Портландцемент өндіру үшін шикізат материалдары
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
3 дәрежелі СМЖ құжат ПОӘК
ПОӘК 042-18-14.1.2503-2013
Құрылыс материалдарын №1 баспа
өндіру технологиясы
пәнінің оқу-әдістемелік
кешенінің
оқу- әдістемелік
материалдары
ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІн
“ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН ӨНДІРУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ”
050730 Құрылыс материалдарын, бұйымдарын
және конструкцияларын өндіру
Оқу әдістемелік материалдары
Семей 2013
Мазмұны
1 Дәрістер
2 Практикалық сабақтар
3 Студенттің өздік жұмысы
Дәрістер.
№1 дәріс. Кіріспе. Портландцемент өндіру үшін шикізат материалдары.
Шикізатты қазып алу, оны тасымалдау және сақтау. ПЦ құрамының
сипаттамалары: силикатты, глиноземді модульдері және тойым коэффициенті.
Дәріс жоспары:
1.Кіріспе.
2.ПЦ өндіру үшін шикізат материалдары. Шикізатты қазып алу, оны
тасымалдау және сақтау.
3.ПЦ құрамының сипаттамалары: силикатты, глиноземді модульдері және
тойым коэффициенті.
Гидравликалық байланыстырушыларға жататындар: гидравликалық әк,
романцемент, портландцемент, шлакты портландцемент, пуццолонды
портландцемент, ақ портландцемент, түрлі-түсті портландцемент,
пластифициалынған портландцемент, гидрофобты портландцемент, тез қатаюшы
портландцемент. Аталғаң цементтердің барлығы портланцемент клинкері
негізінде алынады. Ал, глиноземдеу клинкері негізінде глиноземдік, аса
глиноземдік және гипсті - глиноземдік цементтер алады.
Шикізат базасының сапасы және дайындалған шикізат араласпасының құрамының
дұрыстық дәрежесі бойынша алынатын цементтің сапасын, пештердің өнімділігін
, отын шығынын және т.б. өндірістің көрсеткіштерін алдын ала жобалап айтуға
болады. Цемент клинкерін алу үшін қажет негізгі шикізат материалдарын үш
түрге бөлуге болады: 1. Күйдіргенде СаО беретін карбонаттық компонент -
СаСОз; 2. Көпшілігінде алюмосиликаттан тұратын саздық компонент; 3. Шикізат
араласпасында жетіспей тұрған оксидтердің мөлшерін реттеу үшін қолданылатын
корректирлеуші түзеуші қоспалар.
Карбонаттық компонент ретінде негізінде СаО 40-44% көбірек, Мg0 3,2-3,7
пайыздан көп емес жэне азғана Nа20 + К2О (1% көп емес) тұратын карбонаттар
тау жынысын (ізбес тасы, бор, туф, мрамор және т.б.) қолданылады. Әсіресе
өте бағалы шикізат - саздан (20-50 пайыз) жне майда көмірқышқыл кальцийден
(50-80%) тұратын мергелдік тау жынысы. Саздық компонентке каолинит,
монтмориллонит, галлуазит жэне гидрослюд сияқты минералдардан тұратын жұқа
дисперсиялы шөкпелі тау жыныстары жатады. Онымен қатар жеңіл балқымалы
саздар, саздылы мергель, саздылы сланец, лесс және т.б. с.с жыныстар
пайдаланылады. Бұлардың химиялық құрамдары мына оксидтерден тұрады: 60- 80
% Sі02, 5-20% - А120з, 3-15% - Ғе203. Саздардың құрамында тағы көмірқышқыл
тұздары түрінде аздаган кальций жэне магний оксидтері болуы мүмкін. Nа20,
К20 жэне Мg0 қосылған ерігіш тұздар қоспалары мүмкіндігінше аз болуы керек.
Корректирлеуші қоспалар, жоғарыда айтылғандай, карбонат жэне саздан тұратын
екі кампонентті шикізаттар араласпасьшдағы жетпей тұрған оксидтерді қажетті
мөлшерге жеткізу үшін қолданатын шикізат. Мысалы, SiO2 мөлшерін шикі
араласпаға трепел, опока қосу арқылы көбейтеді. Күкірт қышқылдар заводының
пириттер огоркаларын немесе домналық пештердің колошник топырагын қосып
Ғе20з мөлшерін көбейтеді, А12O3 мөлшерін көбейту үщін бокситті немесе
глинеземге бай саздарды қолданады.
Жанама өнімдер мен қалдықтар цемент өнеркэсібі үшіні өте өтімді шикізат
болып есептеледі. Олардың көпшілігі құрамдары бойьшша портландцемент
клинкеріне жақын, демек қолдануға дайын тұрған қоспалар. Қазіргі кезде
домна қоқыстары, электротермофосфорлар шлактары жэне глинезем өндірісінің
қалдығы-нефелиндік щлам цемент өнеркәсібінде кең қолданылады.
Электротермофосфорлар қоқыстары табиғи фосфориттерді электро пештерде 1450-
1550°С температурада тікелей буға айңалдыра айдағанда пайда болатын
возгонка қалдық. Домналы және электротермофосфорлар қоқыстарының құрамы
көптегең оксидтерден және күкіртті крсындылардан тұрады: СаО, Sі02, А1203,
Мg0, Ғе203, СаS, МпS, ҒеS.
Қоқыс қосылған шикі араласпаларды күйдіргенде отыңңың шығыны
төмендеп, пештің өнімділігі өседі. Нефелиндік шлам өте жогарғы
температуралық өңдеуден шыққандықтан, портландцемент клинкерінің құрамында
болатын екі кальцийлі силикаттан тұрады. Сондықтан оны белитті шлам деп те
атайды. Химиялық құрамы: Sі02 - 25-30 пайыз, СаО -50-55 пайыз. Бұдан дайын
шикі араласпа алу ушін 15 -20 пайыз кальций карбонатын қосса болғаны.
Мұндай араласпадан клинкер алғаңда, отын шығьшы 20 - 25 пайыз төмендейді де
пештің өнімділігі 20
пайыз шамадай өседі. Цемент өнеркэсібі отын мен энергияны ең көп тұтынатын
халық шаруашылыгының бір саласы. Жыл сайын цемент өнеркэсібі 23 млн.т.
щартты котельдік-пештік отынын жәңе 14 млрд. кВтсағ. электрэнергиясын
тұтынады. Тұтьщатын отыңңың құны дайын цементтің өзіндік құнынан 26 пайызға
дейін болады. Отың мен электр энергия шығының 1 пайыз азайту арқылы 12,5
млн. тенге экономия жасауға болады. Сондықтан отын және энергия қорын
ұқыпты тұтыну, оны унемдеу жолдарын іздестіру цемент өнеркэсібі үшін өте
маңызды мәселе. Цемент өнеркәсібінде отын үшін майдаланған тас көмір, мазут
және табиғи газ қолданады. Әрине тас көмір қолданудың көптеген ыңғайсыздығы
бар. Біріншіден, оны қолданарда қосымша қойма алаңын жасау керек, өзіндік
кептіруге жэне ұнтақтауға қажет агрегаттармен жабдықталған технологиялық
жолы болу керек. Оның үстіне заводтың санитарлық жағдайы нашарлауынан
көмірдің өзінен-өзі жанып кету қаупі туады. Осы себепті техникалық қауіпсіз
жұмыс істеу үшін көптеген инженерлік, экологиялық проблемаларды шешуді
керек етеді. Сұйық отын (мазутты) қолдануда да көптеген ыңғайсыздық бар.
Мысалы, оны пешке берер алдында сүйықтандыру үшін 60-70 С температураға
дейін қыздыру қажет. Сондықтан оны қыздыратын агрегат салу керек, оған қоса
мазутты сақтайтын арнаулы қойма, қоймадан оны қопару үшін насос талап
етіледі. Технологиялық жагынан ең өтімді табиғи газ. Ол газ жүргізу қүбыр
жолынан басқа ешқандай қүрылысты да, жабдықты да қажет етпейді. Сондықтан
кейінгі жылдары мүмкіндігінше цемент заводтары табиғи газ қолдануға көшіп
жатыр.
Ауада да және суда да қатая беретін портландцемент клинкері мен гипсті
біріктіріп ұнтақтағанда алынатын гидравликалық байланыстырушы заттар
портландцемент деп аталады. 1,5-3,5 пайыз гипсті оның ұстасу мезгілдерін
реттеу үшін қосады. Себебі, гипссіз ұнтақталған клинкер бірнеше минуттың
ішінде қатып үлгереді де құрылыста қолдануын қиындатады. Клинкер -
цементтің ең басты құрам бөлігі компоненті. Оны тау жынысынан -
карбонаттан 75-80% және саздан 20-25% құралган, клинкерде жоғары
негізді силикаттардың болуын қамтамасыз ететін, шикі араласпаны балқуына
жеткізе күйдіру арқылы алады. МОСТ 10178-85 портландцементтің үш түрін
өндіруді қамтыган: ҚЖ-қоспасыз, Қ5-қосылган активті минералдық қоспалар
мөлшері 5 пайызга дейін, Қ 20-5 пайыздан 20 пайызға дейін глиежден басқа
шөкпелі тау жынысынан алынған минералдық қоспалар немесе 20 пайызға дейін
домналық жэне электротермофосфорлық гранулданған шлактар, глиеждер жэне
басқа минералдық қоспалар қосылған портладцементтер
Шикізат ретінде эдетте, мергелдік известняк жынысын пайдаланады. Жоғарыда
айтқандай, оның қүрамында 6-25 % саз жэне ұнтақ дисперсиялы құмды қоспалары
болады. Бұл шикізаттың химиялық құрамы гидравликалық немесе негіздік
модулмен, яғни СаО пайыздық мөлшерінің қышқылдық оксидтердің пайыздық
мөлшеріне. қатынасы бойынша сипатталды:
%СаО
т = ----------------------------
%(SiO2+ А12О3+ Ғе2О3)
Бұл гидравликалық модуль мөлшері 9-1,7 аралығында болу керек. Шикінің
гидравликалық модулі төмен болған сайын одан алатын гидравликалық эктің
гидравликалық қасиеті анықтау болады жэне күйдіру өнімінде бос кальций
оксиді аздау қалады. Гидравликалық модулі жоғарылаған сайын алатын өнім
ауалық экке жақындай түседі. Сондықтан шикі зат осы модульдің шамасына
байланысты ауалық әк ш 9, орташа гидравликалық әк, босаңгидравликалық
т=4.5 -9, күшті гидравликалық т=1,7 -4,5 әк болып бөлінеді. Ал,
романцемент үшін - т=1,7 - 1,1. Босаң гидравликалық әк сумен
әрекеттесекенде үдемелі сөнеді, порошокқа ыдырап кетеді, гидравликалық
қасиеті бар, сөнбейтін түйіршіктер мұнда аздау. Күшті гидравликалық эк
қарқынды сөнбейді. Егер эктің модулі 1,7-1 тең болса, онда ол тіпті
сөнбейді, өзінің қасиеті бойынша романцементке жақын болады. Мұндай әкті
шектік немесе цементтік әк деп атайды.
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№2 дәріс. Құрғақ және сулы әдіспен шикізат қоспаны дайындауы
және іріктеп түзету.
Дәріс жоспары:
1.Құрғақ және сулы әдіспен шикізат қоспаны дайындау
2.Қоспаны іріктеп түзету.
Шикізаттар араласын құрғақ немесе сулы тәсілмен дайындайды. Соған сәйкес
портландцемент өндіру тәсілі - құрғақ және сулы болып екіге бөлінеді.
Біздің және басқа республикаларда көбіне сулы тәсілді қолданады.
Сулы өндіріс тәсілі бойынша шикізаттардың майдалануы мен араласуы, олардың
күрамының орташалануы және корректірленуі белгілі бір су мөлшерін қосу
арқылы жасалынады. Ал, құрғақ тәсіл қолданғанда көрсетілген операциялардың
барлығы шикізаттың күрғақ қалпында жасалынады. Шикізаттар араласын дайындау
тәсілдері олардың саздың, әк тастың, бордың жэне т.б. физикалық қалпына,
ылғалдығына, біркелкілігіне байланысты. Мысалы, егер табиғи заттардың
шикінің ылғалдығы жэне мықтылығы тіпті жоғары болса, онда эрине олардың
күрғақ тәсіл бойынша үнтақтап жэне араластырып, қүрамы біркелкі шикізаттар
араласын дайындау қиынға түседі. Жеке бір жағдайда шикізаттар аралас
тәсілдермен де дайындалады. Бүл вариант бойынша шикізаттар алдымен сулы
тэсіл өндіріс бойынша дайындалады. Одан кейін сүйық шикізаттар шламын
мүмкіндігінше арнаулы қүрал көмегімен сүзіп, судан ажыратады. Сөйтіп
жартылай қүрғақ күйінде күйдіру пешіне береді. Айтылған тэсілдердің
эрқайсысының өзіне тән артықшылығы және кемшілігі де бар.
