Файл қосу
БАЙЛАНЫСТЫРУШЫ ЗАТТАР
|ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ |
|СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВРСИТЕТІ |
|3 дәрежелі СМЖ құжат |ПОӘК | |
| | |ПОӘК 042-18-14.1.41/03-2014 |
|«Байланыстырғыш заттар» |№1 баспа | |
|пәнінен |6.01.2014ж | |
|оқу- әдістемелік | | |
|материалдары | | |
Оқу әдістемелік материалдары
5В073000 «Құрылыс материалдары, бұйымдары
және конструкциялары өндірісі» мамандықтарының
студенттеріне арналған
“БАЙЛАНЫСТЫРҒЫШ ЗАТТАР”
ПӘНІНЕН ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕН
Семей 2014
Мазмұны
| | | |
|1 |Дәрістер | |
|2 |Зертханалық жұмыстар | |
|3 |Студенттің өздік жұмысы | |
Дәрістер.
Дәріс 1 Тақырыбы: БАЙЛАНЫСТЫРУШЫ ЗАТТАР
Байланыстырушы заттар туралы мағлұмат және түрлері
Дәріс жоспары:
1. Байланыстырушы заттар туралы жалпы мағлұматтар
2. Байланыстырғыш заттардың түрлері
Байланыстырушы заттар кұрылыста және кұрылыс бұйымдары мен конструкцияларын
жасарда қолданылады. Оларды түрлі тұрғын және өнеркәсіптік үйлердің
бөлшектерін (блоктары мен панельдерін, арқалықтары мен фермаларын,
бағаналары мен арқаларын) зауыттық жағдайда жасап шығаруға қолданумен
қатар, біртұтас үйлер, силостар, мұнаралар тұрғызуға, плотиналар жэне түрлі
біртұтас құрылымдар салуға қолданады. Оның сыртында бұл байланыстырушылар
неше түрлі тас және темірбетон конструкцияларын бір-біріне жалғастыра жинау
үшін де қолдануға қажет тиімді заттар.Әсіресе, индустриялық әдіспен үйлер
салу үрдісінің дамуына байланысты осы байланыстырушы заттар негізінде
зауытта жасалынатын жиналмалы конструкциялар мен бұйымдар көлемі де жылдан
жылға көбеюде. Мұнымен қатар үйлер мен ғимараттардың индустриялық жэне
жеделдете салу әдістері, оларды сан алуан жағдайларда пайдалану шарттары
ғалымдар мен инженерлік-техникалық құрылысшылар алдына тез жэне өте тез
қатаятын, жұмсартылған (пластифицияланған), кеңейе қатаятын, қышқылға
төзімді, тампонаждық жэне тағы басқа түрлі түсті тиімді цементтерді
жасауды, оларды құрылыс салаларында қолдану тәсілдерін игеру проблемалардың
барлығы шешілген, құрылысшы қауымдар қажеттілігін қанағаттандыратындай
аталған цементтердің барлығы бар. XX ғасырдың екінші жартысынан бері
минералдық байланыстырушы заттар шығару өндірістерінде елеулі прогрессивтік
даму үрдісі болып келеді. Біріншіден, белгілі өндіріс технологиялары
жоғарғы деңгейге жетілдірілді, екіншіден, байланыстырушы материалдар сапасы
мен саны ұлғаюымен қатар түрлі жағдайда үйлер мен ғимараттардың
пайдалануына сәйкес мықтылық шегі (маркасы) жоғары, нешебір агрессивтік
жағдайға төзімді цементтер шығару әдістері қалыптасып, олармен
құрылысшыларды қамтамасыз ету проблемасы қазіргі күндері толыгымен
шешілген. Үшіншіден, қазір ТМД экономикалық кеңістігінде цемент өндіру
көлемі жылына 130 млн. т. асады. Цементтің түр-түрлерін және жиналмалы
бетон, темірбетон бұйымдары мен конструкцияларын жасау көлемі бойынша ТМД
дүниежүзінде бірінші орынға ие болып келеді.
Байланыстырушы материалдар өндірісінің мұнша дәрежеде дамуы, соған
байланысты неше түрлі құрылыстардың толық мағынадағы индустриялы салаға
айналғаны көптеген ғалымдардың және инженерлік - техникалық құрылысшылар
еңбектерінің арқасында. Әсіресе, жаңа байланыстырушы материалдар өндіру
жолында, оларды физика - химиялық тұрғыда қасиеттерін зерттеу, нәтижелерін
өндіріске еңгізу жөнінде еңбектері жетекші роль атқарған ғалымдарды атап
өту қажет. Олар - ҚСРО ҒА академиктері А.А.Байков, С.Д.Белянкин,
В.А.Обручев, П.А.Ребиндер, ҒА корреспендент мүшелері П.П.Будников,
В.В.Тимашев, Н.А.Торопов, профессорлар Ю.М.Бут, В.А.Кинд,
И.И.Китайгородский, В.Н.Юнг, В.И.Вернадский, С.И.Дружинин және т.б.
Жоғарыда келтірілген тұжырымдамалар гидравликалық байланыстырушы
(портландцемент және оның өзгеше түрлері) заттарына қатысты жазылды.
Органикалық емес байланыстырушы материалдың екінші тобын - ауалық
байланыстырушы заттары құрайды. Бұл топқа жататындарьг - кұрылыстық әк,
гипс және оның әр түрлері, ерітілетін шыны. Осы екі топқа кіретін
байланыстырушы заттарды минералдық байланыстырушы материалдары деп атайды.
Органикалық байланыстырушы заттарына жататындар -битумдар, қара майлар
(дегталар), шайырлар (шикі қара майлар [смолалар], желімдер (клей).
Енді минералдық байланыстырушы заттарға тән негізгі құрылыстық қасиеттерін
атап өтелік.
Органикалық емес байланыстырушы заттар жасанды ұнтақталынған дисперісті
ұлпа түрінде алынады. Ол сумен, қажет болған жағдайда кейбір тұздардың
ерітінділерімен араластырғанда, жұмсақты - қою және жеңіл қалыпталынатын
қамыр тәрізді масса бере алады. Онысы физика-химиялық процестер нәтижесінде
біртіндеп қатаяды да тас - сипатты денеге айналады. Көпшілік жағдайларда
байланыстырушы массаға толтырушылар қосады. Сонда толтырушылар
баиланыстырушыны үнемдеуге мүмкіндік тудырып, жасанды тас қасиетін
жақсартуга ықпалын тигізеді.
Минералдық байланыстырушы заттар белгілі бір ортада қатаю қаблеттілігіне
байланысты ауалық және гидравликалық болып екі топқа бөлінеді.
• Ауалық байланыстырушылар - құрылыстық әк, гипстік және магнезиялық
байланыстырушылар, ерітілінетін шыны. Бұлар тек ауалық ортада қатаяды және
беріктігін ұзақ сақтай алады.
• Тек суда ғана емес, тіпті сулық ортада одан да жақсы қатаюға және
мықтылыгын (беріктігін) ұзақ уақыт сақтауға немесе жоғарылатуға қабілетті
байланыстырушы заттарды сулана қатаюшы байланыстырушылар немесе
гидравликалық байланыстырушылар (глиноземдік жэне ұлғаюшы цементтер,
гипсоцемент, пуццоландық және кейбір жергілікті байланыстырушы) заттар деп
атайды.
• Автоклавта қатаятын байланыстырушы заттар (әкті -кремнеземдік, әкті -
нефелиндік, клинкерсіз шлактық және күлдік байланыстырушы) өзінше жеке
топқа бөлінеді, дегенмен мәні бойынша бұлар да гидравликалық
байланыстырушыларға жатады. Мұндай байланыстырушылар тек қыздырылған
қаныққан температурасы 175° С немесе одан да жоғары, қысымдығы 0,9 -1,6 МПа
булық ортада тиімді катая алады.
• Қышқылға төзімді озінше жеке байланыстырушы тобына қышқылтұрақты цемент
кіреді.
Байланыстырушылар беріктігі уақыт ішінде өзгереді. Сондықтан байланыстырушы
материалдарды, стандартта бекітілген жағдайда қатайғанда, белгілі бір
уақытта олардың қабылдаған беріктіктері бойынша бағалайды. Осы көрсеткішін
байланыстырушының маркасы ретінде қабылдайды. Мысалы, гипстік
байланыстырушылар маркаларын, олардың үлгілерін жасаганнан бастап 2 саг.
өткеннен кейінгі беріктіктері бойынша, ал портландцемент және оның өзгеше
түрлерінің маркаларын - 28 тәулік бойы тиісті жағдайда қатайғаннан кейінгі
беріктіктері бойынша бағалайды.
• Байланыстырушы заттардың қатаю процесінде шартты түрде екі кезеңді
ажыратады - ұстасу және қатаюдың өзі. Жұмсақ байланыстырушы қамыр қоюлана
және жұмсақтығын жоғалта бастау тұсы оның ұстасуының басталуына сәйкес
келеді. Одан әрі байланыстырушы қамыр тығыздыгын ұлғайта бере толық
қоюланады, сөйтіп барып, біртіндеп, әзірше айтарлықтай беріктігі жок, қатты
тас тәрізді денеге айналады. Осы кез ұстасу кезеңінің соңы ретінде
есептелінеді. Қайсыбір байланыстырушылар бірнеше минөт ішінде ұстасып
үлгереді, ал қатаю процесі бірнеше сағат бойы жүреді. Бұған мысал ретінде
гипстік байланыстырушыларды келтіруге болады. Ең баяу қатаятын ауалық
сөндірілген әк. Ол қалыпты жағдайларда тек бірнеше аптадан немесе
айлардан кейін ғана елеулі қатаяды.
Дәріс 2 Тақырыбы: Минералдық байланыстырушы заттар және
байланыстырушылардың жіктелуі
Дәріс жоспары:
1. Байланыстырушылардың жіктелуі
2. Минералдық байланыстырушы заттар
3. Байланыстырушы заттардың жалпы қасиеттері
4. Қатаю кезіндегі байланыстырушылардың көлемше өзгеруі.
Минералды байланыстырушы заттар деп сумен немесе тұздар ерітіндісімен,
оларды араластырған кезде жұмсақ жылжымалы қамыр беріп, кейін бірте-бірте
физика-химиялық процестердің эсерімен қатайып тас қалпына көшетін
ұнтақталған материалдарды айтады. Байланыстырушы заттардың бұл қасиетін
түрлі құрылыс ерітіндісін, бетондарды, силикаттарды, асбест-цементті жэне
сол сияқты материалдар мен бұйымдарды жасауда өте кең қолданады. Ең алдымен
қатаю және түрлі қолайлы жағдайда қатайғаннан кейінгі мықтылығын сулы
немесе құрғақ ортада сақтау қабілетіне сай минералдық байланыстырушы заттар
ауалық және гидравликалық болып екі топқа бөлінеді.
Ауалық байланыстырушылар тек қана құрғақ ауада қатайып, тас сияқты күйіне
көшіп жэне тек құрғақ ауада алған мықтылығын жоғалтпай сақтай алады.
Бұларға ауалық әк, гипстер байланыстырушылары, магнезиялы
байланыстырушылары, ерітілмелі шыны жатады.
Гидравликалық байланыстырушылар біраз алдын ала ылғалды ауада қатайғаннан
соң әрі қарай су ішінде де қатая беріп, мықтылық шегін, тек құрғақ ауада
қатайғандығымен салыстырғанда, едэуір ұлғайтады. 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, асаглиноземдік және гипсті -
глиноземдік цементтер алады.
Қышқылга төзімді байланыстырушы заттар. Бұл заттар алдын-ала ауада
қатайғаннан соң минералдык қышқылдар әсеріне төзіп, көп уакыт бойы
өздерінің мықтылығын сақтайды. Сондықтан оларды қышқылы бар ортада
пайдаланатын құрылыс материалдары мен бұйымдарын жасау үшін қолданады. Бұл
байланыстырушылар тобына қышқылға төзімді цемент, кремнефторлық цемент және
т.б.с.с. минералдық байланыстырушылар жатады. Автоклавта қатаюшы
байланыстырушы заттар тек 0,9 - 1,6 МПа қысымдағы және температурасы 175 -
200 С қанықтырылған бумен қыздырғанда қатайып, тас сияқты материалға
көшеді. Бұл топқа экті-кремнеземдық, әкті-нефелинді, клинкерсіз шлактан
және күлден жасалынған байланыстырущылар тобы жатады. Бұлар өздерінше жеке
бір автоклавта қатаюшы байланыстырушылар тобын құрайды.
Ауалық байланыстырушылар тек қана жер үстіндегі ылғалдылықтан жақсы
қорғалған үй-жайлар үшін қолданылады. Ал гидравликалық байланыстырушылар
жер бетіндегі ылғалдылығы жоғары ортада пайдаланатын түрлі үй-жайлар үшін
де, жер және су астындағы құрылыстар үщін де қолданылады. Сондықтан
байланыстырушылардың керектісін таңдап алу үшін ең алдымен үйдің және оның
конструкциялары мен бөлшектері қандай бір жағдайда, ортада пайдаланатынын
анықтап алу қажет. Соған сай керекті байланыстырушы затты ұсыну керек. Ол
үшін байланыстырушылардың ңегізгі қасиеттерін және ерекшеліктерін білген
жөн болады.
Байланыстырушы заттардың жалпы қасиеттері
Минералдық байланыстырушы заттар қасиеттері нағыз және салмалы
тығыздықтарымен, ұңтақтылық дәрежесімен, қалыпты (нормалдық) қоюлығымен,
ұстасу кезендерімен, қатаю жылдамдыгымен, мықтылық көрсеткішімен және түрлі
ортадағы төзімділігімен сипатталынады, яғни физика-химиялык, механикалык
қасиеттерімен сипатталынады.
Байлаңыстырущы заттардың нағыз тығыздылығы және
салмалы тығыздығы олардың көлемін білу үшін, кұрылыс ерітіндісі мен
кұрамдарын есептерде байданыстырушы шығынын анықтау үшін, көлемдерін біле
отырып олардың массасын білу үшін қажет.
Байланыстырушылар ұнтақтылығы олардың сумен немесе тұз ерітінділерімен
әрекеттесу жылдамдығына әсер етеді. Неғұрлым ұнтак болса, соғұрлым бұл
процес тез жүреді де, пайда болған камырдың кұрамы біркелкілеу болады,
болашақ мықтылық шегі жоғарылау болады.
Қалыпты (нормалдық) қоюлығы арқылы байланыстырушылардың осы қоюлықты алу
үшін су талапкерлігін, яғни кажет ететін су мөлшерін аныктайды. Нормалдық
қоюлығы олардың ұнтақтылығына, минералдық құрамына, бөтен минералдық
қоспалардың барына байланысты.
Байланыстырушы заттардың ұстасу мезгілдері оның сумен араласқан соң қамыр
қалпында созымдылығын (жұмсақтылығын) сақтау кезеңін көрсетеді. Жалпы
ұстасу процесінің мезгілі екі көрсеткішпен анықталады: байланыстырушы, оны
сұйықпен араластырған соң, бірте-бірте қоюлана бастайды. Мұны шартты түрде
«ұстасу мезгілінің басы» деп санайды /Б¥С/. Бұдан әрі қарай қамыр қоюлығы
арта түседі, созымдылығын мүлде жоғалтады, бойында әлі біраз сұйықтық
барлығына қарамастан, қатты дене қасиетіне ие бола бастайды. Бұл мезгіл
шартты түрде «ұстасу мезгілінің соңына» сай / Сүс/ келеді. Әсіресе, тез
ұстасатын байланыстырушыға құрылыс гипсі жатады, Оның ұстасу мезгілінің
басы Б¥С - 4-5 мин., соңы - Сүс - 10-15 мин. кейін. Өте баяу ұстасатын
байланыстырушыларға - гидратты құрылыс әгі жатады. Ұстасу белгісі 3-5
күннен кейің пайда болады. Гидравликалық байланыстырушылар: баяу
ұстасушылар /Б¥С >1сағ 30 мин/, нормалды ұстасушылар /Бүс - 45 минуттан -
1сағ 30 мин. шекті/ және тез ұстасушылар /Бүс <45 мин./ болып топқа
бөлінеді.
Қатаю кезіндегі байланыстырушылардың көлемше өзгеруі. Байланыстырушылардың
/цемент, эк/ қатаю кезінде көлемі едәуір отыру (кішірею) құбылысы
байқалады. Бұл бетонды жарып жіберетін деформация. Сондықтан мысалы,
цементті жэне экті міңдетті түрде инертті толтырушымен оптимал шамада қоса
қолданады. Сонымен Қатар конструкцияда, ғимаратта жобада көрсетілгендей
деформациялық жік қалдырады, көлемдік жэне температуралық деформациялары
жобаларда көрсетіледі. Қатаю жылдамдығы байланыстырушының сумен әрекеттесу
процерінің қарқынына байланысты. Мысалы, гипс байланыстырушы небәрі 1-2
сағ. қатайып үлгереді. Сөндірілген әктің қатаюы бірнеше жылдар бойы
созылады. Ал, цемент қатаю жылдамдығы бойынша былай бөлінеді: Әдеттегідей
қатаюшы /мықтылығы 28 күндік шағында нормалдалынған/, тез қатаюшы/
мықтылығы 1 жэне 28 күндік шақтарында нормалдалынған/, ерекше тез қатаюшы
/мықтылығы 1 күн және одан ерте уақытта нормалдалынған/
цементтер. Жасанды тастардың технологиясын
өндерде байланыстырушылардың жылу бөліп шығаратын қабілетін білу өте қажет.
Себебі алғашқы қатаю кезеңде осы жылудың эсерімен толтырушылар қыза,
көлемдері ұлғайып, бас кезіндегі цементтің байланыстырушы мықтылығының
шамалы болатынынан, конструкцияда жарық пайда болуына себеп болады.
Сондықтан жоғары экзотермиялы байланыстырушыларды үлкен көлемді
конструкциялар, әсіресе жазда, жасауға қолданбайды. Әрбір құрылыс
материалдар мен бұйымдарды жасау технологиясының уақытын және олардың қатая
жетілу әідістерін есептегенде қолданылған байланыстырушылардың физика-
химиялық сипаттамасын, яғни, коллоидалық системаның динамикасын жақсы білу
қажет. Демек, осы системада болатын процестерді білу үшін ұстасу жэне қатаю
мезгілдерінде пайда болатын өте қанық ерітінділердің, біріктіретін гель
системасының, оның кристалдық структураға көшу тәртібін және солар сияқты
т.б. физика-химиялық құбылыстарды білген жөн.
Ұстасу және қатаю мезгілдерінде жүретін процестерді түрлі химиялық,
технологиялық және термофизикалық факторлардың әсері арқылы қажетті бағытта
өзгертіп отыруға болады. Мысалы, коагуляция процесін және оған байланысты
коллоидты системада болатын басқа процестерді, яғни катаю процестерін
тездету үшін температураны өзгерту керек. Осы мақсатпен бетондарды ыстық
ылғалды бумен өңдейді немесе жоғары экзотермиялы цементер
қолданылады.
Байланыстырушы заттардың коллоидтық системасының жетілдіру процесін тездету
үшін кейбір электрслидтерді
және т.б./ қоспалар ретінде қолданады. Қорыта келгенде, жасанды
тастарды дайындау және өңдеу технологиясы байланыстырушы заттардың және
коллоидты жүйелердің касиеттерін білуге негізделген. Қатаю кезіндегі
жүретін физика-химиялык процестердің негізін білу жасанды тастардың
технологиялық белеулерін дұрыс ұйымдастыруға, технологиялық жэне физика-
механикалық қасиеттерінің көрсеткіштерін жоғарылатуға мүмкіндік тудырады..
Дәріс 3 Тақырыбы: АУАЛЫҚ БАЙЛАНЫСТЫРУШЫЛАР
Дәріс жоспары:
1. Ауалық байланыстырушылар
2. Гипстік байланыстырушылар, түрлері және оларды өндіру үшін
қолданылатын шикізаттары.
3. Құрылыс гипсінің өндірілуі
4. Төмен температурада күйдірілген гипстік байланыстырушыларының қатаю
теориясы
5. Гипстердің қасиеттері және қолданылуы
Жоғарыда аталғандай, бұл топқа жататын минералдық байланыстырушылар
мықтылығын тек ауада ғана сақтай алады. Су ішінде осы байланыстырушы
негізінде жасалған материалдар, еріп немесе жұмсарып мықтылығын төмендетіп
жібереді. Құрылыс өндірісінде, көпшілігінде қолданылатын ауалық
байланыстырушыларға гипстік байланыстырушылары, ауалық құрылыс әгі,
магнезиалдық байланыстырушылары және ерімелі шынылар жатады.
Гипстік байланыстырушылар. Гипстік байланыстырушыларының түрлері және
оларды өндіру үшін қолданылатын шикізаттары.
Гипстік байланыстырушылары деп жарты сулы гипстен немесе сусыз
ангидриттен тұратын, гипс тау жынысын қыздырып және майдалап алатын,
материалдарды айтады.
Жылумен өңдеу температурасына байланысты гипстік байланыстырушылары екі
топқа бөлінеді: төменгі температурада /төм/ күйдірілетін кәдімгі және
жоғарғы температурада (биік) күйдірілетін (ангидриттік) гипс. Біріншісін
гипс тау жынысын /СаS04 х 2Н 2О/140 - 190 С қыздыру арқылы алады. Ол
негізінде жарты сулы гипстен /СаS04-08НО/ тұрады. Ерекшелігі - тез қатаяды.
Екінші тобын - жоғарғы температурадам /600 - 900°С/ күйдіру арқылы алады.
Бұлардың құрамы көпшілігінде сусыз ангидриттен /СаS04/ тұрады. Ерекшелігі -
баяу катаяды. Төменгі /төмен/ температурада күйдірілініп алынатын гипске
мына төмендегілер жатады.
1. Кәдімгі құрылыс гипсі; 2. Техникалық /мықтылығы жоғары/
гипс; 3. Қалыптық гипс;
Жоғарғы /биік/ температурада күйдірілініп алынатын гипстер
мыналар:
1. Ангидриттік цемент;
2. Өте жоғарғы температурада күйдірілетін гипс - эстрих-гипс. Кейде
ангидриттік байланыстырушыларды табиғи ангидритті күйдірмей-ақ,
қатаюды қоздыратын әк қоспаны қосып ұнтақтап алуға болады.Сондай-ақ,
гипстер байланыстырушыларына құрамы негізінде жарты сулы гипстен жэне оған
қосымша әктен, цементтен, ұнтақталған түйіршікті домна қоқысынан тұратын
күрделі композицияларды жатқызуға болады. Бұлар
қосымша құрамдаушының түріне байланысты гипсдене цементті, гипсдене
қоқысты және басқа да сол сияқты байланыстырушылар болып бөлінеді.
Гипстер байланыстырушыларын өндіру үшін шикізат ретінде екі сулы табиғи
гипс тасын, сусыз ангидритті, сазды гипс тасын және кейбір екі сулы немесе
сусыз күкірт қышқылды кальцийден (Са804) тұратын кейбір өндіріс
қалдықтарын, тіпті болмаса олардың араласпаларын /фосфогипс, борогипс жэне
т.б./ қолданады. Дегенмен гипстік байланыстырушыларын алу үшін екі сулы
табиғи гипс тасын басымдау қолданады. Мемлекеттік стандарттың талабы
бойынша бұл тау жынысында Са804 ■ 2Н20 мөлшері 65%-дан кем болмауы керек.
Фосфогипс табиғи фосфаттардан фосфор қышқылын және фосфорлық тыңайтқыштарды
алғаннан шығатын қалдық. Бір тонна I фосфор - қышқылын алғанда 4 тонна
фосфогипс қалдығы пайда болады. Фосфогипсте 80-98 % Са804 ■ 2Н20 болады.
Бірақ сапасын төмендететін 25% шамадағы ылғалдылықпен 0,5-1,2 пайыз
фосфаттар /Р2О5/ мен фтор қоспалары да болуы мүмкін. Неғұрлым Р2О5 саны көп
болса соғұрлым фосфогипстің сапасы төмен болады.
Борогипс - бор қышқыл өндірісінен шығатын қалдық. Оның ылғалдылығы 40-50 %-
ға дейін жетеді, құрамында кальций сульфаты басым, 8Ю2 саны 20-25, В2О3 -
0,5-1,5 пайыз.
Біздің республикамызда гипс байланыстырушыларын өндіру үшін шикізат қоры
жеткілікті.
Құрылыс гипсінің өндірілуі
Құрылыс гипсін өндіру бірнеше сатыдан тұрады: алдын-ала шикізатты
дайындайды, ягни гипс тасын кептіріп және майдалайды; оны шахта немесе
айналмалы пеште, қазанда қыздыру арқылы дегидратациялайды; гипс тасын
дегидртация процесінің алдында немесе соңында ұнтақтайды.
Кейбір жағдайларда алдымен екі сулы гипс тасын кептіріп,
Імайдалап, одан кейін ұнтақтайды (бірінші майдалау (жэне алынған дайын
жарты сулы гипсті тағы ұнтақтайды) екінші ұнтақтау). Бұл өндіріс
тэртібінің жүйесі гипс тау жынысының дегидратациясын
қамтамасыз ету үшін қолданылатын жылу агрегатының түріне
байланысты. Қазіргі уақытта гипс байланыстырушыларын
өндіру процестерінің бірнеше схемасы белгілі (сур. 2.1).
Бірінші әдіс бойынша біркелкі сапалы гипс онша алынбайды. Екінші әдіс -
бірыңғай сапалы гипс алуға мүмкіндік береді. Үшінші әдіс - ең
жетілген технология, өнімнің сапасы жоғары, бірақ қымбатқа
түседі.
• Екі сулы гипстің дегидратациясы. Екі сулы гипс температура көтерілген
сайын бірте - бірте суынан ажырайды, ең жоғарғы температурада терең
күйдірілген, ерімейтін құрамға айналады. Күйдірудің температурасы мен мән -
жағдайын реттей отырып, құрылыс - техникалық қасиеттерінің ерекшелігі бар
түрлі гипстер байланыстырушыларын алуға болады.
Екі сулы майдаланған табиғи гипстің дегидратациялану дәрежесі оны жылумен
өңдеу температурасына жэне ұзақтығына байланысты, сондай-ақ су буының
қысымына да тәуелді.
Екі сулы гипс 100 - 140 °С шамада қыздырғанда дегидратация процесі
Жылдам жүреді[pic]
жарты сулы гипс, яғни құрылыс гипсі пайда болады. Мысалы:
[pic]
Төмен температурада күйдірілген гипстік
байланыстырушыларының қатаю теориясы
Гипстік байланыстырушыларының қатаюы оны сумен араластырғанда алынатын
жылжымалы жұмсақ қамырдың 1,5-2 сағ. ішінде тасқа айналу қабілеті
нәтижесінде болады. Қатаю процесі химиялық негізінен қарағанда үш кезеңнен
тұруы мүмкін.
Бірінші кезеңде /даярлық кезеңі/ жарты сулы гипс түйіршіктері сумен шектесе
келіп, қаныққан ерітінді пайда болғанша, сыртынан ери бастайды. Мұнымен
қабаттаса жарты сулы гипстің гидратациясы төменде көрсетілген реакция
бойынша басталады:
СаS04■ 0,5 Н20 + 0,5Н20 = СаS04■ 2Н20
Бұл мезгіл гипс қамырының күйі жұмсақтығымен /созымдылығымен/ сипатталады.
