Для студентов обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций»

Минеральные вяжущие вещества

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Белый и цветные портландцемента отличаются от обычного главным образом белым цветом или окраской чистых тонов, что позволяет использовать их в декоративных целях. В виде растворов и бетонов на белых и цветных заполнителях их применяют для облицовки панелей и блоков, наружной и внутренней архитектурной отделки зданий и сооружений различного назначения, при изготовлении плит для полов, ступеней, скульптур, а также для приготовления цементных красок.

Грязноватый темно-серый цвет обычного портландцемента обусловлен высоким содержанием в нем оксидов железа, марганца, хрома и т. д., заметно влияющих на окраску цемента.

Белый и цветные цементы готовят на маложелезистом клинкере, отличающемся от обычного повышенным содержанием Si02 (23,5—25,5%) и А1203 (5,5—7%), а главное, незначительным количеством Fe203 (до 0,4— 0,5 %). В лучших образцах белого цемента содержание Fe203 не превышает 0,25—0,35 %, a MnO — 0,05—0,15 %. Минеральный состав клинкера для белых цементов колеблется в пределах (%): C3S — 35—50; 35—45; С3А 14—17; C4AF 0,9—1,4. Содержание в нем MgO не должно превышать 4,5 % •

Для производства белого и цветного портландцемен-тов используют наиболее чистые разновидности карбонатного и песчано-глннистого сырья. В частности, применяют чистые известняки или мел, содержащие не более 0,15 % Fe203 для белого цемента и 0,25 % для цветного, а соединении марганца (в пересчете на МпО) соответственно не более 0,015 и 0,03 %. Глинистым компонентом служат каолин, отходы его обогащения и другие материалы. Для повышения силикатного модуля применяют тонкозернистые белые кварцевые пески, отходы кварцевого песка, получаемые при обогащении каолина, и др. Содержание FeOs в глинистом и кремнеземистом сырье не должно превышать 1 %, a Ti02 — 0,8%.

Производство белого и цветных портландцементов по последовательности технологических операций и видам используемого оборудования мало отличается от производства обычного портландцемента, но оно сложнее и имеет ряд особенностей.

Для предотвращения попадания в сырье случайных включений железистых примесей поступающие на завод известняки обогащают последовательным дроблением и грохочением в воздушно-сухом состоянии или мокрым способом.

Сырьевую смесь обжигают во вращающихся печах на беззолыюм топливе (газе или мазуте). Вследствие почти полного отсутствия оксида железа в сырьевой смеси жидкая фаза при обжиге, состоящая преимущественно из С3А, образуется при более высокой температуре (1425—« 1450 °С), чем при обжиге обычного клинкера, и характеризуется большой вязкостью и коротким интервалом температур между ее плавлением и застыванием. Поэтому маложелезистый клинкер обжигают при повышенных температурах'—1600—1650°С. Это приводит к снижению производительности печей, увеличивает расход топлива и снижает стойкость футеровки. Для облегчения обжига в сырьевую смесь целесообразно вводить минерализаторы — плавиковый шпат или кремнефтористый натрий (до 1 % по массе смеси).

При выходе из печи маложелезистый клинкер в какой-то мере сохраняет присущую обычному клинкеру зеленоватую окраску. Чтобы повысить белизну маложелезистого клинкера, его подвергают специальной обработке — отбеливанию, сущность которого заключается в восстановлении присутствующего в клинкере Fe203 до закиси -оксида Fe304. Это соединение обладает малой красящей способностью, и его образование способствует устранению зеленоватой окраски и повышению белизны цемента.

По вещественному составу различают белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками. Последние вводятся в количестве не более 20 % по массе, в том числе инертных — не более 10 %. По согласованию с потребителем допускается введение в них добавок специальных не более 2 % по массе цемента, пластифицирующих или гидрофобизирующих — не более 0,5 %. Белый цемент выпускают марок 400 и 500 при испытании его по ГОСТ 310.1—76 (с изм.)—ГОСТ 310.4.—81. Получают его тонким измельчением с применением оборудования, предотвращающего загрязнение продукта железистыми и иными примесями.

Степень белизны, определяемая коэффициентом отражения, % абсолютной шкалы, должна быть не ниже: а) портландцемента сортов: первого — 80, второго — 75, третьего—68; б) минеральные добавки: инертные — 80, активные — 75; в) гипс — 68.

Тонкость помола — остаток на сите № 008 по ГОСТ 3584—73 (с изм.) не более 12%. Степень белизны цемента определяют с помощью фотометра типа ФМ-58, а также с использованием матового стекла МС-14. Упаковку, транспортирование, хранение производят по ГОСТ 22237—76 (с изм.).

Цветной портландцемент изготовляют совместным тонким измельчением белого маложелезистого или цветного клинкера, активной минеральной добавки (белого диатомита), красящей добавки (пигмента) и гипса. Цветные клинкеры получают, вводя в сырьевые смеси небольшое количество соединений кобальта, хрома, марганца и др.

Цветной портландцемент должен содержать не менее 80 % клинкера, не более 6 % активной минеральной добавки, не более 15 % минерального искусственного или природного пигмента или не более 0,5 % органического пигмента по массе цемента. Содержание гипса — не более 3,5 % в расчете на S03. Активная минеральная добавка должна отвечать требованиям ОСТ 21-9-81 и обладать белизной не менее 68 %

По ГОСТ 5825—70 (с изм.) цветные цементы разделяют по прочности на марки 300, 400 и 500, которые устанавливают по показателям прочности при изгибе образцов-балочек размером 40X40x160 мм и при сжатии их половинок по ГОСТ 310.4—81.

Цветные портландцементы по цвету разделяют на следующие основные разновидности: желтый, розовый, красный, коричневый, голубой, зеленый и черный.

Красящие пигменты для цветных цементов должны обладать большой красящей способностью, высокой стойкостью к щелочам [в частности, к Са(ОН)2, образующемуся при твердении цемента], солнечному свету и атмосферным воздействиям. Они не должны содержать вредных примесей и растворимых солей. Этим требованиям удовлетворяют следующие пигменты: охра (желтый цвет), сурик (красный цвет), двуоксид марганца — пиролюзит (черный и коричневый цвета), оксид хрома (зеленый цвет), оксид кобальта и ультрамарин (голубой цвет), углеродистые пигменты (черный цвет).

Равномерность окраски цветных цементов часто устанавливается на глаз, сравнивая цвет цементов, насыпанных рядом на гладкую поверхность и выровненных стеклом. При этом на границе стыков двух или нескольких проб одинакового по окраске цемента не должно быть разницы в цвете.

Белый и цветной цементы характеризуются повышенной усадкой при твердении и пониженной коррозионной стойкостью и морозостойкостью. Усадочные деформации в них возрастают с увеличением содержания белита и трехкальциевого алюмината, активных минеральных добавок и некоторых видов красителей.

Активные минеральные добавки, связывающие гидроксид кальция в малорастворимые гидросиликаты кальция, в значительной мере уменьшают образование выцветов на декоративных облицовках из растворов и бетонов. Этому же способствует и введение в белые и цветные цементы гидрофобизирующих добавок. Эти виды цементов необходимо хранить и транспортировать в специальных контейнерах или мешках.