно набухает и тем, что в бетонах одинакового состава количество цементного теста при пуццолановом портландцементе больше, чем в бетоне на портландцементе. [14]

Из сказанного можно резюмировать, что в целом пуццолановый цемент не сильно отличается от портландцемента, но стоит отметить, с одной стороны, его пониженную морозостойкость, что делает его применение весьма ограниченным, а с другой, повышенную стойкость к коррозии, что наоборот расширяет область его применения.

3. 
   Технологическая схема производства пуццоланового цемента
   

Портландцементный Гидравлическая Гипс

клинкер из печи добавка



Дробление Предварительное Дробление

Измельчение



Вылеживание Сушка

Дозировка Дозировка Дозировка

Совместный тонкий помол



Склад



Упаковка

Как видно из схемы, производство пуццоланового портландцемента ничем не отличается от схемы помольного цеха портланд-цементного завода при введении в цемент минеральных добавок. Изменяется лишь количество вводимых добавок - оно увеличивается в 1,5-2,5 раза.

Дробление и сушка гидравлических добавок производится в машинах того же типа, какие применяются при подготовке сырьевой смеси по сухому способу. Тип дробильного агрегата выбирается с учетом физических свойств добавки и прежде всего ее твердости, прочности и влажности. Никаких особых требований не предъявляется также к сушильным и помольным агрегатам. С учетом размалываемости добавок можно считать, что в среднем производительность мельниц при помоле клинкера с трепелом и диатомитом возрастает на 5-10%, а при помоле с вулканическими добавками она практически не изменяется.

Так как расходы по добыче, дроблению и сушке добавок меньше, чем расходы для получения клинкера, то себестоимость пуццоланового цемента ниже себестоимости портландцемента. В зависимости от влажности добавок, трудности добычи и транспортирования снижение себестоимости пуццоланового портландцемента составляет 0,2-0,8% на каждый процент вводимой добавки.

Наряду с применением пуццоланового портландцемента заводского изготовления, введение пуццолановых добавок можно осуществлять и непосредственно при изготовлении бетонных смесей. В этом случае помол добавок осуществляется в помольных установках заводов сборного железобетона или строительных организаций. Помол добавок производят чаще сухим, а иногда и мокрым способом. При введении молотых добавок на бетонных заводах следует принимать меры к более тщательному перемешиванию бетонных смесей, либо производить предварительное смешение сухих молотых добавок с портландцементом.
1.4 Твердение пуццоланового портландцемента

Библиографический список

1. 
   Бутт Ю.М., Тимшев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов. Учебное пособие для химико-технологических специальностей вузов. / Бутт Ю.М., Тимшев В.В. - М.: Высшая школа, 1973. - 424 с.