Академик АА.Байков бұл кезеңді «еру кезеңі» немесе «дайындық кезеңі» деп
атаған.
Екінші кезеңде /коллоидация кезеңі/ ерітілген жарты гидраттың
гидратациясымен және оның екі сулы гипске көшкенімен қабаттаса судың
тікелей катты жарты сулы гипске қосылу процесі де жүреді. Осының
нәтижесінде өте дисперсиялы кристалдық түйіршіктерден тұратын екі сулы гипс
пайда болады. Осы жағдайда екі сулы гипстің ерігіштігі жарты сулы
гипстікімен салыстырғанда едәуір аз болғандықтан, бастапқы жарты сулы гипс
бойынша қанық ерітінді пайда болып жатқан екі сулы гипс мөлшері бойынша
қанықтыгы асып кеткен ерітінді болып шығады. Жаңадан пайда болған екі сулы
гипс өзімен қаныққан ерітіндіде молекулалалық ери алмайды. Сондықтан,
қанықтығы асып кеткен ерітіндіден екі сулы гипс жеделдете бөлініп, геля
/студня/ түсті микрокристалдық коллоидты - дисперсиялы масса құрайды. Бұл
массада екі сулы гидраттың кристалдары бір-бірімен Ван-дер-вальстік
молекулалар ұстасу күшімен байланысқан. Бұл мезгіл қамырдың қоюлануымен
/ұстасуымен/ сипатталынады.
Екінші кезеңде бірінші кезеңге қарағанда көп жылу бөлініп шығу процесі
жүреді, себебі, бұл кезеңде екі сулы гипстің эндотермиялық еруі өтпейді.
Осы екінші кезеңді А.А. Байков «коллоидация кезеңі» деп атаған, демек,
байланыстырушының көпшілік массасы су эсерімен коллоидалық қалпына
айналады. Сөйтіп, гель сияқты микрокристалды коллоид массасын құрайды.
Үшінші кезеңде /кристализациялану кезеңі/ пайда болған гель /колоидты -
дисперсиялы масса/ тұрақсыз болғандықтан, оның майда кристалдары қайтадан
іріленеді де, бір-бірімен жабыса өсіп қатты дене береді, міне, гипс қамыр
жүйесінің қатаюы мен мықтылығының өсуі осы процестердің жүруімен
түсіндіріледі. Бұл кезең «кристалдану кезеңі» деп аталған.
Талқыланған кезеңдер бірінің соңынан бірі жүрмейді, қайта бір-бірімен
қабаттасып, қосыла жүреді. Бұл процестер барлық жарты сулы гипс толығымен
екі сулы гипске көшіп біткенге дейін жүреді -іс жүзінде гипсті сумен
арластырғаннан соң 20-40 мин. кейін аяқталады. Осы уақыт шамасында гипс
ылғалды күйінде ең үлкен мықтылығына ие болады. Ал, бұдан былайғы
мықтылығының өсуі оның кебуіне байланысты. Себебі, жүйені кептіру
процесінде су ерітіндісінен қалған екі сулы гипс бөлініп шығады да
кристалдық денелердің бір- бірімен жабысқан жіктерін дәнекерлеп,
біріктіреді. Гипс бұйымдары толық кептірілгенде, олардың мықтылығының
ұлғаюы тоқтатылады. Осыған байланысты, гипстен жасайтын бұйымдар
технологиясында кептіру - керекті операция. Бірақ, екі гидратты кальций
сульфатының дегидратациялануынан сақтану үшін кептіру температурасы 60-70°С
жоғары болмау керек.
Гипстердің қасиеттері және қолданылуы
Төменгі температурада күйдірілген гипс байланыстырушыларының қасиеттері
ұқсас. Басты айырмашылығы - олардың су талапкерлігінде. Нормалды қою гипс
қамырын алу үшін /3-модификациялы гипс өз массасынан 50 - 70% су қажет
етеді, ал сс -модификациялы гипсі - 30 - 45%. Жарты гидраттың екі гидратқа
көшкендегі гидратация процесі үшін осы судың небәрі 18,6 пайызы қажет.
Химиялық процеске қатыспаған судың артығы кептіру мезгілінде
ажырайды. Сондықтан, қатайған гипстің кеуектігі 30-50 % болады. а -
модификациялы гипсінің кеуектігі аздау болады, сондықтан, оның мықтылығы /3
- модификациясынан жоғарылау.
Жылумен оңдеу аркылы алынған жарты гидратты кальций сульфаты үшін стандарт
/МОСТ 125 - 79/ бойынша 12 маркаға бөлінеді /МПа/ Г -2, Г - 3, Г -5, Г - 6,
Г - 7, Г - 10, Г - 13, Г - 16, Г -19, Г - 2, Г - 25. Сонымен қатар,
игендегі ең аз мықтылығының мәні -1,2-ден 8 МПа-ге дейін.
Тор көзінің мөлшері 0,2 мм електегі қалдығы арқылы /пайызбен/ анықталатын
диірменде тарту ұнтақтылығы бойынша гипс байланыстырушылары үш топқа
бөлінеді:
1. Ірілеу тартылған - електегі қалдығы 23 %; 2.0рташа тартылған - електегі
қалдыгы 14%; 3. Майда тартылған - електегі қалдығы2%.
Гипс байланыстырушылары жеделдете ұстасады және тез қатаяды. Қатаю
жылдамдығы бойынша олар үш класқа болінеді: тез қатаюшы /А/, нормалды
қатаюшы /Б/, баяу қатаюшы /В/. Әр класқа сай ұстасу мезгілдерінің басы -
2,6 жэне 20 мин. ерте болмау керек, соңы - 15 және 30 мин. /класс В үшін
нормасы жоқ/ кеш болмау керек. Гипстің ұстасу мезгілдері шикізаттың
сапасына, оны ондіру жағдайына, сақталуының ұзақтығына, құйған судың
молшеріне, су мен гипсті араластырар кезіндегі температураға, араластыру
жағдайына, қоспаның қосылуына және т.б. факторларға байланысты.
Гипстің ұстасу мезгілін едэуір тездету үшін қалыпты қоюлыққа керекті судан
аз сумен араластырады немесе гипс қамырының температурасын 40-45 °С-ка
дейін котеру арқылы да тездетуге болады. Ал, бұл температурадан жоғарырақ
жылытса, қатаю жылдамдығы баяулайды. Гипс массасының температурасы 90-100
°С-қа дейін котерілгенде, ұстасу және қатаю процестері тіпті тоқталады.
Себебі, бұл жэне бұдан жоғарғы температурада жарты сулы гипстің судағы
ерігіштігі екі гидраттық гипс ерігіштігінен көп томен болып кетеді. Осы
жағдайға байланысты жарты гидраттың екі гидратқа кошуі тоқтайды, демек,
осыған байланысты қатаюы да тоқтайды.
Егер гипсті толтырушылармен /құммен, шлакпен, ағаш ұнтағымен, керамзитпен,
перлитпен және т.б./ араластырса, онда оның ұстасуы баяулайды. Гипстің тез
қатаюы одан әртүрлі бұйымдар жасарда оте тиімді қасиет. Бірақ, кейбір
жағдайларда гипстің тез ұстасуы онша қолайлы болмай, қайта ондірісте
кедергі болып шығады. Сондықтан, гипс қамырының ұстасуын тездету немесе
баяулату үшін оны сумен араластырар кезде кейбір қоспалар қосады,
демек, қосындылар қолдана отырып гипстің ұстасуын керекті мезгілге
реттейді. В.Б. Ратинов бұл қоспаларды эсер ету механизмдеріне байланысты 5
класқа бөлуді ұсынған. I класс - күшті және әлсіз электролиттер
/Ма2S04,КСІ
т.б./ және кейбір электролиттерге жатпайтындар. Бұлар жарты және екі
гидраттың суда ерітімділігін өзгертеді, гипстер түйіршіктерін қиын еритін
жұқа қабықпен қаптамайды.
Егер HСІ,КСІ,Nа2S04 және т.б. қоспалары жарты гидраттың суда еруін
тездететін болса, онда гипстің қатаюы жылдамдайды. Ал, егер аммиак, этил
спирті жэне сол сияқтылар оның суда еруін нашарлатса, онда қатаю мерзімі
қайта баяулайды. Гипстің қатаю жылдамдығы бұл қоспалардың концентрациясына
да байланысты. Сондықтан, оларды тэжірибе жүзінде тексерген жөн.
II класс - екі сулы гипстің кристалдану процесіне ұйытқы болатын
кристалданған дайын СаS04 -2Н20;СаНР04 -2Н20 және сол сияқты заттар. Бұлар
гипстің қатаюын тездетеді.
Бұл екі кластағы қоспалардың «тиімділік табалдырығы» болады, демек, гипстің
ұстасуын максимум жылдамдататын немесе максимум баяулататын концентрациясы
бар. Әдетте, мұндай әсер бұларды гипс араластыруға қажет суға 2-3 пайызға
дейін қосқанда қамтамасыз етіледі.
III класс - жарты және екі сулы гипс түйіршіктері өз беттеріне тартып
алатын және кристалдар туындыларының пайда болу жылдамдығын азайтатын
сыртқы беті активті заттар /сульфитноспирттік барда, кератинді, әктілі
желім және сол сияқты баяулатушылар/.
Бұл қоспалар құрылыста гипс қамырын жұмсартушы және оның ұстасуын
баяулатушы заттар тобы деп аталады. Себебі, жарты гидратты түйіршіктерінің
сыртына сорбцияланып, керекті жылжымалы гипс қамырын алу үшін қажет су
мөлшерін азайтады, гипс қамырының жылжымалылығын асырады.
IV класс - жарты гидрат түйіршіктерінің бетіне қиын еритін бірікпеден
қорғаушы пленка кұрайтын заттар /фосфаттар, сілті металдарының бораттары,
натрий фосфаты, бура, бор қышқылы/ сондықтан да, бұлар гипс қамырының
ұстасуын баяулататын заттар болып табылады.
V класс - турлі кластарға жататын заттардан тұратын күрделі қоспалар. Бұл
сияқты күрделі қоспаларды қолдана отырып, гипс қамырының жылжымалылығын,
ұстасу мезгілін, қатаюын, гипстің мықтылығын керекті бағытта өзгертуге
болады. Бірақ, мұндай нэтижелерге тэжірибе жүзінде зерттеп барып алынған
күрделі қоспалар арқылы жетуге болады.
Басқа минералдық байланыстырушылармен салыстырғанда жарты сулы гипстің
ерекшелігі - оның қатайғанда көлемін I пайызға шекті ұлғаюында. Бұл ұлғаю,
элі ұстасу процесі алаңсыз бітпеген массада болатындықтан, қалыпты
тығыздап, жақсылап толтыруына эсер етеді. Гипстің осы қасиеті оны түрлі
көркем бұйымдар құю үшін кең қолдануға мүмкіндік береді.
Гипстің ең бір үлкен кемшілігі - оның жүк астында едэуір жайыла
деформациялануы мен суға төзімсіздігінде. Суға төзімділігін біраз арттыру
үшін бұйымдар жасар алдында түйірленген және майдаланған домна қоқысын,
гидрофобты қоспаларды қосу керек.
Жогаргы температурада куйдірілген гипс
байланыстырушыларына ангидрит цементі жэне эстрих - гипс жатады.
Ангидрит цементі табиғи гипс тасын 600-700°С температурасында күйдіру
арқылы алады:
СаSӨ4-2Н2O 600"700"с >СаSO4+2Н20
[pic]
Алынған өнім - «өлтіре күйдірілген» сусыз ангидрид/СаS04/ суда ерімейтін
зат. Оның суда еритін және ұстасатын, қатаятын қасиеттерін қоздыру үшін
оған түрлі катализаторлар /3-^4% эк, 10+15% домна қоқсы, натрий сульфаттары
мен бисульфаттарының {Nа2S04,МаНS04) қоспасына 0,5 - 1,0 пайыз темір немесе
мыс купорасы қосылған араласпа жэне т.б./ қосып диірменде ұнтақтайды.
Алынған өнім ангидрит цементі деп аталады. Оның ұстасу мезгілінің басы 30
мин. ерте, ал соңы - 24 сағ. кем болмайды. Ұнтақтылығы № 008 елегіндегі
қалдығы бойынша 15 %-дан кем болу керек.
Қалыпты қою қамырдан жасалған үлгінің созғандағы мықтылық шегі/ МПа/:
1 тэуліктен кейін -2 - 2,5; 7 Тэуліктен кейін - 3 - 3,5; 28 тэуліктен кейін
- 3,5 - 4,5; Қысқандағы мықтылық шегі /МПа/:7 тәуліктен кейін - 20-25; 28
тэуліктен кейін - 25-35;
Өте жогары температурада күйдірілген гипс /эстрих - гипс/. Бұл гипсті екі
сулы гипс тасын 800-1000°С температурада күйдіріп, ұнтақтап алады. Ол сусыз
ангидрит пен ІСаS04І әктен /3-5 % СаО/
тұрады. Жоғарғы температурада СаS04 ыдырап, одан 3 - 5 % СаО
пайда болады. Бұл СаО катализатор ролін атқарады. Сондықтан, эстрих - гипс
суда ериді, гидратацияланады. Үстасу мезгілінің басы 2 сағаттан ерте
болмайды, ал соңы - 16-36 сағаттан соң бітеді. Нормалдық қою гипс қамырын
алу үшін 28-32 % су жұмсалады. Қысқандағы мықтылық шегі 28 тәулік шағында 5-
20 МПа.
Биік күйдірілген гипстің ерекшелігі - оның суга және аязға төзімділігінің
жоғарылығында. Сондықтан да оны кейде гидравликалық гипс деп те атайды.
Суға төзімділігінің басымдылығын оның тыгыздығының жоғары екеніне жэне суды
аз қажет ететіндігіне сүйене түсіндіруге болады. Оның үстіне бұл гипс
үйкеліске төзімді, сондықтан да оны жіксіз еден төсеуге немесе линолеум
астын тегістетуге жиі қолданады, қабырға қалауға және жасанды мрамор
дайындау үшін де қолданады.
Төмен температурада куйдірілген гипстік байланыстырушы заттарды құрғақ гипс
сылағын, бөлме қоршайтын плиталар мен панельдер, архитектуралық бөлшектер,
дыбыс өшіретін бұйымдар және т.б. материалдар жасауға қолданады.
Дәріс4 Тақырыбы: Ауалық кұрылыс әгі . Әк туралы түсінік
Дәріс жоспары:
1. Ауалық кұрылыс әгі . Әк туралы түсінік
2. Кесек және майдаланған әкті өндіру тәсілдері
3. Гидраттық әктің қатаюы.
4. Әктердің қолданылуы
Ауалық құрылыс әгі деп 8%-ға дейін саз және құм қоспасы бар карбонатты
тау жынысын балқу температурасына жеткізбей күйдіріп алатын өнімді айтады.
Бұл тау жынысын көмір қышқыл газы /СО2/ түгел бөлінгенге дейін күйдіреді.
Сондағы алынатын өнім негізінде СаО және Мg0 тұрады. Неғұрлым осы
оксидтердің мөлшері көп болса, соғұрлым әктің сапасы жоғары. Магний
оксидінің мөлшеріне байланысты әк былай бөлінеді: Мg0 5% көп болмаса -
кальцилі; Мg0 5-20% -магнезиалды; Мg0 20-40 % - доломитті әк болып аталады.
Өртегеннен кейінгі алынатын өнім - бірден қолдануға жарамсыз, жартылай
дайындалған өнім. Оны қорытылмаған /сөндірілмеген/ әк тасы дейді. Одан
дайын байланыстырушы алу үщін әк тасын алдын ала химиялық жолмен
ұнтақтайды, яғни әкті сумен сөндіреді/ қорытылған эк - гидрат ұлпасы
алынады/ немесе механикалық жолмен диірменге тартып ұнтақтайды /ұнтақталған
сөндірілмеген әк алынады/.
Әктің түрлері. Әкті құрылыс эгі жэне технологиялық әк деп екі топқа бөледі.
Бірінші тобы құрылыста байланыстырушы зат ретінде түрлі ерітінділер
дайындау үшін және үй - жайды әктеу үшін пайдаланылады. Екіншісі -
технологиялық процестерде, мысалы, силикат кірпіштері мен бетондарды алу
үшін жэне темір қорытуда қолданылады.
Түйіршік құрамы бойынша өндірілетін әктер кесек тасты, ұсақталған,
ұнтақталған және ұлпа түсті әктер болып бөлінеді. Кесек әк тасын, карбонат
жынысын шахтылы пеште күйдіру арқылы алады. Мөлшері 0-3 мм ұсақталған
фракциялы кесек экті уатқышпен майдалап алады. ¥нтақ әкті, кесек экті
немесе ұсақталған әкті диірменге тартып алады немесе бұл эктерді домна
қоқыстары мен күлдерін және кұмды қоса қабаттап диірменге тартады. Үлпа
тэріздісін кесек тас экті сумен сөндіру жолымен алады, оны гидратты әк деп
те атайды. Суды көптеу қосып, әк қамырын алады, суды одан да көптеу құйып -
әк сүтін алады. Ал, техникалық талап бойынша эк негізгі оксидтер мөлшеріне
сай кальцийлі, магнезиалды жэне доломитті эктер болып бөлінеді. Кальцийлі
әк 40-60 % СаО жэне 8% дейін Мg0 құралады. Оны аздаған доломиті бар
известняк пен борды күйдіру арқылы алады. Магнезиалды әк 50-85 % СаО жэне
20 % дейін МgО құралды. Ал, доломитті экте 50-65% СаО жэне 40% дейін Мg0
болады. Магнезиалдық және доломиттік әктерді долмитті эк тастары мен
доломитті қайнатулы пеш қабатында күйдіріп алады. Қатаю шарты бойынша
құрылыс әгі екі топқа бөлінеді. Біріншісі -тек қана құрғақ ауада қатаятын
ауалық әк, екіншісі - гидравликалық әк - ауада да, ылғалды ортада да
қатаяды.
Кесек және майдаланған әкті өндіру тәсілдері
Әк өндіру тәсілі мынадай процестерден тұрады: тау жынысын шығару /алу/, оны
ұсақтау, сортқа айыру, сумен араластыру; тау жынысын, отынды мөлшерлеу жэне
оларды күйдіру пешіне жеткізу; тау жынысын күйдіру /әк кесегін алу/, экті
ұнтақтау (ұнтақталған әкті өндіру).
Схемада /2.4. сур./ көрсетілгендей, шикі материалды күйдіруге дайындау
тэсіліне байланысты эк өндіру құргақ жэне сулы тәсілі болып екіге бөлінеді.
Құрғақтай өндіру тәсілінде барлық процестер шикі материалды табиғи
ылғалдылығында қолдана отырып орындалады, ал сулы тәсілінде шикі тау жынысы
ұсақталынады және белгілі мөлшерде су қосып үдемелі түрде араластырылады
да, су суспензиясы - шлам алынады.
[pic]
Құрғақ тәсіл өндірісі Бұл тәсілде өндіріс процестерінің схемасын және оған
сай жабдықтарды /құрал - саймандарды/ таңдап алу тау жынысының химиялық
құрамына, ылғалдылығына, мықтылығына жэне т.б. қасиеттеріне байланысты.
Әкті осы өндіріс тэсілі бойынша құрылыс ылғалдылығы 25 пайыз ізбес тасынан,
доломиттен өндіреді.
Мықты жэне орташа мықты, фракция мөлшері 180 - 120, 120 - 80, 80- 40 мм
ізбес тас кесектерін күйдіру үшін шахты пешін қолданады. Өндіру
технологиялық схемасы 2.5. суретте бейнеленген. 40-20 мм фракциясын - пешке
жалғас жерде шикіні қыздыратын сайманмен жабдықталған қысқа айналмалы
пеште; 20-5 мм фракциясын ұзын айналмалы пеште; 25-12 жэне
12-3 мм фракцияларын пештің қайнамалы қабатында; ылғалдылығы 25 %,
фракция ірілігі 40-20 мм жұмсақ ізбес тасын жэне мөлшері 40-20 мм жэне 20-5
мм бор фракцияларын ұзын айналмалы пеште күйдіреді.
[pic]
Сулы тәсіл өндірісі. Осы тәсілмен әндіргенде табиғи ылғалдылығы 25 % көп
борға су қосып, қоюлығы қаймақ тәрізді шлам болғанша майдалайды /езеді/.
Бұл борлы шламды жалпақ бассейінде гомегенизацияланғаннан соң ұзын
айналмалы пешке күйдіруге жібереді. Сулы тәсіл ондірісінің кемістігі -
сонша көп судың буланып шығуы қажеттігіне байланысты отын шығынының
коптігі. Сондықтан, бұл тэсіл шикі материалдың табиғи ылғалдылығы жоғары
болғандықтан құрғақтай әндіру тэсілін қолдануға болмайтын жағдайда ғана
қолданылады.
өндірілмеген үнтақталган әктің қатаюы. жоғарыда атап өткендей, ұнтақталған
әк оны шамалы сумен араластырғанда гидратты қатаю қабілетін көрсетеді.
Осының салдарынан сөнбеген эктен жасалған ерітінділер және бетондар
біртіндеп қатты денеге айналады. Бұл процестің химиялық мэнін былайша
түсіндіруге болады:
СаО + Н20 = Са(ОН)2; Мg0+Н20 = Мg(ОН)2
Демек гидратты қатаюдың мәнісі оксидтердің сумен әрекеттескенінен гидраттық
құрамдардың пайда болуында жэне олардың кристалдануында.
Әктің қатаю процесін, А.А. Байков көрсеткендей, шартты түрде мына
төмендегіше бірнеше этапқа бөлуге болады:
1. СаО суда еруі. Бұл процес өте тез өтеді. Кальций гидроксидімен Са(ОН)2
қаныққан ерітіндіні құралады;
2. Кальций оксидінің/ СаО/ гидратациясы. Кейінгі кезде зерттегендегі
мэліметке қарағанда гидратация аралық қосылу продуктасын бере жүреді,
мысалы: СаО + 2Н20<^СаО-2Н20;
СаО ■ 2Н20 <-> Са(ОН)2 + Н20 + 65,5қЦж',
З.Коагуляциялық структураның құралуы, оның ерімелдігі көп болмағандықтан ол
өте қаныққан ерітіндіні береді де біртіндеп коллоид түрінде/гель/бөлініп
шығады. Са(ОН)2 түйіршіктері бірте -бірте өзара бірігіп коагуляциялық
структура құрайды.
4. Кристалдық өсімталдың /өскіннің/ кұрылуы. Са(ОН)2 коллоид күйінде
термодинамикалық тұрақсыз болғандықтан
кристализацияланады. Алдымен аздаған мөлшерде кристалдық туынды өсімдіктер
пайда болады да, біртіндеп саны өсе береді. Осыдан кейін жеке кристалдардың
өсу процесі басталады. Бұл процес ұлғайған кристалдардың бір-бірімен
байланысып қосылса, ұлғаюына жалғасады.
Осындай типті қатаю схемасын гидротациялық қатаю схемасы деп атайды.
5. Құрғақтану. Әктік құрылыс ерітінділерінің құрғау мезгілінде кристалдану
және карбонизациялану процестері жалғасып жүре береді.
Осындай гидратациялық қатаю мезгілінде пайда болған жылуды дер кезінде
аластаудың жэне сумен мөлшерлік қатынастарын дұрыс тағайындаудың ерекше
маңызы бар. Тәжірибе бойынша, гидратациялық қатаю үшін судың мөлшерін
сөнбеген эктің салмағынан 100-150 пайыз алу қажет.
Қатаю кезіндегі айтылған процестерді мына схема бойынша елестетуге болады:
Қаныққан Са(ОН)2 Кальций оксидінің
Аса каныкқан
ерітіндісі пайда алдын - ала ерімей - ақ
ерітіндіден Са(ОН)2
болғанға дейін СаО ____ Са(ОН)2 ____
коллоидасының/геля/
еруі коллоидасын/гелясын/
кристалдану процесі
құруы/аса қанықкан
ерітінді
Гидраттық әктің қатаюы.
Әктің бұл түрі сумен араластырылғанда жұмсақ қамыр береді. Бірақ, жылу
пайда болмайды. Себебі бұл әк элдеқашан сөндірілген, демек гидратация
процесі өтіп кеткен. Сондықтан гидраттық әк негізінде құрылыс ерітінділері
өте баяу қатаяды. Кэдімгі температурада ерітінділердің қатаюы қатар жүретін
екі процестен тұрады: 1. Бос араласқан судың буланып жоғалуы және қаныққан
Са(ОН)2 ерітіндісінен оның біртіндеп кристализациялануы; 2. Ауадағы
көміртегі қышқылының /С02/ эсерімен кальций тотығы гидратының Са(ОН)2
біртіндеп кристалдануы. Жоғарыда айтылғандай бұл процестің жүруін мына
формуламен көрсетуге болады:
Са(ОН)2 + С02 +пН20 = СаСО2 + (п + \)Н20
Формулада көрсетілгенге сай карбонизация процесі алғашқы кезде ғана тез
жүреді, бірақ ылғал шартты түрде болу керек. Пайда болған карбонаттың майда
кристалдары бір - бірімен жалғасып, кальций гидроксидімен Са(ОН)2 жэне
құмның Sі02 түйіршіктерімен байланыса ұлғаяды. Осы процестердің арқасында
қатты фазаның көлемі ұлғайып, қатайып келе жатқан құрылыс ерітіндісін
тығыздап мықтылыгын асырады. СаСОз пайда болуымен қатар
СаСО2 пСа(ОН)2тН20 типті қосынды түзілуі мүмкін. Бірақ, уақыт
өткен сайын судың булануы жэне ерітіндінің карбонизациялануы жоғарыда
айтылған себептерге байланысты уақыт өте баяулай береді.
¥нтақталган карбонатты әктің қатаюы. Әктің бұл түрінің қатаюын қамтамасыз
ету үшін оның төмендеу экзотермиялығын еске ала отырып, сумен эктің
оптимапдық қатынасын анықтап алған жөн. Айта кететін нәрсе, осы эктің
кұрамындағы СаС03 көптеген кристалдар центрін құрып қатаю процесін
қолдайды.
Әктердің тасылуы және сақталуы. Сөндірілген кесек әкті тұтынушыларға
контейнермен жібереді. Сөндірілмеген ұнтақталған әк крафтцеллюлозадан
жасалған битумдалған қағаз қапшықтармен арнаулы вагондарға салып
жіберіледі. Тартылған экті өндіргеннен соң қоймада 5-10 күндей,
қапшықталған әкті 15 күндей сақтауға болады. Одан артық уақыт сақталған
сөндірілмеген эктің сапасы кальций тотығының /СаО/ гидратациялануы және
карбонизациялануы арқылы төмендеп кетуі мүмкін. Әк қамырын кузовы арнаулы
жабдықталған автосамосвалмен, ал әк сүтін - автоцистернамен тасиды.
Әктердің қолданылуы.