Әдетте мықтылау карбонат тасы мен ылғалдылығы 5 пайыздан жоғары жүмсақтау
саз қолдануға бағытталған. Себебі мүндай минералдық жыныстардан қүрамы
біркелкі үнтақталған шикізатты осы сулы тәсіл бойынша дайындау жеңілге жэне
арзанға түседі. Бүл тэсіл бойынша негізгі шикі материалдардың физикалық-
механикалық қасиеттеріне жэне т.б. факторларға байланысты портландцементті
түрлі технологиялық схемамен алуға болады. Жүмсақ жыныстарды (бор, саз)
қопарыстырушы деп аталатын арнаулы аппаратта (д=12 м; Н=3 м) көп су қосып
араластырып қаймақ түсті лай алады (шлам). Ауыр қүмы бөлініп аппараттың
түбіне шөгеді. Сазды жақсы ұнтақтау үшін құмнан бөлініп байытылған сұйық
саз ротарлық диірменге немесе айналмалы домалақ диірменге беріп тартады
Жұмсақ минералдық жынысты қолданғанда көп су қоса ұнтақтау үшін эсіресе ММС
70x23 қысқа барабан типті өздігінен ұнтақтау диірмені "Гидрофол" өте тиімді
болып саналады. Барабан іш жағынан тозбайтын плитамен қабатталған
(брондалған). Бұл брондық плиталардың арнаулы қырлары болады. Гидрофол
айналғанда сол қырлары материалды жоғарғы шеткі нүктесіне дейін көтеріп
тастап отырады. Осындай процестің арқасында сумен араласқан шикізат өзінен-
өзі талқандалып 3-5 мин ішінде майда шлам болып шығады. Судың мөлшерін
азайтып, онымен қатар шламның керекті ағымдылығын сақтау ушін
сұйықтандырушылар - сырттай активті қоспалар қосады СДБ, мылонафт, натрий
триполифосфаттар және т.б.. бұл қоспалар шламның суын 3-4 пайыз азайтады
сур.3.2.. гидрофольдан шыққан шлам бассейнге түседі Егерде қатты
карбонаттар тау эк тастары және жұмсақ саз қолданса цемент өндіру
технологиялық схемасы шикі зат материалдарын алдымен ұсақтап, одан кейін
оларды бір - бірімен қоса диірменде ұнтақтап біркелкі дисперсиялық шлам
дайындау процестерінен басталады сулы тэсіл бойынша цемент өндіру схемасын
қараңыз. Әк тастарды известняктарды екі немесе үш стадияда жақты және
балғалы ұсатқыштарда ұсақтайды. Ұсақталған известняк жэне саз
қопарылыспасынан саз шламы белгілі мөлшерде шикі заттар диірменіне келіп
түседі. Шламның керекті химиялық құрамын қамтамасыз ету үшін, оны бассейнде
немесе өндіріс потокы бойынша түзейді Қаймақ тәрізді шлам диірменнен кейін
насоспен күйдіру пешінің шағын багына айдалады. Бактен шлам бірқалыпты
айналмалы ұзын пешке келіп құйылады. Қазіргі цемент заводтарында құрғақ
тәсіл бойынша известняк пен саз ұсақтанудың бірінші стадиясын сатысын
өткеннен соң химиялық кұрамын анықтайтын сынаққа алушы аппаратардан, 0-10
мм дейін майдалайтын ұсақтағыштардан, ренгенрадиометриялық
сараптаушылардан тұратын пункттерден өтеді. Бұл химиялық анализдің
негізінде ұнтақталған шикізаттардың дэлдігі 3-4 пайыз шамасындай бірінші
дозалауды жасайды. Дозаланган эк тасы мен саз Аэрофол диірменіне келіп
өзінен -өзі ұнтақталынады. Оларды кептіру үшін Аэрофолга
пештен шығатын температурасы 600-650°С ыстық газды жібереді. Өздігінен
ұнтақтау диірмені Аэрофол -тиеуші салушы және түсіруші қаптармен
тығыздалып қосылған қуыс науа жабдықталған диаметрі 7 - 10 м диаметірінің
ұзындығына қатынасы 3:1 н- 4:1 айналмалы барабан. Бұл тәсілмен
ылғалдылығы 20 - 25 пайыз минералдық жыныстарды кептіріп ұнтақтауға болады.
Қуыс науаның диаметрі үлкен болғандықтан, мұнда жіберетін ыстық газдың да
көлемі жетерліктей. Оның үстіне газдың материалдарымен жанасу ауданы кең
болғандықган, диірменнің өнімділігі де жоғары. Аэрофол диірменінде шикі
затты тарту цемент өндірісіндегі минералдық шикізаттарды ұнтақтау
техникасындағы нағыз маңызды тиімділігі зор шешімнің бірі. Біріншіден, әк
тасты екінші рет ұсақтау бөлімі соғылмайды; екіншіден, шикі затты ұсақтау
және кептіру процесі бір агрегатта қатарынан орындалатындықтан арнаулы
кептіру бөлімде тұрғызылмайды; үшіншіден ұнтақтауға қажет ұнтақтаушы
денелер және электр - энергия шығындары едәуір төмендеиді; төртіншіден
шикізатты пештен шығатын ыстық газды қолдану арқылы құрғату отын шығынын
қысқартады. Аэрофол диірменінде өз бетімен ұнтақталу механизмі 3.3 және
3.4 - суреттерде көрсетілген. Аэрофол барабанының іш жағынан бекітілген
қалақтар ұсақталған тасты жоғарғы шекті нүктеге дейін көтеріп тастап
отыратын болғандықтан шикі зат ұнтақталып, әрі ыстық газдың жылумен кеуіп
те үлгереді. Құрғақ тәсіл өндірісінде шикі заттарды екі түрлі схемамен
ұнтақтайды: ашық және жабық ұнтақтау циклі. Ашық цикл бойынша сур. 3.5,а
материал диірмен арқылы бір - ақ рет өтеді; жабық циклде ірі фракциялы
материалдар сепаратор арқылы диірменнен ұнтақтығын жеткізу үшін екінші рет
жібереді. Сонымен, диірменнен жақсы майдаланған және кептірілген
құрамы біркелкі шикізат алынады. Жалпы техникалық және экономикалық
көрсеткіштер жағынан құрғақ тәсіл өндірісі сулы тәсілден басымдау келеді.
Бұл тәсіл бойынша үлкен пешті қолданғанда, клинкер алуға кететін отын
шығыны шамамен екі есе азаяды, бір жұмысшыға шаққандағы жылдық өнім 40
пайыз өседі, өнімнің өзіндік құны 10 пайыз азаяды және завод салуға кететін
қаражаттың мөлшері 40 пайызға қысқарады. Дегенмен құрғақ тәсіл цемент
өндірісінде біраз күрделі жабдықтар қажет етеді, еңбек санитариясын
қамтамасыз етуді, дала кеңістігін таза сақтауды киындатып жібереді. Оның
үстіне ылғалдылығы 20 - 25 пайыз жоғары минералды құрғатып өңдеу көп отын
шығынын керек етеді. Сондықтан ылғалдылығы жоғары шикізаттар қолданатын
заводтар үшін отынды үнемдеудің ақиқат жолы - құрастырылған тәсіл өндіріс
тәсіліне көшу.
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№3 дәріс. ПЦ өндірудің құрғақ және сулы әдісі бойынша технологиялық
сұлбалары
Дәріс жоспары:
1.Портландцемент өндірудің құрғақ әдісі бойынша технологиялық сұлбалары
2. ПЦ өндірудің сулы әдісі бойынша технологиялық сұлбалары.
Бұл тәсіл бойынша орындалатын өндіріс процестерінің схемасы келтірілген.
Осы схема бойынша шикі заттар диірменінен шығатын шлам түзетілгеннен соң,
вакумм - сүзгішке немесе пресс - сүзгішке келіп түседі де ылғалдылығынан 16-
20 % дейін төмендетеді. Осы жерде гранулданады. Құрғақталған гранулдардан
түтіннен электрофильтірмен тосып алынған тозаңға бір - бірінен
жабыспайтындай етіп аунатып, күйдіру пешіне береді.
Ұсақта Ұсақталуы
луы
Суда
жібітілуі
Шикі материалдардың
талқандалуы шлам алу
Шлам құрамының
дүрысталуы
*
Шламның сүзіліп
сусыздануы
+
Сусызданған шламның
түйіршіктенілуі
*
Түйіршіктер күйдіріліп,
клинкердін алынуы
Клинкердің
суытылуы
*
Клинкердің және
қоспалардың сақталуы
*
Клинкердің және
қоспалардың үнтақталынуы
*
Цементтің силоста
сақталынуы
*
Цементті көлікке тиеу
және қапшықтау
Құрастырылған тәсіл бойынша, сулы тәсілмен салыстырғанда қаражат шығыны 10
% және отын шығыны 30 % азаяды. Оның үстіне диаметрі 10-15 мм. шикі заттар
араласпасының гранулдары пеш агрегаттарының бірқалыпты режимде жұмыс
істеуін жақсартады.
Шикізаттар араласын дайындау тәсілдеріне қойылатын бір талап -сапалы
портландцемент клинкерін алу үшін олардың химиялық құрамы тұрақты болу
керек және клинкердің химиялық құрамы мына көрсетілген пайыздық мөлшерде
болуын қамтамасыз етілуі керек: СаО-63-66; Si02-21-24;Al2О3-4-8; Ғе2О-2-4.
Бұлардың қосындысы 95 - 97 % болу керек.
Портландцементті өндіру мына төменде аталған негізгі
операциялардан түрады:
Шикізаттар араласын қүрғақ немесе сулы тәсілмен дайындайды. Соған сэйкес
портландцемент өндіру тэсілі - қүрғақ және сулы болып екіге бөлінеді.
Біздің және басқа республикаларда көбіне сулы тәсілді қолданады
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№4 дәріс. Айналмалы және шахталы пештерде шикізат қоспасын күйдіру.
Клинкерді күйдіру кезінде өтетін процесстер.
Дәріс жоспары:
1.Айналмалы және шахталы пештерде шикізат қоспасын күйдіру.
2.Клинкерді күйдіру кезінде өтетін процесстер.
Шикізаттар араласын күйдіру және клинкерді алу цемент өндірісіндегі ең бір
маңызды процес. Дайындалған шикі заттар араласы айналмалы пеште, кейде
құрғақ тәсіл өндірісінде шахты пешінде 1400 - 1500°С
температурада күйдіріледі. Айналмалы пеш ұзын барабан түсті болады.
Ұзындығы 185 және 230 м, диаметрі - 5 және 7 м. пештің іші отқа төзімді
материалмен қапталған. Жер тегістігіне 3 - 4 С бұрышпен
мықты тұғырлар үстіне бекітіліп роликтерге
орналастырылған. Айналу жылдамдығы - 0,5 -1,4 мин". Пеш қарама - қарсы ағым
принциптерімен жұмыс істейді, демек шикізат пештің көтерілген
жоғарғысуык жағынан келіп түседі, ал төменгі ыстык жағынан ауамен
араласқан отын үрленеді - пеш бойымен 20 - 30 м лаулап жанады. Осы ыстық
жалынға қарама - қарсы пештің өз білігінің айналасында айналуы арқасында
шикі зат ақырын төмен жылжиды. Ыстық газ 2 - 13 мс жылдамдықпен материалға
қарсы тартылып, жылулық әсерін тигізеді, материал біртіндеп
күйе бастайды. Шикізаттар араластары қандай тәсілмен дайындалса да
күйдірілген кездегі жүретін процестердің ерекшеліктері бірдей
және олар материалды қыздыру температурасы мен ұзақтығына байланысты. Бұл
процестерді сипаттау үшін пешті ұзындығы бойынша алты зонаға бөледі. Әрбір
зонаның температурасына байланысты түрлі физикалық және химиялық процестер
жүреді. Бірақ, температуралық зоналар арасында кесіп айтатындай шекара жоқ.
Себебі газдың, материалдың және пештің бетін қаптаған материалдың
футеровканың нағыз температурасын анықтау қиын, сонымен қатар химиялық
реакциялар да бір - бірімен қабаттаса немесе басталуы мен аяқталуы беттесе
жүреді. Сонымен I - зона 200 С дейін булау зонасы кептіру; II - 200-800
X - қыздыру дегидратациялау; III - 800-1100 °С
-декарбонизациялану кальцийлену; IV - 1100-1300 °С
-экзотермиялық реакциялар; V - 1300-1450 °С - ала - жұла балқыта күйдіру;
VI - 1300-1000 °С - суыту зонасы.
1. Кептіру зонасында пештің жоғарғы басына келіп түскен шикізаттар
араласы біртіндеп ыстық газбен кездесіп 70 - 200°С температурада кебе
бастайды. Жылжи келе, майда түйіршіктерге ыдырайды және химиялық
реакциялары да жүре бастайды.
2. Қыздыру зонасында 200 - 800 С температурада органикалық қоспа заттар
жанып кетеді, саздық минералдардан химиялық байланыс сулар
ажырайды, сөйтіп сусыз каолинит АІ2Ог 2SiO2 пайда болады. Бүл екі зона
сулы тәсіл өндірісінде пеш үзындыгының 50 - 60 пайызын жайлайды. Ал құрғақ
тәсіл бойынша пештің үзындығы кептіру зонасының үзындығындай мөлшерге қысқа
болады.
