Курсовая работа: Производство шлакопортландцемента мокрым способом
В настоящее
время БТЦ – основной вид вяжущего для изготовления сборного железобетона.
Применение БТЦ в заводском производстве железобетонных конструкций позволяет
снизить расход цемента в бетоне на 10 – 15%, ускорить тепловую обработку при
меньших энергозатратах, увеличить оборот металлических форм и тем самым
сэкономить металл.
Разновидностью
быстротвердеющего портландцемента является особо быстротвердеющий
портландцемент (ОБТЦ). Получают ОБТЦ так же, как и БТЦ Особо быстротвердеющий
портландцемент марки 600 должен в односуточном возрасте иметь предел прочности
при сжатии 20–25 МПа, а в трехсуточном – 30–35 МПа.
Шлакопортландцемент
– гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого
измельчения портландцементного клинкера совместно с гранулированным доменным и
электротермофосфорным шлаком, а также с двуводным гипсом. Для получения
быстротвердеющего шлакопортландцемента порошок портландцемента иногда
размалывают с гранулированным шлаком. Шлака в шлакопортландцементе должно быть
не менее 21% и не более 80% по массе (ГОСТ 10178 -85). Гипс вводят в
шлакопортландцемент для регулирования сроков схватывания, а также в качестве
активизатора твердения шлака.
По своим
физико–механическим свойствам шлакопортландцемент близок к обычному
портландцементу, но выгодно отличается от него более низкой стоимостью. При
прочих равных условиях стоимость его на 10 – 15% ниже стоимости
портландцемента.
Схематически
твердение шлакопортландцемента можно себе представить как результат ряда
процессов, протекающих одновременно, а именно:
гидролиза и
гидратации клинкерных минералов;
взаимодействие
гидрата окиси кальция с глиноземом и кремнеземом, находящимися в шлаковом
стекле, с образованием гидросиликатов, гидроалюминатов, а также
гидросиликоалюминатов кальция;
взаимодействие
трехкальциевого гидроалюмината кальция клинкера с сульфатом кальция с
образованием гидросульфоалюмината кальция.
Шлакопортландцемент
твердеет несколько медленнее, чем портландцемент, в особенности при пониженных
положительных температурах. Это объясняется значительным содержанием шлака.
Однако при тончайшем помоле, в особенности двухступенчатом, и содержании шлака
около 30–35% скорость твердения шлакопортландцемента такая же.
B
зависимости от прочности на сжатие шлакопортландцемент выпускают четырех марок:
300, 400, 500 и 600.
Вследствие
меньшего содержания гидрата окиси кальция продукты гидрации
шлакопортландцемента более устойчивы, что обусловливает повышенные
солестойкость и водостойкость.
По
морозостойкости шлакопортландцемент уступает портландцементу в различной
степени в зависимости от содержания в нем шлака и химико-минералогического
состава исходного клинкера.
Шлакопортландцемент
характеризуется пониженным или умеренным тепловыделением при твердении, а также
меньшими объемными деформациями в растворе и бетоне – усадкой (на воздухе) и
набуханием (в воде).
Строительно-технические
свойства шлакопортландцемента обусловливают и области его практического применения
– те же, что и портландцемента аналогичных марок. Его целесообразно
использовать для производства монолитных и сборных железобетонных конструкций и
деталей, в особенности с применением тепловлажностной обработки, а также для
изготовления строительных растворов. Шлакопортландцемент предназначен в
основном для бетонных и железобетонных наземных, а также подземных и подводных
конструкций, подвергающихся воздействию пресных, а также минерализированных вод
с учетом норм агрессивности воды – среды.
Вследствие
пониженного тепловыделения при твердении и малой усадки шлакопортландцемента
его можно весьма эффективно применять для внутримассивного бетона
гидротехнических сооружений. В силу пониженной морозостойкости
шлакопортландцемента его нельзя применять для бетонных и железобетонных
конструкций, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и
оттаиванию или увлажнению и высыханию.
Для бетона
дорожных и аэродромных покрытий, железобетонных напорных и безнапорных труб,
железобетонных шпал, мостовых конструкций, стоек опор высоковольтных линий
электропередач, контактной сети железнодорожного транспорта и освещения следует
поставлять цемент, изготовляемый на основе клинкера нормированного состава
с содержанием трехкальциевого алюмината (С3А) в количестве не более 8%
по массе.
Начало
схватывания портландцемента для бетона дорожных и аэродромных покрытий должно
наступать не ранее 2 ч, портландцемента для труб – не ранее 2 ч 15 мин
от начала затворения цемента. Удельная поверхность должна быть не менее 280 м2/кг.
3. Характеристика
сырьевых материалов
Известняк
Для
производства портландцемента можно применять различные виды карбонатных пород:
известняк, мел, известковый туф, известняк–ракушечник, мергелистый известняк,
мергель и т.п. Углекислый кальций в известняках представлен минералом
кальцитом. Кальцит имеет твердость 3. Известняки – осадочные породы. По
происхождению различают известняки органогенные – продукты деятельности
микроорганизмов, химические – полученные осаждением из растворов и обломочные –
продукты переотложения разрушенных известковых пород. Известняки содержат
примесные минералы – алюмосиликатные минералы глин, примеси кварца, халцедона,
опала, окиси железа, пирита (FeS2), гипса, фосфорита (апатита), барита (BaSO4).
Известняки обычно загрязнены карбонатом магния, который образует с карбонатом
кальция двойную соль – доломит. Примеси в известняках находятся в виде
самостоятельных соединений, и известняк представляет собою механическую смесь
минералов (кроме MgCO3). При содержании глинистых минералов до 30% известняк называют
глинистым, при содержании более 30% – мергелем.
По
физическим свойствам различают кристаллический известняк (мрамор), плотные
известняки, землисто-рыхлые известняки или мелы. Кроме того, встречаются
известковый туф, известняк-ракушечник. Мрамор – плотная порода (продукт
перекристаллизации известняков) с объемной массой 2650–2900 кг/м3 и
прочностью 50 – 200 МПа. Плотные известняки имеют объемную массу 2200–2600 кг/м3
и прочность 8–200 МПа. Мел сложен из частиц скрытокристаллической структуры с
размером частиц менее 0,1 мим.
Глинистые
породы
Из
глинистых пород используют обычно глину, суглинок, глинистый сланец,
мергелистую глину, лесс, лессовидный суглинок. Основой глины являются водные
алюмосиликатные минералы в виде тонких частиц (< 2 мкм), причем встречаются
мономинеральные и полиминеральные глины. Глинистое вещество – это в основном
гидроалюмосиликаты m Al2O3 * n SiO2 * p H2O, где значения коэффициентов при окислах для отдельных глинистых
минералов различны. В кристаллическую решетку гидроалюмосиликатов могут также
входить K, Na, Mg, Ca, Fe.
К глинистым
минералам относится каолинит – слоистый минерал состава Al2O3·2SiO2·2H2O,
в глинах он присутствует в виде частиц размером 0,3–0,4 мкм; монтмориллонит – слоистый
минерал состава Al2O3·2SiO2·2H2O, в
котором в твердом растворе находится до 5% Fe2O3, 4 – 9%
MgO, до 3,5% СаО. Бентонитовые глины состоят из очень тонких частиц (~ 2·10-9 м)
монтмориллонита. Гидрослюды – минералы, близкие по составу и структуре к
монтмориллонитам, однако в состав последних входят щелочные ионы, содержание
которых может достигнуть 4 – 10%. Аргиллиты – твердые породы, продукт дегидратации, прессования и
перекристаллизации глин. Сланцы – скальная порода, продукт перекристаллизации
глин. Лесс – землистая порода, сложенная из слюд, каолинита, полевых шпатов,
кальцита, кварца. Суглинки – глины, содержащие значительное количество кварца
(до 40%).
Глинистые
породы содержат нужные для производства портландцемента кислотные окислы SiO2, Al2O3 и Fe2O3, в известняках находится основной окисел СаО. Главным признаком
пригодности глины для производства портландцемента, являются значения ее
силикатного и глиноземного модулей, которые определяют величину этих модулей в
портландцементе, так как карбонатный компонент сырьевой смеси обычно содержит
немного глинистых примесей.
Карбонатное
и глинистое (алюмосиликатное) сырье должно быть возможно более однородным по
составу и структуре, не содержать включений крупных зерен кварца и других
обломочных пород, затрудняющих помол сырья и трудно усваиваемых в процессе
обжига.
Доменные
шлаки
Железные
руды наряду с оксидами железа содержат то или иное количество примесей
(кварцевый песок, глина, карбонаты кальция и магния, соединения фосфора и серы
и др.), называемых в совокупности пустой породой. Некоторые из них (соединения
фосфора и серы) вредно отражаются на качестве чугуна. Неорганические примеси
есть и в топливе, загружаемом в домну для плавления руды. Поэтому в процессе
доменного производства необходимо не только восстановить из оксидов железо, но
и освободить его от примесей, вносимых с рудой и топливом.
Так как
пустая порода в руде редко бывает легкоплавкой, то для ее удаления в шихту
вводят специальные добавки – плавни (флюсы), способные образовывать с ней
легкоплавкие соединения. В качестве плавней применяют обычно карбонатные породы
– известняк, доломит и т.п.
В процессе плавки
карбонаты вступают в химическое взаимодействие с компонентами пустой породы и
минеральной части топлива, причем образуются легкоплавкие силикаты и
алюмосиликаты кальция и магния. При 1400–1500 °С эти соединения плавятся и
в виде шлакового расплава, скапливающегося вследствие меньшей плотности над
слоем чугуна, выпускаются из доменной печи. При выплавке 1 т чугуна на коксе в
среднем получается 0,5–0,7 т шлака.
Химический
состав доменных шлаков зависит от состава руды,
плавней, вида применяемого топлива и выплавляемого чугуна.
Обычно в
состав доменных шлаков входят оксиды CaO, Si02, А1203,
MgO, FeO и сернистые соединения CaS, MnS, FeS, а иногда Ti02 и
соединения фосфора. В незначительных количествах встречаются в шлаках и другие
оксиды, существенно не влияющие на их свойства. Преобладающими в доменных
шлаках являются CaO, Si02, A1203 и отчасти
MgO, суммарное содержание которых достигает 90–95%.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |