Цементтің сапасын бағалау

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 36 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым министрлігі
Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия Ұлттық Университеті
Көлік-энергетика факультеті
Стандарттау,сертификаттау және метрология Кафедрасы

Курстық жұмыс

Квалиметрия
(пән атауы)
Тақырыбы: Цемент өнімінің сапасын бағалау

Тексерген:Техника ғылымдарының
кандидаты Тайманова Г.К.
(тегі,аты-жөні) Орындаған: Асылбекова А.М
(тегі, аты-жөні)
Тобы: СжС-31

Нұр-Сұлтан
2020
Мазмұны

Кіріспе
1.Бастапқы ақпарат
3
5
2.Жалпы ережелер

3. Цементтің сапасын бағалау

3.1 Салмақтылық коэффициенттерін есептеу

3.2 Дифференциалдық әдіс

3.3 Сараптық бағалау әдісі

Қорытынды

Кіріспе

Сапаны басқару мен бақылау - өнімнің сапа көрсеткішін, нормативті құжаттарды тұжырымдау әдістерін, сапа деңгейін бағалау және сапаны бақылауды қарастырады. Бұл жерде ықтималдылық және статистикалық әдістерге өнім сапасының деңгейін бағалау.
Әр түрлі өндірістің сапасын сандық бағалау әдістерін зерттейтін ғылым сапасын квалиметрия деп аталады.
ISOОПМС 9000:2000 Сапа менеджменті жүйелері. Негізгі қағидалар және сөздік. (Quality management systems-fundamentals and vocabulary) халықаралық құжатында сапаның мынадай анықтамасы берілген:
Сапа дегеніміз - сапа көрсеткіштерінің белгіленген талаптарға сәйкестік дәрежесі [1].
Цемент құрылыс материалдар арасында бастапқы орын алады. Цементтің қазіргі замандағы құрылыс тәжірибесінде рөлі - жаңа прогрессивтік материалдарды және толық құрастырмалы үй құрылысының бұйымдарын шығару үнемі өсіп тұрады. Оларды монолиттік және құрама бетонды, темір, бетонды, асбестті цемент бұйымдарын, құрылыс ерітінділерін, және тағы басқа жасанды материалдарды, бөлшектерді бекітудің бөлек элементтерін дайындау үшін қолданылады. Цемент және оның негізінен алынатын прогрессивті құрылыс материалдарын - құрылыста тапшы ағаш, кірпіш, әктас және тағы басқа да дәстүрлі материалдармен алмастырады.
Құрылыс материалдары өндірісінде цементті құрылыс техникасының қажеттілігі сәйкестігімен дайындауға мүмкіндік беретін, әртүрлі қасиетті түрінде цемент шығарылады. Цемент тәжірибе жүзінде халық шаруашылығының барлық саласында қолданылады, бірақ оның тұтынушының негіздері арқылы тұрғын үй құрылыс жиынтығы, өндірістік құрылыстар, жолдар, аэродромдар арқылы жекеленеді. Мәселелердің маңыздылығы мыналардан құралады: Қазақстанда әсіресе құрылыстың ерекше қарқынды дамуы, өсуі байқалады, сонымен бірге цементті тұтыну өсіп келеді, және оны тұтас елдегі анықтаушы экономикалық потенциал бойынша маңызды факторлардың бірі ретінде қалыптастырады.
Цемент нарығындағы қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін жаңа кәсіпорындар құрылысы қажет, және де шығарылатын өнім сапасын көтеру және көлемді жоғарылату үшін жаңа технологияны енгізу жолымен, қазіргі кәсіпорындарды жетілдіру қажет. Біздің елдің қазіргі дамуы жағдайындағы және шығарылатын өнім сапасына қойылатын жоғары талаптағы алдыңғы технологияны енгізу маңызы таныстырылады. Нақты құрылыс материалын физика-механикалық анықтамалар жағдайын анықтайтын білім; әктас сазындағы клинкермен бірге көрсетілетін шикізатпен танысу; тартылған ұнтақтың өндірісін жоғарылату бағыты бойынша клинкердің тартылған ұнтағы технологиясын оқытады. Және де келесідей мақсаттар мен міндеттерді қамтиды.
Курстық жұмыстың мақсаттары: цемент өнімінің техникалық деңгейін бағалау.
Курстық жұмыстың міндеттері:
oo цемент өнімінің түрлерімен танысу;
oo цемент өнімінің техникалық деңгейінің түсінігінің мағынасын және оны анықтау әдісі;
oo цемент өнімінің сараптық бағалау, салмақтылық коэффициентін анықтау, дифференциалдық әдіспен талдау.
Сапа мәселесіне қатысты жаңа талаптар даярлаушы нарықтық факторларның едәуір толық есебін,сапаны бақылаудың әкімшілік тетігінен,сапаны басқарудың ұйымдастырмалы-экономикалық шараларына жылжуын талап етеді. Жоғары сапалы өніммен қамтамасыз ету переспективасына көшу бойынша жұмыстарды ұйымдастыру,өндірушілердің тауар спасының ішкі және сыртқы нарықтағы өзгермелі талаптарына тез арада көңіл бөлуге рұқсат ететін,иілмелі стандарттау жүйесіне көшу қажет.
Сапаны жоғарлату мәселесі - еліміздің экономикасының дамуының талабының бірі.Соңғы жылдары техникалық қатынастағы барлық озық елдерде өнімнің сапасын жоғалатуға көңіл бөлінуінің өсуі байқалады.Сапа мәселесінің өзектілігі және мағыналығы,қазіргі заманға сапаны бағалау әдістерін меңгерумен қорытындыланып, курстық жұмыстың мақсатын анықтады.

1 Бастапқы ақпарат

ГОСТ 30515-2013 Цемент. Жалпы техникалық талаптары стандартына сәйкес тиісті анықтамалар мен терминдер қолданылады:
Цемент - гидравликалық қасиеттері бар ұнтақты құрылыс материалы клинкерден және қажет болған жағдайда гипстен немесе негізінен кальций сульфаты, минералды қоспалары бар басқа материалдардан тұрады .
Жалпы құрылыс цементі-негізгі талап бетондардың немесе құрылыс ерітінділерінің беріктігі мен беріктігін қамтамасыз ету болып табылатын цемент.
Арнайы цемент - беріктікті қамтамасыз етумен қатар арнайы талаптар қойылатын цемент.
Портландцемент - портландцемент клинкер негізіндегі цемент.
Сульфатталған портландцемент-портландцементті клинкерден басқа сульфоалюминатты (сульфоферритті) клинкерден тұратын портландцемент.
Цементтің беріктік сыныбы - цементтің (МПа) беріктігі бойынша параметрлік қатардың мәндерінің бірін нормативтік құжатта белгіленген ең жоғары мерзімде шартты белгілеу.
Цементтің беріктігінің қосалқы класы - цементтің бастапқы беріктігін ескере отырып, беріктік класын қосымша нақтылау.
Цементтің белсенділігі-нормативтік құжатта белгіленген стандартты жағдайларда дайындалған және сыналған стандартты цемент ерітіндісінен үлгілерді сығуға нақты беріктік.
Цементтің материалдық құрамының компоненттері және олардың сипаттамалары:
Цемент клинкері (клинкер)- тиісті құрамдағы шикізат қоспасын жентектеуге немесе балқытуға дейін күйдіру арқылы алынатын және негізінен жоғары негізді силикаттардан және (немесе) жоғары немесе төмен негізді кальций алюминаттарынан тұратын өнім.
Портландцемент клинкер-негізінен жоғары негізді кальций силикаттарынан, сондай-ақ кальций алюминаттары мен алюминий ферриттерінен тұратын клинкер.
Клинкер минералы - жасанды қосылыс клинкер фазаларының кристаллохимиялық негізі болып табылатын стехиометриялық құрам. [2]
ГОСТ 30515 Цемент. Жалпы техникалық талаптар стандартына сәйкес орауға қойылатын талаптар келесідей:
Цементті қаптарға орау кезінде таңбалауды әрбір қапшыққа оның кез келген бөлігіне салады. Цементті жұмсақ контейнерлерге орау кезінде таңбалауды жұмсақ контейнердегі арнайы қалтаға салынатын затбелгіге салады. Өшірілмейтін бояумен таңбалауды жұмсақ контейнердің бүйір бетіне жағуға рұқсат етіледі.
Цементті ұсақ өлшеп орау кезінде таңбалау қаптамаға жапсырылатын затбелгіге жағылады немесе тікелей қаптамаға жағылады немесе қаптаманың сыртқы және ішкі қабаттары арасында салынады (қаптаманың сыртқы қабаты мөлдір болған кезде). Цементі бар әрбір орамда оны қолдану жөніндегі қысқаша нұсқаулық болуы тиіс, ол қаптамаға салынуы немесе оған қоса берілуі мүмкін. Түрлі-түсті цементті қаптама мен Заттаңбаға жеткізу кезінде тиісті түсті жолақ салынуы тиіс. Цементті ірілендірілген ыдысқа орналастырылған ұсақ өлшеп-орауда жеткізу кезінде затбелгі ыдысқа да желімделеді. Бұл ретте заттаңбада ыдыстағы қаптамалардың саны қосымша көрсетіледі. Цемент салынған қаптардан көліктік пакеттерді қалыптастыру кезінде қаптардың жоғарғы қатары қаптардағы таңбалау айқын көрінетіндей етіп салынуы тиіс. Жоғарғы қатардың пакеттеріне ГОСТ 14192 сәйкес көліктік таңбалау қосымша қолданылады. Әрбір көлік құралы 5.4.1 бойынша барлық мәліметтерді және қосымша цемент партиясының нөмірін және оны жөнелту күнін көрсететін жапсырмамен жабдықталады. Затбелгі көлік құралына тасымалдау кезінде оның сақталуын және оқуға ыңғайлылығын қамтамасыз ететін кез келген тәсілмен бекітіледі, ал цементті автокөлікпен жеткізу кезінде еріп жүретін адамға немесе жүргізушіге берілетін тауарға ілеспе құжаттаманың құрамына енгізіледі[2].
Нақтырақ тоқтала кетсем: Цемент қаптамада немесе онсыз жөнелтіледі. Цементті орау үшін: МЕМСТ 2226 бойынша бес немесе алты қабатты қағаз қаптар немесе сапа көрсеткіштері МЕМСТ 2226 белгілеген талаптардан төмен емес тиісті нормативтік немесе техникалық құжаттар бойынша кез-келген қабатты қағаз қаптар; ауа өткізбейтін астары бар жұмсақ контейнерлер немесе цементті ылғалдан және ластанудан сенімді қорғайтын басқа да қаптамалар, сондай-ақ тиісті нормативтік құжаттар бойынша ауаның әсерінен және ылғалынан. Ұсақ орау үшін полиэтилен банкалары, пакеттер, сондай-ақ тиісті нормативтік құжаттарға сәйкес цементтің сақталуын қамтамасыз ететін басқа қаптама қолданылады. Цемент салынған қаптың номиналды таза салмағы 50 кг-нан аспауы тиіс, жұмсақ контейнердің сыйымдылығы 2 т-дан аспауы тиіс. Цементтің орташа массасының аз жағына ауытқуы ГОСТ 8.579 белгілеген шекті мәндерден аспауы тиіс.Цемент салынған қаптың орташа жалпы салмағы партиядан кездейсоқ іріктеу әдісімен таңдалған 20 қапты өлшеу және нәтижені 20-ға бөлу арқылы анықталады. Қаптағы цементтің орташа таза массасы цемент салынған қаптың орташа жалпы массасынан қаптың орташа массасын алып тастау арқылы анықталады.Қаптардағы цементтің орташа массасының қаптамада көрсетілген нетто массасынан ауытқуы +1,0%-0,4% дан аспауы тиіс; Жұмсақ контейнердегі цементтің орташа таза массасы қағаз қапшығының орташа массасына ұқсас анықталған жұмсақ контейнердің орташа массасын цементпен жұмсақ контейнердің жалпы массасынан алып тастау арқылы анықталады. Жұмсақ контейнердегі цементтің нетто орташа массасының орамада көрсетілгеннен ауытқуы +2,0%-0,5% - дан аспауы тиіс; Ұсақ өлшеп - орау кезінде жеке қаптамадағы цементтің таза салмағы [(3; 5)+-0,05] кг болуы тиіс, [(10; 20; 25)+-0,3] кг [3]
Цемент өндіру үшін шикізат ретінде табиғи материалдар (тау жыныстары) және кейбір өнеркәсіптік қалдықтар қолданылады. Табиғи материалдар - гипс тасы, ангидрит және әк-сазды-магнезиалды жыныстар (кальций карбонаттары, мергельдер, каустикалық MgO+CaCO3, доломиттер мен саздар). Арнайы алюминий цементтерін өндіру үшін құрамында 80% MgO және 16-20% MgSO4::7H2O тұратын әк, каустикалық магнезиті бар жоғары глинозем (AI2O3) бар саздар қолданылады. Өнеркәсіптік қалдықтар түрінде металлургиялық шлактар, көмір күлі, кейбір кремний және пирсинг қалдықтары байланыстырғыштарды өндіру үшін қолданылады.
Цемент - бұл құрылыссыз елестету мүмкін емес құрылыс материалының бір түрі. Цементтің көмегімен қоспасын жақсы қатайтады.
Портландцемент - гипс қосылған (3-5%) майда ұсатылған клинкер өнімі. Клинкер карбонатты жыныстардан (75-78%) әртүрлі типті әк тастарынан) және балшықты шикізаттан (22-25%) балшық, шлактар, мергельдерден) тұратын шикізат қоспасын t = 1450℃ температурада бірігуге дейін күйдірумен өндіріледі. Берілген қасиеттері бар портландцемент бірнеше жолмен алынады:
oo Цемент клинкерінің минералогия құрамы мен құрылымын реттеумен;
oo Цементтің тарту майдалығын және қосымшалар енгізіп, түйірлік құрамын реттеумен.
Қазіргі уақытта портландцементтің мынадай түрлері қолданылады: Тез қататын; Гидрофобты; Қатпарланған; Сульфатқа төзімді; Пуцоланды; Шлакты портландцемент.
Портландцемент 300, 400, 500, 550, 600 маркалармен шығарылды.
Цемент құрамы қатаю процесінде өте берік болады және минералды ұнтаққа ұқсас болады. Цемент пен суды араластыру процесінде анық уақыт аралығында кеуіп, тасқа айналады және өзіндік күйдегі паста болып шығады. Бұл цементке қосылған құрылыс қоспалары бойынша сумен қосылғанда беріктік пен суға төзімді сапаны иеленеді. Цементті дайындауда оның қоспаларын құрайтын үйлесімділікті қатаң сақтау керек. Мысалы, ширек кезеңде ол әктастан құралады, басқа бөлігі сазға түседі. Және де бұл басқа жиынтық карьермен өндіріледі. Максимальді дәлдігін, цементті өндіру үшін компьютерлік технологиясы бойынша құрайтын арақатынасты анықтау керек. Үйлесімділіктің аз ғана өзгеруі бойынша ерекше басқа белгесін қамтитын, цнменттің жаңк түрі пайда болады. Цементтің кең таралған түрлері - әктасты, кремнийлі, тампонажды. Тағы да глиноземді, сульфатты беріктік, магнезиальды және гидрофобты цемент. Қоспалардың әр аталғандары келесі өңдеуден өтеді: тұрақты айналудағы күйдіру бойынша пеште жүктеу. Біраз уақыттан кейін пеште кесектері клинкер деп аталатын зат пайда болады. Клинкер нәтижесінде қаттты ұсақтағанда болатын және оны гипаспен аралстырғанда аралық өнім болып табылады.
Цементті су өтпейтін қапта өлшеп буып қояды және оны сатуға шығарады. Цементтің әр партиясы міндетті таңбалауға жатады. Таңбалауда әдетте екі негізгі цемент сипаттамасы көрінеді - бұл құрамдас бөлігінде орналасатын үйлесімділік және оны ұстап тұратын максимальды салмақ керек. Таңбалаудың бірінші бөлігі бастапқы Д әрпімен белгіленеді. Мысалы, Д10 таңбалауы, цементке 10% қоспа қосылғаны туралы жағдайды дәлелдейді. Бұл сан цементтің тұтқыр құрамы деңгейін анықтауда өте маңызды. Таңбалаудың екінші бөлігінде бастапқы М әрпімен белгіленеді (басқаша жағдайда ПЦ әрпімен). Мысалы, М500 түрі 500кгсм салмақты көтере алатын нақты цементтің түрі екенін білдіреді. 500-Д10 әрпімен танбаланатын цементті қолдану бойынша бетонның құрамында, құрылысында мынадай сипаттамаларды жақсарту керек: аязға төзімді, суға төзімді және төзімділік. Цементтің бұл түрі апаттан кейінгі жедел, жоспарланбаған құрылыста және құрылысты қалпына келтіру жұмыстары бойынша үйлеседі. Тұрғызылатын құрылыс егер жоғары ылғалдылық шегінде орналасса, онда 400-Д10 әрпімен таңбаланатын цементтің бұл түрін қолдану керек. Бұл цемент бетоннан ерітінділер және тағы басқа құрылыс қоспаларын дайындау үшін өте қолайлы болып табылады. Цементті таңбалаудың екінші бөлігінде сандар көп болса, оның құның жоғары және дұрыс техникалық сипаттамсы болады. Мысалы, М700 әрпімен таңбаланатын цемент - М500 әрпімен таңбаланатын цементпен қарағанда оның бағасы қымбат. М700 цемент түрі басқаша әскери объектілердегі құрылыста қолданылатын болған соң оны әскери деп атайды. Одан бункерлер және зымыран шахталары құрылысы үшін арналған. Компания қызметі бағыттарыың бірі - бұл цементті көтермелеп сату. Бізде цементтің әрқашан ең белгілі және кең таралған түрлері бар. Бұл цемент, М400, М500 әрпімен таңбаланатын цементтер және тағы басқа түрлері[10].
Таңбалауға қойылатын талаптар ГОСТ 30515 Цемент. Жалпы техникалық талаптар стандартына сәйкес жүзеге асады.Таңбалау анық болуы және дайындаушының атауы , оның тауар белгісі болады. Егер бұл цемент өндіруші елдің және (немесе) импорттаушының заңнамасында көзделсе, нарықтағы айналым белгісі; цементтің шартты белгісі және (немесе) нормативтік құжатқа сәйкес оның толық атауы; цемент дайындалатын және жеткізілетін нормативтік құжатты белгілеу; қаптамадағы цементтің орташа таза массасы немесе көлік құралындағы цементтің таза массасы; сертификатталған цементті жеткізу кезіндегі сәйкестік белгісі (егер бұл сертификаттау жүйесінде көзделсе).
Қауіпсіздік талаптары, цементтегі табиғи радионуклидтердің меншікті тиімді белсенділігі 370 Бккг аспауы тиіс, ал цемент өндіру үшін пайдаланылатын материалдарда, мысалы, минералды қоспаларда - 740-тан аспауы тиісБк кг. Нақты түрдегі цементтерге арналған стандарттарда сондай-ақ өнімнің елде қолданыстағы техникалық регламентке, сондай-ақ цемент дайындаушы және (немесе) тұтынушы елдің заңнамасына сәйкестігін растайтын қауіпсіздік талаптары көрсетілуге тиіс. Цементке цементтің қауіптілік сыныбын арттыратын қосымша компоненттерді, технологиялық және арнайы қоспаларды енгізуге жол берілмейді [2].