Сөндірілмеген тартылған /ұнтақталған/ эктің қолданылуы: автоклавтық тығыз
жэне кеуекті қуыс денелі силикаттық бұйымдар мен конструкциялар өндіру
үшін; үй -жайдың жер үстіндегі бөлігін қалауға жэне сылауға қажет құрылыс
ерітіндісін дайындау үшін; жергілікті эктілі - шлақтар, әктілі - күлдер,
гипсті -эктілі жэне т.б. байланыстырушылар дайындау үшін: төменгі
температура кезінде қатаюын тездету мақсатымен ерітіндіге қосу үшін; үй -
жайдың ішін жэне сыртын ақтауға, эктік бояу құрамын дайындау үшін жэне т.б.
мақсаттарға пайдаланады. Гидраттық әкті автоклавтық тығыз және кеуекті,
денесі қуыс силикаттық бұйымдарын өндіруге, құрылыс ерітінділеріне, бояу
құрамын дайындауға, жергілікті арзан байланыстырушылар жасауға жэне т.б.
мақсаттар үшін қолданады. Жалпы әктің қолдану салалары кесте 2.4.
келтірілгендей, өте кең.
[pic]
[pic]
оның өзіндік кұнын азаиту ұшін, болашақта әк өндірісінің дамуы арнаулы биік
механикаланған үлкен заводтар салумен, істеп тұрған кәсіпорындарын
модернизациялаумен байланысты болмақ. Майда және тиімділігі төмен пештермен
жабдықталған кәсіпорындары біртіндеп жабылмақ. Егер олардың орнына әк жэне
әктілі - шлактық, эктілі - гипстік байланыстырушыларын шығарумен қатар
дайын силикаттық бұйымдарын жасайтын өнеркәсіп орындары тұрғызылса эктен
жасайтын заттар мен бұйымдардың тиімділігі тіпті көтеріңкі болады.
Дәріс 5 Тақырыбы: Магнезиалдық байланыстырушы заттар
Дәріс жоспары:
1. Магнезиалдық байланыстырушы заттар
2. Каустикалық магнезит ушін еріткіштер
3. Каустикалық доломит. М&ОСаСОъ- каустикалық магнезит
сияқты байланыстырушы зат
4. Магнезиалдық байланыстырушы заттардың қасиеттврі және қолданылуы.
Магнезиалдық байланыстырушылар ұлпа түрінде, магний оксидінен тұратын,
ауалық байланыстырушы тобына жататын заттар. Оларды табиғи магнезит пен
доломитті күйдіру өнімін диірменде тарту арқылы алады. Бұл
байланыстырушылар каустикалық магнезит жэне каустикалық доломит болып екіге
бөлінеді. Бұлардың ерекшелігі сумен емес, кейбір тұздардың су
ерітінділерімен араластырылады.
Магнезиалды байланыстьірушыларды өндіру технологиясы үш негізгі операциядан
тұрады: тастарды ұсақтаудан /түйіршіктер мөлшері 40 - 80 мм немесе 80 - 120
мм - шақты пеші үшін; 0 - 40 мм - айналмалы пеш үшін/, оларды күйдіруден
жэне күйдіру өнімін ұнтақтаудан.
Магнезитті және доломитті ұсақтау үшін жақтылы немесе балғалы ұсақтағыштар
қолданылады. Күйдіру процесін шахты/1=700- 800°С/ немесе айналмалы
пештерде/ 1=900- 1000°С/ жүргізеді.
Каустикалық магнезит. Каустикалық магнезит табиғи магнезитті МgС03
балқытуға жеткізбей 700 - 800° С температурада күйдіріп, сонан соң
диірменге тартып алады. Өртенген кезде магнезит декарбонизацияланып магний
оксидін, яғни каустикалық магнезит береді. Процес эндотермиялық реакция
бойынша жүреді:
МgСОэ + Мg0 + С02 - 0 кДж
МgС03, 600 - 650 С температурада жіктеле бастайды. Бірақ, заводта күйдіру
процесі 800 - 900° С - тан жоғары шамада өтпеуі керек, себебі, температура
жоғары болған сайын, күйдірген өнімнің тығыздығы аса береді де,
байланыстырушы қасиеті нашарлап кетеді. Күйдіру процесі көрсетілген
температура шегінен жоғары болған жағдайда тығыздығы жоғары, ірі
кристаллдан құрылған Мg0 алынады. Ол сумен эрекеттеспейді деуге болады. Осы
қалпында периклаз деп аталады. Мұның үстіне 800° С жоғары температурада
Са03 диссоциаланады да СаО пайда болуы мүмкін. Мүндай жағдайда магний
карбонатын күйдіргенде сақ болу керек. Себебі магнезиалдық
байланыструшылардың нормалды қатаюы үшін оларды хлорлық магний
ерітіндісімен араластырады. Сонда СаО хлорлы магний эрекеттесіп, СаС12
қүрайды. Ал, СаС12 қүрылыс бүйымдарының су тартқыштығын жоғарылатады да
мэңгілігін нашарлатады. Міне, осыған байланысты магний карбонатын
күйдіргенде, егер шикінің қүрамында СаС03 болса, СаО пайда болатындай
температураға жеткізбеу керек.
Мg0 жэне оған ілеспе қоспанын мөлшеріне байланысты қаустикалық магнезит үш
класқа бөлінеді: 1,11, III,. Осыған сәйкес Мg0 мөлшері 87; 83 жэне 75
пайыздан кем болмау керек.
I класс магнезит химиялық өнеркэсібінің қажетіне жэне магний металын алу
үшін жүмсалады, ал II, III класты магнезиттерді қүрылыста байланыстырушы
ретінде пайдаланады. ГОСТ бойынша магний оксидінің Мg0 пайыздық мөлшеріне
сай каустикалық магнезит төрт маркаға болінеді ПМК - 88; ПМК - 87; ПМК -
83; ПМК-75.
А.М. Кузнецов каустикалық магнезитті магнийді қорытқанда пайда болатын
электрондық шлактан алу тәсілін үсынған. Электронды шлакта Мg0 басқа 5
пайызга дейін металдық магнийі, біраз СаО, SiO2 және СаСІ, КСІ, NаСІ, МgС12
болады.
Каустикалық магнезит алу үшін бүл шлакты күйдірер алдында екі ай бойы ашық
алаңца жатқызады. Осы екі ай ішінде ондағы бар түздардың копшілігі жуылып
кетеді, ал металдық магний тотықтанады. Бүл шлакты 900°С температурада
күйдіріп, сонан соң диірменге тартып үнтақтайды. Бірақ электрондық шлактан
алынған каустикалық магнезиттің активтігі біраз төмендеу.
Каустикалық магнезиттің үнтақтылығы №02 /қалдық - 5 пайыздан кем емес/ және
№ 0008 /қалдық - 25 пайыздан коп емес/ електердегі қалдықтар бойынша
қабылдайды. Магнезиттің мүндай үнтақтылық дэрежесін доңгелек, сеператоры
бар, диірменде тарту арқылы қамтамасыз етеді.
Дайын каустикалық магнезитті ауалық дымқылдан сақтау үшін металдан жасаған
бочкаларға салып сақтайды.
Каустикалық магнезит ушін еріткіштер
Каустикалық магнезитті сумен еріткен жағдайда оте жай қатаяды, мықтылығы
төмен болып шығады. Сондықтан оны хлорлы магнийдің /МgС12 • 6Н20/ немесе
күкірт қышқылды магнийдің /МgS04 ■ 7Н20/ судағы ерітіндісіне ерітеді.
Бүлардың Бом бойынша концентрациясын оздеріне сэйкес 12 - 30°С жэне 15 -
20° С шамада жасап алады.
Каустикалық магнезитте оның салмағынан 85 пайыз шамада болатын активті
магний тотығына және қатты алты сулы хлорлы магнийге есептегенде ерушімен
еріткіштің қатынасы былай болу керек: Мg0 - 62-67 % және МgС12 • 6Н20 - 38-
33 %, сондай-ақ Мg804 ■ 7Н20 еріткіштің қолданғанда: Мg0 - 80-84 % және
Мg804 • 7Н20 - 16-20 % сусыз МgS04 есептегенде.
Айта кету керек, еріткіш ретінде хлорлы магнийді қолданғанда жасаған
қүрылыс бүйымдар су тартқыш келеді. Сондықтан ерітінді немесе бетон
араласпаларын дайындаған кезде 50 пайыз хлорлы магний ерітіндісінің орнына
темір купорасын/ ҒеS04/ алады. Темір купорасы үстасу жылдамдығын асыра
түседі, бүйымдардың суға тозімділігін жэне олардың беттерінде түздан
болатын ала-жолақ таңбаларды азайтуға себеп болады.
Каустикалық магнезиттің қатаюы. Каустикалық магнезиттің үстасуы жэне қатаюы
магний оксидінің/ Мg0/ гидратациялануына байланысты. Каустикалық магнезитті
сумен араластырғанда мына төмендегі химиялық әрекеттесу реакциясы жүреді:
Мg0+Н20 = Мg(ОН)2
Бірақ Мg0 суда өте нашар еритіндігіне байланысты бүл әрекеттесу тіпті бдяу
жүреді. Мүның үстіне магний оксидінің түйіршіктері оның тотығының тығыз
гидратымен [Мg(ОН)2] қапталады да әлі химиялық эрекеттеспеген ортасына су
диффузиясын қиындатады. Міне, осы себептермен, каустикалық магнезиттің
қатаюы бэсең жүреді, мықтылығы томен болып қалады. Ал, егер оны хлорлы
немесе күкірт қышқылды магнийдің судағы ерітіндісімен араластырса Мg0
ерімталдығы асады да, жоғарыдағы келтірілген химиялық процес едәуір
тездетіледі. Академик А.А. Байков көрсеткендей, мүндай жагдайда алдымен Мg0
ериді. Магний тотығының /Мg0/ қаныққан ерітіндісі қүралған кезден бастап су
онымен тікелей қосылып химиялық эрекеттеседі. Осы химиялық реакция
нэтижесінде пайда болатын Мg(ОН)2 коллоид түрінде болініп каустикалық
магнезиттердің түйіршіктерін желімдейді. Ерітінді жеделдете үстасады жэне
тез қатаяды.
В.В. Шелягиннің, И.Г. Выродовтың, Л.Г. Бергтің зерттеулерінде айтылған
түз ерітінділері Мg0 ерімталдығымен және Мg(ОН)2
коллоид түрінде жылдам бөлініп шығуын, оның бүдан былай кристалдану
процесін тездетумен қатар каустикалық магнезитпен мына химиялық тендеу
бойынша эрекеттесетінін көрсетеді:
ЗМg0 + МіСІг -6Н20 = Ш%0 ■ МіСі2 ■ 6Н20
Әрине осы сияқты М%S0А -1Н20 су ерітіндісін қолданған жағдайда мынадай
реакция жүруі мүмкін:
ЗМg0 + МgS0А ■ 1Н20 = ЪМ$0 ■ Мё$04 ■ 1Н20
Пайда болған оксихлорлы магний және оксикүкіртқышқылды магний гидроксидімен
бірге ерітіндінің және бетонның қатаюын тездетіп, мықтылығын жоғарылатады.
Каустикалық магнезит суға төзімсіз. Суға төзімділігін көтеру жэне
мықтылығын асыру үшін В.Г. Шакиева оған активті минералдық заттар қосуды
үсынған. Оның үсынысы бойынша, каустикалық магнезитпен минералдық
заттардың/ шлак, пемза, туф, трепел жэне т.б./ ара қатынасы: 0,5 - 1,0/
салмағы бойынша/. Міне, бүл жағдайда магний тотығының гидраты Мg(ОН)2 және
активті минералдық қоспалар / SіО2/, біртіндеп суға төзімді магний
гидросиликатын қүрайды деген үғымды айтқан.
• Каустикалық доломит. МgОСаСО3- каустикалық магнезит
сияқты байланыстырушы зат. Оны табиғи доломит тасын / Мg0-СаСО/ балқуына
жеткізбей 600 - 750°С температурада
шахтылы немесе айналмалы пештерде күидіру арқылы алады. Алынған өнімді
суытып, сосын үсақтайды, диірменге тартып үнтақтайды.
Доломиттің термиялық ыдырау реакциясын мына түрде келтіріп жазуға болады:
МgС03 ■ СаСОг = Мg0 + СаСО2 + С02 - С>кДж ■
мүндағы СаСОз онша көп болмауы керек. Себебі, ол байланыстырушы қасиеті
болмағандықтан, балласт болып каустикалық заттың сапасын төмендетеді.
Дайын, өнімде магний оксиді ең аз дегенде 10 пайыз, кальций оксиді ең көп
дегенде 2,5 % болу керек.
Жалпы айтқанда каустикалық доломитті өндіру процесінің каустикалық
магнезитті өндіргендегіден онша айырмашылығы жоқ. Тек қана күйдіру
температурасына байланысты түрлі қүрамды материал алуға болады: 1. 650 -
750° С - та алынатын жэне Мg0 мен СаСОз түратын каустикалық доломит; 2.
800 - 850 С - та алынатын жэне МgO, СаО, СаСОз, түратын доломиттық цемент;
3. 900 - 1000 С - та алынатын жэне Мg0, СаО түратын доломиттік эк; 4. 1400
-1500°С - та алынатын, байланыстырушы қасиеті жоқ, отқа төзімді материал
ретінде қолданылатын металлургиялық доломит.
Каустикалық доломитті де айтылған себептер бойынша сумен емес, сол магний
түздарының судағы ерітіндісімен ерітеді. Бірақ кальций оксиді/ СаО/ магний
түздарының ерітіндісімен әрекеттесіп, хлорлы немесе күкіртқышқылды кальций
түзейді де қатайыңқыраған каустикалық доломиттің сапасын төмендетіп
жібереді. Сол себептен де СаО мөлшерінің каустикалық доломитте аз болуын
қамтамасыз етуге тырысқан жөн.
Магнезиалдық байланыстырушы заттардың қасиеттврі және қолданылуы.
Каустикалық магнезит - тез қатаятын байланыстырушы. Тығыздығы р =3,1-3,4
г/см , орташа тығыздығы Рт =700-350 кг/м . Оның үстасу мезгілі үнтақтылығы
мен күйдіру температурасына байланысты. Ұстасу басы еріткішпен араластырған
соң 20 мин. ерте емес, ал соңы - 6 сағ. кеш болуы керек.
Каустикалық доломит сапасы төмендеу байланыстырушы. Тығыздығы рн =
2,78 - 2,85 г/см3, орташа тығыздығы рн= 21050-1100
кг/м3.
Ұстасу мезгілі созыңқы, басы - 3 - 10 сағ. кейін, соңы - 8 - 20 сагаттан
кейін болады.
Түз ерітіндісіне еріткен каустикалық магнезит жүмсақ қамырынан жасаған
үлгінің сөткеден кейінгі созғандағы мықтылығы 1,5 МПа жоғары, ал 28
сөткеден кейінгі - 3,5 - 4,5 МПа. Каустикалық доломиттікі бүдан көп төмен.
Магнезит пен қүм араласпасынан тыгыздап қалыпталынған үлгінің 28 сөткеден
кейінгі қысқандығы мықтылық шегі бойынша үш маркаға бөлінеді: 400,500 жэне
600. каустикалық доломит төрт маркаға: 100,150,200 және 300. Магнезиалды
байланыстырушылар су эсеріне төзімсіз. Олар тек қана ауада қатайып, 60
пайыздан көп емес ылғалы бар жерде ғана қолданады.
Олар өте биік адгезиялық мықтылығын тек қана минералдық толтырушылар ғана
емес, органикалык/ ағаш үнтағы мен жаңқасына және т.б./ толтырушыларды да
қолданғанда көрсетеді. Сондықтан магнезиалдық байланыстырушылар ксилолит,
фибролит, жылу өткізбейтін материалдар мен бүйымдар, қолдан жасайтын
мраморлар, қабырға сылайтын ерітінділер жасауға қолданады.
Дәріс 6 Тақырыбы: Гидравликалық әк және гидравликалық әктің өндірісі
мен қатаюы.
Дәріс жоспары:
1. Гидравликалық әк. Гидравликалық экті ондіруге керекті шикізат және
шикізатты күйдіргенде жүретін процестер.
2. Гидравликалық әктің өндірісі және қатаюы.
3. Гидравликалық әктің қасиеттері және қолданылуы.
Гидравликалық әк деп құрамында 6 - дан 24 пайызға дейін сазы жэне ұнтақ
дисперсиялы құмды қоспасы бар, тау әк тасын / СаСОэ/ балқытуға жеткізбей
күйдіргенде алынатын өнімді айтады. Күйдірген өнімді диірменде тартып дайын
ұлпа тэрізді гидравликалық әк шығарады.
Гидравликалық экті ондіруге керекті шикізат. 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 = ----------------------------
%(8Ю2+ А12Ог+ Ғе2Ог)
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.
Шикізатты күйдіргенде жүретін процестер. Гидравликалық әкті аларда айтылган
кальций карбонатын 900 - 1000°С температурада күйдіреді. Күйдіру кезінде
алдымен кальций карбонаты кальций және көміртегі оксидтеріне /СаО жэне С02/
жіктеледі, одан кейін саздық минералдар аморфты /Sі02, А120з және Ғе203/
қышқылдық оксидтерге ыдырайды. Кальций оксидінің біразы 1000 -1100С
температурада қатты қалпында Sі02, А1203, Ғе203 қышқыл тотықтарымен
химиялық эрекеттеседі. Осындай эсерлесудің нэтижесінде едәуір аз негізгі
силикаттар, алюминаттар жэне ферриттер/ 2СаО ■ SiO2 ;2СаО ■ АІ2О3 ;
2СаО ■ Ғе2О3 қосындылары құралады. Бұл қосындылар күйдіру өніміне
гидравликалық қасиет береді.
Сонымен, гидравликалық эк түрлі қосындылардан тұрады. Олардың біразы/ СаО
+Мg0/ эктің ауалық қасиетіне себепкер болады, ал бір бөлігі/ силикаттар,
алюминаттар, ферриттер/ - гидравликалық қасиетіне. Гидравликалық әктің
құрамында силикаттардың, ферриттердің мөлшері көп болган сайын оның
гидравликалық қасиеті өрлей түседі.
Гидравликалық әктің өндірісі және қатаюы.
Гидравликалық әк өндірісі шикізатты шығару, оны үсақтау, күйдіру жэне
күйдірілген өнімді диірменге тарту процестерінен түрады. Мергелдік жынысты
шығару жэне ұсақтау тәсілдері әктас жынысын шығарып, ұсақтау тәсілдері
сияқты. Мергелді шахты пешінде немесе айналмалы пеште күйдіреді.
Күйдірілген өнімді жақты немесе балғалы ұсақтағыштарда ұсақтайды, онан
кейін диірменде тартып ұнтақтайды. ¥нтақтылығы № 008 електе 5-7 пайыз
қалдығына сай болу керек.
Гидравликалық эк қатаю мезгілінде ауалық жэне гидравликалық қатаюға тэн
процестер жүреді. Алдымен, ауалық эк қатайғандай, СаО гидратацияланып
кальций тотығының гидратына Са(ОН)2 көшеді. Бұдан эрі қарай кальций
силикаттары, алюминаттары және ферриттері гидраттанып өздеріне сай
коллоидтық жэне субмикрокристалдық қалпында гидратты қосындыларын құрайды.
Біртіндеп гидраттар тығыздалынады және Са(ОН)2 кристалымен түйретіле тұтас
конгломерат болып қатаяды. Айта кететін нэрсе, бұл эктің қатаю мезгілінде,
жоғарыда аталған екі түрлі процестің жүруіне сай ол ұластырылған режимде
қатайганы жөн. Алдымен құрғақ ауа ортасында, одан кейін ылғалды
ортада қатаю керек, жэне де гидравликалық модулі жоғары болған
сайын құрғақ ауада ұзақтау қатаюды керек етеді.
Гидравликалық әктің қасиеттері және қолданылуы.
Гидравликалық әктің бос салғандагы тығыздығы 600 - 800 кг/м3, нагыз
тығыздығы - 2,6 - 3,0 г/см . Су кажеткерлігі және су ұстамдылығы ауалық
әкпен салыстырғанда төменірек. Себебі оның құрамында СаО басқа силикаттар
және ферриттер бар. Мұндай қосылыстар ерітіндінің жұмсақтығын төмендетуге
септігін тигізеді. Гидравликалық әктің ұстасу мезгілдері ондағы кальций
оксидінің мөлшеріне байланысты. Босаң гидравликалық эк тездеу ұстасады да
баяу қатаяды, ал күшті гидравликалық эктікі бұған кері. Әдетте ұстасу
мезгілінің басы 0,5 - 2 сағ., соңы - 2 - 16 сағ.
Гидравликалық эк сумен араластырганда кальций оксиді қарқындау сөнгендіктен
массаның көлемі көбейіп жарылып кетеді. Сондықтан П.И.Боженов әкке қажетті
суды бірақ құймай, екі сатылы режиммен құйып араластыруды ұсынады. Алдымен
10-15 пайыз сумен араластырып 20 - 30 минут күтеді, содан кейін барлық
қалған суды құйып араластырады. Егер бірінші бөлек сумен араластырғанда
араласпаның температурасы 40 С жоғары көтерілмесе, онда мұндай экті барлық
сумен бірдей араластыруға болады, себебі ерітіндінің көлемі өзгерсе
біркелкі өзгереді.
В.В.Манжурнет гидравликалық эктің негізінде дайындаған массада зиянды
деформацияның болу қаупінен сақтану үшін оған диірменге тартар кезде 2-5
пайыз гипс қосуды ұсынған. Себебі, гипс әктің сөну процесін баяулатып,
деформацияны онша болдыртпайды.
Гидравликалық әктің мықтылыгын құрамы 1:3 аз жұмсақтылы ерітіндіден
жасалған стандартты өлшемдегі үлгілерді сынау арқылы анықтайды. Үлгілер
жасалған соң, I сөтке жабық бакта сақталып, 6 тәулік су үстінде, одан кейін
21 тәулік су астында қатаяды. Босангидравликалық эк 28 сөткеден соң
сыналады. Сонда қысқандағы мықтылығының шегі 2,0 МПа кем болмау керек.
Күшті гидравликалық әк 7 сөткелік шағында - 1,0 МПа, ал 28 сөткелікте -5,0
МПа кем болмау керек. Гидравликалық әкке түрлі сілтіге төзімді минералдық
пигменттер /охра, сурик, мумия, кызғылт крон, ұнтақталған кірпіш/ қосып
түрлі -түсті әк алуға болады. Оларды сәнді-өңділік материал ретінде
қолданады. Әдетте қосылатын пигменттердің мөлшері 5 пайыздан аспайды.
Гидравликалық әк суға төзімділігі және мықтылығы жоғарылау құрылыс
ерітінділерін жасауға, әкті-пуццолонды цементтер шығаруға, төмен
маркалы жеңіл жэне ауыр бетондар өндіруге
пайдаланады. Гидравликалық эк негізінде шығарған әкті-пуццолонды
цементтердің ерекшелігі-мықтылығы жэне ауа төзімділігі жоғарылығында.
Гидравликалық экті онша үдемелі көлік жүрісі жоқ жолдарды салғанда сазды
онымен беріктендіріп, түрақты ету үшін де қолданады. Гидравликалық эктен
дайындалған құрылыс ерітінділері мен бетондар, егер оларды ауасы дымқыл
ортада пайдаланса, жоғары мәңгілік материалдар қатарына жатады. Бірақ еске
сақтайтын нэрсе, гидравликалық әктен жасалған бұйымдар тығыздықтары төмен
болғандықтан ауыспалы сулану жэне құрғау, сондай-ақ мұздану және еру
режиміне шыдамсыз келеді.
Дәріс 7 Тақырыбы: Романцемент және цемент өндірісінде қолданылатын
шикізаттар
Дәріс жоспары:
1. Романцемент.
2. Портландцемент
3. Цемент өндірісінде қолданылатын шикізаттар
4. Цемент өндіру тәсілдері
Оның құрамында 25 пайыздан көбірек саз қоспасы бар ізбестік немесе
доломитталынған мергелдер жыныстарын балқытуға жеткізбей шахты немесе
айналмалы пештерде 1000-П00°С температурада күйдіріп алады. Романцементтің
қасиетін реттеу үшін оны диірменге тартар кезде оган 5 пайызға дейін гипс
және 15 пайызға дейін активті минералдық қоспалар енгізеді. Романцемент алу
үшін пайдаланатын мергелдік жыныстардың гидравликалық модулі 1,1 -1,7. Осы
модуль мөлшерінде кальций оксидінің (СаО) барлығы силикаттарға, алюминаттар
жэне ферриттер құруға кетеді. Әдетте романцемент өндіру үшін дайын табиғи
мергелді пайдаланады. Романцементтің ұнтақтылығы гидравликалық эктің
ұнтақтылығындай болу керек. Бос салғандағы тығыздығы - 800 -1000 кг/м3,
тығыздалған қалпында 1100-1300 кг/м, ал нағыз тығыздығы - 2,6-3,0 г/см
аралығында. Романцементтің ұстасу мезгілінің басы сумен арастырылғаннан
кейін 20 мин. ерте болмау керек, соңы - 24 сағ. кем болмау керек.
Романцементтің мықтылығын гидравликалық әктің мықтылығын анықтау тәсілІмен
анықтайды. 7 тэуліктен кейінгі қысқандағы мықтылығы бойынша романцементтің
төрт маркасы болады: 25, 50, 100 жэне 150. Бірақ 25 жэне 50 маркалы
романцемент шығарудың тиімділігі жоқ. Романцементтен жасалган бұйымдар
ылғалды жерде мықтылығын біртіндеп асыра береді.
Романцемент те гидравликалық әкті қолдану мақсаттарында пайдаланады, оның
ішінде қалауға және сылауға қажет құрылыс еретінділерін, төменгі маркалы
бетондарды дайындауға қолданылып, портландцементті үнемдеуге мүмкіншілік
береді
Портландцемент
Портландцемент жэне олардың түрлері ең маңызды материалдың бірі.
Портландцементтің гидравликалық қасиеті күшті болғандықтан оның негізінде
жасалынған бұйымдардың қатаю процесі ауа ортасынан гөрі ылғалды жерде
үдемелі жүреді. Әсіресе сулы ортада қатаюын тоқтатпай мықтылығын ұлғайта
береді. Сонымен портландцемент әралуан температуралық - ылғалдылық
жағдайларда паидаланатын құрылыс конструкциялары үшін жарамды болғандықтан,
универсалды гидравликалық байланыстырушы болып саналады. 1796 жылы Англияда
романцемент атты гидравликалық байланыстырушы зат өндірісі ұйымдастырылған.
XIX ғасырдың ортасына дейін осы романцемент негізгі гидравликалық
байланыстырушы болып келді. XIX ғасырдың бас кезінде Ағылшын инженері
Джозефа Аспдин жэне Россияда инженер Егор Челиев табиги эк тас пен саздан
тұратын жасанды араласпаны күйдіру арқылы гидравликалық байланыстырушы зат
алуды мақсат етіп зерттеу жұмысын жүргізген. Бірақ Д.Аспдин 1824 жылы жаңа
гидравликалық байланыстырушы өндіру тәсіліне патент алып үлгерген. Бұл
байланыстырушы зат қатайган қалпында түсі мен мықтылығы бойынша сол кезде
Портленд каласына жақын жерде шығарылатын портланд тасына ұқсас
болғандықтан портландцемент деп аталып кеткен. Россияда портландцемент
өндіретін бірінші завод 1839 жылы Петербургте салынған, 1856 жылы осы жерде
тағы үлкен завод салынды. Бұдан былайғы жерде Рига /1866ж/, Щуравада
/1870ж./, Польскіде /1874 ж/ және т.б. жерлерде цемент шыгаратын зауыдтар
іске қосылған. 1913 жылы Россияда цемент өндірісін 1777 мың тоннаға
жеткізген. Отан соғысының алдында 1940 жылы 5.77 млн. т. цемент шығарылған.
