Давид Кадиев

Иван Андреев

Активность гранулированных доменных шлаков в нормальных условиях твердения, при пропаривании и запаривании в автоклавах.

Почти все шлаковые минералы, содержащиеся в передельных шлаках черной металлургии при обычных температурах не взаимодействуют с водой. Однако при тепловлажном воздействии в автоклавах гранулированные шлаки гидратируются и твердеют. Гранулированные шлаки проявляют значительную активность только при автоклавной обработке.

Давид Кадиев

Твердение воздушной извести: карбонатное, гидратное, гидросиликатное.

Различают три типа твердения извести: карбонатное, гидратное и гидросиликатное.

В растворах на гашеной извести при обычной температуре и давлении идет карбонатное твердение. При карбонатном твердении одновременно протекают два процесса: кристаллизация Са(ОН)2 из насыщенного водного раствора и образование СаСОз по реакции Кристаллы образующегося СаСОз срастаются друг с другом, частичками Са(ОН)2 и песка и создают искуственный камень. Процессы карбонатного твердения протекают весьма медленно.

Гидра т п о е г вер ден ие извести идет при затворении водой негашеной молотой извести и создании определенных условий гидратации. Молотая негашеная известь растворяется в воде с образованием пересыщенного раствора. Эффект твердения вызывается взаимным сцеплением и срастанием образующихся при быстром пересыщении частиц гидроксида кальция.

Гидросиликатное твердение извести происходит в известково-песчаных и других силикатных изделиях в условиях повышенной температуры и давления водяного пара, т. е. в автоклавах. Сущность его сводится к взаимодействию гидроксида кальция, кремнезема и воды и образованию новых соединений — гидросиликатов, цементирующих зерна песка. На гидросиликатном твердении извести основано получение силикатного кирпича и силикатных бетонов.

Важнейшими достоинствами извести являются высокая пластичность, придающая растворам и бетонам на ее основе хорошую удобоукладываемость, и водоудерживающая способность, предотвращающая расслаивание смесей.

Средняя плотность комовой негашеной извести при нормальной температуре обжига составляет 1600—1700 кг/м . По мере повышения температуры и длительности обжига она возрастает до 2900 кг/м3. Средняя плотность молотой негашеной извести в рыхлонасыпном состоянии 900—1100 кг/м3, извести-пушонки 400—500 кг/м3, известкового теста 1300—1400 кг/м3.

Гашеная известь схватывается очень медленно. Образцы растворов на ее основе можно расформовывать лишь через 5—7 сут. Процесс схватывания растворов на молотой негашеной извести завершается через 15—60 мин после затворения. При твердении на воздухе известковые растворы на гашеной извести дают значительную усадку.

Прочность материалов и изделий на основе извести и стойкость их к воде и попеременному замораживанию и оттаиванию зависит от характера твердения. Наибольшее значение показатели этих свойств имеют при гидросиликатном и наименьшее при карбонатном твердении.

Через месяц твердения при обычной температуре (10—20° С) растворы на гашеной извести приобретают прочность 0,5— 1,5 МПа, на молотой негашеной извести — 2—3 МПа. При гидросиликатном твердении возможно получение известково-пес-чаных (силикатных) бетонов с прочностью при сжатии до 30— 40 МПа и более.

Негашеную комовую известь транспортируют в крытых вагонах навалом или в контейнерах. Перевозку молотой негашеной и гидратной извести осуществляют в бумажных битуминизиро-ванных мешках, в герметичных контейнерах или автоцементовозах. В период перевозки и хранения известь следует предохранять от увлажнения. Длительность хранения молотой негашеной извести должна быть не более 20 сут, так как активность ее быстро снижается за счет взаимодействия с влагой воздуха.

Строительная воздушная известь находит применение для растворов и бетонов низких марок, работающих в воздушно-сухих условиях; плотных и ячеистых силикатных изделий автоклавного твердения; смешанных гидравлических вяжущих и известковых красок.

№13 (Когут Андрей)

Известково-шлаковый цемент: состав, сырьё, схема производства. Свойства цемента и применение.

Известково-шлаковое вяжущее — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным измельчением негашеной извести, гранулированного доменного или электротермофосфорного шлака с добавкой небольшого количества гипса (не более 5 % по массе смеси), относящееся к группе известесодержащих. Состав и свойства его регламентируются ГОСТ 2544—76. Содержание извести в вяжущем устанавливают в зависимости от качества шлака в пределах 10—30 % массы смеси. Иногда его называют цементом. В ряде случаев при введении в него большого количества негашеной извести (более 20%) наблюдается чрезмерно быстрое схватывание и даже неравномерное изменение объема при твердении. Для устранения таких явлений применяют замедлители схватывания извести или прибегают к повторному перемешиванию бетонной или растворной смеси, приводящему, однако, к некоторому снижению прочности бетона или раствора. Иногда целесообразно бывает уменьшить содержание извести в вяжущем. Лучшими шлаками для известково-шлакового цемента являются основные и слабокислые с повышенным содержанием глинозема и низким содержанием закиси марганца (не более 3—4 %)