0.2 Портландцементті өндіру принциптері

Портландцемент өндірудің негізгі кезеңдері - шикізатты күйдіруге дайындау, күйдіру және клинкерді ұнтақтау.
Шикізатты күйдіруге дайындау. Шикізат ретінде 75-78% әктастан, 22-25%, құрастырылған қоспалар қолданылады. Кейде домна пешінің шлагі, нефелин шламы пайдаланылады. Шикізаттардан берілген құрамда плита дайындау тәсіліне байланысты портландцемент өндірудің екі жолы бар: ылғалды және құрғақ. Ылғалды тәсілді қоданылғанда шикізаттарды су өосып майдалайды. Сондықтан шикізаттар қоспасы пешке шлам (суспензия) күйінде беріледі. Құрғақ тәсіл бойынша шикізаттарды құрғақ күйінде майдалап араластырады. Кейде құрғақ шахтаға аздап су қосып домалақ түйірлер (гранулдер) жасап, оларды пешке жібереді. Кейде шихта құрғақ ұнтақ күйінде әуелі циклонды қондырғышта қыздырылып, онан соң айналмалы пеште күйдіріледі. Портландцементтің ылғалды тәсілмен өндіру мынандай технологиялық схема бойынша жүзеге асырылады (6-сурет). Әктас әуелі жақты, онан соң балғалы уатқыштардан өткізіледі, ал балшық - резервуар тәрізді араластырғышта сумен енгізіледі. Резервуар балшықтың үлкен кесектерін майдалап жіберетін болат тырнауыштары шынжырға ілінген айналмалы піскек (араластырғыш) жабдықталған. Осылай езілген балшық - шлам, алдын ала жоғарыда көрсетілгендей, ұстатылған бөлшектердің өлшемі 5 мм-ден аспайтын әктастан бірге одан әрі диірменде майдаланады да, насос арқылы шлам бассейніне құйылады. Бассейндерде шламның химиялық құрамы тексеріліп жөнге келтіріледі де, пеш үздіксіз жұмыс істеуі үшін қажетті шлам қоры жасалады. Шлам тұнбауы (отырмауы) үшін бассейнге әрдайым қысылған ауа жіберіліп тұрады [14].