Сол уақыттан бері көптеген республикаларда, соның ішінде Қазақстанда
көптеген цемент зауыттары салынып, қазір тек Қазақстанның өзінде - 9 млн.
тонна портландцемент жэне оның басқа түрлері шығарылады.
Цемент зауыдтарының 65 пайыз өнімі портландцементке келеді. Цементтің
қалған түрлері осы портландцемент өндірісі негізінде қосымша химиялық және
технологиялық тэсілдермен алынады. Сондықтан портландцементті толықтау
түрде талқылағанымыз жөн.
Портландцемент. 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.
Цемент өндірісінде қолданылатын шикізаттар
Шикізат базасының сапасы жэне дайындалған шикізат араласпасының құрамының
дұрыстық дэрежесі 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 + КгО (1% көп емес) тұратын карбонаттар
тау жынысын (ізбес тасы, бор, туф, мрамор жэне т.б.) қолданылады. Әсіресе
өте бағалы шикізат - саздан (20-50 пайыз) жэне 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 жэне 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.
Әртурлі өнеркэсіптердің жанама өнімдері мен қалдыктары.
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 кoсындылардан 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.
Отын. Цемент өнеркэсібі отьш мен энергияны ең көп тұтынатын халық
шаруашылыгының бір саласы. Жыл сайын цемент өнеркэсібі 23 млн.т. щартты
котельдік-пештік отынын жәңе 14 млрд. кВт/сағ. 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.
Цемент өндіру тәсілдері
Портландцементті өндіру мына төменде аталған негізгі
операциялардан түрады:
[pic]
Шикізаттар араласын қүрғақ немесе сулы тэсілмен дайындайды. Соған сэйкес
портландцемент өндіру тэсілі - қүрғақ жэне сулы болып екіге бөлінеді.
Біздің жэне басқа республикаларда көбіне сулы тэсілді қолданады.
Сулы өндіріс тәсілі бойынша шикізаттардың майдалануы мен араласуы, олардың
күрамының орташалануы және корректірленуі белгілі бір су мөлшерін қосу
арқылы жасалынады. Ал, қүрғақ тэсіл 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.
Сулы өндіріс тәсілі.
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. Бұдан былайгы
технологиялық процесті схемадан көруге болады.____________
[pic]
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. Схемада .көрсетілгендей шлам пеш
кеңістігінде біртіндеп физикалық жэне химиялық процестердің нәтижесінде
цемент клинкеріне айналды.
Құргақ тәсіл өндірісі.
Құрғақ тәсіл бойынша цемент өндіру схемасы шикі заттың физикалық және
химиялық қасиетіне байланысты.
[pic]
Қазіргі цемент заводтарында құрғақ тэсіл 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/ жэне түсіруші қаптармен/ тығыздалып қосылған
қуыс науа/ жабдықталған диаметрі 7 - 10 м/ диаметірінің ұзындығына қатынасы
3:1 н- 4:1 / айналмалы барабан. Бұл тэсілмен 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 жэне кептіру процесі бір агрегатта қатарынан
орындалатындықтан арнаулы кептіру бөлімде тұрғызылмайды; үшіншіден
ұнтақтауға қажет ұнтақтаушы денелер және электр - энергия шығындары едэуір
төмендеиді; төртіншіден шикізатты пештен шығатын ыстық газды қолдану арқылы
құрғату отын шығынын қысқартады.
«Аэрофол» диірменінде өз бетімен ұнтақталу механизмі 3.3 жэне 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.
[pic]
Құрғақ тәсіл өндірісінде шикі заттарды екі түрлі схемамсп ұнтақтайды: ашық
жэне жабық ұнтақтау циклі. Ашық цикл бойынша /сур. 3.5,а/ материал диірмен
арқылы бір - ақ рет өтеді; жабық циклде/ сур.3.5.,б,в/ ірі фракциялы
материалдар сепаратор арқылы диірменнен ұнтақтығын жеткізу үшін екінші рет
жібереді. Сонымен, диірменнен жақсы майдаланған жэне кептірілген
құрамы біркелкі шикізат талынады. Жалпы техникалық жэне экономикалық
көрсеткіштер жағынан құрғақ тэсіл 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 жэне завод салуға кететін
қаражаттың мөлшері 40 пайыз қысқарады.
Дегенмен құрғақ тэсіл 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
шикі заттар қолданатын заводтар үшін отынды үнемдеудің ақиқат жолы -
құрастырылған тәсіл өндіріс тәсіліне көшу.
[pic]
Қарастырылған тэсіл алдымен шикі зап дайындап, одан кейін пресс -
сүзгіштерде 35-40 % суы бар шламда біраз құрғатып жэне гранулдап күйдіру
пешіне беру процестеріне негізделген. Бұл тэсіл бойынша орындалатын өндіріс
процестерінің схемасы 3.6. суретте 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.
| | | | | |
| |1 | |* | |
| |Ұсақта| |Ұсақталуы| |
| |луы | | | |
| | | | |і | |
| | | |Суда | |
| | | |жібітілуі| |
| | | | | |
| |,г |* | | |
| |Шикі материалдардың | |
| |талқандалуы / шлам алу/ | |
| | |І | | |
| |Шлам қүрамының | |
| |дүрысталуы | |
| |* | |
| |Шламның сүзіліп | |
| |сусыздануы | |
| | |+ | | |
| |Сусызданған шламның | |
| |түйіршіктенілуі | |
| | |* | | |
| |Түйіршіктер күйдіріліп, | |
| |клинкердін алынуы | |
| | |і | | |
| |Клинкердің | |
| |суытылуы | |
| | |* | | |
| |Клинкердің жэне | |
| |қоспалардың сақталуы | |
| |* | |
| |Клинкердің жэне | |
| |қоспалардың үнтакталынуы | |
| | |* | | |
| |Цементтің силоста | |
| |сақталынуы | |
| | |* | | |
| |Цементті көлікке тиеу | |
| |және қапшықтау | |
Қарастырылған тәсіл бойынша, сулы тәсілмен салыстырғанда қаражат шығыны 10 % жэне отын шығыны 30 % азаяды. Оның үстіне диаметрі 10-15 мм. шикі заттар араласпасының гранулдары пеш агрегаттарының бірқалыпты режимде жұмыс істеуін жақсартады.
Шикізаттар араласын дайындау тэсілдеріне қойылатын бір талап -сапалы портландцемент клинкерін алу үшін олардың химиялық құрамы тұрақты болу керек жэне 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.
Дәріс 8 Тақырыбы: Портландцемент клинкерінің алынуы және қатаю теориясы
Дәріс жоспары:
Портландцемент клинкерінің алынуы
Цемент клинкерін диірменге тартып ұнтақтау
Портландцементінің қатаю теориясы
Шикізаттар араласын күйдіру және клинкерді алу цемент өндірісіндегі ең бір маңызды процес. Жоғарыда айтылғандай дайындалған шикі заттар араласы айналмалы пеште, кейде /құрғақ тәсіл өндірісінде/ шахты пешінде 1400 - 1500°С температурада күйдіріледі. Айналмалы пеш 3.2. (б) суретте көрсетілгендей ұзын барабан түсті болады. Үзындығы 185 жэне 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"1. Пеш қарама - қарсы ағым принциптерімен жұмыс істейді, демек шикі зат пештің көтерілген жоғарғы/ суык/ 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 м/с жылдамдықпен материалға қарсы тартылып, жылулық эсерін тигізеді, материал біртіндеп күйе бастайды.
Шикізаттар араластьщ 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 жэне 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.
Сонымен осы аталған зоналарды қарастырып талқылайық.
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 жэне 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 АІ2О3 ■ 2SiO2 пайда болады. Бүл екі зона сулы тәсіл өндірісінде пеш үзындыгының 50 - 60 пайызын жайлайды. Ал қүрғақ тәсіл бойынша пештің үзындығы кептіру зонасының үзындығындай мөлшерге қысқа болады. Декарбонизация зонасы - 300 - 1100°С температурада карбонаттардың диссосациялық процестері жүріп СаО,Мg0,жэне С02 пайда болады. Саздық алюмосиликаттары структуралары бос жеке оксидтерге ажырайды -SiO2;А12О3 және Ғе2О3- Диссосация процестері көп жылуды сіңіреді. Мысалы, СаСО3 <-> СаО-С02 -а, 1 кг
СаС02 - тарату үшін 1785 кДж жылу қажет етеді. Сондықтан да, бүл зонада шикі заттар араласының температурасы жайлау көтеріледі. Осы зонада калций оксиді /СаО/ жеке қышқыл тотықтарымен /SiO2;Al203;Ғе2O3/әрекеттесіп негізгі қосындыларды қүрайды:
СаО ■ SiO2;2СаО ■ SiO2;СаО ■ А/203;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 жэне одан жоғары температурадағы шамада бүрын қүралған төмен негізді қосындылар клинкердің негізгі минералдарының дэрежесіне дейін қанықтырыла бастайды. Сөйтіп бір кальцийлі силикат СаО-SiO2 екі кальцийлі силикатқа 2СаО ■ SiO2(С 2S) көшеді; СаО-А12О3- = ЗСаО■ А12О3(С3А);СаО■ Ғе2О3 ->2СаО-Ғе2О3(С2Ғе) немесе СаО■ А12О3 ■ Ғе2О3 көшеді. Экзотермиялық температуралардың арқасында, бүл зонада температура 1300 С дейін көтеріледі. Осы температурада негізгі минералдардың қүрылуы 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-SiO2(С3S), ал бүл - клинкердің негізгі минералы. Ол С2S салыстырғанда сүйық қорытындыда онша ерімейді, сондықтан сүйық фазадан кристалданып бөлініп шығады. Осындай процестердің эсерінен қорытпада /ерітіндіде/ СаО және С2S мөлшері азаяды да, бүлар тағы ери бастайды. Сөйтіп С2S қүрьшу 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 төмендейді. Осының нэтижесінде балқыған қорытынды кристалданып, одан С2S; С3 S; СзА; С4АҒ жэне 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 жэне онша баяу да емес орташа қалыптасқан жылдамдықпен мүздатқанша суытады.
Сонда ғана суытылған сүйық фазаның біразы аморфты шыны
түрінде,біразы кристалданған түрінде алынады. Жоғарғы
температурада пайда болатын сүйық фазаның қүрамына кірмейтін клинкердің едэуір/ 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 жэне магний оксидтері аүа 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.
Цемент клинкерін диірменге тартып ұнтақтау
Клинкер, гипс және басқа қоспалар, көпшілігінде темірбетоннан немесе металдан жасалган Д = 6 -18м силос типті қоймаларда сақталады. Силостың биіктігінің диаметріне катынасы 1,5:1 және одан жоғары. Төменгі жағы қиылған бір немесе екі конус формада жасалған. Силостарды тиеу және одан беру жұмыстарының барлығы механикаланған.
Клинкер қоймаға түсер алдында пештен шыга түрлі жарушылар арқылы өткізілініп ұсақталынады. Ал, гипс және басқа қоспалар кептіріліп ұсақталынады. Клинкер ұнтақталуын жеңілдетіп, диірменнің өнімділігін биіктету үшін 1 пайызға дейін көмір, ЛСТ, конифиль, мылонафт және т.б.с.с. үстілей активті органикалық заттар қосады.
Қазіргі кездегі цемент заводтарында клинкерді мөлшері 3,2 х 15 м. құбыр тэрізді диірменде тартады. Диірмен екі циклда жұмыс істеуі мүмкін: ашық жэне жабық цикл бойынша (3.5. сур). Жабық цикл бойынша диірменнің өнімділігі - 55 - 60т/сағ., ал ашық цикл бойынша - 50 - 55т/сағ. Болашақта үлкен мөлшерлі диірмендер қолданылуы жобаланып отыр: диаметрі 4 - 5 м, ұзындығы 12 - 18м. Олардың өнімділігі 100-120 т/сағ. болмақ.
Цементтің байланыстырушы қасиетін жэне мықтылық потенциалын ерітінділерде, бетондарда толық қолданылуы оның ұнтақтылығына байланысты. Сондықтан диірменнен шыққан цементтің ұнтақтылығы № 008 електегі қалдығы бойынша көп болғанда 15 пайыздан аспайтындай шамада болуы керек. Тез қатаюшы және биік мықтылы цементтерді алу үшін олардың осы електегі қалдығы 5 пайыздан аспауы керек.
Заводтарда әдетте цементтің ұнтақтылығын оның меншікті ауданы арқылы бағалайды. Цемент порошогының ауданын В.В. Товаровтың аудан өлшегіш приборымен анықтайды. Осы прибормен өлшегенде кэдімгі портландцементтің меншікті ауданы 8=2800 - 3000 см2/г арасында болады.
Айта кететіндей нэрсе, цемент дисперсиясының ұлғайтудың белгілі бір шегіне дейін пайдасы болады. Дисперсия дэрежесінің бұл шектен асып кеткенде, яғни тіпті ұнтақталып кеткенде оның пайдасынан зияны көп болады /мықтылығы төмендейді, ұстасу мезгілі қысқарады, шөгу деформациясы үлкендеу болады және осыған байланысты майда жарықтардың пайда болу ықтималдығы басымдау болады/. Сондықтан кэдімгі қоспасыз портландцемент үшін мұндай дисперсиялық шек меншікті ауданмен көрсеткенде - 5000 - 6000 см2/г аспауы керек.
Оның үстіне, цемент өндірісінде жалпы материалды, әсіресе клинкерді майдалап ұнтақтау процесіне 60 пайыздан көбірек электр энергиясы шығындалады. Осыған байланысты цементтің ұнтақтылығын шектен тыс жоғарьшатуға кеткен шығыннан оңды эффект болмайды.
Диірменнен шыққан цемент темірбетонды силосқа жібереді.Әдетте силостардың жалпы сыйымдылығы заводтың 10 сөткелік өнімділігінен кем болмайды. Силостағы цементтің санын есептегенде 1 м3 портландцементтің массасы 1,4 т. тең болатынын ескереді. Осы себеп бойынша биіктігі 40 м дейін, диаметрі 18 м дейін әрбір силостың сыйымдылығы 2000 - 10000 т. арасында болады. Тұтынушыларға цемент арнаулы 4-5 қабатты ылғал өткізбейтін қағаз қаптарға салып немесе теміржолдық арнаулы цемент таситын вагондарға/ цистерндерге және хопперлерге/ бос салып жіберіледі. Бұл вагондар цементті түсіру үшін пневматикалық қарулармен жабдықталған. Қағаз қаптары цементке толған соң автоматикалы жабылатын ерекше клапондармен жабдықталған. Қаптагы цементтің/ нетто/ салмағы 50 кг. Заводтарда цементті қапшықтарға салу үшін өнімділігі 90 - 100 т/ сағ «14 емшекті» штуцерлік және карусельдік машиналар қолданады.
Дәріс 9 Тақырыбы: Клинкердің маңызды химиялық - минералдық құрамы және
олардың цемент қасиетіне әсері
Дәріс жоспары:
1. Клинкердің маңызды химиялық - минералдық құрамы және
олардың цемент қасиетіне әсері
Портландцементтің қатаю теориясы
Портландцементтің қасиеттері.
Цементтің сапасы клинкердің химиялық жэне 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. Мүндай цемент суға жэне түзға төзімділігінің жоғарылығымен ерекшеленеді.
А120з көптеу болғанда цемент, әсіресе бастапқы кезде, тез қатаю қабілетіне ие болады. Мүндай цементтің суға, сульфатқа жэне 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 үстасу мезгілдері тұрақты болмайды. Оның үстіне егер толтырушылар қүрамында опал түсті кремнезем болса, онда Na20 жэне К20 суда кремний диоксидімен химиялық эрекеттесіп суда жақсы еритін үлкен көлемді натрий және калий силикаттарын қүрады. Осының салдарынан бетон жарылып кететін жағдайлар кездесіп түрады. Сондықтан, Nа20 + К20 саны эсіресе жеңіл бетондар үшін 0,6 пайызға дейін шектеледі. Күйдірген кезде басты оксидтер өзара эрекеттесіп клинкер минералдарын қүрады. Осы минералдардың сандық қатынастары портландцементтің қасиетін анықтайды. Клинкердің негізгі минералдары: 3СаО-SiO2;2СаО-SiO2;3СаО-А12О3жэне өзгермелі қүрамда болатын кальций алюмоферриттері -3СаО-3А12О3Ғе2О3деп 2СаО■ Ғе2О3дейін. 4СаО-АІ2О3- клинкер қүрамына жиі кіреді. Клинкердің минералдық қүрамы цементтің физикалық-химиялық қатаю процесінің сипатын жэне физикалық-механикалық қасиетін анықтайды.Әрбір минералдың өздеріне тэн қасиеттері бар. Олардың клинкердегі мөлшерін жэне қасиеттерін біле отырып, сол клинкерден алынатын цементтің негізгі ерекшеліктерін жобалап айтуға болады. Портландцемент клинкерінің талапқа сай минералдық күрамы 3.5. -кестеде келтірілген.
[pic]
жазуға ыңғайлы болу үшін олардың қысқаша белгілері қабылданған -формуладағы бірінші эріппен оксидтер белгіленген, ал әріптің алдыңғы индекс - сол оксидтің молекулалық санын көрсетеді.
Үш калъциіті силикат /С3 S. Сумен өте активті әрекетеседі. Оны 3.6. - кестеде келтірілген минералдардың гидратация негізінде, эсіресе, алдыңғы уақытта бөлініп шыгатын жылу мөлшерінен байқауға болады. Ол тез қатайып мықтылығын қарқынды дамытады. Осы себепті клникер С3 S көп болған сайын цементтің қатаю және мықтылығының өсу процестері үдемелі болады.
Екі калъцийлі силикат /С2 S/ 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 /С3А/ Сумен өте тез реакцияланатын
минерал. Ол С3 S қарағанда гидратациялық жылуды екі есе көп бөліп шығарады, ал үш күннен кейінгі жылу мөлшері толық жылудың 80 % - ын көрсетеді. С3А қатаю процесі әсіресе сумен араластырганнан кейінгі алғашқы сағаттарда тіпті үдемелі өтеді. Бірақ, С3А мықтылығы өте төмен. Егерде цемент күрамында клинкерді диірменге таратар кезде қосатын гипс болмаса, онда оның үстасу мезгілі тіпті қысқарып кететіндігінен мүндай цементті қүрылыста қолдану күрделі болып қалар еді. Ал, гипс С3А әрекеттесіп жаңа химиялық қосынды қүрайды да, оның мезгілсіз қатаю эсерін біраз
уақытқа ұзартады. Осының нәтижесінде цементтен жасалған ерітінділер және бетон араласпасы емін-еркін құрылыста пайдаланылады.
Портландцементтің қатаюы
Портландцементті сумен араластырғанда, жұмсақ желім түсті қамыр пайда болады да, біртіндеп қоюланып сонан кейін тас қалпына көшеді. Мұндай өзгеріс қатаюшы ерітіндіде өте күрделі физикалық жэне химиялық процестердің жүруінің нәтижесінде болатындығы көп ғалымдардың еңбегінде анықталған. Цемент сумен араластырылған соң әрбір минерал сумен эрекеттесіп, жаңа химиялық қосынды құрады. Бұл процестер цемент қамырының көлемінің барлығында бір-бірімен қабаттасып немесе жарыса жүруі мүмкін. Осы процестердің нэтижесінде пайда болатын жаңа құрамдар өзара бір-бірімен жэне клинкердің тың минералдарымен эрекеттесіп, қосымша жаңа құрамдар береді. Бұл жағдайларды портЛандцементтің жэне басқа минералдық байланыстырушы заттардың қатаюына тән минералдардың гидратациялық реакция теңдеулерімен көрсетуге болады. Бұл реакциялар кезінде кейбір негізгі минералдар гидролизданып, екі -үш гидротациялық өнім береді. Сонымен, портландцементтің қатаю процесі оның құрамындағы кальцийлі силикаттардың, алюминаттардың жэне алюмоферриттердің гидратациясымен байланысты.
Үш кальцийлі силикаттың ІСг8І гидролизі және гидротациясы
мынадай теңдеумен түсіндіріледі:
2(ЗСаО■ SiO2) + 6Н20 = 3СаО ■ 2SiO2 ■ 3Н20 + 3Са(ОН)2
Екі кальцийлі силикатта кальций окисі аз, демек үш кальцийлі силикатқа қарағанда кіші негізді. Сондықтан, оның гидролиздануы қатаюшы жүйенің температурасымен кальций гидроксидінің концентрациясына байланысты. Бетондар мен құрылыс ерітінділерін кәдімгі температуралық жағдайда дайындағанда екі кальцийлі силикат әдетте гидролиздалынбай тек гидротацияланады:
2СаО ■ SiO2 + 4Н20 = 2СаО ■ SiO2 ■ 4Н20
Бірақта, цементті - құмды араласпадан жасаған бұйымдарды автоклавта өңдегенде екі кальцийлі силикат гидролизданып кальций гидроксидін бөліп шығарады. Ал, Са(ОН)2 өз кезегімен құмдағы кремний гидроксидімен әрекеттесіп төменгі негізді кальций гидросиликаттарын құрады.
Үш кальцийлі алюминат С3А клинкерлік минералдардың ең
активті фазасы. Ол сумен араласқаннан соң бірден әлі химиялық реакцияға араласпаған /қатыспаған/ түйіршіктердің бетін жұқа пластинкалардан тұратын тұрақсыз бос гидраттармен
4СаО-АІ2О39Н20 және 2Са0-А1203-H20 каптайды. Осы гидроалюминаттардың бос структурасы цемент тасының аязға төзімділігін және химиялық коррозияға қарсы тұрақтылығын нашарлатады. Міне, осы жағдай аязға төзімді бетон және темірбетон жасау үшін қолданатын арнаулы портландцементте үш кальцийлі алюминаттың мөлшерін шектететін себептің бірі. Кәдімгі жай температуралық жағдайда үш кальцийлі алюминаттың сумен әрекеттесуі өте тез және көп жылу бөле жүреді. Реакциядан пайда болатын гидроалюминаттардың ішінде тұрақтылауы кубты формада кристалданатын алты сулы үш кальийлі гидроалюминат. Оның құрылу реакциясы
3СаО-А1203 + 6Н20 = 3СаО■ А120. ■ 6Н20
Клинкерді диірменге тартар кезде цементтің ұстасу мезгілін ұзарту үшін ұсақталған табиги гипсті қосатыны барлыгымызга белгілі. Цементті сумен араластырған соң, кальций сульфаты цементтің активті құрамы ретінде үш кальцийлі алюминатпен тездете әрекеттеседі. Осының нэтижесінде химиялық күрделі қосылыс -кальций гидросульфоалюминаты/ эттрингит/ құралады: ЗСаО■ АІ2О3+ 3(СаS04 ■ 2Н20) + 2SН20 ғ ЗСаО■ АІ203 ■ ЗСаS04 • 31(32) • Н20 Қаныққан Са(ОН) ерітіндісінде эттрингит алдымен өте майда дисперсиялы коллоид қалпына бөлініп шыгады да зСаОА12О3түйіршіктерінің бетін жауып, олардың гидратациялануын баяулатады. Сөйтіп, цементтің ұстасу мезгілін ұзартады. Аса қаныққан ерітінділердегі Са(ОН)2 кристалдануы оның ерітіндідегі концентрациясын төмендетеді, осыган байланысты эттрингит ұзын ине түсті кристалдар болып құрылады. Цементтің алгашқы кездегі мықтылығы азда болса осы эттрингит кристалдарының құрамымен байланысты. Химиялық реакция теңдеуінде келтірілгендей, құрамында 31 - 31 кристализациялық су молекулалары бар эттрингиттің көлемі алғашқы реакцияға қатысқан заттардың С3А жэне СаS04 -2Н20/ көлемінің қосындысынан екі есе көп. Сондықтан, ол элі онша қатпаган цемент тасының кеуектерін толтырып, оның мықтылығын жогарылатады. Қатайып келе жатқан цементтің структурасының жақсы болуының тағы бір себебі - аталган процестер бос кальций гидроалюминаттарынан тұратын кристалдардың құралуына жол бермейді. Сонымен, цементті сумен араластырган соң, бірталай уақытқа дейін кальций гидроалюминат гипспен байланысып эттрингит құрады. Тек бірнеше сағаттан соң, ягни ерітіндідегі барлық гипс таусылган соң, кальций гидроалюминаты құрала/ түзеле/ басталып, цемент қамыры қоюлана біртіндеп ұстасады. Демек гипсті клинкерге қосқандагы мақсат алғашқы кезде жаңа дайындаған ерітінді мен бетонда үш кальцийлі алюминаттың біразын қоршалап, сумен әрекеттесуге жібермеу, сөйтіп цемент қамырының ұстасу мезгілін керекті уақытқа созу.
Төрт кальцийлі алюмоферрит сумен әрекеттескенде гидролитикалық ажырап алты сулы үш кальцийлі гидроалюминат пен гидроферрит құрайды. Ол процесті төмендегіше өрнектейді:
4СаО■ А12О3■ Ғе2О3 + тН20 = ЗСаО ■ А12О3 -6Н20 + СаО■ Ғе2О3пН20
Бір кальцийлі гидроферрит сг5 гидролизінен пайда болған кальций гидроксидімен әрекеттесіп жогары негізді кальций гидроферритіне 3(АІСаО-Ғе2О3 ■ пН2О)көшеді.
Құрылыс ерітіндісі және бетон ашық ауада қатаятын жағдайда айтылған процестерге қосымша карбонизация процесі жүреді:
Са(ОН)2 + С02 = СаСО3 +Н20
Бірақ бұл процес ерітіндінің немесе бетонның тек бетінде жүреді. Себебі СаС03 олардың бетінде жұқа қабық болып құралып, көміртегі қышқыл газын одан ары қарай тереңге жібермейді
Портландцементінің қатаю теориясы
Жоғарыда айтылған молекулалық және коллоидалық өзгерістер физикалық-химиялық процестердің жүруімен байланысты екеніне ешкімнің күмэні 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)4, 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
ЗСаОА12О3 6Н20 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 3СаО-А12О3- Бұлардан кейін ұзақ уақыт коллоид қалпында сақталатын, аздау еритін кальций гидросиликаты /2СаО-SiO2- белит/ өте баяу түрде кристалдық структура құрайды. Сондықтан бұл минерал шабан 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¥С/12 сагаттан кеш болмауы керек деген түсінік - геляның жалпылай
бөлініп шығу кезеңі деп түсінуге болады. Геляның /коллоидтың/жалпылай 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 дұрыс эсер етпейді.