3.Декарбонизация зонасы - 300 - 1100°С температурада карбонаттардың
диссосациялық процестері жүріп СаО,Мg0,және С02 пайда болады. Саздық
алюмосиликаттары структуралары бос жеке оксидтерге ажырайды -SiO2; А12Ог
және Ғе2Ог- Диссосация процестері көп жылуды сіңіреді. Мысалы, СаСОг -СаО-
С02 -а, 1 кг СаС02 - тарату үшін 1785 кДж жылу қажет етеді. Сондықтан да,
бұл зонада шикізаттар араласының температурасы жайлау көтеріледі. Осы
зонада калций оксиді СаО жеке қышқыл тотықтарымен SiO2;
Al203;Ғе2O3әрекеттесіп негізгі қосындыларды қүрайды:
СаО SiO2;2СаО SiO2;СаО Аl203;2СаО Ғе203
4. Экзотермиялық реакциялар зонасы - 1100- 1300°С. Бүл зонада температура
биік болғандықган, материалдың сілтілік және қышқылдық оксидтерінің
арасында реакция активті жүреді, процес көп жылу бөле жүреді экзотермиялық
процес. 1200°С және одан жоғары температурадағы шамада бүрын қүралған
төмен негізді қосындылар клинкердің негізгі минералдарының дәрежесіне дейін
қанықтырыла бастайды. Сөйтіп бір кальцийлі силикат СаО-SiO2 екі кальцийлі
силикатқа 2СаО SiO2(С 25) көшеді;
СаО-А12О3 – ЗсаО А12О3(СгА); СаО Ғе2О3 -2СаО-Ғе2О3(С2Ғе) немесе СаО А12О3
Ғе2Ог3 көшеді. Экзотермиялық температуралардың арқасында, бұл
зонада температура 1300 С дейін көтеріледі. Осы температурада негізгі
минералдардың құрылуы аяқталып та қалады. Бірақ материалдарда әлі жеке
кальций оксиді сақталады.
5. Жарым - жартылай балқыта күйдіру зонасы - 1300-1450 С температурада
күйдірілетін аралас бірлі - жарым балқиды. Алдымен үш кальций алюминат
СзА, төрт кальций алюмоферрит С4АҒ, магний оксиді және барлық жеңіл
балқитын материалдың қоспалары еріп сүйық фазаға көшеді. Осы сүйық фазада
көпшілігінде ерімей қатты түрінде қалатын екі кальцийлі
силикат С2S. Бірақ температура жоғарылаған сайын 1450 °С ол
бірлі - жарым осы сүйық фазада еріп кальций оксидімен қосылады да үш
кальций силикат құрады ЗСаО-SiO 2 С35, ал бұл - клинкердің
негізгі минералы. Ол С2S салыстырғанда сүйық қорытындыда онша ерімейді,
сондықтан сүйық фазадан кристалданып бөлініп шығады. Осындай процестердің
әсерінен қорытпада ерітіндіде СаО және С2S мөлшері азаяды да, бүлар тағы
ери бастайды. Сөйтіп С2S құрылу процесі қайталана береді. С2S пайда болу
процесі 25 - 30 мин ішінде бітеді. Осы уақыттың ішінде барлық СаО сүйық
балқытылған фазада еріп С2S ерітіндісімен әрекеттесіп үлгереді. Неғүрлым
осы процес толық жүрсе, соғүрлым С2S көптеу болады. Осы зонаның аяқ
кезінде температура кілт 1300°С төмендейді, сол себептен С2S
майда кристалл түсті болып қүрылады. Ал күйдірілген материалдар араласы
мөлшері 4 - 25 мм майда түйіршіктер қалпында суыту зонасына келіп түседі.
_
6. Суыту зонасы. Клинкердің температурасы 1300 С - тан ІООО C төмендейді.
Осының нәтижесінде балқыған қорытынды кристалданып, одан С2S; С3S; СзА;
С4АҒ және біраз Мg0,СаО бөлініп шығады. Сүйық фазаның бірлі - жарымы шыны
түсті болып қатады. Оның мөлшері 15 пен 30 %-дың аралығында болады. Пештен
шыққан бойы қорытындыны - клинкерді тез суытқанда ол шыны түсті болып
қатады, ал баяу суытқанда - толық кристалданады. Сондықтан өндірісте,
клинкерді онша тезде емес және онша баяу да емес орташа қалыптасқан
жылдамдықпен мұздағанша суытады.
Сонда ғана суытылған сүйық фазаның біразы аморфты шыны
түрінде,біразы кристалданған түрінде алынады. Жоғарғы
температурада пайда болатын сүйық фазаның қүрамына кірмейтін
клинкердің едәуір 70 - 65 пайыз бөлігі толығымен кристалдық
қалпында болады.
Суытылған клинкер қоймада бір немесе жарты
ай шамасында жату керек. Себебі осы уақыттың ішінде бірлі - жарым кальций
және магний оксидтері ауа ылғалымен сөніп үлгеру қажет. Кейбір өндірісте
клинкер 50-90 С температураға дейін суытылған соң бірден диірменге
жіберіледі. Әрине ол үшін клинкер жақсы дайындалған, нормалды режимде
күйдірілген шикізаттар араласынан алынуы керек. Сол жағдайда ғана клинкерде
жеке СаО және Мg0 болмайды.
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№5 дәріс. Клинкердің пайда болуына әсер ететін факторлар. Коррозия және
оған қарсыласу
Дәріс жоспары:
1.Клинкердің пайда болуына әсер ететін факторлар.
2.Коррозия және оған қарсыласу.
Цементтің сапасы клинкердің химиялық және минералдық құрамына тікелей
байланысты. Сондықтан талапқа сай химиялық жэне минералдық құрамы бар
клинкер алу мақсатына барлық өндіріс процестері бағытталады. Клинкердің
химиялық құрамы әдетте оның мына маңызды оксидтерінің санымен анықталады
пайыз: СаО -64-67 пайыз, SiO2 - 21-25, А1203 - 4-8 , Ғе203 - 2-4. Бұлардан
басқа бірлі - жарым ретінде мына тотықтар да болуы мүмкін: Мg0 - 0,5-5, S03
- 0,3-1; Nа20 + К20 - 0,4^1; R20 - 0,2-0,5.
Кальций оксиді тотығы көп болғаны ол түгелдей қышқылдық тотықтарымен
химиялық қосындыға кірген жағдайда портландцементтің қатаю жылдамдығының
жоғарылаулығын, мықтылығының биік, бірақ суға төзімділігінің төмендеу
болатындығын көрсетеді.
Кремний диоксидінің көптеуі алғашқы кезде қатаю жылдамдығы төмен болып,
кейіннен цементтің мықтылығы тез өсетінін куәлайды. Мұндай цемент суға және
тұзға төзімділігінің жоғарылығымен ерекшеленеді.
А120з көптеу болғанда цемент, әсіресе бастапқы кезде, тез қатаю қабілетіне
ие болады. Мүндай цементтің суға, сульфатқа және аязға төзімділігі төмен
болады. Ғе20з көптеу цемент қатаю жылдамдығымен кремний оксиді көп цементке
ұқсайды. Бұл цемент сульфатты су әсеріне төзімді.
Клинкерде Мg0 саны көбейген сайын цемент тасының көлемінің бірекелкі
өзгермеу қаупі күшейе түседі. Осы себепті оның мөлшері 5 пайыздан көп
болмау керек. Nа20 + К20 жалпы саны 1 пайыздан көп болса, онда цементтің
стасу мезгілдері тұрақты болмайды. Оның үстіне егер толтырушылар қүрамында
опал түсті кремнезем болса, онда Na20 және К20 суда кремний диоксидімен
химиялық әрекеттесіп суда жақсы еритін үлкен көлемді натрий және калий
силикаттарын құрады. Осының салдарынан бетон жарылып кететін жағдайлар
кездесіп түрады. Сондықтан, Nа20 + К20 саны әсіресе жеңіл бетондар үшін 0,6
пайызға дейін шектеледі. Күйдірген кезде басты оксидтер өзара әрекеттесіп
клинкер минералдарын қүрады. Осы минералдардың сандық қатынастары
портландцементтің қасиетін анықтайды. Клинкердің негізгі минералдары: 3СаО-
SiO2;2СаО-SiO2;3СаО-А12Ог жне өзгермелі қүрамда болатын кальций
алюмоферриттері -3СаО-4А12ОгҒе2Огдеп 2СаО Ғе2Огдейін. 4СаО-АІ2Ог- Де
клинкер құрамына жиі кіреді. Клинкердің минералдық құрамы цементтің
физикалық-химиялық қатаю процесінің сипатын жэне физикалық-механикалық
қасиетін анықтайды.Әрбір минералдың өздеріне тән қасиеттері бар. Олардың
клинкердегі мөлшерін және қасиеттерін біле отырып, сол клинкерден алынатын
цементтің негізгі ерекшеліктерін жобалап айтуға болады. Портландцемент
клинкерінің талапқа сай минералдық күрамы 3.5. -кестеде келтірілген.
жазуға ыңғайлы болу үшін олардың қысқаша белгілері қабылданған -формуладағы
бірінші эріппен оксидтер белгіленген, ал әріптің алдыңғы индекс - сол
оксидтің молекулалық санын көрсетеді.
Үш калъциілі силикат С3S. Сумен өте активті әрекетеседі. Оны 3.6. -
кестеде келтірілген минералдардың гидратация негізінде, сіресе, алдыңғы
уақытта бөлініп шыгатын жылу мөлшерінен байқауға болады. Ол тез қатайып
мықтылығын қарқынды дамытады. Осы себепті клникер СъS көп болған сайын
цементтің қатаю және мықтылығының өсу процестері үдемелі болады. Екі
калъцийлі силикат С2S активтігі төмендеу. Оның гидратациялық жылулық
эффектісі аз, қатаюы баяу, алдыңғы мерзімдегі мықтылыгы төмендеу, бірақта
жылы жэне ылғалды ортада ол үздіксіз мықтылығын үлғайта береді, Үш
кальцийлі алюминат СЪА Сумен өте тез реакцияланатын
минерал. Ол СъS қарағанда гидратациялық жылуды екі есе көп бөліп шығарады,
ал үш күннен кейінгі жылу мөлшері толық жылудың 80 % - ын көрсетеді. СЪА
қатаю процесі әсіресе сумен араластырганнан кейінгі алғашқы сағаттарда
тіпті үдемелі өтеді. Бірақ, СЪА мықтылығы өте төмен. Егерде цемент
құрамында клинкерді диірменге таратар кезде қосатын гипс болмаса, онда оның
үстасу мезгілі тіпті қысқарып кететіндігінен мүндай цементті қүрылыста
қолдану күрделі болып қалар еді. Ал, гипс СЪА әрекеттесіп жаңа химиялық
қосынды қүрайды да, оның мезгілсіз қатаю әсерін біраз
уақытқа ұзартады. Осының нәтижесінде цементтен жасалған ерітінділер және
бетон араласпасы емін-еркін құрылыста пайдаланылады.
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№6 дәріс. Портландцементтің негізгі технологиялық қасиеттері.
Портландцемент өндірісінің бақылауы
Дәріс жоспары:
1.Портландцементтің негізгі технологиялық қасиеттері.
2.Портландцемент өндірісінің бақылауы.
Цементтің құрылыс материал ретіндегі құндылығы - оның қатайғандағы
мықтылығы. Портландцементтің мықтылығы туралы айтқанда қатайған цемент
тасының мықтылығын жобалайды. Мықтылық цементтің қолдану
мүмкіншілігін бағалайтын көрсеткіштердің бірі.
Стандарттық үлгінің 28 тәулік шагында қысқандағы мықтылық шегі цементтің
активтігі деп аталады. Портландцементтің активтігі бойынша оның маркалары
тағайындалған. МОСТ 10178 - 85 бойынша маркасының сан мағынасы нормалды
құммен сыналатын цемент ерітіндісінен кұрамы салмағы бойынша 1:3, судың
цементке катынасы 0,4 жасалган, 28 тэулік нормалдық жэне ылғалды ортада
қатайған мөлшері 40x40x160 мм үлгі бөрененің жартысын қосқандағы мықтылық
шегімен анықталады. МСТ мықтылық шегін МПа немесе кгксм2 арқылы
нормалдайды. М400, 500, 550, 600 цемент үлгілері -бөренелері үшін 28
тэуліктен кейінгі игендегі мықтылық шектері, өздеріне сай мына мағыналардан
кем болмауы керек МПакгксм2:5,455; 5,960; 6,162; 6,465; ал,
қысқандағы мықтылық шегі өздеріне сәйкес - 39,2400; 49,0500; 53,9550;
58,8600;
Портландцементтің мықтылығы уақыт бойынша біркелкі дамымайды. Мықтылығының
ең көп өсетін мезгілі алдыңғы бір айдың іші. Одан кейінгі уақытта цементтің
мықтылығы өте баяу өседі. Мысалы, үшінші тэулікте мықтылығы цемент
маркасының 40-50 %- на жетеді, ал жетінші сөткеде - 60-70 %. Бұдан кейінгі
уақытта цемент мықтылығын бүдан да баяу дамытады, сөйтіп 28 тәулікте
маркалық мықтылығын береді. Цемент тасы қолайлы жағдайда жылдар бойы
қатайып, маркалық мықтылығын 2-3 есе үлкейтетін қасиеті бар. Цементтің
теориялық қысқандағы мықтылығының шегі 2400 - 3400 МПа аралығында. Практика
жүзінде мықтылыгы 280 -320 МПа жүк тиеп, тығыздау арқылы қалыпталған
бетондар алынған. Демек, портландцементтің потенциалдық мықтылығын толықтай
пайдалану болашақтың проблемасы.
МСТ 10178 - 85№008 тор көзінің мөлшері - 80 мкм електен сынаққа алған
цементтің кем дегенде 85 пайызы өтетіндей болуы қажет. Портландцемент
түйіршіктерінің орташа мөлшері 40 мкм. 6-12 ай бойы қатайғанда түйіршіктің
гидратацияланған қалындығы эдетте 10-15 мкм аспайды. Мұндай дәрежеде
ұнтақталған цемент түйіршіктерінің дербес меншікті бетінің ауданы 2500 -
3000 см2г. Бүл нормалды үнтақталған цемент. Цемент үнтақтылығының оның
мықтылығы үшін маңызы туралы жоғарыда айтылған. Су талапкершілігі -
нормалды қалыпты қою цемент қамырын алу үшін керекті су мөлшерімен
пайыз бағаланады. Оны Вик аспабындағы пестиктің циликдрдегі қамырға бату
тереңдігі бойынша анықтайды. Цементтің су талапкершілігі оның минералдық
қүрамына, үнтақтылығына, минералдық қоспаның барлығына байланысты. Қоспасыз
цементтің су талапкершілігі 22 - 26 пайыз аралығында болады. Цементтің
үстасу жылдамдығы мен көлемінің біркелкі өзгеруі қалыпты цемент қамырын
сынау арқылы анықталады. Цементтің бұл қасиеттері туралы жоғарыда айтылған.