6-сурет. Портландцементті ылғалды әдіспен өңдеу схемасы
1 - әктас; 2 - ұсақтағыш; 3 - балшық; 4 - су; 5 - балшық ыдырататын бассейн; 6 - шикізат диірмені; 7 - шлам бассейндері; 8 - айналмалы пеш; 9 - тоңазытқыш; 10 - отын беру; 11 - гипс қоймасы; 12 - элеватор; 13 - клинкер қоймасы; 14 - шарлық диірмен; 15- цемент силостары; 16 - цементті қаптау, вагонға тиеу
Шламды (шихтаны) күйдіру, клинкерді ұнтақтау. Цемент өндірісінде кеңінен қолданылатын айналмалы пеш цилиндр нұсқалы болат парақтарынан жасалынып, ішкі жағы отқа төзімді материалдармен тысталынады (астарланады). Пештің ұзындығы 95, 185 және 230 м, диаметрі 5-7 м. Пеш барабаны горизонталь оське 3-4 бұрыштық градус еңкейтіліп орнатылады. Ол 1 мин 1-2 рет жылдамдықпен үздіксіз айналып тұрады. Шлам пештің биік жағынан беріліп, оның айналымының жылдамдығына сәйкес төменгі жағына қарай баяу жылжып отырады. Газ, мазут немесе майдаланған көмір ұнтағы қысылған ауамен бірге үрленіп, пештің төменгі жағында жанып тұрады. Пештің ішіндегі температура оның бас жағында 150-200℃ болса, төменгі жағында, от жалыны шығатын жерден 5-10 м қашықтықта, 1500℃-қа жетеді. Ал күйдіріліп жатқан материалдың біразын тозаң күйінде ілестіріп пештің жоғары жағынан шығады да, электрофильтрге кіреді. Тозаңнан тазартылған газдар түтін мұржасы арқылы атмосфераға шығарылады. Шлам пещтің бойымен жылжып, өзіне қарсы ағып жатқан ыстық газдың әсерінен түрлі өзгерстерге түседі. Әуелі шламның суы буға айналып, ұшып кетеді де, ол кеуіп кесек-кесек бөлшектерге айналады. Одан кейін шихтадағы органикалық қоспалар жанып балшық минералдарының химиялық байланысқан сулары ұшады. 700℃ шамасында балшықтың сусызданған минералдары кремний, аюминий және темір (IV) оксидтеріне ыдырайды. Температура 800-900℃-қа жеткенде әктас ыдырап, одан көмір қышқыл газы бөлініп шығады; 1000-1300℃ екі кальцийлі силикат пен алюминаттар алюмофериттер балқып, сұйыққа айналады (2-кесте). Ыстық клинкер салқындатқышқа түсіп, суық ауа ағыммен 100℃-қа дейін суытылады. Клинкер одан әрі складта суытылып, диірменде бірааз гипс қосып, бірге ұнталып цементке айналады. Диірменнен шыққан ыстық цемент пневматиканың күшімен қоймаға жіберіледі. Сонда тұрып суиды да, 7-14 тәулік өткеннен кейін тұтынушыларға беріледі 2.

Кесте 2 Минералды термиялық өңдеу

Қолданылатын шикізаттар
Шикізаттарды термиялық өңдеу, ℃
Аты
Химиялық формуласы
700-1100
1100-1450
Әктас
CaCO3
CaO және CO2 ыдырайды
2CO2xSiO2
Балшық
Al2O3x2SiO2x2H2O және темір гидроксиді
Al2O3xSiO2 және Fe2O3 ыдырайды
4CaOxAl2O3xFe2O3 және 3CaOxSiO2 ыдырайды

1.2 Портландцементтің қатаюы және цемент тастың құрылымы

Цементке су қосып иленгеннен кейін ол ұстасып, бірте-бірте қатайып, тас тәрізді денеге айналады. Бұл құбылыстың негізгі себебі, цементтің сумен химиялық реакцияға түсетіндігі және соның нәтижесінде пайда болатын гидросиликаттардың әуелі коллид ерітінділер түзеп, одан кейін коагуляциялануында. Сумен әрекеттесу нәтижесінде алит үш молекула кальцийдің гидроксидін бөліп және кальцийдің гидраттанған силикатын түзіп, гидролиз жолымен ыдырайды:

2(3CaO x SiO2) + 6H2O = 3CaO2 x SiO2 x 3H2O + 3Ca(OH)2 (5)

Белит болса, ол молекулаға ғана кальцийдің гидроксидін бөледі:

2(2CaO x SiO2) + 4H2O = 3CaO2 x SiO2 x 3H2O x 3Ca(OH)2 (6)

Цемент клинкеріндегі үш кальцийлі алюминат, молекула су қоысп, гидратқа айналады:

3CaO x Al2O3 + H2O = 3CaO x Al2O3 x 6H2O (7)

Ал төрт кальцийлі алюмоферрит сумен реакцияға түскенде 6 молекула суы бар үш кальцийлі гидроалюминат пен бір кальцийлі гидроферрит түзеді:

4CaOxAl2O3xFe2O3+mH2O=3CaOxAl2O3x6H 2O+CaO+Fe2O3xnH2O (8)
Бұл реакциялар цемент клинкері минералдарын жеке алғанда жүреді. Ал кәдімгі цементті сумен араластырғанда жүретін реакциялардың саны, жоғарыда көрсетілгендерден көбірек. Цементтің ішіндегі гипс пен үш кальцийлі алюминаттын әрекеттесуі салдарынан калбций гидросульфоалюминаты (минерал этрингит) пайда болады. Алғашқы кезде бұл коллоид, өте ұнтақ түрінде C3A бөлшектерінің бетіне қонады да, цементтің ұстасу мерзімін қажетті уақыт аралығында сақтайды. Ca(OH)2 (кальций гидроксидінің) кристалдануы салдарынан оның суда еріген концентрациясы азаяды. Бұл жағдайда этрингит ине сияқты кристалдар түзіп, цементтің бастапқы беріктігін қамтамасыз етеді. Өйткені, құрамында 31-32 молекула суы бар бұл гидросульфоалюминат оны түзетін заттар C3A және гипстің көлемдерімен салыстырғанда толтырады, цемент тасын беріктендіреді. Одан әрі этрингит гипспен байланысудан кейін, артылып қалған C3F-пен әрекеттесіп, бір сульфатты гидроалюминат түзеді. Сонымен, цементке гипс қосу салдарынан кальцийлі гидроалюминаттар - гидросульфоалюминаттарға айналады. Цементтің гидротациялану, қатаю процестеріне әртүрлі жағдайлар әсер етеді. Бұл факторларға: цемент клинкерінің химиялық-минералдық құрамы, ұнтағының майдалығы, араластырылған су мөлшері, гидратация және қатаю температурасы, қосылған қосымша заттардың түрлері, мөлшері, т.б. жатады.
Портландцемент тасының құрылымы. Цементті сумен аралстырғанда оның ұнтағының әрбір бөлшектерінің (түйіршіктерінің) сыртына (сыртқы бетіне) тез арада гидраттардан құралған қабық пайда болады. Бұл қабық цемент ұнтағы бөлшектерінің іш жағына су кіргізбей, олардың одан гидраттануына кедергі жасайды. Қатайған цементтің мұндай құрылысын профессор В. Н. Юнг микробетон деп атаған. Цемент тасының 75% көлемі кальцийдің гидроксидінен - Ca(OH)2 және этрингиттің кристалдарымен өрнектелген, құрамы C-S-H символымен белгіленетін кальцийдің гидросиликат микрокристалдарынан, гельден тұрады. Цемент тастың құрылымында гидраталынған және гидраталынбаған (гидратацияланбаған) заттардан басқа саңылаулар бар: бұлар гельдің іші мен гель кесектерінің арасында болады. Цемент тасы құрамында гель мен саңылаулар болғандықтан, ол кепкенде шөгеді (отырады), ал ылғалданса - көлемін ұлғайтады. Нормалы жағдайда уақыт өткен сайын баяу болса да, цемент түйірлері сумен реакцияға түсіп, цемент тастарыдың бірнеше, тіпті ондаған жылдардан кейін де беріктігін арттыруына себеебін тигізеді 3.
Портландцементтің қасиеттері. Цемент ұнтағының тығыздығы мен майдалық мөлшері портландцементің шын тығыздығы 3,1 гсм3, орташа тығыздығы 1,1 гсм3 (бос салғанда) және 1,3 гсм3 (нығыздап салғанда). Цемент ұнтағының майдалық мөлшері №008 елеуіште қалған қалдықтың 15% -тен кем болу шартының сақталуымен сипатталады. Цемент қамырының нормалы қоюлығы, ұстасу мерзімі мен көлемінің бірқалыпты өзгеруі. Портландцементтен нормалы қоюлығы бар қамыр алу үшін қажетті су мөлшері 24-28%, портландцемент қамырының ұстасу мерзімі 45 минуттан ерте басталмауы, ал ұстасудың аяқталуы 10 сағаттан кем болмауы керек. Егер алдын ала 24 сағат қатайған кішкене шелпек тәрізді үлгіні 3 сағат суда қайнатқанда, ол радиала шелпекшенің ортасының (төбесінен) шетіне (етегіне) дейін жететін жарықтар (сызықтар) бермесе, онда қамыр көлемін бірқалыпты өзгертеді. Яғни, оның бұл сапа көрсеткіштігі - стандарттың шартына сай оны қанағаттандырады.
Цемент тастың қатаюы, беріктігі және маркасы. ТМД-да портланцемент төрт маркалы болып өндіріледі: 400,500,550 және 600. Цементтің маркасы оның 1 салмақтық бөліміне 3 бөлім құм қосып дайындалған ерітіндісінен жасалған үлгінің 20℃-та 28 тәулік бойы қатайғанда ие болатын созу күшіне беріктік шегін табу арқылы анықталады. Үш тәулік ішінде портланцемент тасы маркалы беріктігінің 40-50%-не, жеті тәулік ішінде 60-70%-не ие болады. Цементтің ұнтақтық дәрежесі мен қатаю температурасы жоғарылағын сайын портланцемент тез қатаяды. Яғни, оның беріктігі жылдам өседі. Қазақстанда 5 цемент заводы бар: Сартөбе және Ақтау поселкелерінде (Оңтүстік Қазақстан, Қарағанды облыстарында), Шымкентте, Семейде, Өскеменде. Төменгі 3-кестеде әктас негізінде өндірілетін байланыстырғыш заттардың салыстырмалы технологиясы, құрамы мен қасиеттері келтіріледі. Одан шикізаттары әктас пен балшық болғанымен, соңғылардың шихтадағы мөлшері мен олар қай температурада күйдіруіне байланысты сапасы әртүрлі байланыстырғыштар алуға болатындығы аңғарылады.

Кесте 3 Әктас негізінде алынатын байланыстырғыштардың шикізаттары, өндірілуі, құрамы және қасиеттері

Байланыстырғыш заттар
Шикізаттар

Шикізаттарды күйдіру, ℃
Байланыстырғыш заттардың құрамы

химиялық
минералдық
Маркасы (сығуға беріктігі), МПа
Ауа әгі
Әктас, балшық 6%-ке дейін
900-1200
CaO
CaO
0,4-5
Гидравликалық әк
Әктас, балшық 6-20%
900-1100
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
2CaOxSiO2
2COxAl2O3
CaOxFe2O3

1,7-5
Портландцемент
Әктас, балшық, %
1450-
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
2CaOxSiO2
2CaOxAl2O3
4CaOxAl2O3xFe2O3xSiO2
40;50
55;60

0.3 Портландцементтің арнаулы түрлері

Бұл бөлімде портландцементтің мынадай: тез қатаятын; сульфатқа төзімді, түрлі-түсті және құрамнда органикалық не минералды қосымшасы бар арнулы түрлері қаралады.
Тез және ерекше тез қатаятын цементтер (ТКЦ, ЕТКЦ). Бұл цементтердің беріктігі, олардың қатаю мерзімінің бас кезінде тез өседі. Ол үшін портландцемент құрамында саз бен C3A көбірек әрі оның ұнтақтық дәрежесі жоғары болуы қажет. ТКЦ-тің құрамында C3S пен C3A қосындысы 60-65% ал ұнтақтың дәрежесі 3500 см2г шамасындаболуы тиіс (кәдімгі портландцементті ұнтақтық дәрежесі 2500-3000 см2г. Бұл цемент 3 тәулік ішінде маркасының жартысынан көп (кем емес) беріктікке ие болуы керек (4-кесте). ЕТКЦ-тің (орысша ОТБЦ) құрамында C3S пен C3A қосындысы 65-68%, ал ұнтақтық дәрежесі 4000 см2г шамасында болуы тиіс. Бұл цемент 3 тәулік ішінде маркасының 65%-нен кем емес беріктікке ие болуы керек. Мысалы, маркасы 600 ЕТКЦ 3 күн қатайғаннан кейін 40 МПа беріктік көрсетуі керек. Ұнтақтық дәрежесі жоғары болғандықтан, бұл цементтердің беріктігін қоймада төмендетуі мүмкін - ылғал мен ауадағы көміртегі оксидінің тигізетін әсерінен: сондықтан оларды қоймаларда көп сақтамай, тез пайдаланған жөн. Бұл цементтер, гидратацияланғанда жылуды көп шығаратындықтан, шомбал (көлемді) емес жұқа темірбетондарда қолданылады. Мысалы, ТКЦ құрама темірбетон конструкцияларын шығару үшін пайдаланылатын байланыстырғыш заттардың негізгі түрі болып есептелінеді. Құрамында саз көп болғандықтан, бұл цементтерді сульфатты орталарда қолданылатын құрылыс бұйымдары мен конструкцияларын өндіруге пайдалануға болмайды 7.
Органикалық қосымшалар қосылған портландцементтер. Бұларға: классификацияланған портландцемент пен гидрофобты портландцемент жатады. Бұлар кәдімгі портландцемент клинкеріне беттік активтігі (әсерлігі) бар заттарды (БАЗ) қосып ұнтау арқылы алынады. Бұл жағдайда да, әдеттегіше, клинкерге қажетті мөлшерде гипс қосылады; ал БАЗ цемент массасынан 0,1-0,3% мөлшерінде қосылады. БАЗ гидрофильді және гидрофобты болып екі түрге бөлінеді. Бірінші түріне сульфитті ашытқышты бражка - САБ классификацияланған портландцемент алуға, т.б. заттардың пластикалығын жоғарылату үшін қолданылады. БАЗ-дың екінші түріне мылонафт, асидол, т.б. заттар кіреді. Бұлар клинкермен бірге ұнталғанда полярлы жағымен (COONa және COOH), цемент ұнтағы түйірлерінің бетіне жабысады. Ал полярлы емес жағымен, яғни көмірсутектер (СН) радикалдарымен сыртқа қарайды. Мұндай цемент түйірлеріне су жұқпайды. Осы себепті мылонафт, асидол гидрофобты портландцемент өндіру үшін қолданылады. Бұл цемент ылғалдылығы жоғары аула ұзақ уақыт сақталса да, беріктігін жоғалтпайды. Беттік активтігі бар заттар цемент ұнтағының әр бөлшегін (түйірін) өте жұқа қабатпен қоршап, майлайды, сондықтан бетон қоспалары мен құрылыс ерітінділерінің қалыптасқыштығын арттырады.
Минералды қосымшалар қосылған портландцементтер. Бұларға пуоцоланды портландцемент және шлакты портландцементтер жатады. Пуоцоланды портландцемент кәдімгі цемент клинкерін әдеттегідей біраз гипс және 20-40% активті минералды қосымшалармен бірге диірменге тартып, майдалау арқылы алынады. Активті минералды немесе пуоцоналды қосымшаларға жататындар: пемзалар, вулкан күлі, туфтар, трастар, диатомиттер, опокалар, глиеж деп аталатын табиғатта күйдірілген балшықтар, трепельдер, шахталар террикондарының күйген жыныстары, отын күлдері мен шлактар, т.б. Бұл қосымшалардың бәрінің де құрамында әк пен зимиялық реакцияға түсуге қабілеті бар активті заттар болады. Мысалы, диатомит, опока, трепель, т.б. кремнеземді қосымшаларда сулы активті кремний тотығы бар (бұлар клинкерге 20-30% мөлшерде қосылады). Вулкандық қосымшаларда (пемза, т.б.) шыны құрылымды алюминий силикаты, ал күйдірілген балшық қосымшаларында - активті метакаолинит пе алюминий тотығы бар (бұлар 25-40% мөлшерінде қосылады).
Шлакты портландцемент дегеніміз - портландцемент клинкерін біраз гипс және 20-80% тез суытылған домна шлактарымен бірге қосып майдалау арқылы алынатын цемент. Домна шлагі негізінен шыны құрылысты кальций силикатынан тұрады. Балқыған домна шлагін сумен араластырып, тез суытқан кезде ол шыны күйінде қатып, майда түйірлерге айналады. Мұндай шлакты көбінесе түйірленген немесе гранулденген шлак деп атайды. Шлактың сапасы - оның химиялық құрамы мен түйірлеу немесе суыту режиміне байланысты. Шлакта кальций мен алюминий тотықтары көбейтіп, суыту жылдамдығы артқан сайын, оның шлакты портландцементке қажетті сапасы жақсара береді. Пуоцоланды және шлакты портландцементтерден дайындалған бетондар суға, сульфаттар мен басқа зардапты ерітінділер әсеріне төзімді келеді. Бұл цементтердің маркалары портландцементке қарағанда бір марка төмен. Бірақ олардың тасы уақыт өткен сайын қатая келіп, беріктігі портландцементтен асып түседі. 4-кестеде портландцемент пен кейбір түрлерінің маркаларына қойылатын талаптар келтірілген 8.

Кесте 4 Портландцемент пен оның маркаларының түрлеріне қойылатын талаптар

Портландцемент түрі
Цемент маркасы
Беріктік шегі

Игенде, кгссм2 (МПа)
Сыққанда, кгссм2 (МПа)

3 тәулікте
28 тәулікте
3 тәулікте
28 тәулікте
1
2
3
4
5
6
Қосымшасыз (қоспасыз)
400
-
55(5,5)
-
400(40)
Минералды қосымшалар қосылған
500
550
600
-
-
-
60(6)
62(6,2)
65(6,5)
-
-
-
500(50) 550(55)
600(60)
Шлакты портландцемен
300
400
500
-
-
-
45(4,5)
55(5,5)
60(6,0)
-
-
-
300(30)
400(40)
500(50)
Тез қатайғыш шлакты портландцемен
400
35(3,5)
35(3,5)
55(5,5)
200(20)
400(40)

2. Жалпы ережелер

Портландцемент-гидравликалық байланыстырғыш, ол Клинкерді гипспен немесе басқа да қоспалармен ұсақтағаннан кейін алынады. Осылайша, цементтің негізі клинкер болып табылады, ол жұқа ұнтаққа айналады және тек осы түрінде оның тұтқыр қасиеттері көрінеді. Клинкер құрамында әктас, саз, мергель, Домна шлактары және басқа компоненттер енгізілетін жұқа дисперсті шламды синтездеу арқылы алынады.
Портландцементтің қасиеттері клинкердің құрамымен анықталады. Оған енгізілген қоспалар цементтің сол немесе басқа қасиеттерін береді. Сондықтан клинкердің сапасы іс жүзінде қоспалардың саны мен сапасымен реттеледі. Цемент пештерінде агломерация нәтижесінде пайда болған клинкер өлшемі 10-нан 60 мм-ге дейінгі кішкене бөліктері, оның микроқұрылымы сұр немесе лас жасыл түсті шыны тәрізді массамен ерітілген әртүрлі минералдардың жұқа түйіршікті қоспаларынан тұрады. Клинкердің химиялық құрамы өте кең ауқымда өзгереді. Ондағы ең бастысы - СаО, AI2O3, Fe2O3, сондай-ақ SiO оксидтері. Бұл оксидтердің қосындысы 95% дейін жетеді. MgO, Na2O, TiO сияқты басқа да оксидтер бар. Клинкердің орташа құрамы келесідей (%):

CaO - 63-66 AI2O3 - 4-8 MgO - 0,5-5,0 Na2O+K2O - 0,4-1,0
SiO2 - 21-24 Fe2O3 - 2-4 SO2 - 0,3-1,0 TiO2+Cr2O3 - 0,2-0,5
P2O5 - 0,1-0,3
CaO, AI2O3, Fe2O3 оксидтері SiO2-ді тиісті силикаттар түзеді. Олардың сорттары цементтің қатаюына әкеледі. Алайда, клинкердегі SiO2 артық мөлшері қаттылықты баяулатады, дегенмен ол алдымен беріктікті, суға және сульфатқа төзімділікті және аязға төзімділікті жақсартады.
Клинкерлер негізгі минералдардың - Алит, белит, целит және т.б. құрамы бойынша ерекшеленеді(5-кестеде).
Кесте 5 - Клинкер түрі

Клинкер түрі
C*3S
C2S
C3A3
C4AF
1. алитовый
60
15

2. нормальный
60,0-37,5
15,0-37,5

3. белитовый
37,5
37,5

4. алюминатный

15
10,0
5. целитовый

7
19

:: - мұнда: с-кальций, S-силикат , А - алюминат, F-ферритит, төмендегі Сан санды білдіреді.
Портландцемент өндірісі екі операциядан тұрады. Біріншісі - клинкер алу, екіншісі - гипс пен басқа қоспалар қосылған жұқа ұнтаққа ұсақтау. Клинкер өндірісі өте ауыр және энергияны қажет ететін процесс. 1 т клинкерге жұмсалатын үлестік шығыстар цемент құнының 70-80% - ын құрайды. Өнеркәсіпте шикізат дайындаудың екі әдісі бар - "құрғақ" және " дымқыл". Олардың әрқайсысының өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Клинкерді алудың үшінші әдісі-аралас.
Шикізат қоспасын жағу үшін барлық жағдайларда көлденең айналмалы пештер қолданылады. "Құрғақ "әдіспен құрғақ заряд қоспасы отқа түседі, ал" дымқыл " болған кезде қоспасы гидрошлам түрінде беріледі. Әрине, бұл ату әдістері көптеген технологиялық және экономикалық көрсеткіштермен ерекшеленеді. Қолданыстағы цемент пештері айтарлықтай мөлшерде - қарапайым - 4х150, 4,5х170,5х185 см. олардың күнделікті өнімділігі сәйкесінше 850, 1200, 1800 құрайды. Жылу шығыны 1450-1500 ккалкг және электр энергиясы - 25-30 квт::сағ т. Жаңа цемент зауыттарында ұзындығы 230 м-ге дейін және биіктігі 7 м болатын жаңа қуатты пештер ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.