Химиялық жаңа құрамалардың /қосындылардың/ мөлшері цементтің гидратациялық дэрежесіне I а I тура пропорциалы, санмен есептегенде, ол цементтің сумен әрекеттескен бөлігіне оның жалпы массасының қатынасына тең. Гидратация дэрежесін рентгендік тәсілмен немесе химиялық байланысқан су мөлшері бойынша анықтайды: а — соі 0)так
Портландцемент толық гидратацияланғанда, химиялық байланысқан судың мөлшері /0)тах/ цемент массасының 0,25-0,3 бөліктеріндей болады. Мысалы, егер О)тах=0,25; а =4\ү немесе и> = 0,25а. Осындай қарапайым қатынастар арқылы цементтің гидратациялық дэрежесін, яғни оның мықтылық потенциялын пайдалану дэрежесін білуге болады. «Су - цемент» жүйесінде судың оптималдық мөлшері судың - цементтің салмағына немесе кері цемент салмағының суға қатынасы бойынша беріледі. Оны мықтылықтың су - цементтік /С/Ц/ факторы деп атайды. Айтылған мәліметтер бойынша судың цемент салмағына оптималдық қатынасымен дайындалған құрылыс ерітіндісіндегі немесе бетон араласпасындағы цемент желімінің мықтылығы жоғары болатындығы анық, яғни құрылыс ерітіндісінің немесе бетонның салыстырмалы жағдайда мықтылығы, аязға төзімділігі жэне мэңгілігі
зор болатынында күмэн жоқ. Қатаю жылдамдығына цемент ұнтақтылығының эсер етуінің де жөні бар. Өте майда ұнтақталған сайын цемент түйіршіктерінің меншікті ауданы үлкейе береді, демек белгілі бір уақытта пайда болатын геляның /коллоидтың/ мөлшері де көбейеді. Мұндай жағдайда гель қысқа уақыт ішінде жалпылай кристалдық туындылар береді де кристалдық структураның тездете дамуына себепкер болады. Мұндай цемент мықтьшық потенциалын жылдамырақ көрсетеді. Сондықтан, ол маркалық мықтылығына жеткен соң одан эрі мықтылығын қосымша ұлғайтпайды.
Қоймада, әсіресе жан-жағы ашық қоймада, ұзақ сақтағанда, цементтің активтігі төмендейтінін де түсіне алатын фактор. Цемент түйіршіктері ауадағы ылғалмен әрекеттесіп, гидратациялық өніммен қапталады. Алиттің гидролизінен пайда болатын Са(ОН)г ауаның көміртегі қышқылымен әрекеттесіп карбонатқа көшеді. Сөйтіп әрбір түйіршіктер тығыз қабықпен оралады. Мұндай цементті диірменге қайтадан тартып, активтігін қалпына келтіреді. Бірақ гидратталынған жэне карбонатталынған түйіршіктер инертті бойымен қалады да, цементтің жалпы мықтылығы төмендейді.
Портландцементтің қасиеттері.
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 кгк/см2 арқылы нормалдайды. М400, 500, 550, 600 цемент үлгілері -бөренелері үшін 28 тэуліктен кейінгі игендегі мықтылық шектері, өздеріне сай мына мағыналардан кем болмауы керек МПа/кгк/см2/:5,4/55; 5,9/60/; 6,1/62/; 6,4/65/; ал, қысқандағы мықтылық шегі өздеріне сәйкес - 39,2/400/; 49,0/500/; 53,9/550/; 58,8/600/;
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 жузінде мықтылыгы 280 -320 МПа жүк тиеп, тығыздау арқылы қалыпталған бетондар алынған. Демек, портландцементтің потенциалдық мықтылығын толықтай пайдалану болашақтың проблемасы.
Цементтің ұнтактылығы
/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 см2/г. 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. (Сур.3.6., а,б жэне 3.7, а,б)
Цемент тасының мәңгілігі
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.
Дәріс 10 Тақырыбы: Порландцементтің арнаулы түрлері, ерекшеліктері
Дәріс жоспары:
Порландцементтің арнаулы түрлері
Тез қатаюшы портландцемент
Сульфатқа төзімді портландцемент
Ақ және түсті портландцементтер
Үстілей /сыртқы беті/ активті органикалық қоспасы бар портландцементтер
Созымдыланған портландцемент
Пуццоландық портландцемент (ППЦ)
Активті минералдық қоспасы бар портландцемент
Шлактық портландцемент /ШПЦ/
Глиноземдік цемент. Ерекшелігі, өндірілуі, касиеті, қолданылуы.
Құрылыстардың түрлі гидро-геологиялық, климаттық және экологиялық жагдайда салынып, пайдалануына байланысты талаптарга сәйкес портландцементтің көптеген түрлері өндіріледі. Мұңдай арнаулы қасиеттері бар, цементтерді алу үшін ең алдымен шикі заттардың компоненттерін таңдау, жақсылап дайындалган шикі араласпаны оптималдық режимде күйдіру арқылы клинкердің структурасын және минералдық құрамын реттейді, сөйтіп алынатын цементтің құрылыстық-техникалық қасиетін қамтамасыз етеді. Ал, клинкердің диірменде тарту мезгілінде цементтің ұнтақтылығын, фракциялық кұрамдарын реттей отырып жэне тиісті қоспалар енгізу арқьшы оның қатаю жылдамдыгын, мықтылығын, суталапкерлігін және т.б. маңызды қасиеттерін қажетті бағытта өзгертеді. Активті минералдық жэне органикалық заттарды оптимальды мөлшерде клинкермен қоса ұнтақтап, керекті қасиетті арнаулы цементтер түрін шыгарады. Сондықтан, қазіргі цемент өнеркәсібінде шығарьшатын портландцементтің біраз арнаулы түрін, олардың технологиясын, қасиетін және қолдаңуын қарап өткен жөн.
Тез қатаюшы портландцемент /ТҚПЦ/.
ТҚПЦ ерекшелігі - құрамында рационалды мелшерде алынған активті минералдық қоспасы бар, қатаю процесі алғашқы 3 тәулікте өте интенсивті өтеді. ТҚЦ алғашқы мезгілде тез қатайып, мықтылығын ұлғайту эу баста осығаң сәйкес минералдық құрамы бар клинкерді алу, гипстің мөлшерін көбейте қосу, цементтің ұнтақтылыгын 3500 - 4500 см /г дейін жеткізу шараларына негізделген. Әсіресе, көбінесе активтігі жетерліктей жоғары негізгі үш кальцийлі силикат пен үш кальцийлі алюминаттан тұратын клинкерден алынган цемент дұрыстау болады. С28 мөлшері кем дегенде 55 пайыз, С3А - көп дегенде 8-10 пайыз болуы керек.
Тез қатаюшы портландцементтің екі маркасы болады: 400 және 500. Бұл цементер үшін мықтылықтары 3 тәулік және 28 тәулік қатайган мезгілдеріне сай нормаланады. МОСТ бойынша ТҚЦ М400 3 тәулік бойы нормалдық жагдайда қатайғанда қысқандағы мықтылық шегі 24,5 МПа, ал ТҚЦ М500 -27,5 МПа кем болмау керек. Бұдан кейінгі уақытта мықтылығы баяу өседі де, 28 тәулікке таман олардың мықтылық шегі дагдылы маркасы 400 жэне 500, яғни портланцементтікіндей болып шығады.
Өте тез ңатаюшы портландцемент /ӨТҚЦ/. Өндірісте өте тез қатаюшы цемент аздап шығарылады. Бұл цементтің маркасы 600 және 700. Мықтылығы 1 тәуліктік немесе одан ерте шағында нормалданады. Оны құрамында 65 - 68 пайыз С38 және көп дегенде 8 пайыз С3 А бар клинкерді 4000 - 5000 см / г дейін ұнтақтап алады. ТҚЦ және ӨТҚЦ тездете жүргізілетін құрылыста және заводта немесе далада қыс мезгілінде бетон және темірбетон конструкциялары мен бұйымдарын жасауға қолданады. Бұл цементтерді қолданғанда олардың шығынын төмендетуге, конструкцияларды жылумен өңдеу мезгілдерін қысқартуға мүмкіншілік туады. Тез жэне ете тез қатаюшы цементтерді үлкен жэне қалың бұйымдар мен конструкцияларды жасау үшін ұсынуға болмайды. Оның үстіне бұлар сульфоалюминатты коррозияга онша шыдамды емес.
Сульфатқа төзімді портландцемент
Сульфатка төзімді портландцементтің ерекшелігі: сульфатты судың агрессивтік әсеріне төзімділігі жоғары және қатаю кезіндегі экзотермиясы төмен, ал аязға төзімділігі жоғарылау. Сульфатқа төзімді портланцементті/ СТПЦ/ активті минералдық қоспаларды қосып және қоспай да шығарады. Минералдық қоспалар ретінде 10 -20 пайыз гранулданған домна шлагын немесе электротермофосфорлық щлагын немесе 5-10 пайыз шөгінді тау жыныстарын қосады. СТПЦ минералдық кұрамы нормалданған клинкерден алынады. Оны құрамында С3А мөлшері 5 пайыздан көп емес, С38-50 пайыз және С3А - С4АҒ - 22 пайыз болатындай етіп дайындайды. С38 жэне С3А мөлшерлері аздау болатындықтан СТПЦ активтігі едэуір төмендеу болып, қатаю процесі баяу өтеді. Қазіргі шығаратын қоспасыз сульфатқа төзімді портландцементтің маркасы М 400, ал активті минералдық қоспа қосылған СТПЦ маркасы М 400 жэне 500. Сульфатты судың әсері бар, қыста ауыспалы мұздап және еріп, жазда болса - тұщы сумен бірде суланып, бірде кеуіп тұратын жағдайда пайдаланатын үйлерге қоятын талапқа сай сульфатқа төзімді цементті қолдану орынды. Себебі бұл цемент сульфатқа да және аязға да, әрі суғадатөзімді.
Ақ және түсті портландцементтер
Ақ цементтің жай портландцементтен айырмашылығы - онда цементтің түсіне әсер ететін темір тотығы, марганец тотығы, хром тотығы және сол сияқты бояушы тотықтар аз болады. Ақ жэне түсті цементтер құрамында 8іОг - 23,5 - 25,5 пайыз және АІ^Оз - 5,5 - 7 пайыз, темір тотығы өте аз /Ғе^Оз - 0,4 - 0,5/ клинкерден алады.
Ақ цемент алуға арналған клинкердің минералдық құрамы С38 -35-50%; С28 - 35-45%; С3А - 14-17%; С4 АҒ - 0,9-1,4%. Ал, М§0 ең көп болғанда - 4,5 пайыздан аспау керек. Ақ және түсті портландцементтерді өндіру үшін, әдетте, барынша таза карбонаттар мен құмды саздарды қолданады. Бұларға темір, марганец және т.с.с. оксидтерінің жеке мөлшері ең көп дегенде 0,1 -0,8% болуы керек. Бұл цементтерді өндіру тәсілдері кәдімгі портландцементті өндіру тәсілінен, технологиялық процестердің жүйесінен айырмашылығы жоқ деуге болады, бірақ аздаған күрделілігі жэне шикі заттардың құрамын таңдауда, пештен шыққан клинкерді тез суыту тәртібі бойынша ерекшелігі бар.
Ақ цементтің сапасы ашықтық коэффициенттің мөлшерімен анықталады. Ашықтық коэффициент алынған цементтің ақтығының /пайыз/ эталондық цементтің ақтығына қатынасы. МОСТ 965 - 78 талабына сай цемент өзінің ақтық дәрежесі бойынша үш сортқа бөлінеді:АЦ - 1, АЦ - 2, АЦ - 3 бұларға сай ақшыл коэффициенттері - 80; 75 және 68 /фосфордың ашықтық коэффициенті - 70-90, ал кэдімгі портланцементтің - 20-40/. Бұл цементтің қысқандағы мықтылық шегі бойынша екі маркасы - М400, 500 жэне екі түрі болады - ақ портландцемент жэне минералдық қоспасы бар ақ портландцемент. Минералдық қоспа ретінде ақшыл диотомит, күйдірілген ақ каолин жэне т.б.с.с. шөкпелі жыныстар қолданылады. Активті минералдық қоспалардың мөлшері 20 пайыздан аспау керек, ал инертті қоспа ең көп болғанда 10%. Ал цементтің ұстасу мезгілдері: басы - ең ертесі 45 мин., аяғы - ең кеші 12 сағ.
Түсті портландцементтерді ақ немесе кәдімгі жай клинкерді бояушы пигменттермен қоса ұнтақтау арқылы алады. Минералдық пигменттер ретінде қолданатындар: сары түсті цемент алу үшін -охра, қызыл түстіге - темір сурикі, жасыл үшін - темір купорасы және т.б. бұлардың қосқандағы мөлшері 10 пайыздан аспау керек, ал органикалық пигменттерде - 0,3 пайыздан.
Ақ түсті портландцементтер міндетті түрде арнаулы контейнерде немесе көп қабатты қағаз қабында қоймада сақталып жэне тұтынушыларға тасылулары керек.
Ақ және түрлі түсті ерітінділер және бетондар алу үшш өздерше сәйкес түсті толтырушылар - ақ жэне түсті мрамордың, граниттің, ізбестің қоқымдарын, ақ кұм және т.б.с.с. тау жынысынан алынатын минералдық өнімдері қолданады.
Ақ жэне түсті портландцементтер мыктылығы зор, мәңплік өңдеуші материал. Оларды архитектуралық өНДеу, әсемдеу жұмысына керек құрылыс ерітінділерді, бетондарды алу үшін қолданады.
Үстілей /сыртқы беті/ активті органикалық қоспасы бар портландцементтер
Портландцементтің бірқатар қасиеттерін жақсарту үшш оған органикалық үстілей /сыртқы беті/ активті қоспалар қосады. Бұл қоспалар цемент массасынан 0,1-0,3 пайыз мөлшердей клинкерді диірменге тартарда немесе құрылыс ерітінділерін және бетондар араласпаларын дайындар кезде сумен бірге крсады.
Бұл цементтер органикалық сырттай активті қоспалардың түрше, олардың эсер ету механизміне байланысты екі топқа бөлінеді:
1. Цемент түйіршіктеріне онша су жұқтырмайтын гидрофобиздаушы қоспасы бар портландцемент /гидрофобты цемент/.
2. Цемент түйіршіктерінің сулануын жақсартатын гидрофилдеуші қоспасы бар портландцемент /пластифицирланған цемент/.
Созымдыланған портландцемент. Бұл цементті алу үшін жұмсақтандырушы қоспа ретіндецемент салмағынан 0,15 - 0,25 пайыз техникалық лигносульфонатын/ ТЛС/ -лигносульфондық қышқылдардың кальцийлық-натрийлық тұздардың араласын колданады. Бұлар сульфитті - ашытқыланған бражкалардың - САБ/ СДБ/ концентраттары қалпында жасалады; құрамындағы құрғақ заттардың мөлшеріне байланысты олар екі маркаға бөлінеді: КБЖ және ХБТ/ССТ 81 - 79 - 74/. САБ/СДБ/ - қою созылмалы, ерекше исі бар күңгірт қоңыр түсті сұйыктық. САБ/СДБ/ қоюлық -жабысқақтығы, коллоидты ерітіндідегі сияқты, концентрацияға жэне температураға байланысты - температура төмендеген сайын
Пластифицирланған - созымдыланган, жұмсактзлынган деген мағынада
АКТИВТІ МИНЕРАЛДЫҚ ҚОСПАЛАРЫ
БАР ПОРТЛАНДЦЕМЕНТТЕР
Активті минералдық қоспалар деп, ұнтақталған қалпында ауалық әкке қосқанда оған гидравликалық қасиет беретін, ал портландцементке қосқанда оның сульфатты суға төзімділігін жоғарылататын табиғи және жасанды минералдық немесе өнеркэсіптік өндірісінің қалдықтарын айтады. Мұнымен қатар бұл қоспалар әктің жэне цементтің өзіндік құндарын едэуір төмендетеді, активті минералдық қоспасы бар байланыстырушы заттар пуццоланды байланыстырушылар деп аталады. Олар негізгі байланыстырушының және пайдаланған активті қоспалардың түрлері бойынша топқа бөлінеді.
Пуццоландық портландцемент (ППЦ)
ППЦ деп минералдық құрамы нормалданған /СзА <8 пайыз/ клинкерді, гипсті жэне активті минералдық қоспаларды біріктіре ұнтақтап немесе оларды ұнтақтаған қалпында араластырып алатын, суда да, ылғалды жерде де қатая беретін гидравликалық байланыстырушыны айтады. Қоспалардың активтігі жоғары болған сайын олардың цементке қосылар мөлшері аздау болады да цементтің сапасы жақсылау болады. Орташа мөлшермен шөкпелік жыныстық қоспаны /опока, диотомит, трепел және т.б./ 20-30 пайыз, күйдірілген саздарды, отын күлдерін 25-45 пайыз қосады.
Активті минералдық қоспаларды тікелей бетон араласпасына дайындар кезде сулап немесе құрғақ ұлпа күйінде қосуға болады.
Пуццоландық цементтің қатаю мезгілінде екі процесс жүреді. Біріншісі - портландцемент клинкерінің минералдарының гидратациясы, екіншісі - активті минералдық қоспалардың С38 гидролизінен шығатын Са(ОН)2 әрекеттесу. Осының нэтижесінде Са(ОН)г сУДа ерімейтін кальций гидросиликатына қосылады. Бұл қосындылар цемент тасының тыгыздығын асырады. Бірақ активті минералдар қалыпты температурада бастапқы мезгілде кальций гидроксидімен баяу әрекеттеседі. Сондықтан пуццоландық цементтің бастапқы уақыттағы мықтылығы қоспасы жоқ портландцементтегіден едәуір төмен болады. Дегенмен, біртіндеп қатая келе мықтылығы жетерліктей ұлғаяды. Бұл цемент әсіресе, суда немесе ылғалды ортада жақсы қатайып, мықтылығын ұлғайтады. Термиялық ылғалдықта, әсіресе, автоклавта өңцегенде оның мықтылығы жылдам көтеріледі.
МОСТ бойынша пуццоландық портландцемент екі маркада шығарылады: М300 жэне 400. Пуццоландық портландцементтің суталапкерлігі 28-43 пайыз, ягни портландцементтегіден едэуір жогары. Сондықтан оның аязга жэне ауага төзімділігі төмен. Пуццоландық портландцемент төмендеу температурада нашар қатаяды, ал қысқы кезде оны тіпті қолдануга болмайды. Пуццоландық цемент тасының тыгыздыгы жогары болатындықтан, оның су өткізбейтіндігі және тұщы суга тұрақтылыгы жогары. Сондай-ақ қатайган пуццоландық портландцементте Са(ОН)г жэне ъСаО-АІгОг-6Н^О жок болгандықтан ол сульфатты суда да
төзімді. Пуццоландық портландцемент су астында жэне жер астында орналасатын үйлердің, метролардың, гидротехникалық биналардың бөліктеріне жұмсалатын бетон жэне темірбетон бұйымдары мен конструкцияларын жасауга пайдаланады.
Минералдық қоспалары бар портландцемент /ҚПЦ/.
Оны цемент клинкерін, айтылган минералдық қоспаларды жэне гипсті біріктіре ұнтақтап не оларды ұнтақталган қадпында өзара араластырып алады. МОСТ 10178-85 бойынша бұл цементте минералдық қоспаның мөлшері ең көп дегенде 20 пайыздан аспауы керек. Сонда портландцементтің барлық қасиетінің көрсеткіштері сақталады, қайта кейбір қасиеттері, мысалы, суга төзімділігі, гидротациялық жылу мөлшерінің оңтайлыгы, сілтілік коррозияга ұшырамайтындыгы едэуір жақсарады. Тек қана аязга төзімділігі аздап төмендейді.Сондықтан бұл цементтің маркасы портланцементтің маркасындай М 400, 500, 550 жэне 600. Өзіндік құны портландцементтегіден төмен. Кейбір цемент өндірісінде арнаулы шешіммен М300 шыгарылады.
ҚПЦ портландцементтің орнына қолдана береді. Тек қана аязга төзімділігінің аздап төмендігін еске алған жөн.
Активті минералдық қоспасы бар портландцементтің екі түрі бар. Тез қатаюшы қоспасы бар портландцемент - ТҚПЦ/МОСТ 10178-85/ жэне сульфатқа төзімді қоспасы бар портландцемент -СҚПЦ/МОСТ 22266-76/. Бұл цементтерді алу үшін өздеріне сай тез қатаюшы жэне сульфатқа төзімді портландцементтердің клинкеріне 10-20 пайыз гранулданган шлак немесе 5-10 пайыз шөгіндік тау жыныстарын қосып ұнтақтайды. Бұл цементтер екі маркада
өндіріледі: М 400 жэне 500. Қолданылуы өздеріне аттас цементтердің қолданылатынындай.
Гипсті-цементтіпуццоланды байланыстырушылар /ГЦПБ/
Қолайлы мөлшерде гипстік байланыстырушыларды, цементті жэне активті минералдық коспаларды ұнтақталған қалыптарында жақсылап араластыру арқылы алады. Өздерінің активтігіне байланысты гипсцементпуццоландық байланыстырушының құрамында бұлардың мөлшері мына төмендегі шамада болады:
Гипстік байланыстырушылар - 50-65 %, портландцемент М300, 400 - 15-25 %, активті минералдық қоспалар - 10-25 пайыз. Портландцемент пен активті минералдық қоспаның орындарына пуццоландық портландцемент алуга болады.
Гипс байланыстырушыларын қазанда гипс қайнату тәсілімен алатын заводтарда портландцементті және активті минералдық қоспаларды немесе пуццоландық цементті қайнату процесінің соңына бірнеше минут қалғанда тікелей қазанга салады. Сөйтіп ГЦПБ алынуын біраз жеңілдетеді. ГЦПБ екі маркасы болады: М100 және ГЦПБ ұнтақтылыгы МІОО үшін № 2 електегі қалдық бойынша – 15 пайыздан, М150 үшін- 10 пайыздан көп болмау керек.
Гипс байланыстырушыларының - модификациясы негізінде алынган ГЦПБ өте сапалы. Мұндай ГЦПБ негізінде алынған бетон 2-4 сағ. қатайганнан кейінгі қысқандағы мықтылық шегі 60-100 кПа, 3 тэуліктен кейінгі - 15-20 МПа, ал 28 тэуліктен кейінгі - 20-40 МПа. Сонымен, ГЦПБ негізінде дайындалган бетон 2-3 саг. қатайғанда маркалық мықтылығының 30-40 пайызын көрсетеді. Ал қатаю жылдамдығын бұдан да тездету үшін ГЦПБ жасалган бұйымдарды 70-80°С булайды. Бұл құрылыс бұйымдарыньщ аязга төзімділігінің маркасы 20 - 50.
Шлактық цементтер
Шлактық цементтер активті минералдық қоспалары бар Цементтердің бір түрі. Бұл цементтерде активтік минералдық қоспалар ретінде гранулданған домна шлактары немесе гранулданған электротермофосфорлық шлактар колданады. Бірақ шлактардың айырмашылыгы - олар гидравликалық активті, яғни ылгалды жағдайда өзінше қатая алады.
Шлактың гидравликалық активті болатын себебі - оның кұрамында кальций алюминаттары бар. Ал, активтік дәрежесі сол
алюмосиликаттардың структурасына, ондағы кристалдық және шыны түсті фазалардың қатынасына тәуелді. Жалпы шлактар туралы активті минералдық қоспалар тақырыбында жазылған.
Шлактық портландцемент /ШПЦ/
Портландцементтік клинкерді, гипсті және гранулданған шлакты немесе электрофосфорлық шлакты біріктіре диірменге тартып алынган гидравликалық байланыстырушы МОСТ 10178-85 бойынша шлактық портландцементте шлактың мөлшерінің ең азы 21% және ең көбі 80 % болуы керек. Гипстің мөлшері цементтің ұстасу мезгілін реттеуге жетерліктей болу керек, әдетте, есептегенде 1 пайыздан 4 і пайызға дейін болу керек.
Шлактық портландцементті өндіруінің, б.І.-суретте
көрсетілгендей, технологиялық схемасы, пуццоландық
портландцементті алгандай, екі технологиялық белестен тұрады. Алдымен портландцементтік клинкердің алынуы, сосын шлактық
портландцементінің ұнтақталуы. Шлактық портландцементтің ұнтақтылығы портландцементтегідей. Дегенмен өндірісте оның ұнтақтылық дәрежесін жоғарылатуға барынша граншлактар тырысады. Себебі ұнтақтылығы жоғары болған сайын қатаю жылдамдығы өсіп, мықтылығы жоғарылай түседі.
[pic]
Шлактық портландцементтің қатаю процесі портландцементтепге қарағанда баяу және едәуір күрделі жүреді. Оның қатаю процесін екі кезеңге бөлуге болады. Алдымен цементтің клинкерлік бөлімі мен шлак құрамы гидратацияланады, клинкерлік минералдың гидратациясынан пайда болған құрамдарымен бірлі-жарым гидратталынған граншлактар арасында химиялық эрекеттесу жүреді. Бұл қатаю процесін жеңілдету үшін кейде СаС12, Са(гЮ3)2, ВаС12 жэне т.б. тұз ерітінділерін қосады. Оның үстіне ыстық бумен өңдеу арқылы қатаю процесін керегінше жеделдетуге болады. Шлактық портландцементтің мықтылық шамасын толық пайдалану үшін оның қатаюын міндетті түрде ылғалдылық ортада ұзақтау өткізу керек. Портландцементпен салыстырғанда, бұл цемент сульфатты суға төзімді. Оның себебі, ол қатайған кезде Са(ОН)2 аздау бөлінеді де судағы тұздар ерітіндісімен әрекеттесуге Са(ОН)2 жетімсіз болады, оның үстіне бөлініп шыққан Са(ОН)2 төменгі негізді кальций гидросиликаттарын құруға түгелдей жұмсалынады. Шлактық портландцемент қатайғанда жылу көп бөлініп шықпайды. Сондықтан, оны массивті ғимараттарды салуға қолдану қауіпсіз. ШПЦ аязға төзімділігі бойынша жетерліктей жарамды. Бірақ, құрғақ климатты жерде, судың ауыспалы деңгейінде, бірде мұздап, бірде еріп және бірде суланып, бірде кеуіп тұратындай жағдайда оның шыдамдылығы /тұрақтылығы/ портландцементтегідей емес. Қатаю мезгіліндегі оның көлемдік деформациясы /отыруы және ісінуі/ портландцементтегіден аздау. Қалған басқа қасиеттері бойынша
портландцементтегіге ұқсас. ШПЦ тығыздығы шлактың мөлшеріне байланысты 2800-3000 кг/м3 аралығында, сусымалы тығыздығы - 900-1200 кг/м3 /бос салғанда/, 1400-1800 кг/м3 /тығыздап салғанда/. Шлактық портландцемент үш маркалы өндіріледі: МЗОО, 400 және 500 игендегі мықтылық шегі маркаларына сәйкес: 4,5; 5,5; 6 МПа.
ШПЦ әдетте көпір және гидротехникалық құрылыста, агрессивті ортада пайдаланатын түрлі биналарға қолданады. Ал, темірбетон заводтарында бетон жэне темірбетон бұйымдары мен конструкцияларын жасарда шлактық, портландцементтер өте кең қолданылады.
ГЛИНОЗЕМДІК ЦЕМЕНТ
Ерекшелігі, өндірілуі, касиеті, қолданылуы.