¥стасу мезгілінің басы - ең ертесі 45 мин. кейін, ал соңғы - ең кеші 10-12
сағ. кейін болуы керек. ¥стасу мезгілдерін Вика аспабындағы иненің қамырға
батырылу тереңдігі арқылы анықталады. Цементтің үстасу мезгілін нормалдау
үшін клинкерді үнтақтау кезінде гипс қосады, ал жылдамдату немесе баяулату
үшін арнаулы қоспалар пайдаланады. Цемент тасының көлемінің біркелкі
өзгермеуі оның қүрамында кальций жэне магний оксидтерінің барлығымен
байланысты. Стандарт бойынша көлемінің бірқалыпты өзгеруін нормалды қою
цемент қамырынан жасалған, 24 сағ. алдын - ала қатайып, содан соң 3 сағ.
қайнатылған үлгі -күлшенің бетінде ортасынан шетіне жететін тамыр түсті
жарықтың жоқтығы арқылы байқалады. Цементтің бүл қасиеті қүрылыс үшін өте
маңызды. Себебі бетон және темірбетон конструкциялары пайдалы жүктің
астында мықтылығы мен тұрақтылығын көрсетумен қатар өндірістік тұрғын және
басқа үйлер мен ғимараттарды пайдаланғанда түрлі бұзарлықтай әсері бар
физикалық жэне химиялық факторларға қарсы тұрақтылық, мэңгілік қасиеттері
болуы керек. Мысалы, сур. 3.8. көрсетілгендей, үйлер және биналар тұщы жэне
минералдалынған сулары, қышқылдары, сілтілері бар ортада жэне түрлі бу мен
газдар бөлінетін жерлерде пайдаланғанда, су деңгейінің бірде еріп, бірде
мұздап немесе ауыспалы суланып-құрғатылып тұратын жағдайда цементтің мұндай
жағдайларда шыдамсыздығынан бетон жэне темірбетон конструкциялары біртіндеп
қирайтын жағдай сирек емес. Мұндай опатқа ұшыраған үйлерді, биналарды, қора-
қопсыларды қайтадан қалпына келтіру көп қаражат, материалдық жэне
техникалық шығындармен байланысты. Сондықтан алдын-ала құрылыстың пайдалану
жағдайына байланысты болатын агрессивті факторлардың конструкцияларға
тигізетін эсерін білген жөн. Мұндай физикалық және химиялық әсерлермен
бұзылуын цементтің коррозиясы деп атайды. Коррозияның негізгі себебі -
бірде еріп, бірде мұздаудан, ауыспалы суланып-кебуден жэне түрлі химиялық
процестерден. Сондықтан, цементтің аязға, ауаға және химиялық эсерлерге
төзімділігі туралы нақтылы мэліметтер келтіріп, оларға түсінік берудің
мамандар үшін техникалық-экономикалық маңызы зор.
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№7 дәріс. Портландцемент қатаюының физика-химиялық негіздері. Ле
Шателье, Михаэлис, А.А.Байковтың қатаю теориялары.
Дәріс жоспары:
1.Портландцемент қатаюының физика-химиялық негіздері.
2.Ле Шателье, Михаэлис, А.А.Байковтың қатаю теориялары.
Молекулалық және коллоидалық өзгерістер физикалық-химиялық процестердің
жүруімен байланысты екеніне ешкімнің күмәні жоқ. Осы процестердің әсерінен
цемент, сумен оны араластырганда, алдымен жұмсақ клей түсті қамыр береді де
біртіндеп ұстасып жэне қатайып тасқа айналады. Дегенмен, көрсетілген
физикалық-химиялық процестердің күрделігінен олардың кейбір жагдайы эліде
болса аяғына дейін зерттеліп анықталмағанына байланысты қазіргі кезде ол
процестер туралы көптеген түсініктер бар. Атап өткеніміздей, портландцемент
жэне басқа минералдық байланыстырушылардың қатаю мэнісі туралы басқалардан
гөрі А.А. Байков ұсынған байланыстырушылардың қатаю теориясында кең мэлімет
берілген. Бұл теория кейін көптеген ғалымдардың П.П. Будниковтың, Н. А.
Тороповтың, П.А. Ребиндердің, В.Н. Юнгтың, В.Ф.Журавлевтың, А.Е. ШеЙкиннің,
С.Д. Окороковтың, Ю.М. Буттың, В.Б. Ратиновтың, А.В. Воложенскийдің жэне
т.б. еңбектерінде зерттеліп анықталған. Осы теорияға сай минералдық
заттардың қатаю процесі үш кезеңге бөлінеді:
Бірінші кезеңде клинкерлік минералдар сырт жағынан бастап еріп, біртіндеп
қаныққан ерітінді құралады. Жоғарыда келтірілген минералдардың химиялық
реакциясының нәтижесінде бұл қаныққан ерітіндіде кальций гидроксиді
Са(ОН)г, эттрингит және кальций гидросиликаттары пайда бола бастайды.
Екінші кезеңде қаныққан ерітіндіде клинкерлік минералдар алдын - ала суда
ерімей-ақ, қатты қалпында гидратацияланады, ягни тікелей қатты фазага судың
қосылу процесі жүреді. Ал, ерітіндідегі кальций гидросиликаты мен
гидроферриті суда онша ери қоймайтындықтан, коллоид қалпында цемент
түйіршіктерін қаптай кұралады. Азда болса да еритін Са(ОН)2, және
ЗСаОА12Ог6Н20 көп ұзатпай - ақ алдымен қаныққан, одан кейін біртіндеп аса
қаныққан ерітінді құрайды. Осындай физикалық жэне химиялық процестердің
барысында жаңадан кальций гидроксиді мен гидроалюминаты құрыла
беретіндіктен аса қаныққан ерітіндіден бұлар коллоид түрінде бөлініп
шыгады. Сонымен минералдардың гидратациялық өнімінен тұратын коллоид гель
желім тәрізді цементтің түйіршіктерін түгел қаптай цемент қамырының
коагуляциялық структурасын құрайды. Цемент қамыры біртіндеп қоюланады,
жұмсақтығын төмендетеді, ягни ұстасады. Уақыт өткен сайын структуралық
мықтылыгы пайда бола бастайды. Бұл кезеңдегі цемент қамырының
структураланған система ретінде ерекшелігі, - оның тиксотропиялығы, демек
дірілдеткенде немесе қатты араластырганда ол қайтадан жұмсарып, қою сұйық
сияқты ағады, ал механикалық әсерді тоқтатқанда жаңадан коагуляциялық
структураға көшіп ұстаса бастайды.
Үшінші кезеңде кейбір жаңадан құралған гидратациялық құрамдар коллоидалық
қалпынан біртіндеп кристалдана бастайды. Алғашқы пайда болған кристалдық
ұрықтар бірте-бірте өсіп, өзара байланысып кристалдық тор құрады. Ең
алдымен 3СаО- А1203 -6Н20 жэне Са(ОН)2 кристалданады. Бұлардың өте жіңішке
кристалдары басқа жаңа химиялық құрамдар коллоидасын тесе өтіп өзара
шырмалыса дамиды да, цемент тасының мықтылығын жоғарылатады. Кальций
гидросиликаттары жэне гидроферриттері аздап баяу кристалданады. Бұл үшінші
кезеңде гидротациялық процестер тоқтатылмайды, жаңадан химиялық басқа
құрамдардың коллоидтары пайда болып, кристалдану процестері жүре береді.
Сонымен, біртіндеп гидратациялық өнімдер цемент тасындағы кеуектерді
толтырады. Кристалдары ұлғайып және өзара байланысып цементтің тығыздығын
жэне мықтылығын асырады. Егер қатаюшы цемент тасын нормалды температурада,
ылғалды жерде сақтаса айтылған процестер үзіліссіз жүре берер еді. Бірақ,
ондай жағдай іс жүзінде сирек кездеседі. Сондықтан цемент түйіршіктері
түгелдей реакцияға қатысып үлгермейді.
Жоғарыдағы айтылған түсініктер негізінде мынадай қысқаша қорытынды жасауға
болады. Біріншіден, қатаю мезгілінде пайда болатын кристалдар цементтік
тастың механикалық қасиетін қалыптастырады. Бұл тұрғыда ең алдымен жақсылау
еритін минералдар кристалданады - кальций тотығының гидраты - Са(ОН)2 жэне
кальций гидроалюминаты зСаО-А12О3- Бұлардан кейін ұзақ уақыт коллоид
қалпында сақталатын, аздау еритін кальций гидросиликаты 2СаО-SiO2- белит
өте баяу түрде кристалдық структура құрайды. Сондықтан бұл минерал
қатаятын минерал болып аталады, ал алит ЗСаО-SiO2 жэне үш кальций
алюминат 3СаО А12О3 - тез қатаюшы минералдарға жатады. Екіншіден, П.А.
Ребиндердің байланыстырушы заттардың қатаюы туралы берген толықтамасын еске
ала отырып А.А.Байковтың теориясы бойынша цементтің жалпы қатаю схемасын
былайша көрсетуге болады:
Бірінші кезең - екі кальцийлі гидросиликатпен, кальций тотығының гидратымен
және үш кальциилі гидроалюминатпен, ягни гидротация өнімімен қаныққан нағыз
ерітіндінің құралуы.
Екінші кезеңі - алдын-ала нағыз ерітінді құрамай-ақ минералдардың бірден
гидраттанып, олардың гидраттық жаңа құрамдарының колоидалынуы.
Үшінші кезеңі - өзінің өте қаныққан ерітіндісінен пайда болған коллоидтың
геляның кристалдануы.
Бірінші кезең даярлық кезең деп аталады, екінші кезең цемент қамырының
ұстасу мезгіліне сай, ал үшінші кезең - қатаю кезеңі.
Бұл қатаю кезеңдері бірінен соң бірі міндетті түрде жүреді деп айту
қиындау. Дегенмен, біраз түсінікті болу үшін осындай схемада жүреді деп
айтуға болады. Цементтің түйіршіктері бір уақытта бірден суда бүтін еріп
кетпейді. Сондықтан, бұл үш кезең бірінің соңынан бірі жүре отырып,
түйіршіктің ішінде олар сыртқы қабатқа қарағанда кешігіп жүреді. А.А.
Байков цементтің қатаю теориясын жоғарыда айтылғандай, коллоидалық -
кристализациялық теория деп атаған. Бұл теория көптеген физикалық және
химиялық құбылыстарға түсінік беруге көмектеседі, бетон өндірісінде
көптеген технологиялық белестерді игеріп, қалыптап отыруға мүмкіндік
туғызады. Мысалы, цемент қамырының ұстасуының басы Б¥С 45 мин. ерте
болмауы керек дейміз. Былайша айтқанда, мұны геляның коллоидтың
ерітіңдіден бөліне бастау мезгілі деп айтуға болады. Ұстасудың соңы С¥С12
сагаттан кеш болмауы керек деген түсінік - геляның жалпылай
бөлініп шығу кезеңі деп түсінуге болады. Геляның коллоидтыңжалпылай
кристалдануы деген түсінік - цементтің қатаю мезгілінің соңы 28 тәуліктік
беріктігі, яғни маркалық мықтылығы алынды деп санауға болады. Су - цемент
жүйесінде неғұрлым еріткіш аз болса, соғұрлым ерітінді гидратталған
түйіршіктермен ертерек қанығады да, геляның құралуы жылдамдау болады. Бұл
қатаюдың тезірек басталуына себепкер болады. Сондықтан, аз сумен
дайындалған қатаңдау бетон араласпасы, көп су қосып дайындаған араласпаға
қарағанда, тезірек мықтыланады.
Су - цемент жүйесіндегі су химиялық компонент ролімен қатар цемент
коллоидасының қалыптасу, оның тығыздалып кристалдану ортасы болып табылады.
Гидратацияга кеткен суды химиялық байланысқан су- деп атайды. Қалган
орталығын бос - су - деп атайды. Себебі, бұл су біртіндеп буланып
жоғалады. Бос су көп болған сайын қалыптанып келе жатқан цемент тасында
кеуектер де көбейе береді, демек мықтылығы төмендей береді. Осы себепті
суды дозалағанда ұқыпты болған жөн. Мысалы, цемент толықтау гидратациялануы
үшін керекті судың мөлшері портландцементтің салмағынан 24 - 26 пайыз
шамасында болуы керек. Бірақ, жұмсақ жылжымалы цемент қамырын алу үшін одан
едэуір көп 40 - 60 пайыз су қосуға тура келеді. Сонымен, химиялық
процеске қатыспайтын артық су мөлшері біртіндеп қатаю мезгілінде буланып
жогалады. Осының әсерінен тіпті кейде 25 - 30 пайызға дейін цемент тасының
көлемі неше түрлі мөлшердегі судан қалған кеуектерден тұрады. Бұл кеуектер
цементтің мықтылығына, химиялық жэне аяздық төзімділігіне ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
3 дәрежелі СМЖ құжат ПОӘК
ПОӘК 042-18-14.1.2503-2013
Құрылыс материалдарын №1 баспа
өндіру технологиясы
пәнінің оқу-әдістемелік
кешенінің
оқу- әдістемелік
материалдары
ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІн
“ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН ӨНДІРУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ”
050730 Құрылыс материалдарын, бұйымдарын
және конструкцияларын өндіру
Оқу әдістемелік материалдары
Семей 2013
Мазмұны
1 Дәрістер
2 Практикалық сабақтар
3 Студенттің өздік жұмысы
Дәрістер.