Технология известково-шлакового вяжущего значительно проще, чем шлакопортландцемента, и включает обычно следующие операции: складирование сырьевых материалов, сушку шлака, дробление извести, дробление гипса, дозирование сырьевых материалов перед помолом, совместный помол, складирование и отправку потребителям готового цемента. Р1звесть хранят в закрытых складах, а шлак и гипс можно складировать и под навесами. Применение негашеной извести-кипелки при небольшой влажности шлака (3—4%) позволяет исключить сушку из технологического процесса. В этом случае вода, содержащаяся в шлаке, при совместном помоле с известью идет на ее гашение и шлак становится сухим. Для тонкого помола цемента применяют и шаровые мельницы. Измельчают его до остатка 3—5 % на сите № 008, что способствует повышению его активности. Желательно удельную поверхность известково-шлакового вяжущего доводить до 3500—5000 см2/г, а удельную поверхность шлака, содержащегося в цементе,—до 3500—4000 см2/г. Большое значение для качества вяжущего имеют свойства гранулированного шлака. Использование шлака (по возможности одного и того же завода) одинакового химического состава и цвета, той же средней плотности—обязательное условие производства высококачественного продукта. Простота технологии определяет высокую технико-экономическую эффективность известково-шлакового цемента. На изготовление 1 т расходуется примерно 50— 60 кг условного топлива и 70—80 кВт-ч электроэнергии. Для производства известково-шлакового. и других бесклинкерных шлаковых цементов целесообразны помольные установки мощностью 100, 200—500 тыс. т в год. Известково-шлаковый цемент твердеет под влиянием щелочного возбуждения шлака оксидом кальция, содержащимся в извести. При этом в основном протекают те же процессы и образуются те же цементирующие соединения, что и при взаимодействии шлака с водой в шла-копортландцемеите. Гипс, активизирующе действуя на глиноземистые составляющие шлака, ускоряет твердение известково-шлакового вяжущего.

Истинная плотность известково-шлакового цемента 2,5—2,9 г/см3 и зависит в основном от вида и содержания в нем извести. Плотность в рыхлопасыпном состоянии 800—900, а в уплотненном состоянии—1200— 1400 кг/м3. Водопотревность известково-шлакового вяжущего несколько выше, чем шлакопортландцемента, и зависит, главным образом, от содержания извести. Начало схватывания известково-шлакового вяжущего по ГОСТ 2544—76 должно наступать не ранее 25 мин, конец — не позднее 24 ч от начала затворения. Обычно начало схватывания наступает через 2—4, а конец — через 4—8 ч. При использовании в качестве исходного материала 20—30 % молотой негашеной извести и глиноземистых шлаков происходит иногда чрезмерно быстрое схватывание, препятствующее нормальному использованию известково-шлакового цемента. Этот недостаток уменьшается по мере постепенного гашения извести влагой воздуха при хранении.

По прочности известково-шлаковое вяжущее подразделяется на марки 50, 100, 150 и 200. Их определяют по пределу прочности при изгибе балочек размером 40Х X 40X160 мм и на сжатие их половинок через 28 сут. Образцы готовят из раствора состава 1:3с нормальным песком. Прочность и скорость твердения известково-шлакового вяжущего при увеличении тонкости его помола резко возрастают. При тепловой обработке растворы и бетоны на этом цементе через 8—10 ч приобретают прочность, достигаемую при твердении в нормальных условиях в течение 1—2 мес. Прочность известково-шлакового цемента при твердении в воздушно-сухой среде обычно ниже, чем при твердении в воде или во влажной среде. Иногда прочность бетонов, находящихся в воздушно-сухой среде, через 8— 12 мес несколько снижается, что объясняется влиянием усадочных деформаций при сильном высыхании, а возможно и разложением некоторых цементирующих новообразований углекислотой воздуха. В связи с этим необходимы тщательный уход за бетоном и предохранение его от высыхания в течение 3—4 недель. Равномерность изменения объема известково-шлакового цемента зависит в основном от содержания в негашеной извести трудногасящихся зерен. При значительном их содержании возможно неравномерное изменение объема. При гидратации известково-шлакового вяжущего при обычной температуре и водотепловой обработке при 90— 95 °С возникают соединения преимущественно в виде высокодисперсных гелевидных образований, поэтому данный цемент отличается от других шлаковых цементов повышенными показателями усадки и набухания. При твердении на воздухе бетоны на этих цементах следует тщательно оберегать от преждевременного высыхания. Усадка и набухание бетонов на известково-шлаковом цементе, запаренных в автоклаве, значительно уменьшаются вследствие перекристаллизации цементирующих новообразований и образования структуры с более крупными кристаллами. Низкая основность новообразований, возникающих при твердении этого вяжущего в условиях пониженного содержания Са(ОН)2, предопределяет повышенную его стойкость против действия мягкой пресной, морской и сульфатных вод. Известно, что некоторые морские сооружеиия, возведенные 50 —70 лет назад, находятся в хорошем состоянии. Сохранность стальной арматуры в бетоне на извест-ково-шлаковом цементе такая же, что и в бетоне на шлаковом портландцементе со значительным содержанием шлака (до 60—70 %). Морозостойкость известково-шлакового вяжущего вследствие его повышенной водопотребности ниже, чем шлакового портландцемента: она достигает обычно 25— 50 циклов замораживания и оттаивания, поэтому в отличие от известково-пуццолановых цементов известково-шлаковый цемент можно применять для изготовления наружных стеновых и других ограждающих конструкций, а также тех частей гидротехнических сооружений, которые подвергаются нечастым периодическим воздействиям замораживания и оттаивания. Для повышения морозостойкости этого вяжущего в него вводят иногда портландцемент (15—20 % по массе смеси).