|
При изготовлении портландцемента
стандарт допускает добавку к клинкеру активных минеральных (гидравлических)
добавок в количестве, определяемом видом портландцемента и качеством добавки.
Неотъемлемой частью портландцемента является добавка гипса; получение
пластифицированного и гидрофобного портландцемента достигается добавкой
поверхностно-активных веществ.
Активные минеральные добавки подразделяются на природные и
искусственные. В качестве последних применяются в основном доменные
гранулированные шлаки, хотя не исключается возможность использования
металлургических и топливных шлаков при соответствующем их
химико-минералогическом составе.
Природные активные минеральные добавки бывают:
осадочного происхождения, образованные в результате
осаждения из водоемов остатков некоторых растений или в результате природного
обжига глинистых пород;
вулканического происхождения, образовавшиеся в результате
извержения магмы.
В качестве добавок осадочного происхождения в цементном
производстве применяются:
диатомиты—состоящие преимущественно из скопления
микроскопических панцирей диатомовых водорослей и содержащие главным образом
кремнезем в аморфном состоянии;
трепелы — состоящие из микроскопических округлых зерен и
содержащие главным образом аморфный кремнезем. Трепелы и диатомиты по своим
физическим свойствам сходны с глинами: они пластичны, вязки и легко размокают
в воде; опоки — уплотненные диатомиты и трепелы; глиежи — горные породы,
образовавшиеся в результате природного обжига глины при подземных пожарах в
угольных пластах.
Добавками вулканического происхождения являются: пески
вулканические — представляющие собой рыхлые продукты извержения вулканов и
содержащие в основном алюмосиликаты;
туфы вулканические — уплотненные и сцементированные
(склеенные) застывшей магмой вулканические пеплы;
трассы — видоизмененные разновидности вулканических туфов;
пемза — кремневидные породы, характеризующиеся пористым
губчатым строением, называемые поэтому еще вспученным вулканическим стеклом.
Назначение гидравлических добавок в портландцементе
состоит в том, чтобы связать в нерастворимые соединения свободный гидрат
окиси кальция, выделяющийся при твердении цемента (см. стр. 16). В
соответствии с этим основным показателем качества гидравлической добавки
является способность ее связывать Са (ОНЬ- Эта способность добавки
характеризуется ее активностью.
За показатель активности гидравлической добавки
принимается количество извести в миллиграммах, поглощаемой из известкового
раствора одним граммом добавки в течение 30 суток.
Добавки с меньшей активностью относятся к инертным.
Методика определения активности добавок и технические требования к ним
приведены в ГОСТ 6269—63, утвержденном в 1963 г. в качестве искусственных активных минеральных добавок цементная промышленность использует:
доменные гранулированные шлаки (кислые и основные), представляющие собой
силикатные расплавы, получаемые при выплавке чугуна и превращаемые в
мелкозернистое состояние путем быстрого охлаждения;
кремнеземистые отходы — вещества, богатые активным
кремнеземом, получаемые при извлечении глинозема из глины при производстве
алюминия (сиштоф);
топливные золы и шлаки — остаточный продукт, образующийся
при определенном температурном режиме сжигания некоторых видов топлива; по
химическому составу он состоит из кислотных окислов (кремнезема, глинозема);
обожженные глины — продукт искусственного обжига глинистых
пород и самовозгорающихся в отвалах пустых шахтных пород (глинистые и
углистые сланцы).
Оценка качества искусственных активных минеральных
добавок, за исключением доменных шлаков, производится так же, как и природных
— по величине активности, которая должна быть не ниже следующей (по ГОСТ
6269—'63) в мгСа°
кремнеземные отходы 200
обожженные глины, топливные золы и шлаки .... 50
Кроме того, в соответствии с требованием стандарта
содержание в добавках ангидрида серной кислоты (S03) должно быть не более 3%
и содержание несгоревших частиц топлива в топливных шлаках и золах не более
15%.
Среди разнообразия искусственных добавок в цементном
производстве больше всего применяют доменные гранулированные шлаки.
Показателями качества доменных гранулированных шлаков,
принятыми стандартом для их разделения на сорта, является модуль основности
М0 и модуль активности Ма.
Шлаки относятся к основным, если М0 больше или равен 1;
при М0 меньшем, чем 1, шлаки относятся к кислым.