№1 дәріс. Кіріспе. Портландцемент өндіру үшін шикізат материалдары.
Шикізатты қазып алу, оны тасымалдау және сақтау. ПЦ құрамының
сипаттамалары: силикатты, глиноземді модульдері және тойым коэффициенті.
Дәріс жоспары:
1.Кіріспе.
2.ПЦ өндіру үшін шикізат материалдары. Шикізатты қазып алу, оны
тасымалдау және сақтау.
3.ПЦ құрамының сипаттамалары: силикатты, глиноземді модульдері және
тойым коэффициенті.
Гидравликалық байланыстырушыларға жататындар: гидравликалық әк,
романцемент, портландцемент, шлакты портландцемент, пуццолонды
портландцемент, ақ портландцемент, түрлі-түсті портландцемент,
пластифициалынған портландцемент, гидрофобты портландцемент, тез қатаюшы
портландцемент. Аталғаң цементтердің барлығы портланцемент клинкері
негізінде алынады. Ал, глиноземдеу клинкері негізінде глиноземдік, аса
глиноземдік және гипсті - глиноземдік цементтер алады.
Шикізат базасының сапасы және дайындалған шикізат араласпасының құрамының
дұрыстық дәрежесі бойынша алынатын цементтің сапасын, пештердің өнімділігін
, отын шығынын және т.б. өндірістің көрсеткіштерін алдын ала жобалап айтуға
болады. Цемент клинкерін алу үшін қажет негізгі шикізат материалдарын үш
түрге бөлуге болады: 1. Күйдіргенде СаО беретін карбонаттық компонент -
СаСОз; 2. Көпшілігінде алюмосиликаттан тұратын саздық компонент; 3. Шикізат
араласпасында жетіспей тұрған оксидтердің мөлшерін реттеу үшін қолданылатын
корректирлеуші түзеуші қоспалар.
Карбонаттық компонент ретінде негізінде СаО 40-44% көбірек, Мg0 3,2-3,7
пайыздан көп емес жэне азғана Nа20 + К2О (1% көп емес) тұратын карбонаттар
тау жынысын (ізбес тасы, бор, туф, мрамор және т.б.) қолданылады. Әсіресе
өте бағалы шикізат - саздан (20-50 пайыз) жне майда көмірқышқыл кальцийден
(50-80%) тұратын мергелдік тау жынысы. Саздық компонентке каолинит,
монтмориллонит, галлуазит жэне гидрослюд сияқты минералдардан тұратын жұқа
дисперсиялы шөкпелі тау жыныстары жатады. Онымен қатар жеңіл балқымалы
саздар, саздылы мергель, саздылы сланец, лесс және т.б. с.с жыныстар
пайдаланылады. Бұлардың химиялық құрамдары мына оксидтерден тұрады: 60- 80
% Sі02, 5-20% - А120з, 3-15% - Ғе203. Саздардың құрамында тағы көмірқышқыл
тұздары түрінде аздаган кальций жэне магний оксидтері болуы мүмкін. Nа20,
К20 жэне Мg0 қосылған ерігіш тұздар қоспалары мүмкіндігінше аз болуы керек.
Корректирлеуші қоспалар, жоғарыда айтылғандай, карбонат жэне саздан тұратын
екі кампонентті шикізаттар араласпасьшдағы жетпей тұрған оксидтерді қажетті
мөлшерге жеткізу үшін қолданатын шикізат. Мысалы, SiO2 мөлшерін шикі
араласпаға трепел, опока қосу арқылы көбейтеді. Күкірт қышқылдар заводының
пириттер огоркаларын немесе домналық пештердің колошник топырагын қосып
Ғе20з мөлшерін көбейтеді, А12O3 мөлшерін көбейту үщін бокситті немесе
глинеземге бай саздарды қолданады.
Жанама өнімдер мен қалдықтар цемент өнеркэсібі үшіні өте өтімді шикізат
болып есептеледі. Олардың көпшілігі құрамдары бойьшша портландцемент
клинкеріне жақын, демек қолдануға дайын тұрған қоспалар. Қазіргі кезде
домна қоқыстары, электротермофосфорлар шлактары жэне глинезем өндірісінің
қалдығы-нефелиндік щлам цемент өнеркәсібінде кең қолданылады.
Электротермофосфорлар қоқыстары табиғи фосфориттерді электро пештерде 1450-
1550°С температурада тікелей буға айңалдыра айдағанда пайда болатын
возгонка қалдық. Домналы және электротермофосфорлар қоқыстарының құрамы
көптегең оксидтерден және күкіртті крсындылардан тұрады: СаО, Sі02, А1203,
Мg0, Ғе203, СаS, МпS, ҒеS.
Қоқыс қосылған шикі араласпаларды күйдіргенде отыңңың шығыны
төмендеп, пештің өнімділігі өседі. Нефелиндік шлам өте жогарғы
температуралық өңдеуден шыққандықтан, портландцемент клинкерінің құрамында
болатын екі кальцийлі силикаттан тұрады. Сондықтан оны белитті шлам деп те
атайды. Химиялық құрамы: Sі02 - 25-30 пайыз, СаО -50-55 пайыз. Бұдан дайын
шикі араласпа алу ушін 15 -20 пайыз кальций карбонатын қосса болғаны.
Мұндай араласпадан клинкер алғаңда, отын шығьшы 20 - 25 пайыз төмендейді де
пештің өнімділігі 20
пайыз шамадай өседі. Цемент өнеркэсібі отын мен энергияны ең көп тұтынатын
халық шаруашылыгының бір саласы. Жыл сайын цемент өнеркэсібі 23 млн.т.
щартты котельдік-пештік отынын жәңе 14 млрд. кВтсағ. электрэнергиясын
тұтынады. Тұтьщатын отыңңың құны дайын цементтің өзіндік құнынан 26 пайызға
дейін болады. Отың мен электр энергия шығының 1 пайыз азайту арқылы 12,5
млн. тенге экономия жасауға болады. Сондықтан отын және энергия қорын
ұқыпты тұтыну, оны унемдеу жолдарын іздестіру цемент өнеркэсібі үшін өте
маңызды мәселе. Цемент өнеркәсібінде отын үшін майдаланған тас көмір, мазут
және табиғи газ қолданады. Әрине тас көмір қолданудың көптеген ыңғайсыздығы
бар. Біріншіден, оны қолданарда қосымша қойма алаңын жасау керек, өзіндік
кептіруге жэне ұнтақтауға қажет агрегаттармен жабдықталған технологиялық
жолы болу керек. Оның үстіне заводтың санитарлық жағдайы нашарлауынан
көмірдің өзінен-өзі жанып кету қаупі туады. Осы себепті техникалық қауіпсіз
жұмыс істеу үшін көптеген инженерлік, экологиялық проблемаларды шешуді
керек етеді. Сұйық отын (мазутты) қолдануда да көптеген ыңғайсыздық бар.
Мысалы, оны пешке берер алдында сүйықтандыру үшін 60-70 С температураға
дейін қыздыру қажет. Сондықтан оны қыздыратын агрегат салу керек, оған қоса
мазутты сақтайтын арнаулы қойма, қоймадан оны қопару үшін насос талап
етіледі. Технологиялық жагынан ең өтімді табиғи газ. Ол газ жүргізу қүбыр
жолынан басқа ешқандай қүрылысты да, жабдықты да қажет етпейді. Сондықтан
кейінгі жылдары мүмкіндігінше цемент заводтары табиғи газ қолдануға көшіп
жатыр.
Ауада да және суда да қатая беретін портландцемент клинкері мен гипсті
біріктіріп ұнтақтағанда алынатын гидравликалық байланыстырушы заттар
портландцемент деп аталады. 1,5-3,5 пайыз гипсті оның ұстасу мезгілдерін
реттеу үшін қосады. Себебі, гипссіз ұнтақталған клинкер бірнеше минуттың
ішінде қатып үлгереді де құрылыста қолдануын қиындатады. Клинкер -
цементтің ең басты құрам бөлігі компоненті. Оны тау жынысынан -
карбонаттан 75-80% және саздан 20-25% құралган, клинкерде жоғары
негізді силикаттардың болуын қамтамасыз ететін, шикі араласпаны балқуына
жеткізе күйдіру арқылы алады. МОСТ 10178-85 портландцементтің үш түрін
өндіруді қамтыган: ҚЖ-қоспасыз, Қ5-қосылган активті минералдық қоспалар
мөлшері 5 пайызга дейін, Қ 20-5 пайыздан 20 пайызға дейін глиежден басқа
шөкпелі тау жынысынан алынған минералдық қоспалар немесе 20 пайызға дейін
домналық жэне электротермофосфорлық гранулданған шлактар, глиеждер жэне
басқа минералдық қоспалар қосылған портладцементтер
Шикізат ретінде эдетте, мергелдік известняк жынысын пайдаланады. Жоғарыда
айтқандай, оның қүрамында 6-25 % саз жэне ұнтақ дисперсиялы құмды қоспалары
болады. Бұл шикізаттың химиялық құрамы гидравликалық немесе негіздік
модулмен, яғни СаО пайыздық мөлшерінің қышқылдық оксидтердің пайыздық
мөлшеріне. қатынасы бойынша сипатталды:
%СаО
т = ----------------------------
%(SiO2+ А12О3+ Ғе2О3)
Бұл гидравликалық модуль мөлшері 9-1,7 аралығында болу керек. Шикінің
гидравликалық модулі төмен болған сайын одан алатын гидравликалық эктің
гидравликалық қасиеті анықтау болады жэне күйдіру өнімінде бос кальций
оксиді аздау қалады. Гидравликалық модулі жоғарылаған сайын алатын өнім
ауалық экке жақындай түседі. Сондықтан шикі зат осы модульдің шамасына
байланысты ауалық әк ш 9, орташа гидравликалық әк, босаңгидравликалық
т=4.5 -9, күшті гидравликалық т=1,7 -4,5 әк болып бөлінеді. Ал,
романцемент үшін - т=1,7 - 1,1. Босаң гидравликалық әк сумен
әрекеттесекенде үдемелі сөнеді, порошокқа ыдырап кетеді, гидравликалық
қасиеті бар, сөнбейтін түйіршіктер мұнда аздау. Күшті гидравликалық эк
қарқынды сөнбейді. Егер эктің модулі 1,7-1 тең болса, онда ол тіпті
сөнбейді, өзінің қасиеті бойынша романцементке жақын болады. Мұндай әкті
шектік немесе цементтік әк деп атайды.
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№2 дәріс. Құрғақ және сулы әдіспен шикізат қоспаны дайындауы
және іріктеп түзету.
Дәріс жоспары:
1.Құрғақ және сулы әдіспен шикізат қоспаны дайындау
2.Қоспаны іріктеп түзету.
Шикізаттар араласын құрғақ немесе сулы тәсілмен дайындайды. Соған сәйкес
портландцемент өндіру тәсілі - құрғақ және сулы болып екіге бөлінеді.
Біздің және басқа республикаларда көбіне сулы тәсілді қолданады.
Сулы өндіріс тәсілі бойынша шикізаттардың майдалануы мен араласуы, олардың
күрамының орташалануы және корректірленуі белгілі бір су мөлшерін қосу
арқылы жасалынады. Ал, құрғақ тәсіл қолданғанда көрсетілген операциялардың
барлығы шикізаттың күрғақ қалпында жасалынады. Шикізаттар араласын дайындау
тәсілдері олардың саздың, әк тастың, бордың жэне т.б. физикалық қалпына,
ылғалдығына, біркелкілігіне байланысты. Мысалы, егер табиғи заттардың
шикінің ылғалдығы жэне мықтылығы тіпті жоғары болса, онда эрине олардың
күрғақ тәсіл бойынша үнтақтап жэне араластырып, қүрамы біркелкі шикізаттар
араласын дайындау қиынға түседі. Жеке бір жағдайда шикізаттар аралас
тәсілдермен де дайындалады. Бүл вариант бойынша шикізаттар алдымен сулы
тэсіл өндіріс бойынша дайындалады. Одан кейін сүйық шикізаттар шламын
мүмкіндігінше арнаулы қүрал көмегімен сүзіп, судан ажыратады. Сөйтіп
жартылай қүрғақ күйінде күйдіру пешіне береді. Айтылған тэсілдердің
эрқайсысының өзіне тән артықшылығы және кемшілігі де бар.