Глиноземдіқ цемент - тез қатаятын гидравликалық байланыстырушы зат. Оны оптимальды мөлшерде бокситтен / А12Ог-пН2ОІ жэне әк тасынан / СаСОз/ тұратын шикі араласпасын
балқығанына дейін өртенген өнімді ұнтақтау арқылы алады. Оның құрамында төменгі негізді кальцийлік алюминаты басым болады. Портландцементтен жэне басқа цементтерден айырмашылығы - оған гипс те және активті минералдық заттар да қосылмайды. Глиноземдық цементтің химиялық құрамы кеңаралық мөлшерде сипатталынады/пайыз/: А12Ог - 35 - 50; 5Ю2 ~ 5 -15;
. Ғе2Оъ - 5 -15; ТЮ2 -1,5 * 2,6; М§0 - 0,5 ■*■ 1,5;
Минералдық құрамы шикі араласпаның химиялық құрамына және өндіру тэсіліне байланысты. Оның ең маңызды минералдарына мыналар жатады: СаО ■ А12Ог(СА);
ПСаО■ 7Л/203(С12Л7); СаО■ 2А120,(САА) ■ Мұның ішіндегі глиноземдық цемент үшін ең маңыздысы СаОА12Ог- кальцийлік моноалюминаты.
Осы минералдың арқасында глиноземдық цемент тез қатаяды.
Глиноземдық цемент көп әктілі /СаО>40%/ және аз эктілі /СаО < 40%/ болып екіге бөлінеді. Осыған сай минералдың құрамында жэне қатаю процесінде аздаган өзгерістер болады. Сондықтан шикі араласпаның химиялық құрамын дайын өнімде СА мөлшері едәуір басым болатындай етіп дайындайды. Бокситтің құрамында құмның көрсетілген мөлшерден көп болғаны жарамсыз. Себебі баяу қатаятын 2СаО-8Ю2 пайда болады да, глиноземдық цементтің сапасын төмендетіп жібереді.
Глиноземдық цементті өндіру
Оны екі тәсілмен өндіреді. Біріншісі, ұнтақталган шикі араласпаны айналмалы пеште балқытуға жеткізе күйдіруге /1150-1250 С/ негізделген, ал екіншісі -вагранкада, электрлік жэне домналық пештерде /1500-1600°С/ түгел ерітіп балқытуға негізделген. Толық ерітіп қорытылған масса жайлап суытылады. Себебі баяу суытылған кездегі құралған кристалдық кальций алюминатының байланыстырушы қасиеті жоғарылау болады. Бірақ алынған клинкердің қаттылығы тіпті биік болады. Сондықтан оны куатты ұсақтаушыларда алдын-ала екі стадиялық жүйе бойынша ұсақтап, сонан кейін доңғалақ диірменде ұнтақтайды. Қорытылған клинкерді ұнтақтауға кететін электрлік энергия балқыта алынган клинкерді ұнтақтауға жұмсалатын энергиядан екі есе көп. ¥нтақтау процесін №008 електе 10 пайыздан көп қалмайтындай етіп жүргізеді. Глиноземдік цементтің қатаюы кэдімгі портлаңдцементтің қатаю процесіне ұқсас. Дегенмен, қатаюының химиялық негізінде біраз ерекшелігі бар. Атап айтқанда, бір кальцийлік алюминат глиноземдік цементтің қатаю кезеңінде гидратацияланады, сөйтіп алдымен майда тілік сияқты 10 сулы гидроалюминат - СаО-А12Ог-\0Н2О
кристалдарын құрады. Бұл жаңа құрылған қосынды мына төмендегі жалпы химиялық теңдеу бойынша тұрақтылау екі кальцийлік гидроалюминатқа көшеді:
2(СаО-А12Ог) +1 \Н20 = 2СаО■ АІ2Ог ■ ЬНгО + 2АІ(ОН)г СаО-АІ20.~ температурасы 20-25°С жағдайда қатайғанда үш
кальцийлік гидроалюминаттың куб тэрізді кристалдары құралуы да мүмкін ЪСаОА12Ог-6Н20-
2СаОАІ2Ог ■ %Н20 + СаО- А12Ог + Н20 = ЪСаО-АІ2Ог ■ 6Н20 + 2АІ(ОН)г
Химиялық жаңа құрама (қосынды) ЪСаОА12Ог-6Н20 цемент тасының структурасын бостау етіп құрайды. Ал, бұл гидраттық қосынды глиноземдық цемент жоғарылау температурада қатайғанда пайда болады. Сондықтан жылу бумен өңдеу немесе қыздыру процестері глиноземдық цементтің мықтылығын және басқа кұрылыстық қасиетін нашарлатып жібереді.
Глиноземдық цементті әкпен араластыруға болмайды, себебі эк Са(ОН)2 суда бір кальцийлік алюминатпен өте тез эрекеттесіп үш кальцийлі гидроалюминат кұрады:
СаО-АІ2Ог + 2Са(ОН)2 + 4Н20 = ЪСаО- А12Ог ■ 6Н20.
Осының нәтижесінде мықтылығы нашар үш кальцийлі гидроалюминаттың глиноземдық цементке тигізетін теріс әсері күшейіп кетеді, оның сапасын тіпті нашарлатып жібереді. Осы себеп бойынша оны портландцементпен де араластыруға болмайды. Демек портландцемент қатайғанда пайда болатын Са(ОН)2, глиноземдық цемент қатайғанда пайда болатын А1(ОН)з немесе кальций гидроалюминатымен тездете эрекеттесіп мықтылығы төмен ЪСаО-А12Ог-6Н20 кұрады. Осының нэтижесінде реакция өрісінде Са(ОН)2 және А1(ОН)3 қалмайды. Сондықтан, СаО-А12Ог және ЪСаО-ЗЮ2 гидролизі жылдамдатылады, ұстасу процесі лезде бітеді,
ал цемент тасының мықтылығы өте төмен болып шығады. Портландцементтің немесе глиноземдық цементтің қатаю процестерін тездетудің қажеті болғанда, жоғарыдағы айтылған жағдайларды еске
алған жөн. Глиноземдық цемент шапшаң қатайғанымен, баяу ұстасады. Ұстасу мезгілінің басы 30 мин ерте емес те, соңы 12 сағ кеш болмайды. Ұстасуын тездету үшін Са(ОН)2 , Са504, №ОН, №2304, Н2804,КаС03 жэне т.б. ерітінділерді қосады. Ал, ұстасу мезгілін баяулату үшін хлорлық натрийді, калийді және барийді, тұз қышқылын қосады.
Глиноземдық цементке 10-20 пайыз граншлак қосқанда оның мықтылығы төмендемейді. Одан көбірек косып сондай-ақ тез қатаятын, бірақ мықтылыгы аздап төмендеу шлактық глиноземдық цемент алуға болады.
Глиноземдық цемент қатаю жағдайына өте сезімтал келеді. Бұл негізінде алынған бетонды ең аз дегенде 1 сөтке ылғалды жерде сақтау керек. Қатаю кезінде бетонның температурасы 25 С аспағаны жөн. Олай болмағанда бетонның мықтылыгы жылдам төмендеп кетеді. Осыған орай оның қатаю мезгілінің бастапқы - 2 - 3 күннің ішінде, барлық гидратациялық жылудың 70 - 80 пайызы бөлінеді. Оның үстіне бөлініп шығатын жылудың мөлшері жоғары экзотермиялық цементтегіден едэуір көп. Осы себептен глиноземдық цементті суық кездерде қолданган орынды. Бірақ температура тіпті төмендеп кетсе, қатаю тоқтап қалады. Ал, массасы зор құрьшыс бөлшектерін жасауға, күні ыстық аудандарда немесе жылумен өңдейтін бетон жэне темірбетон жасауға қолдануға глиноземдық цемент жарамайды.
Бұл цементтің нормальды қатаюы үшін температурасы 15 - 16 С ылғалды орта керек.
Жоғарыда айтылған үш кальцийлік гидроалюминаттың зияндығын кетіруі үшін П.П.Будников глиноземдық цементке 20 - 30 % ангидрид қосуды ұсынған. Сонда ангидрит үш кальцийлік гидроалюминатпен мына төмендегі теңцеу бойьшша әрекеттеседі:
осының нәтижесінде глиноземдық цементтің құрылыстық қасиеті жақсарады, массивті бетон биналарын соғу үшін де мүмкіндік туады. Құрылыста СаЗОд қосылган глиноземдық цементті ангидритті-глиноземдық цемент деп атайды /АГ - цемент/. Бұл цемент жоғарыланған температурада қатайғанда, таза глиноземдық цементке қарағанда мықтылығын едәуір көтеріңкі көрсетеді.
Глиноземдық цементтің маркасы құрамы Г.З жылжымалы ерітіндіден жасалған мөлшері 40x40x160 мм үлгілерді 6 сағ. соң суға салып, сақтап үш тәулігінде қысуға сынағандағы ең кіші мықтылық шегіне сай. МОСТ 769-77 бойынша қазіргі үш маркалық глиноземдық цемент шығарылады: М400,500 және 600 маркаларына сай 3 сөткелік мықтылық нормасымен қатар бір сөткелік мықтылыгы да нормалданады. Ол - 23,28, 33 МПа.
Глиноземдық цемент ұстасу мезгілі біткен соң, жеделдете катая бастайды. Сумен араластырғаннан бастап бір сөтке өткен соң оның мықтылығы 28 сөткелік мықтылығының 80 - 90 % құрайды. Үш сөтке қатайғаннан кейін мықтылығы баяу өседі. 100 пайыз қабылданған үш сөткелік мықтылығы 7 сөткеден кейін 120 % болады, 28 сөткеден кейін - 140 % жэне екі айдан кейін - 160 пайыз болады. Ал, игендегі мықтылығы мұндай өспейді, қайта төмендеп кетуі мүмкін.
Глиноземдық цементтен жасалған бетон және темірбетон бұйымдарының, конструкцияларының тығыздығы жетерліктей жоғары, су өткізбейді. Құрамында суда жеңіл еритін қосындылар жоқ. Сондықтан, оның минералданған суда төзімдігі биік. Бірақ ол сілтілердің әсеріне шыдай алмайды, тез бұзылады.
Глиноземдық цементтің соншама жақсы қасиеттері болғанымен, оны алу үшін қажетті боксит жынысы сирек, бағасы портландцементтегіден 5-6 есе қымбат. Сондықтан, ол құрылыста портландцемент сияқты кең тараган емес. Құрылыста оның ерекше арнаулы қасиеттерін: бір-екі сөткелік мықтылыгының жетерліктігін, қатайган кезде, эсіресе бірінші күндері, жылуды көп бөліп шығаратындығын, агрессивтік ортаға төзімділігін жэне т.б. ерекшеліктерін толық пайдалануға мүмкіншілік бар жағдайда қолдану орынды болады. Оны жеделдеткен кұрылыста, апатты жұмыстарда, ауыспалы кеуіп-кұрғап, еріп-мұздап тұратын жағдайда пайдаланатын үй мен биналарды соғуға, мұнайлық жэне газдық скважиналарды тампондауга, отқа төзімді бетондар жэне кеңеюші цементтер жасауға . I қо лдану ға тиі м ді.
Ұлғаюшы цементтер және олардың түрлері
Кейінгі жылдары жасалған жаңа цементтердің ішінде ұлғаюшы, шөкпесіз жэне кернелуші цементтердің құрылыс өндірісінде орындары ерекше және маңызы зор. Бұл цементтерге тән қасиет -алгашқы қатая бастаған кезде өзінен - өзі ұлғайып, кейіннен болатын шөгу процесінің зияндығын жояды, демек көптеген шығын келтіретін шөгу деформациясын конструкцияларда болдыртпайды.
Қазіргі кезде ұлғаюшы және кернелуші цементтердің көптеген түрлерін алу тэсілдері белгілі. Бетон және ерітінді көлемін ұлғайтып кернейтін активтер ролін кальций гидросульфоалюминаттары, төменгі температурада күйдірілген кальций жэне магний оксидтері және т.б.с.с. орындайды.Бұл цементтердің барлығы портландцементтің, глиноземдық цементтің негізінде жэне осы екі цементтің оптималдық қосьшдысынан алынады.
Көлемін ұлғайтушы цементтер қатайғанда, оларда едэуір кальцийлік гидросульфоалюминаттары құралады. Бұлардың кристалдангандағы ұлғаю процесіне алғашқы кездегі структуралық мықтылық ерік бермейді де, цемент тасы немесе одан жасалған ерітінді және бетон тыгыздала түседі, біртіндеп біркелкі ұлғаю эффектісі пайда болады да, жасалған бұйымның тығыздығы мен мықтылығы ойдағыдай болып шығады. Бірақ, бұл құбылыстар кальцийлік гидросульфоалюминаттарының пайда болу мөлшерін жэне олардың кристалдану жылдамдығын реттей отыруды қажет етеді. Сонда ғана дұрыс эффект алынады.
Қазіргі кезде құрылыста және түрлі өнеркәсіпте кеңірек қолданып жүрген мынадай ұлгаюшы цементтер бар: олар глиноземдық цемент негізінде алынатын су өтпейтін ұлғаюшы цемент /С¥Ц/, су өтпейтін шөгусіз цемент /СШЦ/, гипсті-глиноземдық цемент; портландцемент пен глиноземдық цемент негізінде - кернелуші цемент /КЦ/.
7.3. Су өтпейтш ұлғаюшы и,\л»»^»»», ^> * —,. В.В. Михайлов су өтпейтін ұлғаюшы цементтің /С¥Ц/ алынуын бірінші рет өндіріске ұсынған. Сол кезде бірінші рет Москвадағы метрополитендік тунелдегі шойындық тюбингілердің жігін тығыздау үшін қорғасынның орнына қолданған. С¥Ц - оптималдық мөлшерде алынған глиноземдық цементті /67-70 пайыз/, құрылыс гипсінің бірінші немесе екінші сортын /20-22 %/ және жоғары негізді кальцийлік гидроалюминатын I АСаО-АІгОгЛЪНгО - 10-11%/,ЪСаО-А12Ог-6Н20 + ЪСа504+25Н20 = ЪСаО-А12ОгЪСа50,Ъ\Н20
Дәріс11 Тақырыбы: Битумдар, олардың құрамы, структурасы және қасиеттері. Жалпы мәлімдеме
Дәріс жоспары:
Органикалық байланыстырушылар және олардың негізіндегі материалдар
Битумдар, олардың құрамы, структурасы және қасиеттері
Органикалық байланыстырушылар дегеніміз қара немесе қара-қоңыр түсті, физикалық күйі бойынша қатты, қою-созымтал немесе сұйық болып кездесетін зат. Олар температура мөлшеріне байланысты өздерінің физика-механикалық касиетгерін өзгертуге қабілетті.
Әдетте, органикалық байланыстырушылар күрделі дисперсті жүйе құрайтын жоғары молекулалы көмірсутектерінің араласуынан және олардың оттегімен, азотпен, күкіртпен қосылған бейметалдық туындыларынан түрады. Бұл заттар тастың, қүмның, кірпіштің бетонның, ағаштың және тағы басқа көптеген қатты материалдардың бетімен берік ілінісіп ұстасады. Олардың су өткізбейтіндігі, созымталдығы және атмосфералық эсерге төзімділігі жоғары келеді. Органикалық байланыстырушы заттарға жататындар - битумдар
және қарамайлар (дегталар).
Битум екі түрге бөлінеді - табиғи және мұнайлық. Табиғи битумдар жергілікті жиналған көл сияқты кездесуі мүмкін немесе олар тау жыныстарына (әк тастарына, доломиттерге, құмтастарына) сіңген қалпында болады. Мұндай тау жыныстарынан битумдарды ерітінділерде ерітіп барып айырады немесе майдаланған тау жыныстарын ыстық сумен булау арқылы бөліп шығарады. Мұнайлық, демек жасанды битумдардың алынуы мұнайда немесе мұнайдан жанар және жағар заттарын алғаннан кейінгі қалдықтарын
өңдеу технологиясына негізделген. Дегталық байланыстырушы топтарын шикі дегталар, дегталық майлар және пектар кұрайды. Шикі дегталар дегеніміз тас және қоңыркөмірдің, жертезектің, ағаштың жэне т.с.с. органикалык заттардың жоғары температурада ыдырауы нәтижесінде пайда болатын сұйық өнімдер. Кокс аларда немесе жанғыш жасанды газ аларда органикалық заттардың ыдырау процесі ауасыз жоғары температурада өтеді. Оларды кокстеу немесе газификациялау деп те атайды. Шикі дегтаны әдетте фракцияларға ажырата айдайды. Ауырлау фракцияларын дегталық майлар дейді де, қатты қалдықтарын пектар деп атайды.
Органикалық байланыстырушы материалдары, сурет 12.1 келтірілгендей, химиялық құрамдарының, бастапқы шикізаттарының және басты құрылыстық қасиеттерінің белгілері бойынша жіктеледі.
Битумдарды бастапқы шикізатының тегі бойынша мұнайлық, сланецтік және табиғи болып, дегталар - таскөмірлік, жертезектік жэне ағаштық болып бөлінеді (сурет 12.1)
Құрылыстық қасиеттері бойынша битумдар және дегталар үш тапқа бөлінеді: температура 20 - 25°С шамасында қатты болады -серпінді және сынғыш; температура 20 — 25°С қою - онша қатты емес (жұмсақ) - созымталдығы және серпінділігі жоғары; температура 20 -25 С сұйық немесе сұйықтау болатьндар.
Органикалық байланыстырушы заттар мен гидроизоляциялық материалдар, асфальттық бетондар мен ерітінділер, тығыздаушы материалдар түрінде гидротехника, жол, өнеркэсіптік және азаматтық құрылысында кеңінен қолданады. Органикалық байланыстырушылар резинкамен және полимермен жақсы араласатындығының нәтижесінде массасы бойынша 3-15% майдаланған ескі резина қосылған негізінде алынатын материалдардың сапасы едәуір жақсарып қазіргі құрылыстың талабын еркін қамтамасыз етеді. Тозған резиналарды қолдана отырып, гидроизоляциялық материалдарын (изол, бризол және т.б.) шығаратын жаңа өндіріс салалары дамуда. Жамылтқылық жэне гидроизоляциялық рулондық материалдары толық механизацияланған, үздіксіз істейтін тасқынды созындыларда жасалынады.
Бұл материалдардың негізінде жасалатын алуан түрлі рулондық материалдарды қолданып, эр түрлі құрамдағы органикалық байланыстырушылармен өңдеуге болатындықтан, олардың түрлері тиісті жағдайларда пайдалану үшін таңдауға жетерліктей.
Құрылыста және құрылыс материалдары өндірісінде ең кең қолданатыны битумдар, әсіресе, мұнайдан алынатын битумдар өндіру көлемі жағынан көп болатындықтан, кеңінен қолданады. Дегталық байланыстырушылардың қолданулары шамалы, олай болатыны көпшілігінде оларды шикізат ретінде эртүрлі бағалы химиялық өнімдер алу үшін жұмсалады. Оның үстіне дегталық байланыстырушылар жэне олардың негізінде жасалынған материалдар пайдалану жағдайларында (ылғалдың, ауадағы оттегінің, күн радиациясының эсер етуімен) омырылғыш жэне беріктігі нашар болып қалады, ұнамсыз исі болады жэне денсаулыққа зияны тиетін заттар бөліп шығарады. [pic]
Битумдар, олардың құрамы, структурасы
және қасиеттері
• Табиги битумдар - (катты немесе қою болулары мүмкін) жер қыртысының жоғарғы қабатында мұнайдан ұшқыш фракцияларының буланып шығуы нэтижесінде жэне қышқылдану процесі мен полимеризациялану нэтижесінде пайда болған. Табиғи битумдар кейде азғана минералдық қоспасы бар таза битумнан тұратындай кен түрінде кездеседі. Көпшілігінде олар шөгінді тау жыныстарында (кұмда, құмтастарда, саздық жерлерде, карбонаттық жыныстарда) болады. Мұндай жыныстарды асфальттықтар не,месе битуминоздықтар деп атайды. Құрамында 2-3 %- дан төмендей битумы бар жыныстарды, олардан битумды бөліп шығару тиімсіз болатындықтан, ұнтақтап асфальттық порошок түрінде асфальттық бетондарға және асфальттық мастиктерге қоспа ретінде пайдаланады.
Табиғи битумдар атмосфераға тұрақтылығының жоғарылығымен жэне тас материалдарының бетіне жақсы жабысатындығымен ерекшеленеді, бірақ тапшылығы жэне құнының жоғарылығы кең қолданылуын шектендіреді. Оларды химиялық жэне лак - бояу өнеркэсібінде басым қолданады,
Мүнай битумдары өндіру тәсілдеріне байланысты қалдықты, тотықтандырылған (қышқылдандырылған) жэне крекингленген деп аталатын битумдарға жіктеледі. (сурет 12.2).
Қалдық битумдар гудрондардан майды толық ажырату арқылы алынады. Бұлар қалыпты температурада қоюлығы онша емес қатты жэне қаттылау өнім. Олардың қоюлығын асыру үшін қабаттары аркылы ауаны үрлеп қышқылдандырады. Сонда жогары молекулалы кұрамалар құралуы нэтижесінде, битумдар тығыздалынып, қоюлықтары жоғарылайды, соның нэтижесінде қышқылдандырылған битумдар алынады (сурет 12.2).
Қышқылдандырылган битумдар қалдықтыға қарағанда төзімділеу жэне мәңгілігі бойынша табиғи битумнан кем емес. Гудронды сұйық пропанмен өңдегеннен кейінгі қалдық ретінде алынатын битумды майлық дистилляттарымен араластыру арқылы араластырылған битумдарын алады.
• Крекингленген битумдар. Мазутты өңдегенде пайда болатын қалдықты қышқылдандырумен (ауамен үрлеу арқылы) алады (сурет 12.2).
Қатты жэне онша қатты емес битумдарды қыздырғыш қондырғыларымен жабдықталған теміржолмен вагон
цистерналарында немесе қагаз мүшектерінде тасиды; сұйық
битумдарды - мұнайлық және мазуттық цистеріндерде. Битумдарды арнайы жасалынған сақтағыштарда сақтаған жөн.
Құрамы және структурасы. Жоғарыда айтылғандай, битумдар жоғары молекулалы көмірсутектерінің араласынан, ең алдымен, метандардың (СпНгп-г) жэне нафтендердің (СпНгп) ароматтық қатарларынан және олардың оттегімен, күкіртпен және азотпен әрекеттескендегі туындыларынан тұрады. Барлық битумдардың химиялық қарапайым құрамдары бірдей деп санауға болады. Оларда 70 - 87 % көміртегі, 15%- ға дейін сутегі, 10 %- ға дейін оттегі, 1,5 %-ға дейін күкірт және шамалы ғана азот бар. Осы қарапайым химиялық қүрамдары битумдардағы қүрамаларды қүрайтын элементтердің тек материалдық балансы туралы мәлімдеме айтуға мүмкіншілік береді, ал битумдарда болатын ондаған химиялық қосындылар жөнінде және олардың битум структурасы мен қасиетіне тигізетін әсерлері туралы ой қорытуға мүмкіншілік тудырмайды. Битумдардан жекелеп көмірсутектік қосындыларды бөлектеу тіпті күрделі. Сондықтан, битумдардың структурасын және қасиеттерін зерттеу үшін арнайы тәсілдермен қасиеттері бір-біріне үқсас көмірсутектілер тобын бөлектейді. Мүндай топтарға майлар, смолалар, асфальтендер жэне олардың модификациялары (карбендер жэне карбонадтар), асфальтоген қышқьшдары жэне олардың ангидридтері жатады.
[pic]
Майлар - қалыпты температурада сүйық болатын көмірсутектілердің топтары, тығыздығы 1-ден кем емес жэне молекулалық массасы 100+500. Майдың битумда көбеюі оның жылжымалығын жэне аққыштығын үлғайтады.
Смолалар - қою созылмалы; қалыпты температурада қатты немесе шала қатты заттар; тығыздылығы бір шамасында және молекулалық массасы 500-1000. Смоладағы көмірсутектілердің кұрамы майларға қарағанда күрделілеу. Смолалар битумдарга байланыстырушы және созымталдық қасиет береді.
Асфальтендер - тығыздығы бірден көбірек және молекулалық массасы 1000 +5000 жоғары келетін балқымайтын қатты жоғары -полицикликалық қосындылар. Кейбір асфальтендер майлық және смолалық фракцияларда - ерігіш, бос көміртегі бар басқалары -карбендер жэне карбонадтар ерімейді. Ауаны қатыстыра битумды үзақ қыздырғанда, майлар жэне смолалар асфальтенге көшеді. Сондай-ақ, күн радиациясы әсерімен битумдарда шектен тыс көп асфальтендер қүралуы мүмкін, сөйтіп, біртіндеп битумдар бүзыла бастайды. Мұны битумдардың «ескіруі» деп атайды.
Асфальтогендік қышқылдар полинафтендерлік қышқылдар тобына жатады, олар қоюлығы бойынша қатты немесе аса қою болуы мүмкін. Битумның сырттай активті бөлігін қүрайтындықтан, бүл қышқылдар оның таспен және басқа материалдармен ілінісу беріктілігін жоғарылатуға ықтимал жасайды.
Топталынған көмірсутектер битумдар қүрамына эртүрлі қатынаста кіретіндіктен жэне күрделі дисперстік жүйе қүрайтындықтан, олардьщ структурасы мен қасиеті осы көмісутектер тобының мөлшеріне байланысты болады. Бүл жүйеде дисперсиялық орта смолалардың молекулярлық ерітіндісі немесе олардың майдағы бөлшектері болады, ал асфальтендер сыртындағы адсорбталынған смолалар бөлігімен бірге дисперсиялық фаза болып табылады. Егерде, осы дисперсиялы жүйеде артық дисперсиялық орта болып қалса, онда күрама түйіршік (мицелла) өзара жақындап қосылмайды да, дисперсиялы ортада еркін қозғалатын болады. Мүндай структура қалыпты температурада сүйық битумдарға тэн қасиет жэне көтеріңкі температурада қою битумдардың структурасы да осындай.
Сонымен дисперсиялық жүйе ретінде битумдар қасиеті олардың қүрамындағы майлардың, смолалардың және асфальтендердің мөлшерлік қатынастарына байланысты. Асфальтендер мен смолалар мөлшерінің көбеюіне сай битумның қаттылығы, жүмсарту температурасы және морттылығы жоғарылай түседі. Керісінше, смоланы біршама ерітетін май битумды жұмсартады және оңай балқитын етеді.
Мұнайлық битумдарда болатын парафин олардың қасиетін нашарлатады, төмен температурада морттығын ұлғайтады, сондыктан битумдарда парафиннің мөлшерін 5 % асырмауға тырысады.
Битумдар қасиеті. Битумдар сапасын сипаттайтын басты қасиеттері - олардың қоюлығы, (созымталдығы) жұмсару температурасы, омыртқылығы жэне лап етіп жану температурасы саналады. Қоюлығы битумдағы қабаттар ішіндегі түйіршіктердің өзара қозғалысында көрсететін кедергісін сипаттайды. Битумдардың көбінде қоюлықтары тұрақты болмайды; ығыстыру кернеуі немесе деформациялық жылдамдық градиенті өскен сайын қоюлығы азая түседі. Сондықтан, түсірілетін күш мөлшеріне байланыссыз қоюлығы нағыз немесе ньютондық болып саналатын идеалдық сұйық денеге битумдарды жатқызуға болмайды. Тек қана жоғары температурада, қашан битумның мицеллярлық структурасы жылылық қозғалыстың кинетикалык энергиясы арқасында толық бұзылар дерліктей болғанда, немесе структурасы толықтай механикалық бұзылуына сэйкес келетіндей, ығыстыру кернеулерінде жэне деформациялық жылдамдық градиенттерінде битумдар нағыз қоюлығы бар сұйықтарға көше алады. Сонда иненің битумға батуы неғұрлым терең болса, соғұрлым оның қоюлығы аз болғанын көрсетеді.
