Производство гидрофобного портландцемента мокрым способом

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНЕЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

РОСТОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технологии вяжущих  веществ, бетонов и строительной керамики 
 
 
 
 
 
 

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Вяжущие вещества»

«Производство гидрофобного

      портландцемента мокрым способом»

      в районе г. Ленинград 
 
 
 
 
 

Выполнил  студент гр.ПСМ-390

Скапенко  Ю.А.

Проверил преподаватель

доц. Шляхова Е.А. 
 
 
 
 
 

 Ростов-на-Дону

2010

Содержание 

 

 

  Введение 

  Цементная промышленность является одной из важнейших  отраслей материального производства. Значение этой отрасли в народном хозяйстве определяется, прежде всего, ее неразрывной связью с ходом капитального строительства.

  Цемент  – один из главнейших строительных материалов, предназначенных для  изготовления бетонов, железобетонных изделий, а также для скрепления отдельных деталей строительных конструкций, гидроизоляции и многих других целей.

  Для строительных нужд вяжущие материалы  стали использовать уже в глубокой древности. Первыми искусственными вяжущими веществами были гипс и известь, применявшиеся древними египтянами и греками при возведении монументальных сооружений, сохранившихся до наших дней. В Англии в 1796 году было получено гидравлическое вяжущее вещество – романцемент  - измельченный продукт обжига природных мергелей. Примерно до середины ΧΙΧ века романцемент был основным вяжущим веществом, применяемым в гидротехническом строительстве. В 1824 г.Аспдин в Англии, а в 1825 г. военный инженер Челиев в России, независимо друг от друга создали новый материал, который в результате своего внешнего сходства в затвердевшем виде с природным камнем, добываемом вблизи английского города Портленда, получил название портландцемент.

  Портландцемент  – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, гипса и добавок. Производство складывается из двух основных технологических процессов: получение клинкера и его помол с соответствующими добавками. Первый процесс наиболее энергоемкий и ответственный, так как от качества клинкера зависят основные свойства цемента.

  Существует несколько способов производства портландцемента: сухой, мокрый,  и комбинированный.

  Выбор способа производства зависит от особенностей приготовления сырьевой смеси. Сухой способ предусматривает  приготовление сырьевой смеси из предварительно высушенных тонкомолотых компонентов и обжиг их в порошкообразном состоянии. При мокром способе тонкое измельчение смеси осуществляют в водной среде. Полученная водная суспензия – шлам – отправляется на обжиг. Комбинированный способ включает операцию приготовления сырьевой муки по мокрому способу с последующим обезвоживанием ее на фильтрах. На обжиг поступает полусухая масса. Но комбинированный способ применяют редко, поэтому основными можно называть сухой и мокрый способы.

  Существуют  также специальные портландцементы, один из них гидрофобный портландцемент – это разновидность портландцемента с активными гидравлическими добавками. Этот портландцемент отличается от обыкновенного пониженной гигроскопичностью при хранении и перевозках в неблагоприятных условиях, а также способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим растворам и бетонам — повышенную морозостойкость.

      Гидрофобный портландцемент получают измельчением обычного портландцементного клинкера совместно с такими гидрофобными добавками, как мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, олеиновая кислота и т.д. Адсорбируясь на поверхности частиц цемента, они покрывают их водоотталкивающей плёнкой, сообщая цементу гидрофобные свойства.

    Гидрофобный портландцемент имеет те же марки, что и портландцемент—400, 500, 550 и 600.

   

 

1.Характеристика сырьевых материалов

      Промышленность  строительных материалов – одна из наиболее материалоёмких отраслей экономики. Ежегодно добывается и перерабатывается  более 2,5 млрд. т сырья. Качество сырьевой базы, правильный выбор состава шихты предопределяют качество вяжущего, производительность печей, расход топлива и т.д.

      Сырьевая  смесь для производства гидрофобного цемента состоит из  нескольких компонентов:

      Известняки -  это карбонатные горные породы широко распространённые в природе, осадочное происхождение которых обуславливает разнообразие их химического состава и физических свойств. Эти породы содержат в основном углекислый кальций СаСО₃. Известняки состоят из кристаллов кальцита различных размеров. Плотность составляет 2000…2800 кг/м³, влажность 3…10% , прочность при сжатии  - до 100 МПа.

        Более благоприятны породы с  постоянным химическим составом  и однородной мелкокристаллической  структурой.

   В зависимости от качества сырья меняются температура обжига, производительность печей и свойства конечного продукта. Чем выше плотность известняков, тем труднее идёт процесс обжига. Свойства сырья влияют на выбор обжигового агрегата.

   Глина – это осадочная землистая порода, состоящая из тонких частиц размером менее 0,001 мм. Характерный признак кристаллических решёток этих минералов – слоистое строение. Глины имеют различный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Минералогический состав глин представлен преимущественно водными алюмосиликатами и кварцем, химический состав глин характеризуется  наличием трёх оксидов, % : SiO₂ – 60…80, Al₂O₃ – 5…20, Fe₂O₃ – 3…15. В небольших количествах в глинах могут содержаться CaO и MgO в виде карбонатов. Щёлочи, а также MgO нежелательны, и их содержание в глинах, используемых для производства портландцемента, ограничивается. В процессе обжига труднее всего вступают во взаимодействие крупнокристаллический кварцевый песок, крупные частицы полевых шпатов и слюд. В связи с этим количество крупных частиц размером более 0,2 мм  не должно превышать 10 %.