Әдетте мықтылау карбонат тасы мен ылғалдылығы 5 пайыздан жоғары жүмсақтау
саз қолдануға бағытталған. Себебі мүндай минералдық жыныстардан қүрамы
біркелкі үнтақталған шикізатты осы сулы тәсіл бойынша дайындау жеңілге жэне
арзанға түседі. Бүл тэсіл бойынша негізгі шикі материалдардың физикалық-
механикалық қасиеттеріне жэне т.б. факторларға байланысты портландцементті
түрлі технологиялық схемамен алуға болады. Жүмсақ жыныстарды (бор, саз)
қопарыстырушы деп аталатын арнаулы аппаратта (д=12 м; Н=3 м) көп су қосып
араластырып қаймақ түсті лай алады (шлам). Ауыр қүмы бөлініп аппараттың
түбіне шөгеді. Сазды жақсы ұнтақтау үшін құмнан бөлініп байытылған сұйық
саз ротарлық диірменге немесе айналмалы домалақ диірменге беріп тартады
Жұмсақ минералдық жынысты қолданғанда көп су қоса ұнтақтау үшін эсіресе ММС
70x23 қысқа барабан типті өздігінен ұнтақтау диірмені "Гидрофол" өте тиімді
болып саналады. Барабан іш жағынан тозбайтын плитамен қабатталған
(брондалған). Бұл брондық плиталардың арнаулы қырлары болады. Гидрофол
айналғанда сол қырлары материалды жоғарғы шеткі нүктесіне дейін көтеріп
тастап отырады. Осындай процестің арқасында сумен араласқан шикізат өзінен-
өзі талқандалып 3-5 мин ішінде майда шлам болып шығады. Судың мөлшерін
азайтып, онымен қатар шламның керекті ағымдылығын сақтау ушін
сұйықтандырушылар - сырттай активті қоспалар қосады СДБ, мылонафт, натрий
триполифосфаттар және т.б.. бұл қоспалар шламның суын 3-4 пайыз азайтады
сур.3.2.. гидрофольдан шыққан шлам бассейнге түседі Егерде қатты
карбонаттар тау эк тастары және жұмсақ саз қолданса цемент өндіру
технологиялық схемасы шикі зат материалдарын алдымен ұсақтап, одан кейін
оларды бір - бірімен қоса диірменде ұнтақтап біркелкі дисперсиялық шлам
дайындау процестерінен басталады сулы тэсіл бойынша цемент өндіру схемасын
қараңыз. Әк тастарды известняктарды екі немесе үш стадияда жақты және
балғалы ұсатқыштарда ұсақтайды. Ұсақталған известняк жэне саз
қопарылыспасынан саз шламы белгілі мөлшерде шикі заттар диірменіне келіп
түседі. Шламның керекті химиялық құрамын қамтамасыз ету үшін, оны бассейнде
немесе өндіріс потокы бойынша түзейді Қаймақ тәрізді шлам диірменнен кейін
насоспен күйдіру пешінің шағын багына айдалады. Бактен шлам бірқалыпты
айналмалы ұзын пешке келіп құйылады. Қазіргі цемент заводтарында құрғақ
тәсіл бойынша известняк пен саз ұсақтанудың бірінші стадиясын сатысын
өткеннен соң химиялық кұрамын анықтайтын сынаққа алушы аппаратардан, 0-10
мм дейін майдалайтын ұсақтағыштардан, ренгенрадиометриялық
сараптаушылардан тұратын пункттерден өтеді. Бұл химиялық анализдің
негізінде ұнтақталған шикізаттардың дэлдігі 3-4 пайыз шамасындай бірінші
дозалауды жасайды. Дозаланган эк тасы мен саз Аэрофол диірменіне келіп
өзінен -өзі ұнтақталынады. Оларды кептіру үшін Аэрофолга
пештен шығатын температурасы 600-650°С ыстық газды жібереді. Өздігінен
ұнтақтау диірмені Аэрофол -тиеуші салушы және түсіруші қаптармен
тығыздалып қосылған қуыс науа жабдықталған диаметрі 7 - 10 м диаметірінің
ұзындығына қатынасы 3:1 н- 4:1 айналмалы барабан. Бұл тәсілмен
ылғалдылығы 20 - 25 пайыз минералдық жыныстарды кептіріп ұнтақтауға болады.
Қуыс науаның диаметрі үлкен болғандықтан, мұнда жіберетін ыстық газдың да
көлемі жетерліктей. Оның үстіне газдың материалдарымен жанасу ауданы кең
болғандықган, диірменнің өнімділігі де жоғары. Аэрофол диірменінде шикі
затты тарту цемент өндірісіндегі минералдық шикізаттарды ұнтақтау
техникасындағы нағыз маңызды тиімділігі зор шешімнің бірі. Біріншіден, әк
тасты екінші рет ұсақтау бөлімі соғылмайды; екіншіден, шикі затты ұсақтау
және кептіру процесі бір агрегатта қатарынан орындалатындықтан арнаулы
кептіру бөлімде тұрғызылмайды; үшіншіден ұнтақтауға қажет ұнтақтаушы
денелер және электр - энергия шығындары едәуір төмендеиді; төртіншіден
шикізатты пештен шығатын ыстық газды қолдану арқылы құрғату отын шығынын
қысқартады. Аэрофол диірменінде өз бетімен ұнтақталу механизмі 3.3 және
3.4 - суреттерде көрсетілген. Аэрофол барабанының іш жағынан бекітілген
қалақтар ұсақталған тасты жоғарғы шекті нүктеге дейін көтеріп тастап
отыратын болғандықтан шикі зат ұнтақталып, әрі ыстық газдың жылумен кеуіп
те үлгереді. Құрғақ тәсіл өндірісінде шикі заттарды екі түрлі схемамен
ұнтақтайды: ашық және жабық ұнтақтау циклі. Ашық цикл бойынша сур. 3.5,а
материал диірмен арқылы бір - ақ рет өтеді; жабық циклде ірі фракциялы
материалдар сепаратор арқылы диірменнен ұнтақтығын жеткізу үшін екінші рет
жібереді. Сонымен, диірменнен жақсы майдаланған және кептірілген
құрамы біркелкі шикізат алынады. Жалпы техникалық және экономикалық
көрсеткіштер жағынан құрғақ тәсіл өндірісі сулы тәсілден басымдау келеді.
Бұл тәсіл бойынша үлкен пешті қолданғанда, клинкер алуға кететін отын
шығыны шамамен екі есе азаяды, бір жұмысшыға шаққандағы жылдық өнім 40
пайыз өседі, өнімнің өзіндік құны 10 пайыз азаяды және завод салуға кететін
қаражаттың мөлшері 40 пайызға қысқарады. Дегенмен құрғақ тәсіл цемент
өндірісінде біраз күрделі жабдықтар қажет етеді, еңбек санитариясын
қамтамасыз етуді, дала кеңістігін таза сақтауды киындатып жібереді. Оның
үстіне ылғалдылығы 20 - 25 пайыз жоғары минералды құрғатып өңдеу көп отын
шығынын керек етеді. Сондықтан ылғалдылығы жоғары шикізаттар қолданатын
заводтар үшін отынды үнемдеудің ақиқат жолы - құрастырылған тәсіл өндіріс
тәсіліне көшу.
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№3 дәріс. ПЦ өндірудің құрғақ және сулы әдісі бойынша технологиялық
сұлбалары
Дәріс жоспары:
1.Портландцемент өндірудің құрғақ әдісі бойынша технологиялық сұлбалары
2. ПЦ өндірудің сулы әдісі бойынша технологиялық сұлбалары.
Бұл тәсіл бойынша орындалатын өндіріс процестерінің схемасы келтірілген.
Осы схема бойынша шикі заттар диірменінен шығатын шлам түзетілгеннен соң,
вакумм - сүзгішке немесе пресс - сүзгішке келіп түседі де ылғалдылығынан 16-
20 % дейін төмендетеді. Осы жерде гранулданады. Құрғақталған гранулдардан
түтіннен электрофильтірмен тосып алынған тозаңға бір - бірінен
жабыспайтындай етіп аунатып, күйдіру пешіне береді.
Ұсақта Ұсақталуы
луы
Суда
жібітілуі
Шикі материалдардың
талқандалуы шлам алу
Шлам құрамының
дүрысталуы
*
Шламның сүзіліп
сусыздануы
+
Сусызданған шламның
түйіршіктенілуі
*
Түйіршіктер күйдіріліп,
клинкердін алынуы
Клинкердің
суытылуы
*
Клинкердің және
қоспалардың сақталуы
*
Клинкердің және
қоспалардың үнтақталынуы
*
Цементтің силоста
сақталынуы
*
Цементті көлікке тиеу
және қапшықтау
Құрастырылған тәсіл бойынша, сулы тәсілмен салыстырғанда қаражат шығыны 10
% және отын шығыны 30 % азаяды. Оның үстіне диаметрі 10-15 мм. шикі заттар
араласпасының гранулдары пеш агрегаттарының бірқалыпты режимде жұмыс
істеуін жақсартады.
Шикізаттар араласын дайындау тәсілдеріне қойылатын бір талап -сапалы
портландцемент клинкерін алу үшін олардың химиялық құрамы тұрақты болу
керек және клинкердің химиялық құрамы мына көрсетілген пайыздық мөлшерде
болуын қамтамасыз етілуі керек: СаО-63-66; Si02-21-24;Al2О3-4-8; Ғе2О-2-4.
Бұлардың қосындысы 95 - 97 % болу керек.
Портландцементті өндіру мына төменде аталған негізгі
операциялардан түрады:
Шикізаттар араласын қүрғақ немесе сулы тәсілмен дайындайды. Соған сэйкес
портландцемент өндіру тэсілі - қүрғақ және сулы болып екіге бөлінеді.
Біздің және басқа республикаларда көбіне сулы тәсілді қолданады
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№4 дәріс. Айналмалы және шахталы пештерде шикізат қоспасын күйдіру.
Клинкерді күйдіру кезінде өтетін процесстер.
Дәріс жоспары:
1.Айналмалы және шахталы пештерде шикізат қоспасын күйдіру.
2.Клинкерді күйдіру кезінде өтетін процесстер.
Шикізаттар араласын күйдіру және клинкерді алу цемент өндірісіндегі ең бір
маңызды процес. Дайындалған шикі заттар араласы айналмалы пеште, кейде
құрғақ тәсіл өндірісінде шахты пешінде 1400 - 1500°С
температурада күйдіріледі. Айналмалы пеш ұзын барабан түсті болады.
Ұзындығы 185 және 230 м, диаметрі - 5 және 7 м. пештің іші отқа төзімді
материалмен қапталған. Жер тегістігіне 3 - 4 С бұрышпен
мықты тұғырлар үстіне бекітіліп роликтерге
орналастырылған. Айналу жылдамдығы - 0,5 -1,4 мин". Пеш қарама - қарсы ағым
принциптерімен жұмыс істейді, демек шикізат пештің көтерілген
жоғарғысуык жағынан келіп түседі, ал төменгі ыстык жағынан ауамен
араласқан отын үрленеді - пеш бойымен 20 - 30 м лаулап жанады. Осы ыстық
жалынға қарама - қарсы пештің өз білігінің айналасында айналуы арқасында
шикі зат ақырын төмен жылжиды. Ыстық газ 2 - 13 мс жылдамдықпен материалға
қарсы тартылып, жылулық әсерін тигізеді, материал біртіндеп
күйе бастайды. Шикізаттар араластары қандай тәсілмен дайындалса да
күйдірілген кездегі жүретін процестердің ерекшеліктері бірдей
және олар материалды қыздыру температурасы мен ұзақтығына байланысты. Бұл
процестерді сипаттау үшін пешті ұзындығы бойынша алты зонаға бөледі. Әрбір
зонаның температурасына байланысты түрлі физикалық және химиялық процестер
жүреді. Бірақ, температуралық зоналар арасында кесіп айтатындай шекара жоқ.
Себебі газдың, материалдың және пештің бетін қаптаған материалдың
футеровканың нағыз температурасын анықтау қиын, сонымен қатар химиялық
реакциялар да бір - бірімен қабаттаса немесе басталуы мен аяқталуы беттесе
жүреді. Сонымен I - зона 200 С дейін булау зонасы кептіру; II - 200-800
X - қыздыру дегидратациялау; III - 800-1100 °С
-декарбонизациялану кальцийлену; IV - 1100-1300 °С
-экзотермиялық реакциялар; V - 1300-1450 °С - ала - жұла балқыта күйдіру;
VI - 1300-1000 °С - суыту зонасы.
1. Кептіру зонасында пештің жоғарғы басына келіп түскен шикізаттар
араласы біртіндеп ыстық газбен кездесіп 70 - 200°С температурада кебе
бастайды. Жылжи келе, майда түйіршіктерге ыдырайды және химиялық
реакциялары да жүре бастайды.
2. Қыздыру зонасында 200 - 800 С температурада органикалық қоспа заттар
жанып кетеді, саздық минералдардан химиялық байланыс сулар
ажырайды, сөйтіп сусыз каолинит АІ2Ог 2SiO2 пайда болады. Бүл екі зона
сулы тәсіл өндірісінде пеш үзындыгының 50 - 60 пайызын жайлайды. Ал құрғақ
тәсіл бойынша пештің үзындығы кептіру зонасының үзындығындай мөлшерге қысқа
болады.