Структуралық қоюлығын өлшеу үшін түрлі аспаптар қолданылады. Кейбір аспаптар қоюлықты абсолюттік бірліктерде (пуаздарда) өлшеуге мүмкіншілік береді, екіншілері бұл сипаттамаларды шартты белгілермен багалауға мүмкіндік тудырады. Битумдарды сынау түрлі МСТ бойынша қоюлығын, дұрыстау айтқанда аққыштылығын, яғни қоюлыққа кері мөлшерін, пенетрометр деп аталатын өлшеу аспабында белгілі бір күшпен жэне температурада сыналатын битумға инені батыру арқылы анықтайды. (сурет 12.3. жэне 12.4). Сонда иненің битумға батуы неғұрлым терең болса, соғұрлым оның қоюлығы аз болғанын көрсетеді.
Иленгіштік созымталдық битумдардың маңызды қасиеті болып табылады. Майлар мөлшері көбейген сайын, температура көтерілген сайын және күш эсері ұзақтаған сайын битумдардың созымталдығы жоғарылай түседі. Оны тоқтатқанда, олардың төмендеуін анықтап бағалауға мүмкіндік беретін аспаптар көмегімен зерттейді.
Стандарт бойынша, битумдардың иленгіштігін (созымталдығын) шартты түрде олардың созылғыштығы бойынша сипаттайды. Оны, дуктилометр деп аталатын аспап көмегімен 8 пішінді берілген үлгіні үзілгенше созу арқылы, ұзару ұзындыгын сантиметрмен өлшеп анықтайды.
Әдетте, битумның созылғыштығы ондағы смолалардың көбеюіне сәйкес жоғарылайды. Төмен температураларда битумдар созылғыштығын (созымталдығын) сақтағаны маңызды қасиет, сондықтан да оның созылғыштығын екі температуралық мөлшерде + 25 және 0 С шамасында анықтайды.
Жүмсарту температурасын «сақина және шар» деп аталатын стандартық аспапта анықтайды. Битумның бұл қасиетін оны біртіндеп қыздырғанда стандарттық сақинадағы битум қабаты жұмсарып үстіндегі бос жатқан металл шаригінің салмағымен созыла деформацияланып - жоғарғы өрешеден (полкадан) төменгісіне түскен сәттегі температура шамасымен сипаттайды. Битумның қоюлығы жоғарылаумен, оның жұмсарту температурасы да көтеріледі, ал созылғыштығы, әдетте, төмендейді.
Омыртқылық температурасы деп битумның арнайы аспаптың жез (латунь) табақшасына жағылған жұқа қабатын игенде жарық бірінші рет пайда болгандағы температураны айтады.
Битумның лап етіп іщтану температурасы оны қазанда қыздырған кездегі от қауіптілігін сипаттайды. Лап етіп тұтану температурасын, сурет 12.7. көрсеткендей, стандартты аспап көмегімен анықтайды, яғни битумды қыздыру процесінде кезекті рет отты оған жақындата бергенде тигельдегі битумнан бөлініп шьіққан будың лап етіп тұтанатын сәтіндегі битум температурасымен бағалайды. Әдетте қою және қатты битумдардың лап ету температурасы 200°С аспайды. Битумдардың негізгі кемістіктеріне ең аддымең қою битумдардың аяз мезгілінде омырткылықтарының жоғары болатындығы жатады. Айыру (изоляциялау) үшін арналған битумдарды резиналар қосу арқылы сапасын жақсартуға болады. Мұндай битумдардың созымталдығы, серпінділігі, температураға тұрақтылығы, аязға төзімділігі жоғары болады және «ескіру» мезгілі баяу келеді.
Битумдар қасиеттерінің көрсеткіштері жиынтығы олардың маркаларын сипаттайды, яғни маркаларын тағайындауға негіз болады. Сонымен, битумдар маркасы қолдануларына байланысты белгілі техникалық талаптарды қамтамасыз етуі керек. Мысалы, өндірісте кеңінен қолданатын мұнайлық битумдар құрылыстық, жамылтқылық және жолдық болып бөлінеді, ал басты қасиеттері боиынша -маркаларға жіктеледі. (кесте 12.1).
[pic]
Битум маркаларындағы цифралар иненің битумға бату тереңдіктерінің мүмкіндік ауытқу шектері. Сондай-ақ, тағы үш кластағы сұйық жол битумдары шығарылады: ТҚ - тез қоюланғыш; ОК - орташа жылдамдықпен қоюланғыш жэне БҚ - баяу қоюланғыш сұйық битумдар. Бұлардың құрамында «сұйықтатқыш» болатындықтан, қоюлықтары төмен, яғни сұйық консистенциялы болады, сондықтан, оларды құрылыста сұйык қалпында немесе шамалы қыздырган (50-КЮ°С дейін) күйінде қолдана
береді. Сұйық битумдардың маңызды қасиеттеріне қоюлығы, фракциялык құрамдары және лап етіп жанулары жатады.
Айыру (изоляциялау) үшін арналған битумдарды резиналар қосу арқылы сапасын жақсартуға болады. Мұндай битумдардың созымталдығы, серпінділігі, температураға тұрақтылығы, аязға төзімділігі жоғары болады және «ескіру» мезгілі баяу келеді.
Битумдар қасиеттерінің көрсеткіштері жиынтығы олардың маркаларын сипаттайды, яғни маркаларын тағайындауға негіз болады. Сонымен, битумдар маркасы қолдануларына байланысты белгілі техникалық талаптарды қамтамасыз етуі керек. Мысалы, өндірісте кеңінен қолданатын мұнайлық битумдар құрылыстық, жамылтқылық жэне жолдық болып бөлінеді, ал басты қасиеттері бойынша -маокалаоға жіктеледі. (кесте 12.1).
Битум маркаларындағы цифралар иненің оитумға юліу терендіктерінің мүмкіндік ауытқу шектері.
Сондай-ақ, тағы үш кластағы сұйық жол битумдары шығарылады: ТҚ - тез қоюланғыш; ОК - орташа жылдамдықпен қоюланғыш жэне БҚ - баяу қоюланғыш сұйық битумдар. Бұлардың құрамында «сұйықтатқыш» болатындықтан, қоюлықтары төмен, яғни сұйық консистенциялы болады, сондықтан, оларды құрылыста сұйык қалпында немесе шамалы қыздырған (50-*-60°С дейін) күйінде қолдана береді.
Сұйық битумдардың маңызды қасиеттеріне қоюлығы, фракциялык
құрамдары және лап етіп жанулары жатады.
Сұйық битумдар қоюлығын стандарттық вискозиметрмен анықтап, белгілі бір температурада жэне аспаптың берілген тесік диаметрінде 50 мл саналатын битумның ағып шығуына кеткен уақытымен (сек) бағалайды
Әдетте, битумдар қоюлығын ағызу тесігінің диаметрі 5 мм аспап көмегімен сыналатын битум температурасын 60 С жеткізе қыздырып барып анықтайды.
Дәріс12 Тақырыбы: Дегталар мен пектер және олардың құрамдары
Дәріс жоспары:
Дегталар мен пектер және олардың құрамдары
Дегталық байланыстырушы заттар құрамы
Дегталар мен пектер қасиеттері
Құрылыста көбінесе таскөмірлік дегталарды қолданады. Себебі таскөмірлік дегталардың кұрылыстық қасиеттері басқаларына қарағанда көш ілгері жақсы. Олар кокс химиялық өндірісінде алынады. 1 т көмірді өңдегенде 700- 750 кг кокс, 300- 350 м3 коксгазы, 12 - 15 л бензол, 3 кг дейін аммиак жэне 30 - 40 кг дейін шикі таскөмірлік смола (шикі дегта) алынады.
[pic]
Дегталық байланыстырушы заттар, сурет 12.9. келтірілгендей, екі топқа жіктеледі: шикі және айдалынған таскөмірлік дегталар болып.
Таскөмірлік шикі дегталар температуралық алыну жағдайына байланысты былайша жіктеледі: а) томеңгі температуралық бірінші дегта; оны 500- 600°С аяқталатың жартылай кокстаганда алады. Бұл дегта қаныққан және қанықпаған көмірсутектері мен фенолдан тұратын қою қара-қоңыр еұйык, тығыздығы 0,85-4 г/см3; б) жоғары температуралық дегта; оны 1000 - 1300 С аяқталатын кокстеу процесінде алады. Ол қою қара сұйық зат, тығыздығы 1,12 + 1,23 г/см3 және жұмсарту температурасы 40 - 70 С дейің.
Айдалынған дегта (немесе оны таскөмірлік смола деп те атайды) шикі төменгі температуралық смоланы лигрондық және керосиндік бөлшектерін (фракцияларын) бөле шығара фракциялау нәтижесінде алынады. Ол өзінің қоюлығы мен қасиеті бойынша жоғары температуралық дегтаға жақын.
Пек деп таскөмірлік шикі смоладан жеңіл майларды (қайнау температурасы 80°С дейін), фенолдық фракцңяны (180 - 210°С), нафталиндер фракциясын (210 - 230°С дейін), антрацендік майды (360°С дейін) шыгара айдағаннан кейінгі қалатын қатты өнімді айтады. Ол жоғары молекулярлық көмірсутектерінен және солардың туындыларынан, 8-КЗО% дейінгі ұнтакдисперсті түріндегі бос '' көміртектен тұратын қара түсті аморфты қатты зат.
Қүрастырылган дегталар пектарды дегталық (антрацендік жэне
т.с.с.) майларымен немесе сусыздандырылған шикі дегталармен қоса
балқытылып алынады. Себебі пекпен жэне еріткіш (антроцептік май)
екеуінің ара қатынастарын өзгерте отырып қажетті қоюлықты әне жұмсарту температурасымен құрастырылған дегталар алуға болады.
Дегталық байланыстырушы заттар құрамы--
Жетерліктей күрделі. Олардың құрамына 200 астам түрлі органикалық қосындылар, әсіресе алқандар қатарындағы көмірсутектері және олардың бейметалдық туындылары, яғни көмірсутектерінің оттегімен, азотпен жэне күкіртпен қосындылары кіреді. Бұл қосындылар дегтада күрделі дисперсиялық жүйені құрастырады, соңда дегталық майда шамалы ғана еритін бос көміртегі мен қатты смола дисперсиялық фаза құрайды да, ал май - дисперсиялық орта болып табылады.
Бұл жүйеңің бірқалыптылығы оптималдық жағдай өзгергенде (мысалы, жеңіл фракциялар буланьш ұшқанда) бұзьшады. Осыған байланысты дегталар негізінде алынатын материалдөр мен бұйымдардың маңызды құрьшыстық-техникалық касиеттері де өзгеріске ұшырап нащарлайды.
Дегталар мен пектер қасиеттері
Дегталардың қасиеттері көбіне битумдардағыдай, бірақ жылуға жэне ауада тұрақтылығы нашарлау, демек тезірек ескіреді. ТаскөмІрлік дегталардың тығыздығы, орташа алғанда,0,96 +1,3 г/см . Құрамында бос көміртегі мен қатты смолалар көбейген сайын майлық бөліктері азаятындықтан, қоюлықтары да жоғарылай түседі. Пектың жұмсарту температурасы 46 - 75°С. Дегталық материалдардың (толдердің) битумдар негізінде жасалған материалдармен (рубероидтармен) салыстырғанда атмосфералық тұрақтылығы төмен болатын себебі дегталар құрамындағы ұшқыш компоненттері (майлары) күннің сәулесінде сэл қызғанның өзінде буланып бөліне береді. Онымен қатар, дегталардагы көптеген түзінділер, мысалы көмірсутектілері қанықпаған, сондықтан да, айналадағы заттар мен (оттегімен жэне сумен) оңай химиялық эсерлесе полимеризацияланады, яғни өзінің құрамын жэне структурасын өзгертеді. Бұл процестің тезірек жүруіне ультрафиолеттік сәулелердің де эсері күшті. Сөйтіп дегталар негізінде алынған материалдардың өзінен-өзі жарықтанып омыртыла басталуы жүреді. Дегенмен, дегталарда полярлық топтары бар заттар көбірек болатындықтан, олардың басқа материалдар бетіне жабысу қабілеті жоғары болады және құрамындағы токсикалық заттар (фенол) арқасында, битумдармен салыстырғанда, шіру тұрақтылығы едэуір жоғары.
Қолданулары. Таскөмірлік дегталар, антроцендік май жэне пек жамылтқы (кровельдік) материалдар, мастиктер өндірісінде жэне дегтобетондар, ерітінділер және т.с.с. материалдар дайындау үшін қолданады. Көбінесе кровельдік мастиктер, лактар даярлауға, дегталар, толдер жасау үшін жэне жол құрылысында жұмсақ пек (жұмсарту температурасы 46-50 С) жэне орташа пек (жұмсарту температурасы 65-75 С) қолданады.
Дәріс 13 Тақырыбы: ОРГАНИКАЛЫҚ БАЙЛАНЫСТЫРУШЫ НЕГІЗІНДЕГІ ЖАСАНДЫ МАТЕРИАЛДАР ЖӘНЕ БҰЙЫМДАР
Дәріс жоспары:
Органикалық байланыстырушы негізіндегі жасанды материалдар және бұйымдар
Битумдық пасталар
Битумдар және дегталар, эмульсиялар, пасталар негізіндегі аралас байланыстырушы заттар
Битумдар мен дегталардың оңды қасиеттерін ұқыптылықпен пайдалану үшін және олардың кемістіктерінің эсерін мүмкіндігінше азайтып ыңғайлы қолдану жағдайын тудыру мақсатында, солардың негізінде аралас байланыстырушылар, сондай-ақ эмульсиялар және пасталар дайындайды.
Битумды-дегталық байланыстырушы заттарды битумды дегтамен немесе дегталар өнімдерімен (пекпен, маймен) біріктіру арқылы алады. Солардың бірі, битумның немесе битумнан алынатын гудронның және таскөмір майының немесе пектын араласын біріктіре тотықтыру арқылы алынатын гудроком болып саналады. Мұндай құрастырылған материалдың атмосфералық тұрақтылығы жоғарылау болады және оларға енгізілген минералдық және басқа материалдармен өзара эрекеттесу қабілеті күштілеу келеді. Мысалы минералдық ұлпаларды қосып, гудрокомалық түрлі мастиктер дайындау жэне органикалық картонға жагу немесе сіңіру арқылы жамылтқы және гидроизоляциялық материалдарды жасау осындай олардың оңды касиеттеріне негізделінген.
• Битумды-дегтаполимерлік байланыстырушылар. Мұнайлық битумдарды немесе таскөмірлік дегталық материалдарды және полимерлерді (әсіресе, каучукті және каучук сияқты заттарды) біріктіре араластырып алады. Битумды-резиналық байланыстырушыларды алу үшін резинотехникалық бұйымдар өндірісінің қалдықтарын, істен шыққан автомашиналар дөңгелектерінің сыртқы қабын, синтетикалық каучуктерді, полиизобутилендерді және т.с.с. жиі қолданады. Мұндай материалдар жуырда ескірмейді және жылуға түрақтылығы мен аяз мезгілдерінде онша сынбайтындығымен (морттылығының төмендігімен) пайдалы
ерекшеленеді.
Еитумдық жте дегталық эмульсиялар. Битумдық жэне дегталық эмульсия деп битумнан немесе дегтадан жэне судан тұратын жетерліктей сұйық дисперстік жүйені айтады. Әдетте, эмульсияда битумның немесе дегтаның мөлшері 50 - 60"% аспайды. Бір-бірімен араласпайтын битум немесе дегта, не олардың балқымасы жэне су сияқты құрамалардан тұратын қаймақ тәрізді араластан біртекті эмульсияны алу үшін оған сырттай активті заттарды - эмульгатор жэне стабилизатор қосады. Эмульгатор битум түйіршіктерінің бетіне тартыла жабысып коллоидтік қорғағыш жұқа қабық құрылуын қамтамасыз етеді де, битум түйіршіктерін тұндырмайды. Стабилизатор эмульгаторлардың әрекетін толықтырып, эмульсияның тұрақтылыгын асырады. Эмульгаторлар мен стабилизаторлар ретінде суда еритін минералдық және органикалық текті түрлі заттарды (сабынды, сілтілік материалдарды, майлы қышқылдарды, белоктық заттарды, ағаш смолаларын, крахмалды, желімді, натрий силикатын, сульфиттік-дрожжалық ашытқы концентраттарын, асидолды және басқа т.с.с) қолданады. Бұлардың дерліктей барлығының молекулалары ассиметриялық-полярлы, демек, олар активті полярлық топтардан тұрады. Бұл активті топтардың гидроксиль ОН, карбоксиль СООН, СООЫа(К) сияқты полярлы топтары, сондай-ақ көмірсутектер тізбектері СНз- (СН2)П (мысалы, нафтендер қышқылдарының натрийлік тұздары, кальций лигносульфонаттары) битум немесе дегта түйіршіктері бетіне адсорбционала қоршап бір-бірімен біріктірмей, эмульсияның дисперстігін белгілі уақыт бойы сақталуын қамтамасыз етеді.
Эмульсияларды арнаулы диспергаторларда дайындайды. Ол үшін битумды (дегтаны) 160 - 180 С дейінгі температураға, эмульгаторды - 95°С дейін қыздырады. Дұрыс дайындалған эмульсиялар тшэақтылығын жетерліктей уақытқа сақтай алады. Тек эмульсияларды 0 С жоғары температурада темір ыдыстарында жабық жайларда сақтаған жөн. Оның сұйықтығын асыру үшін қолданар алдында су қосып араластырады. Эмульсия дайындау үшін майлар, смолалар едәуір мұнайлық битумдар, сондай-ақ, жеңіл балқитын табиғи битумдар жарамды. Сонымен қатар, табиғи немесе синтетикалық каучуктің сулық дисперсиясынан жэне резиналық дисперстерді де қолданады. Мұндай күрделі дисперсияның кэдімгі битум эмульсиясынан артықшылығы мынада: ескіру процесі отырып баяу жүреді, битумды-резиналық эмульсияны қолдана жасалған материалдың серпінділігі жоғарылау келеді, эмульсияның адгезиялық қасиеті жақсылау болады. Оның құрамы мына шамада болуы мүмкін: битум - 40-45%, резина - 5-10 % эмульгатордың су ерітіндісі 50%.
Битумдық және дегталық эмульсияларды жол құрылыстарында, сақтаушы гидро жэне буқоршағыштық жаппаларды орындарда, гидроизоқоршағыш астындағы негіз бетін грунттау үшін, рулондық материалдарды клейлеу үшін қолданады. Битумдық эмульсиялар температурасы 18±2 С біркелкі болуы керек, 3-4% сұйық шыны қоса су құйғанда онымен жақсы араласуы
тиіс, ең кем дегенде бір ай бойы сақталынғаннан кейін де ешқандай өзгеруі, ыдырағаны болмауы қажет. Битумдық, әсіресе, дегталық эмульсиямен жұмыс істерде, міндетті түрде еңбек сақтау жэне өртке қарсы техника ережелерін орындау тиіс.
• Битумдық пасталар. Пасталар дегеніміз - битумнан, судан және қатты эмульгаторлардан тұратын қамыр тэрізді материал. Оларды былайша дайындайды: III - IV маркалы битумды температурасын 150 - 180°С дейін жеткізе қыздырады да, температурасы 95 С дейінгі қыздырылған саздан дайындалған суспензияға аз-аздан тамшылатып құяды.
Эмульгаторлар ретінде өте ұсақ минералдық ұнтақтарды (активті коллоидтық түйіршіктерден тұратын жоғары созымталды саздарды, ұнтақталған трепелдер, диатомалар және т.с.с.) пайдаланады.
Пасталарды гидро жэне буқоршағыш жаппалар үшін, қоршалатын конструкцияның беттерін грунттауға, жамылтқы (кровель) жіктерін тығыздауға, салқын мастиктерді дайындау үшін, ағаштар бетіне жағатын май ретінде жэне ағаш ұнтағымен (опилкамен) араластырып плиталар жасау үшін пайдаланады. Асбест талшықтары қосылған пасталарды су өткізбейтін жылу қоршағыш материал ретінде қолданады.
Битумдық пасталар мынандай талаптарға сәйкес болулары керек: 10 есе көлемдікте су қоса араластырғанда, ешқандай битум түйірлері болмауы керек жэне жіктелінбеуі тиіс; битумдық пасталардың шамамен алғандағы құрамы: битум - 43 - 50 %, эмульгатор - 12 - 33%, су-20-33%.
Мастиктер. Мастиктер деп органикалық байланыстырушылардан, минералдық (кейде органикалық) толтырушылардан және қоспалардан (созымталдырушы, тығыздандырушы, антисептикалаушы және т.б.) тұратын біркелкі жұмсақ созымталды араласты айтады. Толтырушылар ретінде талшықты немесе ұнтақталған материалдарды, ал кейбір жағдайларда, олардың араласын қолданады. Талшықты толтырушылар ретінде асбесттің VII сортын, ұнтақталған материалдан - талқандалған тальк, диатомит, трепел, эк тас жэне басқа ылғалдылығы 3%- дай материалдарды пайдаланады.
Құрамындагы байланыстырушының түрі бойынша мастиктер
битумдық, дегталық резино-битумдық, битумды не дегтеполимерлік, гудрокамолық жэне т.б. болып ажыратылады. Мастиктердің жасалу және қолдану тәсілдері бойынша алдын-ала қыздырылған қалпында (битумдардан және резинобитумдардан алынған мастиктерді 160-И80 С дейін, дегталар және гудрокамолардан жасалғандарды - 130-И50 С дейін) қолданатын ыстық мастиктер және температурасы 5 С аспайтын ортада қыздырылмай-ақ колданатын сұйық мастиктер жэне аязды мезгілдерде 60-70°С дейін қыздырылып қолданатын мастиктер болып жіктеледі.
Ыстық битумды резиналық мастикті кровельдік битумдарды майдаланған резинамен жэне талшықты толтырушылармен біркелкі етіп араластырып жасайды. Оны жасау процесінде майда резиналар девулканизацияланады.
Ыстық мастикалар жамылтқы (кровельдік - желімдеуші), жамылтқы-гидроизоляциялық және гидроизоляциялық - асфальттік мастиктер деп жіктеледі. Жылуға тұрақтылық көрсеткішіне және атына сәйкес әрбір мастиканы өздеріне тән маркалармен белгілейді. Жамылтқылық (кровельдік) ыстық битумдық мастикалар МБК - г 55, 65,75,85,100 маркаларына, дегталық - МДК - г - 50,60,70, битумды – резиналықтар - МБР - г- 65,75,90,100 және гурокамолықтар - МГ -г- 70 маркаларына бөлінеді. Кровельдік мастиктер көпқабатты жамылтқыларды төсегенде жэне гидроизоляциялағанда, рулондық материалдарды желімдеуге және паркет төсерде пайдаланады. Мастиктердің МБК-ы - 65 жэне МБК-ы - 75 маркалары жақпалы бу корғағышын жасауға да, іргетастарды изоляциялауға да қолдана береді.
Жамылтқы - гидроизоляциялық мастиктер
гудрокамополимерлік жэне резинобитумдық болулары мүмкін. Мұндай мастиктердің ыстық битумдық және дегталық мастиктермен салыстырғанда иілімділігі, икемділігі жэне аязға төзімділігі жоғары келеді. Оларды рулонсыз жамылтқылар (кровельдер) жасағанда, конструкцияларды, гидроизоляциялағанда, сондай-ақ, желімдегіш материал ретінде пайдаланады. Гидроизоляциялық асфальттік мастиктер көбінесе мұнайлық битумдардан және минералдық толтырғыштардан тұрады. Оларды үш категорияда (1,2,3) шығарады. Бұлардың бір-бірінен айырмашылығы
- 60-70 °С-тан 90-105 °С дейінгі ыстыққа төзімділігінде. Бұл мастиктер кұйылма және сыланба гидроизоляцияларды жасарда жэне асфальттық материалдар мен бұйымдарды жасау үшін қолданады.
Жазық жамылтқыларды (кровельдерді) орналастырарда шіру тұрақтылыгы нашар жамылтқы материалдарды желімдеу үшін Қолданатын битумдық және битумды-резиналық мастиктерді алдын-зла кремнефторлық немесе фторлық натриймен антисептикалайды. . Полиизобутилен мастика майысқақтығын тіпті аязды мезгілдің өзінде де қамтамасыз етеді. Мұндай мастиканы ыстықтай (80-Н00 С) және сұйықтандырушылар (бензин, лигроин, жасыл май және бақалар) қосылган күйінде де қолдана береді. Оны салынып қойған үйлердегі панельдер жіктеріне, ауа қысымдылығы арқылы шприцтеу тэсілімен кіргізе нығыздайды.
• Пороизол көлденең қиық мөлшері 30x30 жэне 40x40 мм қайысқақ кеуекті тілме пішінде немесе диаметрі 10+-60 мм жіп түрінде шығарылады. Оны мүнай дистиляттарымен модифициаландырып кеуектендірілген резинаны вулканизациялау арқылы екі маркада (М жэне П) жасайды. М маркалы пороизол ашық кеуекті болады. Оны қолдану үшін, алдымен изол қорғаушы қабықпен қаптала жасалынады. Сондықтан оны мастикасыз бірден қолдана береді. Пороизол көбінесе сырт қабырғалық блоктардағы және панельдердегі тік жіктерін, сондай-ақ, конструкциялардағы шөгулік және температуралық жіктерін герметикалау үшін пайдаланады. Оның майыскақтығы +80 °С-тен - 50 С дейінгі температуралық аралықта сақтала береді. Пороизолмен жақсы герметикалау үшін оның бастапқы көлемін М маркасын қолданарда - 30 - 50 %-ға, П маркасын - 15 - 25%- ке қыса жаншып жікке салу керек. Пороизол дұрыс қолданылған жағдайда, өзінің герметикалық қасиетін жэне мэңгілігін нашарлатпай сақтай алады. Конструкциялар жіктерін герметикалау процесінде, қатерсіз техника жэне еңбек қорғау тәжірибелерін міндетті түрде сақтаған жөн. Барлық жабдықтар, соның ішінде компрессорлар жұмысшы қалпында болулары қажет. Мастиктерді дайындап жатқанда жэне жұмыс жүріп жатқан жерлерде, темекі тарту жэне от шығару қатаңдықпен тоқтатылу керек.
Дәріс 14 Тақырыбы: Асфальттық және дегталық бетондар. Компоненттері
Дәріс жоспары:
Асфальттық және дегталық бетондар мен ерітінділер
Асфальттық бетондардың жіктелуі (классификациясы).
Асфальттық бетондардың негізгі компонепттері.