      Гипс применяют как добавка к цементу с целью регулирования сроков его схватывания. Двуводный гипс широко распространён в природе, обычно он содержит примеси других минералов – известняка, доломита, глин. Гипс – минерал кристаллического строения. Твёрдость определяемая по шкале Мооса – 1,5. Важное значение  имеет характер кристаллизации двуводного гипса. Мелкокристаллический гипс обезвоживается быстрее и при более низкой температуре.

      Активные  минеральные добавки. Активными минеральными добавками называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с воздушной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой. Активные минеральные добавки (называемые иначе гидравлическими добавками) содержат диоксид кремния в аморфном, а следовательно, в химически активном состоянии и способны поэтому взаимодействовать с Са(ОН)2, образуя гидросиликаты кальция.

      Основное  назначение активных минеральных добавок  – связать известь в нерастворимые, способные к водному твердению  вещества и повысить водостойкость  вяжущего. Эти добавки несколько  снижают себестоимость цемента.

      Различают активные минеральные добавки: природные и искусственные. Природные бывают двух видов – осадочные и вулканические. Осадочные породы образовались в результате осаждения в водоемах остатков растений и содержат в основном активный кремнезем (диатомиты, трепел, опоки). Вулканические породы (пепел, пемза, туф и др.) образовались при извержении вулканов в прежние геологические эпохи и содержат в основном алюмосиликаты.

         В качестве активной минеральной добавки  используем опоку.

        Гидрофобизирующая добавка вводится в цемент с целью улучшения его строительно-технических свойств. Адсорбируясь на поверхности частиц цемента, они покрывают их водоотталкивающей плёнкой, сообщая цементу гидрофобные свойства. По ГОСТу такой портландцемент не должен впитывать в себя воду в течение 5 мин. При перемешивании цементобетонных  смесей плёнки срываются зёрнами заполнителя и не препятствуют твердению.

      При этом в частности, удается уменьшить  потерю активности цемента при длительном хранении, снизить водопотребность, повысить пластичность растворных и бетонных смесей, уменьшить их расслаивание, водоотделение. Кроме того, введение ПАВ позволяет улучшить некоторые свойства затвердевших растворов и бетонов (морозостойкость, коррозионную стойкость и др.)

      В качестве гидрофобной добавки применяют асидолы-мылонафты,(0,08 – 0,12% массы цемента), мылонафты (0,1 – 0,25%),олеиновую кислоту(0,06 – 0,1%), окисленный петролатун (до 0,3%).

      Мылонафт  — мазеобразное вещество, состоящее  преимущественно из натриевых солей  нерастворимых в воде органических кислот, извлекаемых из отходов щелочной очистки керосиновых, соляровых и других дистиллятов нефти.

      Асидол  — густая жидкость, смесь нефтяных кислот, извлекаемых из щелочных отходов, образовавшихся при очистке масляных и соляровых дистиллятов нефти.

      Асидол-мылонафт — мазеобразное вещество, смесь свободных нерастворимых в воде нефтяных кислот и их натриевых солей.

      Пластифицирующий  эффект гидрофобных добавок проявляется  в большей мере в тощих бетонных или растворных смесях и особенно в смесях, содержащих заполнители с неблагоприятным зерновым составом.

      Портландцементы с гидрофобными добавками целесообразнее всего применять при изготовлении бетонов для гидротехнического, дорожного, аэродромного и других видов  строительства, где наиболее эффективно используются его специальные свойства (повышенная водонепроницаемость, стойкость против попеременного замерзания и оттаивания, увлажнения и высыхания и др.).

   В качестве гидрофобизирующей добавки выбираем асидол. Его вводят в количестве 0,06…0,3 % массы цемента, считая на сухое вещество.  
 
 

 

  

 2.Расчет состава  клинкера

   Клинкер – главный компонент цемента, получаемый в результате обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей  из природных горных пород – карбонатных (70 – 85 %) и глинистых (25 – 30 %) – обеспечивающей в клинкере преобладание высокоосновных силикатов кальция.

   Состав  портландцементного клинкера характеризуется:

    - химическим составом клинкера;

    - химико-минералогическим составом  клинкера.

   Химический  состав клинкера характеризуется содержанием  оксидов: Сао – 62-67 %; SiO₂ – 20-24 %; Al₂O₃ – 4-7%; Fe₂O₃ – 2-5 %; MgO – 0,35-4,5 % ; SO₃ – 0,1-1,5 %.

   Химико-минералогический состав клинкера характеризуется содержанием  оксидов и минералов его составляющих в процентах и выражается значениями коэффициента насыщения кремнезёма SiO₂ , оксидом кальция СаО и модулями.