3.Декарбонизация зонасы - 300 - 1100°С температурада карбонаттардың
диссосациялық процестері жүріп СаО,Мg0,және С02 пайда болады. Саздық
алюмосиликаттары структуралары бос жеке оксидтерге ажырайды -SiO2; А12Ог
және Ғе2Ог- Диссосация процестері көп жылуды сіңіреді. Мысалы, СаСОг -СаО-
С02 -а, 1 кг СаС02 - тарату үшін 1785 кДж жылу қажет етеді. Сондықтан да,
бұл зонада шикізаттар араласының температурасы жайлау көтеріледі. Осы
зонада калций оксиді СаО жеке қышқыл тотықтарымен SiO2;
Al203;Ғе2O3әрекеттесіп негізгі қосындыларды қүрайды:
СаО SiO2;2СаО SiO2;СаО Аl203;2СаО Ғе203
4. Экзотермиялық реакциялар зонасы - 1100- 1300°С. Бүл зонада температура
биік болғандықган, материалдың сілтілік және қышқылдық оксидтерінің
арасында реакция активті жүреді, процес көп жылу бөле жүреді экзотермиялық
процес. 1200°С және одан жоғары температурадағы шамада бүрын қүралған
төмен негізді қосындылар клинкердің негізгі минералдарының дәрежесіне дейін
қанықтырыла бастайды. Сөйтіп бір кальцийлі силикат СаО-SiO2 екі кальцийлі
силикатқа 2СаО SiO2(С 25) көшеді;
СаО-А12О3 – ЗсаО А12О3(СгА); СаО Ғе2О3 -2СаО-Ғе2О3(С2Ғе) немесе СаО А12О3
Ғе2Ог3 көшеді. Экзотермиялық температуралардың арқасында, бұл
зонада температура 1300 С дейін көтеріледі. Осы температурада негізгі
минералдардың құрылуы аяқталып та қалады. Бірақ материалдарда әлі жеке
кальций оксиді сақталады.
5. Жарым - жартылай балқыта күйдіру зонасы - 1300-1450 С температурада
күйдірілетін аралас бірлі - жарым балқиды. Алдымен үш кальций алюминат
СзА, төрт кальций алюмоферрит С4АҒ, магний оксиді және барлық жеңіл
балқитын материалдың қоспалары еріп сүйық фазаға көшеді. Осы сүйық фазада
көпшілігінде ерімей қатты түрінде қалатын екі кальцийлі
силикат С2S. Бірақ температура жоғарылаған сайын 1450 °С ол
бірлі - жарым осы сүйық фазада еріп кальций оксидімен қосылады да үш
кальций силикат құрады ЗСаО-SiO 2 С35, ал бұл - клинкердің
негізгі минералы. Ол С2S салыстырғанда сүйық қорытындыда онша ерімейді,
сондықтан сүйық фазадан кристалданып бөлініп шығады. Осындай процестердің
әсерінен қорытпада ерітіндіде СаО және С2S мөлшері азаяды да, бүлар тағы
ери бастайды. Сөйтіп С2S құрылу процесі қайталана береді. С2S пайда болу
процесі 25 - 30 мин ішінде бітеді. Осы уақыттың ішінде барлық СаО сүйық
балқытылған фазада еріп С2S ерітіндісімен әрекеттесіп үлгереді. Неғүрлым
осы процес толық жүрсе, соғүрлым С2S көптеу болады. Осы зонаның аяқ
кезінде температура кілт 1300°С төмендейді, сол себептен С2S
майда кристалл түсті болып қүрылады. Ал күйдірілген материалдар араласы
мөлшері 4 - 25 мм майда түйіршіктер қалпында суыту зонасына келіп түседі.
_
6. Суыту зонасы. Клинкердің температурасы 1300 С - тан ІООО C төмендейді.
Осының нәтижесінде балқыған қорытынды кристалданып, одан С2S; С3S; СзА;
С4АҒ және біраз Мg0,СаО бөлініп шығады. Сүйық фазаның бірлі - жарымы шыны
түсті болып қатады. Оның мөлшері 15 пен 30 %-дың аралығында болады. Пештен
шыққан бойы қорытындыны - клинкерді тез суытқанда ол шыны түсті болып
қатады, ал баяу суытқанда - толық кристалданады. Сондықтан өндірісте,
клинкерді онша тезде емес және онша баяу да емес орташа қалыптасқан
жылдамдықпен мұздағанша суытады.
Сонда ғана суытылған сүйық фазаның біразы аморфты шыны
түрінде,біразы кристалданған түрінде алынады. Жоғарғы
температурада пайда болатын сүйық фазаның қүрамына кірмейтін
клинкердің едәуір 70 - 65 пайыз бөлігі толығымен кристалдық
қалпында болады.
Суытылған клинкер қоймада бір немесе жарты
ай шамасында жату керек. Себебі осы уақыттың ішінде бірлі - жарым кальций
және магний оксидтері ауа ылғалымен сөніп үлгеру қажет. Кейбір өндірісте
клинкер 50-90 С температураға дейін суытылған соң бірден диірменге
жіберіледі. Әрине ол үшін клинкер жақсы дайындалған, нормалды режимде
күйдірілген шикізаттар араласынан алынуы керек. Сол жағдайда ғана клинкерде
жеке СаО және Мg0 болмайды.
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№5 дәріс. Клинкердің пайда болуына әсер ететін факторлар. Коррозия және
оған қарсыласу
Дәріс жоспары:
1.Клинкердің пайда болуына әсер ететін факторлар.
2.Коррозия және оған қарсыласу.
Цементтің сапасы клинкердің химиялық және минералдық құрамына тікелей
байланысты. Сондықтан талапқа сай химиялық жэне минералдық құрамы бар
клинкер алу мақсатына барлық өндіріс процестері бағытталады. Клинкердің
химиялық құрамы әдетте оның мына маңызды оксидтерінің санымен анықталады
пайыз: СаО -64-67 пайыз, SiO2 - 21-25, А1203 - 4-8 , Ғе203 - 2-4. Бұлардан
басқа бірлі - жарым ретінде мына тотықтар да болуы мүмкін: Мg0 - 0,5-5, S03
- 0,3-1; Nа20 + К20 - 0,4^1; R20 - 0,2-0,5.
Кальций оксиді тотығы көп болғаны ол түгелдей қышқылдық тотықтарымен
химиялық қосындыға кірген жағдайда портландцементтің қатаю жылдамдығының
жоғарылаулығын, мықтылығының биік, бірақ суға төзімділігінің төмендеу
болатындығын көрсетеді.
Кремний диоксидінің көптеуі алғашқы кезде қатаю жылдамдығы төмен болып,
кейіннен цементтің мықтылығы тез өсетінін куәлайды. Мұндай цемент суға және
тұзға төзімділігінің жоғарылығымен ерекшеленеді.
А120з көптеу болғанда цемент, әсіресе бастапқы кезде, тез қатаю қабілетіне
ие болады. Мүндай цементтің суға, сульфатқа және аязға төзімділігі төмен
болады. Ғе20з көптеу цемент қатаю жылдамдығымен кремний оксиді көп цементке
ұқсайды. Бұл цемент сульфатты су әсеріне төзімді.
Клинкерде Мg0 саны көбейген сайын цемент тасының көлемінің бірекелкі
өзгермеу қаупі күшейе түседі. Осы себепті оның мөлшері 5 пайыздан көп
болмау керек. Nа20 + К20 жалпы саны 1 пайыздан көп болса, онда цементтің
стасу мезгілдері тұрақты болмайды. Оның үстіне егер толтырушылар қүрамында
опал түсті кремнезем болса, онда Na20 және К20 суда кремний диоксидімен
химиялық әрекеттесіп суда жақсы еритін үлкен көлемді натрий және калий
силикаттарын құрады. Осының салдарынан бетон жарылып кететін жағдайлар
кездесіп түрады. Сондықтан, Nа20 + К20 саны әсіресе жеңіл бетондар үшін 0,6
пайызға дейін шектеледі. Күйдірген кезде басты оксидтер өзара әрекеттесіп
клинкер минералдарын қүрады. Осы минералдардың сандық қатынастары
портландцементтің қасиетін анықтайды. Клинкердің негізгі минералдары: 3СаО-
SiO2;2СаО-SiO2;3СаО-А12Ог жне өзгермелі қүрамда болатын кальций
алюмоферриттері -3СаО-4А12ОгҒе2Огдеп 2СаО Ғе2Огдейін. 4СаО-АІ2Ог- Де
клинкер құрамына жиі кіреді. Клинкердің минералдық құрамы цементтің
физикалық-химиялық қатаю процесінің сипатын жэне физикалық-механикалық
қасиетін анықтайды.Әрбір минералдың өздеріне тән қасиеттері бар. Олардың
клинкердегі мөлшерін және қасиеттерін біле отырып, сол клинкерден алынатын
цементтің негізгі ерекшеліктерін жобалап айтуға болады. Портландцемент
клинкерінің талапқа сай минералдық күрамы 3.5. -кестеде келтірілген.
жазуға ыңғайлы болу үшін олардың қысқаша белгілері қабылданған -формуладағы
бірінші эріппен оксидтер белгіленген, ал әріптің алдыңғы индекс - сол
оксидтің молекулалық санын көрсетеді.
Үш калъциілі силикат С3S. Сумен өте активті әрекетеседі. Оны 3.6. -
кестеде келтірілген минералдардың гидратация негізінде, сіресе, алдыңғы
уақытта бөлініп шыгатын жылу мөлшерінен байқауға болады. Ол тез қатайып
мықтылығын қарқынды дамытады. Осы себепті клникер СъS көп болған сайын
цементтің қатаю және мықтылығының өсу процестері үдемелі болады. Екі
калъцийлі силикат С2S активтігі төмендеу. Оның гидратациялық жылулық
эффектісі аз, қатаюы баяу, алдыңғы мерзімдегі мықтылыгы төмендеу, бірақта
жылы жэне ылғалды ортада ол үздіксіз мықтылығын үлғайта береді, Үш
кальцийлі алюминат СЪА Сумен өте тез реакцияланатын
минерал. Ол СъS қарағанда гидратациялық жылуды екі есе көп бөліп шығарады,
ал үш күннен кейінгі жылу мөлшері толық жылудың 80 % - ын көрсетеді. СЪА
қатаю процесі әсіресе сумен араластырганнан кейінгі алғашқы сағаттарда
тіпті үдемелі өтеді. Бірақ, СЪА мықтылығы өте төмен. Егерде цемент
құрамында клинкерді диірменге таратар кезде қосатын гипс болмаса, онда оның
үстасу мезгілі тіпті қысқарып кететіндігінен мүндай цементті қүрылыста
қолдану күрделі болып қалар еді. Ал, гипс СЪА әрекеттесіп жаңа химиялық
қосынды қүрайды да, оның мезгілсіз қатаю әсерін біраз
уақытқа ұзартады. Осының нәтижесінде цементтен жасалған ерітінділер және
бетон араласпасы емін-еркін құрылыста пайдаланылады.
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№6 дәріс. Портландцементтің негізгі технологиялық қасиеттері.
Портландцемент өндірісінің бақылауы
Дәріс жоспары:
1.Портландцементтің негізгі технологиялық қасиеттері.
2.Портландцемент өндірісінің бақылауы.
Цементтің құрылыс материал ретіндегі құндылығы - оның қатайғандағы
мықтылығы. Портландцементтің мықтылығы туралы айтқанда қатайған цемент
тасының мықтылығын жобалайды. Мықтылық цементтің қолдану
мүмкіншілігін бағалайтын көрсеткіштердің бірі.
Стандарттық үлгінің 28 тәулік шагында қысқандағы мықтылық шегі цементтің
активтігі деп аталады. Портландцементтің активтігі бойынша оның маркалары
тағайындалған. МОСТ 10178 - 85 бойынша маркасының сан мағынасы нормалды
құммен сыналатын цемент ерітіндісінен кұрамы салмағы бойынша 1:3, судың
цементке катынасы 0,4 жасалган, 28 тэулік нормалдық жэне ылғалды ортада
қатайған мөлшері 40x40x160 мм үлгі бөрененің жартысын қосқандағы мықтылық
шегімен анықталады. МСТ мықтылық шегін МПа немесе кгксм2 арқылы
нормалдайды. М400, 500, 550, 600 цемент үлгілері -бөренелері үшін 28
тэуліктен кейінгі игендегі мықтылық шектері, өздеріне сай мына мағыналардан
кем болмауы керек МПакгксм2:5,455; 5,960; 6,162; 6,465; ал,
қысқандағы мықтылық шегі өздеріне сәйкес - 39,2400; 49,0500; 53,9550;
58,8600;
Портландцементтің мықтылығы уақыт бойынша біркелкі дамымайды. Мықтылығының
ең көп өсетін мезгілі алдыңғы бір айдың іші. Одан кейінгі уақытта цементтің
мықтылығы өте баяу өседі. Мысалы, үшінші тэулікте мықтылығы цемент
маркасының 40-50 %- на жетеді, ал жетінші сөткеде - 60-70 %. Бұдан кейінгі
уақытта цемент мықтылығын бүдан да баяу дамытады, сөйтіп 28 тәулікте
маркалық мықтылығын береді. Цемент тасы қолайлы жағдайда жылдар бойы
қатайып, маркалық мықтылығын 2-3 есе үлкейтетін қасиеті бар. Цементтің
теориялық қысқандағы мықтылығының шегі 2400 - 3400 МПа аралығында. Практика
жүзінде мықтылыгы 280 -320 МПа жүк тиеп, тығыздау арқылы қалыпталған
бетондар алынған. Демек, портландцементтің потенциалдық мықтылығын толықтай
пайдалану болашақтың проблемасы.
МСТ 10178 - 85№008 тор көзінің мөлшері - 80 мкм електен сынаққа алған
цементтің кем дегенде 85 пайызы өтетіндей болуы қажет. Портландцемент
түйіршіктерінің орташа мөлшері 40 мкм. 6-12 ай бойы қатайғанда түйіршіктің
гидратацияланған қалындығы эдетте 10-15 мкм аспайды. Мұндай дәрежеде
ұнтақталған цемент түйіршіктерінің дербес меншікті бетінің ауданы 2500 -
3000 см2г. Бүл нормалды үнтақталған цемент. Цемент үнтақтылығының оның
мықтылығы үшін маңызы туралы жоғарыда айтылған. Су талапкершілігі -
нормалды қалыпты қою цемент қамырын алу үшін керекті су мөлшерімен
пайыз бағаланады. Оны Вик аспабындағы пестиктің циликдрдегі қамырға бату
тереңдігі бойынша анықтайды. Цементтің су талапкершілігі оның минералдық
қүрамына, үнтақтылығына, минералдық қоспаның барлығына байланысты. Қоспасыз
цементтің су талапкершілігі 22 - 26 пайыз аралығында болады. Цементтің
үстасу жылдамдығы мен көлемінің біркелкі өзгеруі қалыпты цемент қамырын
сынау арқылы анықталады. Цементтің бұл қасиеттері туралы жоғарыда айтылған.