Асфальттық және дегталық бетондар жэне ерітінділер деп рационалдық мөлшерде алынған битумдардың немесе дегталардың минералдық толтырғыштармен, ұнтақ дисперсті толықтаушылармен араласының нығыздалуы және қатаюы нэтижесінде алынған жасанды тас материалдарын айтады. Байланыстырушы ретінде битумды қолданғанда алынатын материалды асфальттық бетон, (оның толтырғыштары - құм, щебень, гравий) немесе - (толтыргышы - тек қана құм), ал дегталық байланыстырушыларды қолданғанда -дегталық бетондар деп айтады. Құрылыста жиі қолданатыны асфальттық бетондар. Асфальттық бетондар мен ерітінділерді дайындау үшін асфальттық байланыстырушы қолданады. Ол мұнай битумдарының ұнтақталған минералдық ұлпаларымен (ізбес тасы, доломит,
бор, асбест, шлак және т.б.) араласынан тұрады. Мұндай минералдық толықтырғыштар мұнай шығынын азайтумен қатар асфальттық бетонның жұмсару температурасын жоғарылатуды қамтамасыз етеді. Асфальттық байланыстырушының мықтылығы компоненттерінің (битум мен минералдық толтырғышының) аралық қатынасына (Б/Т) және тығыздалынып барып катайғаннан кейінгі кеуектілігіне байланысты болады. Битум мен толықтырғышты оптималдық қатынаста (Б/Т) алған жағдайда алынған битум түгелдей ұнтақталган толықтаушы түйіршіктерінің бетіне үзіліссіз жұқа пленка түрінде тартылып қапталады. Сондықтан, асфальттық байланыстырушылар мықтылыгы жогары болады. Бетондар мен ерітінділерде майда толтырушылар ретінде құрамында массасы бойынша 3%-дан аспайтын шаң-сазы бар табиги жэне жасанды таза құмдарды пайдаланады. Ірі толтырушы ретінде, қолданатын щебень, эдетте, мықты және аязға төзімді ақтарылған, шөгінді жэне метоморфиялық тау жыныстарынан, сондай-ак, металлургиялық шлактардан жасайды. Шөгінді тау жыныстары ішінен карбонатты жыныстар көбірек қолданады, себебі олардан алынған щебень битуммен жақсы ілініседі.
Асфальттық бетондардың жіктелуі (классификациясы).
Асфальттық бетондар арналуына, төселінетін араластың температурасына, тығыздығына, морттылығына және ірі толтырғыштардың мөлшеріне байланысты жіктелінеді. Мысалы өндірісте арналуы бойынша жолдық, әуежайлық (аэропорттык), гидротехникалық, өнеркэсіптік (өнеркәсіптік үйлердің еденін және жайпақ біріктірілген жамылтқыларын жасауға), әсемдік декоративтік (қалалық алаңдарда адамдар өтетін жерлерді) бөлектеу, тілімдерді өрнектеу үшін) асфальт бетондарына топталады. Кеуектігі бойынша тыгыз (кеуектігі 3-^-5%) жэне кеуекті (кеуектігі 5-Н0%) асфальттық бетондарға жіктеледі. Щебень мен құм іріліктері бойынша ірі түйіршікті асфальтбетоны, щебень түйіршіктерінің ірілігі 40 мм дейін, орташа түйіршікті - түйіршік ірілігі 25 мм дейін, майда түйіршікті - түйіршік ірілігі 15 мм дейін, қүмдық асфальт бетон түйіршігінің ірілігі 5 (кейде 3 мм) дейін. Щебень мен құмның мөлшері және структурасы бойынша асфальттық бетондар былайша жіктеледі: А - көпщебеньді (щебень 50-^-60%); орташа щебеньді (щебень 35^-50%); В - азщебеньді (щебень 20- 35%); Г - кұмдық (тау жыныстарынан алынған құмнан жасалынған); В - табиғи құмды пайдаланып жасалынған құмдық асфальттік бетон.
Асфалъттық бетон араласпасын тыгыздау әдісі бойынша:
тапталатын, жаншылатын, дірілдететін және құйылатын асфальттық бетонға бөлінеді. Технологиялық ерекшелігі мен пайдаланган битумдар түрі бойынша асфальттық бетон араласпасы ыстық, жылы және суық болып жіктеледі. Ыстық асфальттық бетондар мен ерітінділер • температурасы 140-180°С қою битумдар негізінде дайындалады да, 130°С кем емес температурада төселеді; жылылары температурасы 90-И60°С, қоюлығы төмендеу битумынан дайындалып, 60 - 110°С жылылықта төселеді; суықтары температурасы 80-И10°С суық битумдар негізінде дайындалады да, 5 * 40°С жылылықпен төселінеді. Сондай-ақ, суық асфальттық бетондарға битумдық эмульсиялар қолдана дайындалған асфальттық бетон араласпалары да жатады. Оларды кэдімгі қалыпты температурада төсейді.
Ыстық және суық асфальттық бетондар структурасы оларды тығыздағаннан соң, бірнеше сағатта қалыптасып бітеді. Ауа райына (температурасы мен ылғалдылығына) байланысты бұл процесс суық асфальттық бетондарда 20-^-30 тәулікке дейін созылуы мүмкін. Себебі олардың қатаюы битумдардың тотықтануы (қышқылданылу), булануы жэне байланыстырушы заттың астыңғы негізіне бірлі-жарым сіңуі нәтижесінде өтеді. Асфальттық бетон араласпаларының минералдық байланыстырушылар негізіндегі бетон араласпаларынан айырмашылығы - олардың ыңғайлы төселімдігінің нормаланбайтындығында, бірақ солар секілді асфальттық бетон араласпалары да қатты, созымтал және құйылма делініп болінеді. Қатты асфальттық бетон араласпасы астыңғы негіздік қабат бетіне оңай жайылып төселеді, бірақ, эжептеуір тығыздау жұмысын қажет етеді. Созымталды бетон араласпасы оңайлықпен жайылып төселінеді, бірақ қатты бетон массасына қарағанда, оңай тығыздалады. Құйылма асфальттық бетон араласпасы қиындау төселеді де, тығыздалуы онша көп қиындық туғызбайды. Қажетті асфальттық бетон түрін таңдау оның қолданатын жеріне және тығыздауға қажетті қолдағы бар механизмінің сипатына тәуелді болады. Мәселе катты және созымталды асфальттық бетон араласпаларын ауыр жэне орташа салмақты доңғалақтар (катоктар) көмегімен тығыздаса, құйылма түрін - шамалы салмақты доңғалақпен нёмесе қолмен дөңгеленетін доңғалақпен тыгыздай береді.
Асфальттық бетондардың негізгі компонепттері.
• Асфальттық бетондардың негізгі компоненттері битумнан, минералдық ұнтақтар, құмнан және щебеннен тұрады. Ыстық асфальттық бетон араласын дайындау үшін қою жолдық битумдарының БМЖ - 90/130, БМЖ -60/90 жэне БМЖ - 40/60 маркаларын қолданады. Жылы араласпалар үшін қоюлығы төмен БМЖ - 200/300, БМЖ - 130/200 битумдарын, сондай-ақ, тез жэне орташа қоюланушы битумдарды пайдаланады.. Суық асфальттық бетондар орташа жэне баяу қоюланушы сұйық битумдар негізінде алынады. Гидроизоляцияға қолданатын асфальттық бетондар үшін битумдық полимерлік байланыстырушыларды қолданған тиімдірек болады.
Минералдық ұлпаны (порошок) мықтылығы 20 МПа кем емес және саздық қоспасы 5 % аспайтын карбонаттық тау жыныстарын (ізбес тасын, доломитті), асфальттық жыныстарды, сілтілік металлургиялық шлактарды ұнтақтап алады. Сонымен қатар цемент тозаңын жэне басқа минералдық материал ұнтақтарында қолданады. Мипсралдық ұлпалардың меншікті беті, яғни ұнтақтылық дэрежесі 2500-^-5000 см /г. Битум шығынын төмендету мақсатында минералдық ұнтақтың кеуектігін 35 % асырмауға тырысады. Үнтақтық битуммен аралас массасының 5 - 6 % кеуектігі шамасындағы судағы ісіну деформациясы 2,5 % аспауы керек. Минералдық ұлпаның структура құру ықпалын күшейту үшін оның физикалық-химиялық активтігін сырттай активті заттар - (САЗ) қосу арқылы дамытады. Осы мақсатпен 1,5^-2% битум мен анионактивті заттар араласын қоса біріктіріп диірменге тартады. САЗ минералдық порошок түйіршігі беттеріне битумның жұғылуын жақсартып, үзіліссіз жұқа битум қабығымен қапталуына ықпалын тигізеді. Осы битумнан құралған жұқа пленка асфальттық байланыстырушыға гидрофобтық қасиет береді. Активтіленген порошоктің кеуектілігі аз, меншікті беті үлкен, асфальттық бетонда біркелкілікпен араласқан болады және асфальттық бетонның битум сыйымдылығын азайтуға, мықтылығын, тығыздығын, жылу тұрақтылығын, су өткізбейтіндігін жоғарылатуға септігін тигізеді. Оның үстіне, активтелінген ұлпаны пайдаланғанда бетон араласпасының температурасын төмендету, араластыру уақытын қысқарту және ыңғайлы төсемділігін жақсарту мүмкіншілігі туады.
Асфальттық бетондарда колданылатын щебень мен кұмға қойылатын талаптар цементтік бетондар үшін жұмсалатын толтырушыларға қоятын талаптар сияқты. Щебень түйіршігінің ең үлкен мөлшері төселінетін асфальттық бетонның үстіңгі қабат қалыңдығының 0,6, астыңғы қабатының 0,7 аспау керек. Асфальттық бетон дайындау процесінде минералдық түйіршіктермен органикалық байланыстырушылардың ілінісуін
жақсарту үшін оған сырттай активті заттар - САЗ (анионо - және катионоактивті органикалық ерітінділер) қосады. Анионоактивті САЗ өкілдері ретінде жоғарғы карбонатты қышқылдарын және олардың тұздарын, катионоактивтілерден - төртіншілей орын алмасқан аммонийлық негіздерін, аминдер тұздарын қосады. Анионоактивті САЗ битумның карбонатты түйіршіктермен ілінісуін жақсартады. Әсіресе, ылгалды минералдық толтырушыларды қолданғанда асфальттық бетон араласпасын қыздыру температурасын төмендетіп, араластыру ұзақтығын қысқарту үшін, битумның ескіруін азайту және жол жамылтқысы тезірек қалыптасуы үшін САЗ қолдану өте тиімді. Аталған асфальттық бетондардың қүрылыста ең көп қолданатын түрі - ыстық асфальттық бетон. Себебі, ыстық бетоннан жол жамылтқысы тезірек қалыптасады және үстінен жүретін көлік жүгіне тұрақтылығы жоғары келеді. Асфальттық бетондар құрамын осы уақытқа дейін көбінесе республикалық жол ғылыми зерттеу әдістемесімен жобалайды. Бұл эдістеменің мэнісі мынада: минералдық араласпалардың шектік қисықтары бойынша материалдың оптималдық структурасын жэне қажетті техникалық көрсеткіштерІн қамтамасыз ететін асфальттық бетон араласы компоненттерінің оптималдық ара қатынастарын анықтайды. Ол мынандай сатылардан тұрады: түпкі материалдарын тандау жэне сынау, минералдық компоненттерінің гранулометриялық құрамдарына байланысты олардың ара қатынастарын табу, іріктеп алынған минералдық араласпалары үшін битумның оптималдық мөлшерін анықтау жэне тексеру үлгілерін сынау. Үлгінің физикалық-механикалық көрсеткіші бойынша, берілген материалдар негізіндегі жасалған бетон құрамының жобасы дұрыстығы туралы болжайды. Сапасы талапқа сай келетін асфальттық бетон құрамын жобалаудың ең қара жэне жылдамырақ жолының мән-жайы төмендегіше:
алдымен минералдық толтырушыларын жобалайды. Ол үшін щебеньді, кұмды жэне минералдық ұлпаны эр қайсысын белгілі бір бөлшекте бір-бірімен араластырып, тығыздаған кезде ең аз кеуектік беретін ара катынаста алады. Сонан кейін, битумның оптималдық мөлшерін табуға көшеді. Ол үшін түрлі битум мөлшерінде бетон араласын дайындайды. Егер бақылау араласынан жасалынған үлгінің кеуектігі берілгеннен кіші болып шықса, онда азайтылған мөлшердегі битуммен жаңа бетон араласын дайындайды. Ал, кеуектігі берілгендегіден көп болып шықса, онда керісінше көбейтілген байланыстырушы мөлшерімен жасайды. Осындай жолмен анықталған оптималдық битум мөлшерімен дайындалған асфальттық бетон
араласынан үлгілер жасап, оларды сынау арқылы берілген құрама негізінде жасалган асфальттық бетонның физикалық-механикалық қасиеттері бойынша қойылатын талапқа сәйкес немесе сәйкес еместігін анықтайды.
Іс жүзінде минералдық компоненттердің оптималдық ара қатынастарын табу үшін нормативтік кұжаттарда келтірілген дайын таблицаларды немесе графиктерді пайдаланады. Тәжірибелік деректер бойынша орташа жэне майда түйіршіктік тығыз асфалытық бетондар араластары үшін битумның оптималдық мөлшері жалпы минералдық толтырушылар массасының 5-7% аралығында, құмдық асфальтбетондары үшін 7-9%. Битум шығынын анықтау үшін үш бетон араласын дайындайды, олардың біреуінде битум мөлшері МСТ ұсынылған орташа мағынасына пара-пар, ал басқа екеуінде одан 0,5 % көбейтілген және азайтылған мөлшерде ерекшеленеді. Үлгілерді физикалық-механикалық сынау нэтижелері бойынша график салып, асфальттық бетондар қасиеттерінің факторлық байланыстарын *ЭНе битумның оптималдық мөлшерін анықтайды.
Зертханалық жұмыс №1
Тақырыбы:Гипсті байланыстырғыштың стандартты құрамын анықтау.
Мақсаты: Гипсті байланыстырғыштың МЕСТ талаптарымен танысу және стандартты құрамын анықтау әдістерін меңгеру.
Материалдар: құрылыс гипсі- 1,3 кг, құбыр суы.
Қондырғылар: Таразы, қол араластырғыш және араластыруға арналған ыдыс, Суттард вискозиметрі, инесі бар Вик қондырғысы, 4*4*16 см үлгіні жасауға арналған үш ұялы қалып, сыйымдылығы 500 немесе 250 см мөлшерлі цилиндр.
Жұмыс барысы: Іс-жүзінде сандық бағалау әдісі арқылы гипсті қамырдың стандартты құрамын Суттард вискозиметрінен ағып шыққан қамыр қорытпасының диаметрін анықтаудан тұрады. Стандартты құрамды қамыр қорытпасының диаметрі (180±5)мм болуы керек. Қамырға қажетті су массасының гипсті байланыстырғыш массасына қатынасын құрамды анықтау үшін %- өрнектеуге болады.
Тәжірибені бастамас бұрын столға өлшемі 240 мм кем емес шыныдан жасалған квадратты бет қойылады. Өлшеуді оңайлату үшін шыны астындағы қағазға немесе шыныға әр 10 мм сайын диаметрі 150 мм-ден 220 мм-ге дейін, әр 5 мм сайын диаметрі 170мм- ден 180 мм шеңбер салынады.
[pic]
Сурет 4. Суттард вискозиметрі
1- цилиндр; 2- шыны пластинка; 3- шеңберлер
Цилиндр 1 (сурет 4.) тат баспайтын металдан және жылтыр ішкі қабаттан тұрады. Ол шыны пластинаның ортасына қойылады 2. Тәжірибе алдында цилиндрдің ішкі қабатын дымқылдатып сүртеді.
Стандартты құрамды анықтау үшін 300...350 г гипс өлшенеді және гипстін массасына қарай 45-55 % су алынады. Барлық өлшемдердің қателігі 0,1 % аспау керек. Суды таза ыдысқа құйып, 2...5 с аралығында өлшенген гипсті себеді. Алынған массаны суға гипсті сепкен уақыттан бастап 30 с аралығында қол араластырғышпен араластырады.
Араластырған соң пластина ортасына қойылған цилиндрді гипсті қамырмен толтырып, артығын сызғышпен кеседі.Араластырғаннан бастап 45 с кейін цилиндрді 15-20 см биіктікке көтереді. Араластыру уақытын қатаң сақтау керек, себебі ұзақ уақыт араластырудан тәжірибенің нәтижесі қате болуы мүмкін.
Қорытпа диаметрін цилиндрді көтергеннен кейін өзара перпендикуляр бағытта болатын, қателігі 5 мм аспайтындай етіп өлшейді және орташа арифметикалық мәнін табады.
Егер қорытпа диаметрі (180±5) мм өзгеше болса, онда судың көлемін азайтып, қажетті қорытпаны алу үшін тәжірибені қайталайды.
Зертханалық жұмыс №3
Тақырыбы: Гипстің маркасын беріктілігі бойынша анықтау.
Жұмыс мақсаты: Стандартты дененің өлшемдері 40*40*160мм болатын гипстің беріктілігін анықтау.Оны қиғандағы пайда болатын бөліктің жарты қималарын қысу.
Жұмыс барысы.Үлгінің стандартты консистенцияда жасайды. Ол үшін 1200г гипсті және белгілі бір мөлшерде суды алып, 60с уақыт аралығында белгілі бір жүйемен араластырады.Үлгілер үш ұялы формаларда құрайды.Оларды алдын ала тазартып, машина майымен жағады.Барлық үш ұя формасы бір уақытта толтырылып, гипсті бір ыдыс формалы ұяшықтардың астына келтіріледі.Форманың ішін 5-6 рет шайып,ішіндегі ауаны кетіреді.
Арасындағы қалған қамырды гипсті сызғышпен қияды. (15-5)мин уақытан соң келтірілген форма үлгілері түседі.
Сынақты 2сағ. өткен соң бастайды.Үлгілерді машина МИН-100 арқылы бүгілуін тексереді немесе басқа сынақты машиналарда 5 КН-нан артық дамитындарда жалғастырады.
Балочкаларды тірекке осындай жолмен құрастырады: горизонталь жасалу кезінен, сынаққа вертикаль жағдайға әкеледі.
Сынақты және өлшеу шегінің бүгілуін берілген машинаның инструкциясы арқылы жүргізіледі.
Бүгудің беріктілік шегі сынақтың орташа арифметикалық мәні болады.Ол берілген үш үлгінің нәтижесінде анықталады.
Беріктік шегі қысылған кезде жарты балочка үлгісінде анықталады, сынақтың бүгілген 6 түрін алады.
Балочкалардың сынақтар нәтижесінде дұрыс болу үшін және әртүрлі өлшемдерге қарамастан, металл жамылғыштар арқылы күш үлгіге беріледі. Жамылғыштың ауданы үлгіге тиген жері 25см (квадратт) балочканың жартысын жамылғының екеуінің ортасына салады.
Пластикалы үлгінің тірек плитасына 5-ші пресске орталақтандырады. Жылдамдықтың орташа күші үлгіге тиетін (5-+125) КНК болуы тиіс. Қысқан кездегі (МПа) беріктілік шегі әрбір үлгідегі анықталған формула:
Rск=10 F/A
F- бұзу күші, КН
А- пластиналардың металл ауданы, см2
Гипстің қысылу беріктілігін, үлгілердің берілген мәнін орташа арифметикалық мәнін санап шығарады.
Гипстің беріктілік маркасын ең төменгі стандартты мәндерін алады.
Зертханалық жұмыс №4
Тақырыбы:Портландцементтің маркасын анықтау
Мақсаты: Портландцементтің маркасын анықтау жолымен танысу.
Материалдар: Портландцемент- 05 кг,
стандартты өлшемдегі кварцтық құм, Mk=2,5….. 2,7-1,5 , құбыр суы.
Құрал –жабдықтар: Таразы арнайы цемент дайындайтын ыдыс, күрек, арнайы стол, үш ұялы формалы (4*4*16) ,үлгі құймалар жасау қондырғысы, виброқозғалтқыш, гидравликалық жапқышты сулы қойма.
Жұмыс барысы: Цементтің маркасын оның беріктілігін майыстыру арқылы анықтайды. Цемент- құмды заттаң 1:3 нормальды құрамды жағдайдағы ылғалдылығы 28 сут (20-+2) C температура жағдайда жасайды.
Цементтің маркасын анықтау келесі қадамдардан жасалады: цементті- құмды затты жасау және оны тексеру, үлгілерді дайындау. Ылғалды қатаюы және оларды 28 тәулік өткен соң беріктілігін тексеру.
1. Цементті- құмды затты дайындау. Үш үлгі құймадан жасау үшін 500г портландцемент және 1500г стандартты құмды өлшеп алады (стандартты құм ол кварцтық құм өлшемі Mk=2,5….. 2,7). Егер онда құм болмаса оны құмды жуып, сит арқылы алуға болады.
Цемент пен құмды арнайы ыдысқа салар алдында, ыдысты алдын ала сүртіп, алған соң 1 мин араластырады. Одан құрғақ заттың ортасына 200г су құяды –Вц=0,4. Дәл судың өлшемін цемент пен құмның қасиеттерінен байланысты.
Суды сіңіргеннен соң, оны 5мин араластырып, керекті жағдайға келтіреді. Бұл зат бетонды қамыр болған соң, оның тығыздығы көп құрамды жағдайға келеді.
Араластырған соң, оны анықтайды. Ол үшін қамырды конустық ыдысқа салады. Конустың түтігі арнайы столға қойылады. Әр қабат 20мм диаметрлі және 400г массалы қамырмен тығыздалады. Төменгі қабатты 15рет тығыздайды, жоғарғысын 10 рет. Тығыздықты ортасына жүргізіп, ал формасын қолмен ұстап тұрады . Қамырдың артығын пышақпен кесіп, конусты жоғары көтереді.
Цементтік қамырды арнайы столда 30 рет айналдырады .Одан соң темір сызғышпен конустың екі табанының диаметрін өлшейді. Егер цеменнтік конустың ортақ мәні 106 мм аспаса, ол конустық дұрыс құрамды екенін белгілейді.Егер өлшемі 106 мм аз болса немесе айналдырған кезде конустың өлшемі дұрыс болмаса, онда жаңа қамырдың құрамына суды көбірек құяды. Егер өлшемі көп болса онда суды азайтады.
2.Дұрыс құрамды үлгі жасау. Ол үшін металдық формаларын қолданылады. Форманы толтырар алдында оны машина майымен сүртеді. Форманы виброүстелдің ортасына қояды.
Артық қамырды ылғалды пышақпен кесіп, үлгілердің бетін түзетіп, әр үлгіні белгілейді.
Формадағы үлгілердің ылғалдылығы 90% жерде бір 1 тәулік (24-+2) ұстайды.
Бір тәуліктен үлгілерді формалардан алып, 27 сут суға (20-+2) С салады.28 Сут (1-+27) кейін, үлгілерді бүгу және қысу сынағынан өткізеді.
Цементтің маркасын анықтау үшін ортақ арифметикалық мәнін тауып,
есептейді.
Зертханалық жұмыс №5
Тақырыбы: Електе қалған цемент ұнтағының ұсақтығын анықтау.
Құрал жабдықтар: №008 торлы елек, тор цилиндрде жақсы тартылып бекітілуі керек. Електің торын лупамен периодты бақылайды. Торда қандай да бір ақау пайда болған жағдайда жаңасына ауыстырады. Цементті елеуге арналған пневматикалық немесе механикалық қондырғы.
Жұмыс барысы: Цемент үлгісін кептіру шкафында 105-110° С температурада 2 сағ кептіріп, эксикаторда суытады.
Механикалық елеуішті қолдану кезінде 0,05 г дәлдікпен 50 г цементті өлшеп, оны елекке себеді. Електі қақпақпен жауып, механикалық елеуіш қондырғысына орнатады. 5-7 мин өткеннен кейін қондырғыны тоқтатып, түбін шешіп, електен өткен цементті алып, торды астынғы жағынан жұмсақ қыл қаламмен тазалап, қайтадан орнына салып, елеуді жалғастырады.
Қорытынды елеу кезінде електен 0,05 г аз цемент өтсе, елеу операциясын аяқталды деп есептейді.
Қорытынды елеуді қолмен қондырғының түбі ашық болған жағдайда қағазға 1мин уақыт аралығында орындайды.
№ 008 торлы електе қалған цемент ұнтағының ұсақтығын 0,1 % қателікке дейін бастапқы еленетін үлгі массасына қатынасымен анықтайды.
Зертханалық жұмыс №6
Тақырыбы: Әктастың температурасымен сөну уақытын анықтау
Әктастың температурасымен сөну уақытын анықтау үшін сыйымдылығы 500 мм термос қолданылады.
Әктастың өлшемін G граммен анықтайтын формула
G= 1000/A
А - әктастағы кальций мен магний тотығы.
Әктасты G термосты колбаға салып 20° С температурада 25 мм су құйып, оны тез арада ағаш тақтайшамен араластырады. Колбаның арнайы термометрін 100°С көрсеткіште тығынды жабады. Термометрдің сынапты басы толық зертханалық затқа батып тұруы керек. Әр минут өткен сайын, температураны санап отырады. Егер 4 мин ішінде температура 1°С аспаса, онда санау бітті деп есептеуге болады.
Санау уақытын су қосу уақытынан бастап санайды, егер температура 1мин арасында 0,25°С аспаса.
Зертханалық жұмыс №7
Тақырыбы: Әктің көлемінің бірқалыпты өзгеруін анықтау.
Әктің көлемінің бірқалыпты өзгеруін анықтау үшін – портландцемент пен қоспадан жасалған қамыр қолданылады.
Жұмыс барысы: 30-40 г өлшенген әкті сумен қамыр тәрізді күйге дейін келтіріп, 25-30°С температурада суытады, содан кейін 30-40 г цемент, су қосып, қамырды қоюлығы қалыпты жағдайға жеткенге дейін араластырады. Вик қондырғысының көрсетулері 7-11 мм көрсеткенде ғана қамырды қалыпты күйде деп есептеуге болады. Сақинаның пішіні мен өлшемі 2 суретке сәйкес болуы керек.
Алынған қамырды 2 бөлікке тең бөліп, қалындығы 0,7-0,8 см және диаметрі 6-7 см шелпектер (лепешки) жасайды.
Шелпектерді 24+2 сағ аралығында гидравликалық тығыны бар ваннада ұстайды.Су деңгейінен 3 см жоғары орналасқан тордың үстіне пластинамен бірге қойып буландырады.
Бөшкедегі суды қайнатын, 2 сағ ұстайды. 1 сағ кейін үлгілерді тексереді. Көлемнің бірқалыпты емес өзгеруі байқалса, тәжірибені тоқтатады.
Әктің көлемінің бірқалыпты өзгеруі мынандай жағдайда талапқа сай болады: шелпек бетінде шетіне дейін жететін радиалды жарықтардың болмауы, көлемнің өзгермеуі, құрылымның беріктілігінің төмендемеуі.
Зертханалық жұмыс №8
Тақырыбы: Әктастың сөнбеген дәндерін анықтау.
Жұмыс барысы. Цилиндрлі формадағы сыйымдылығы 8-10л металл ыдысқа
3,4-4 л жылытылған 85-90 C су құйып, оған 1кг әктас салады.Оны үзіліссіз
буы біткенше дейін араластырамыз. Алынған қамырды қақпақпен жауып, 2
сағ ұстайды. Одан суық сумен араластырып , №63 ситадан өткізе отырып,
рәзінкелі басты шыны таяқшасымен араластырып тұрады. Ситада қалған
әктас дәндерін 140-150 C тем-да кептіреді. Сөнбеген дәндерді мына формула
арқылы табады.
Н.з = m*100/ 1000
m- ситадағы қалған әктас дәндері
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