Модуль основности характеризует гидравлическую активность
шлаков, т. е. способность их порошков к самостоятельному твердению при смешивании
с водой. Эта способность проявляется только у основных шлаков и тем больше,
чем выше их модуль основности.
Объясняется это минералогическим составом шлака. В
процессе чугунной плавки для понижения температуры плавления пустой породы,
содержащейся в руде, в доменную печь вводится известняк. При обжиге он
разлагается на СаО и 002. Образующаяся окись кальция начинает
взаимодействовать с кислотными окислами пустой породы — кремнеземом и
глиноземом, образуя силикаты и алюминаты кальция — соединения, сходные с
минералами клинкера. Чем больше образуется этих соединений, тем выше будет
гидравлическая активность шлаков. Таким образом, активность шлаков
определяется содержанием окиси кальция и с возрастанием ее количества по
отношению к кислотным окислам, т. е. модуля основности, увеличивается.
Улучшается качество шлаков и с повышением модуля
активности, т. е. отношения % А1203 к % Si02. В этом случае в шлаках
возрастает относительное содержание алюминатов кальция, отличающихся от
силикатов кальция быстрым твердением.
Требования к химическому составу шлаков регламентируются
ГОСТ 3476—60.
Наряду с требованиями ГОСТ в отношении химического состава
доменные гранулированные шлаки не должны содержать более 5% кусков шлака, не
подвергшегося грануляции. Размер таких кусков не должен превышать 100 мм по наибольшему измерению.
Гипс как добавка к клинкеру при получении портландцемента
применяется в виде гипсового камня. По химическому составу он представлен в
основном двуводным сернокислым кальцием CaS04 - 2Н20. Химически чистый
двуводный сернокислый кальций — минерал гипс — содержит в овоем составе: СаО
— 32,56%; S03 — 46,51 % и Н20 — 20,93% - Гипс должен соответствовать
требованиям ГОСТ 4013—61 «Камень гипсовый для производства вяжущих веществ».
В зависимости от содержания CaS04-2H20 в гипсовом камне последний
подразделяется на три сорта. К 1 сорту относится гипсовый камень с
содержанием CaS04 • 2HzO не менее 90%, ко II сорту — не менее 75% и к III
сорту — не менее 65%.
Поверхностно-активные добавки подразделяются на пластифицирующие
и гидрофобизирующие. Их используют, как отмечалось, для изготовления
соответственно пластифицированного и гидрофобного портландцементов. Однако
эти добавки вводят также и во все другие разновидности портландцементов. При
этом каждый цемент приобретает дополнительное название соответственно
пластифицированный или гидрофобный. Например, пластифицированный дорожный
портландцемент или гидрофобный сульфатостойкий портландцемент.
Пластифицирующие поверхностно-активные добавки применяют в
виде концентратов сульфитно-спиртовой барды (ССБ). Они образуются как отход
при получении целлюлозы по сульфитному способу. В зависимости от состояния и
соответственно содержания сухого вещества различают концентраты ССБ. жидкие
ОКБЖ), содержание сухих веществ в которых не менее 50%, твердые (КБТ) — не
менее 76% и порошкообразные (КБП) — не менее 87%.
Оптимальное количество вводимой добавки в цемент находится
в пределах 0,15—0,25% от веса цемента, считая на сухое вещество добавки.
Гидрофобизирующие поверхностно-активные добавки применяют
в виде асидола, асидол-мылонафта и мылонафта, являющихся нафтеновыми
(нефтяными) кислотами, образующимися при переработке нефти.
Кроме указанных веществ, применяют также олеиновую
кислоту. Она содержится в животных жирах.
Количество вводимой гидрофобизирующей добавки зависит от
ее вида и состава цемента и устанавливается опытом. Обычно величина этой
добавки находится в пределах от 0,06 до 0,30% от веса цемента, считая на
сухое вещество добавки.
Для лучшего распределения добавок в цементе их вводят в
цементную мельницу в жидком виде. Для этой цели применяют специальные
дозировочные механизмы. Если же добавки поступают на завод в виде пасты,
например мылонафт, или в твердом состоянии, их растворяют в горячей воде.
Следует помнить, что величина добавки рассчитывается на сухое вещество от
веса цемента. Для этого необходимо знать концентрацию раствора, т. е.
количество граммов твердого вещества, содержащегося в 1 л раствора.
|