¥стасу мезгілінің басы - ең ертесі 45 мин. кейін, ал соңғы - ең кеші 10-12
сағ. кейін болуы керек. ¥стасу мезгілдерін Вика аспабындағы иненің қамырға
батырылу тереңдігі арқылы анықталады. Цементтің үстасу мезгілін нормалдау
үшін клинкерді үнтақтау кезінде гипс қосады, ал жылдамдату немесе баяулату
үшін арнаулы қоспалар пайдаланады. Цемент тасының көлемінің біркелкі
өзгермеуі оның қүрамында кальций жэне магний оксидтерінің барлығымен
байланысты. Стандарт бойынша көлемінің бірқалыпты өзгеруін нормалды қою
цемент қамырынан жасалған, 24 сағ. алдын - ала қатайып, содан соң 3 сағ.
қайнатылған үлгі -күлшенің бетінде ортасынан шетіне жететін тамыр түсті
жарықтың жоқтығы арқылы байқалады. Цементтің бүл қасиеті қүрылыс үшін өте
маңызды. Себебі бетон және темірбетон конструкциялары пайдалы жүктің
астында мықтылығы мен тұрақтылығын көрсетумен қатар өндірістік тұрғын және
басқа үйлер мен ғимараттарды пайдаланғанда түрлі бұзарлықтай әсері бар
физикалық жэне химиялық факторларға қарсы тұрақтылық, мэңгілік қасиеттері
болуы керек. Мысалы, сур. 3.8. көрсетілгендей, үйлер және биналар тұщы жэне
минералдалынған сулары, қышқылдары, сілтілері бар ортада жэне түрлі бу мен
газдар бөлінетін жерлерде пайдаланғанда, су деңгейінің бірде еріп, бірде
мұздап немесе ауыспалы суланып-құрғатылып тұратын жағдайда цементтің мұндай
жағдайларда шыдамсыздығынан бетон жэне темірбетон конструкциялары біртіндеп
қирайтын жағдай сирек емес. Мұндай опатқа ұшыраған үйлерді, биналарды, қора-
қопсыларды қайтадан қалпына келтіру көп қаражат, материалдық жэне
техникалық шығындармен байланысты. Сондықтан алдын-ала құрылыстың пайдалану
жағдайына байланысты болатын агрессивті факторлардың конструкцияларға
тигізетін эсерін білген жөн. Мұндай физикалық және химиялық әсерлермен
бұзылуын цементтің коррозиясы деп атайды. Коррозияның негізгі себебі -
бірде еріп, бірде мұздаудан, ауыспалы суланып-кебуден жэне түрлі химиялық
процестерден. Сондықтан, цементтің аязға, ауаға және химиялық эсерлерге
төзімділігі туралы нақтылы мэліметтер келтіріп, оларға түсінік берудің
мамандар үшін техникалық-экономикалық маңызы зор.
Әдебиеттер.
1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для
инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.:
Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.
2. Лабораторный практикум по курск Минеральные вяжущие вещества
Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.
3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен
бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том
№7 дәріс. Портландцемент қатаюының физика-химиялық негіздері. Ле
Шателье, Михаэлис, А.А.Байковтың қатаю теориялары.
Дәріс жоспары:
1.Портландцемент қатаюының физика-химиялық негіздері.
2.Ле Шателье, Михаэлис, А.А.Байковтың қатаю теориялары.
Молекулалық және коллоидалық өзгерістер физикалық-химиялық процестердің
жүруімен байланысты екеніне ешкімнің күмәні жоқ. Осы процестердің әсерінен
цемент, сумен оны араластырганда, алдымен жұмсақ клей түсті қамыр береді де
біртіндеп ұстасып жэне қатайып тасқа айналады. Дегенмен, көрсетілген
физикалық-химиялық процестердің күрделігінен олардың кейбір жагдайы эліде
болса аяғына дейін зерттеліп анықталмағанына байланысты қазіргі кезде ол
процестер туралы көптеген түсініктер бар. Атап өткеніміздей, портландцемент
жэне басқа минералдық байланыстырушылардың қатаю мэнісі туралы басқалардан
гөрі А.А. Байков ұсынған байланыстырушылардың қатаю теориясында кең мэлімет
берілген. Бұл теория кейін көптеген ғалымдардың П.П. Будниковтың, Н. А.
Тороповтың, П.А. Ребиндердің, В.Н. Юнгтың, В.Ф.Журавлевтың, А.Е. ШеЙкиннің,
С.Д. Окороковтың, Ю.М. Буттың, В.Б. Ратиновтың, А.В. Воложенскийдің жэне
т.б. еңбектерінде зерттеліп анықталған. Осы теорияға сай минералдық
заттардың қатаю процесі үш кезеңге бөлінеді:
Бірінші кезеңде клинкерлік минералдар сырт жағынан бастап еріп, біртіндеп
қаныққан ерітінді құралады. Жоғарыда келтірілген минералдардың химиялық
реакциясының нәтижесінде бұл қаныққан ерітіндіде кальций гидроксиді
Са(ОН)г, эттрингит және кальций гидросиликаттары пайда бола бастайды.
Екінші кезеңде қаныққан ерітіндіде клинкерлік минералдар алдын - ала суда
ерімей-ақ, қатты қалпында гидратацияланады, ягни тікелей қатты фазага судың
қосылу процесі жүреді. Ал, ерітіндідегі кальций гидросиликаты мен
гидроферриті суда онша ери қоймайтындықтан, коллоид қалпында цемент
түйіршіктерін қаптай кұралады. Азда болса да еритін Са(ОН)2, және
ЗСаОА12Ог6Н20 көп ұзатпай - ақ алдымен қаныққан, одан кейін біртіндеп аса
қаныққан ерітінді құрайды. Осындай физикалық жэне химиялық процестердің
барысында жаңадан кальций гидроксиді мен гидроалюминаты құрыла
беретіндіктен аса қаныққан ерітіндіден бұлар коллоид түрінде бөлініп
шыгады. Сонымен минералдардың гидратациялық өнімінен тұратын коллоид гель
желім тәрізді цементтің түйіршіктерін түгел қаптай цемент қамырының
коагуляциялық структурасын құрайды. Цемент қамыры біртіндеп қоюланады,
жұмсақтығын төмендетеді, ягни ұстасады. Уақыт өткен сайын структуралық
мықтылыгы пайда бола бастайды. Бұл кезеңдегі цемент қамырының
структураланған система ретінде ерекшелігі, - оның тиксотропиялығы, демек
дірілдеткенде немесе қатты араластырганда ол қайтадан жұмсарып, қою сұйық
сияқты ағады, ал механикалық әсерді тоқтатқанда жаңадан коагуляциялық
структураға көшіп ұстаса бастайды.
Үшінші кезеңде кейбір жаңадан құралған гидратациялық құрамдар коллоидалық
қалпынан біртіндеп кристалдана бастайды. Алғашқы пайда болған кристалдық
ұрықтар бірте-бірте өсіп, өзара байланысып кристалдық тор құрады. Ең
алдымен 3СаО- А1203 -6Н20 жэне Са(ОН)2 кристалданады. Бұлардың өте жіңішке
кристалдары басқа жаңа химиялық құрамдар коллоидасын тесе өтіп өзара
шырмалыса дамиды да, цемент тасының мықтылығын жоғарылатады. Кальций
гидросиликаттары жэне гидроферриттері аздап баяу кристалданады. Бұл үшінші
кезеңде гидротациялық процестер тоқтатылмайды, жаңадан химиялық басқа
құрамдардың коллоидтары пайда болып, кристалдану процестері жүре береді.
Сонымен, біртіндеп гидратациялық өнімдер цемент тасындағы кеуектерді
толтырады. Кристалдары ұлғайып және өзара байланысып цементтің тығыздығын
жэне мықтылығын асырады. Егер қатаюшы цемент тасын нормалды температурада,
ылғалды жерде сақтаса айтылған процестер үзіліссіз жүре берер еді. Бірақ,
ондай жағдай іс жүзінде сирек кездеседі. Сондықтан цемент түйіршіктері
түгелдей реакцияға қатысып үлгермейді.
Жоғарыдағы айтылған түсініктер негізінде мынадай қысқаша қорытынды жасауға
болады. Біріншіден, қатаю мезгілінде пайда болатын кристалдар цементтік
тастың механикалық қасиетін қалыптастырады. Бұл тұрғыда ең алдымен жақсылау
еритін минералдар кристалданады - кальций тотығының гидраты - Са(ОН)2 жэне
кальций гидроалюминаты зСаО-А12О3- Бұлардан кейін ұзақ уақыт коллоид
қалпында сақталатын, аздау еритін кальций гидросиликаты 2СаО-SiO2- белит
өте баяу түрде кристалдық структура құрайды. Сондықтан бұл минерал
қатаятын минерал болып аталады, ал алит ЗСаО-SiO2 жэне үш кальций
алюминат 3СаО А12О3 - тез қатаюшы минералдарға жатады. Екіншіден, П.А.
Ребиндердің байланыстырушы заттардың қатаюы туралы берген толықтамасын еске
ала отырып А.А.Байковтың теориясы бойынша цементтің жалпы қатаю схемасын
былайша көрсетуге болады:
Бірінші кезең - екі кальцийлі гидросиликатпен, кальций тотығының гидратымен
және үш кальциилі гидроалюминатпен, ягни гидротация өнімімен қаныққан нағыз
ерітіндінің құралуы.
Екінші кезеңі - алдын-ала нағыз ерітінді құрамай-ақ минералдардың бірден
гидраттанып, олардың гидраттық жаңа құрамдарының колоидалынуы.
Үшінші кезеңі - өзінің өте қаныққан ерітіндісінен пайда болған коллоидтың
геляның кристалдануы.
Бірінші кезең даярлық кезең деп аталады, екінші кезең цемент қамырының
ұстасу мезгіліне сай, ал үшінші кезең - қатаю кезеңі.
Бұл қатаю кезеңдері бірінен соң бірі міндетті түрде жүреді деп айту
қиындау. Дегенмен, біраз түсінікті болу үшін осындай схемада жүреді деп
айтуға болады. Цементтің түйіршіктері бір уақытта бірден суда бүтін еріп
кетпейді. Сондықтан, бұл үш кезең бірінің соңынан бірі жүре отырып,
түйіршіктің ішінде олар сыртқы қабатқа қарағанда кешігіп жүреді. А.А.
Байков цементтің қатаю теориясын жоғарыда айтылғандай, коллоидалық -
кристализациялық теория деп атаған. Бұл теория көптеген физикалық және
химиялық құбылыстарға түсінік беруге көмектеседі, бетон өндірісінде
көптеген технологиялық белестерді игеріп, қалыптап отыруға мүмкіндік
туғызады. Мысалы, цемент қамырының ұстасуының басы Б¥С 45 мин. ерте
болмауы керек дейміз. Былайша айтқанда, мұны геляның коллоидтың
ерітіңдіден бөліне бастау мезгілі деп айтуға болады. Ұстасудың соңы С¥С12
сагаттан кеш болмауы керек деген түсінік - геляның жалпылай
бөлініп шығу кезеңі деп түсінуге болады. Геляның коллоидтыңжалпылай
кристалдануы деген түсінік - цементтің қатаю мезгілінің соңы 28 тәуліктік
беріктігі, яғни маркалық мықтылығы алынды деп санауға болады. Су - цемент
жүйесінде неғұрлым еріткіш аз болса, соғұрлым ерітінді гидратталған
түйіршіктермен ертерек қанығады да, геляның құралуы жылдамдау болады. Бұл
қатаюдың тезірек басталуына себепкер болады. Сондықтан, аз сумен
дайындалған қатаңдау бетон араласпасы, көп су қосып дайындаған араласпаға
қарағанда, тезірек мықтыланады.
Су - цемент жүйесіндегі су химиялық компонент ролімен қатар цемент
коллоидасының қалыптасу, оның тығыздалып кристалдану ортасы болып табылады.
Гидратацияга кеткен суды химиялық байланысқан су- деп атайды. Қалган
орталығын бос - су - деп атайды. Себебі, бұл су біртіндеп буланып
жоғалады. Бос су көп болған сайын қалыптанып келе жатқан цемент тасында
кеуектер де көбейе береді, демек мықтылығы төмендей береді. Осы себепті
суды дозалағанда ұқыпты болған жөн. Мысалы, цемент толықтау гидратациялануы
үшін керекті судың мөлшері портландцементтің салмағынан 24 - 26 пайыз
шамасында болуы керек. Бірақ, жұмсақ жылжымалы цемент қамырын алу үшін одан
едэуір көп 40 - 60 пайыз су қосуға тура келеді. Сонымен, химиялық
процеске қатыспайтын артық су мөлшері біртіндеп қатаю мезгілінде буланып
жогалады. Осының әсерінен тіпті кейде 25 - 30 пайызға дейін цемент тасының
көлемі неше түрлі мөлшердегі судан қалған кеуектерден тұрады. Бұл кеуектер
цементтің мықтылығына, химиялық жэне аяздық төзімділігіне ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz