Гипс среди эффективных строительных материалов занимает одно из ведущих мест. Это обусловлено большими запасами гипсового сырья, низкой топливо- и энергоемкостью производства, технологичностью материалов и конструкций и высокими их эксплуатационными и эстетическими свойствами. На изготовление 1 т изделий из гипса удельных капитальных вложений требуется в два раза, а электроэнергии в четыре раза меньше, чем на получение 1 т изделий из цемента.
Основная масса выпускаемых гипсовых вяжущих используется в строительстве. Их применяют при производстве штукатурки, перегородочных стеновых плит и панелей, вентиляционных коробов, работающих при относительной влажности воздуха менее 65%. Гипсовые изделия обладают невысокой плотностью, негорючестью и рядом других ценных свойств.
Большие объемы гипса используются для изготовления штукатурных и кладочных растворов. Особенно перспективно использование сухой гипсовой штукатурки. ГЦПВ вследствие его повышенной водостойкости применяют для изготовления санитарно-технических кабин, ванных комнат, вентиляционных каналов. Ангидритовое вяжущее используют для изготовления бесшовных полов, в качестве подстилающего слоя под линолеум, а также для получения легких бетонов, искусственного мрамора, для проведения декоративно-отделочных работ. Высокообжиговый гипс применяют для настила тепло- и звукоизолирующих полов, изготовления подстилающего слоя под линолеум, а также для кладочных и штукатурных растворов и для искусственного мрамора. Марки гипсовых вяжущих от Г-5 до Г-25 тонкого помола с нормальными сроками твердения служат для изготовления форм и моделей в керамической, машиностроительной, литейной промышленности, а также в медицине.
Posts Tagged ‘бетон’
Применение гипсовых вяжущих материалов
Суббота, февраля 6, 2010Гашение в пушонку
Понедельник, января 4, 2010Гашение в пушонку производят в гидраторах периодического или непрерывного действия. К периодически действующим гид-раторам относятся гасильные барабаны цилиндрической или бочкообразной формы емкостью около 15 м3. Барабаны со скоростью вращения от 3 до 5 об/мин устанавливают горизонтально на катках. В барабаны загружают предварительно измельченную в молотковых или конусных дробилках известь с размером кусков 3-5 мм. Известь гасится паром, поступающим через пароподводящее устройство. Продолжительность гашения, включая загрузку и выгрузку продукта, составляет 30-40 мин. После отсева не-прогасившихся частиц известь направляется в бункера или силоса для вылеживания (силосования), где процесс гашения продолжается, что ведет к повышению качества материала.
Заводское производство пушонки по сравнению с производством комовой извести имеет ряд преимуществ: непрогасившие-ся частицы отделяются уже на заводе; транспортировка упакованной пушонки удобнее; такой продукт имеет более длительный период хранения. Вместе с тем себестоимость пушонки выше, так как ее выпуск требует организации гидратного цеха и упаковочного узла.
Процесс гашения в тесто более длителен и сложен. Он применяется, если известь предназначена к использованию на месте производства или на объектах, находящихся поблизости (например, в виде строительных растворов). Качество известкового теста выше, чем у теста из пушонки, полученной из такой же комовой извести.
При механизированном гашении извести в тесто кипелку предварительно измельчают в щековой дробилке до кусков с размером не более 5 см и орошают на виброгрохоте горячей водой. Затем материал поступает в гасильный бункер, где выдерживается 2 часа. Окончательное гашение происходит в гасителе, куда поступает вода, подогретая до 40-50°С. Из гасителя материал в виде известкового молока выливается на виброгрохот. Крупные частицы поступают в бункер отходов, а известковое молоко перекачивается для отстоя в железобетонные чаны, которые имеют по 4 вертикальных фильтра — оцинкованных трубы с отверстиями по всей высоте, заполненных крупным песком и проходящих через днище чана. За время пребывания в чанах (примерно 15—16 часов) избыточная вода уходит через фильтры, а материал приобретает сме-танообразную консистенцию с влажностью 75%. Отстоявшаяся вода возвращается в технологию и вновь применяется для гашения извести.
Твердение известково-песчаных смесей при повышенных температурах
Понедельник, декабря 21, 2009Если при обычных температурах взаимодействием извести и кварцевого песка можно пренебречь, то при повышенном давлении водяного пара 0,9—1,3 МПа и, соответственно, температуре 175—200°С реакционная способность частиц кварцевого песка существенно возрастает. Становится возможным активное взаимодействие Si02 и извести, в результате которого образуются гидросиликаты кальция, играющие роль цементирующего вещества. При этом прочность камня обеспечивается не физическим сцеплением гидратных новообразований вяжущего с зернами заполнителя, а химическим взаимодействием компонентов сырьевой смеси (извести и кварцевого песка), протекающим по реакции
хСа(ОН)2 + Si02 + пН20 -> хСаО ? Si02(n+\)H20.
Состав образующихся гидросиликатов кальция зависит от исходного соотношения извести и кремнезема в смеси, дисперсности кварцевого песка, температуры и продолжительности тепло-влажностной (гидротермальной) обработки. На практике стремятся добиться такого состава гидросиликатной связки, который обеспечивал бы максимальную прочность материала. Состав гидросиликатов оценивают по их основности, то есть мольному от ношению CaO/Si02, которое может меняться от 2 до 0,8. В начальный период обработки, когда в системе еще присутствует свободная известь, преимущественно образуется двухкальциевый гидросиликат 2СаО • Si02 ? Н20 (сокращенная запись — C2SH(A)). По мере гидротермальной обработки основность новообразований постепенно снижается, и образуются волокнистые тоберморитопо-добные гидросиликаты серии CSH(B) с основностью, близкой к единице. Получаемые гидросиликаты дают более высокопрочный сросток, чем кристаллы C2SH(A). Однако присутствие двухосновных гидросиликатов кальция, обладающих игольчатой армирующей структурой, в изделиях также необходимо.
С ростом продолжительности запаривания за счет понижения основности уже закристаллизовавшихся гидросиликатов образуется дополнительное количество низкоосновных соединений. В результате увеличения общего количества цементирующего вещества, а также более полной кристаллизации стабилизировавшегося гидросиликата кальция прочность автоклавных материалов повышается.
Такой механизм твердения извести в гидротермальных условиях в смеси с кварцевым песком, а также шлаками, золами и другими кремнеземистыми или алюмосиликатными добавками послужил основой для создания нового класса материалов, получивших широкое распространение, а именно силикатных бетонов и силикатного кирпича.
Свойства строительной воздушной извести
Понедельник, декабря 14, 2009Качество получаемой извести характеризуется ее активностью, которая определяется суммарным содержанием в ней оксидов кальция и магния. Активность извести, равная, например, 85%, означает, что в ней содержится 85% (по массе) СаО и MgO, способных к гидратации, а остальные 15% составляют различные примеси и неразложившийся СаС03. Чем выше активность извести, тем лучше ее вяжущие свойства и тем меньше требуется такой извести для приготовления строительного раствора.
По ГОСТу строительная воздушная известь подразделяется на три сорта для негашеной извести и на два сорта для гашеной извести. Активность негашеной извести без добавок для 1, 2, и 3 сортов должна составлять не менее 90, 80 и 70% соответственно; для 1 и 2 сортов негашеной извести с добавками — не менее 64 и 52%, соответственно. Содержание непрогасившихся зерен для трех сортов негашеной извести должно быть соответственно не более 7, 10 и 12%. В гашеной извести без добавок содержание СаО + MgO (в пересчете на сухое вещество) должно быть для I и 2 сортов не менее 67 и 60%, а для гашеной извести с добавками — не менее 50 и 40% соответственно.
Негашеная известь размалывается достаточно легко. Остаток на ситах №02 и №008 соответственно не более 1 и 10%. Обычно заводы выпускают продукт с остатком на сите №008 от 2 до 7%, что соответствует удельной поверхности 350—500 м2/кг.
Известь — самое пластичное вяжущее, что объясняется способностью частиц СаО удерживать на своей поверхности адсорбционные слои воды, уменьшающие трение между ними. Поэтому известковый раствор обладает высокой удобоукладываемостью, он легко и равномерно распределяется тонким слоем на поверхности кирпича или бетона и хорошо сцепляется с ними, а также заполняет все трещины и каверны. Это свойство известкового теста позволяет использовать его в качестве пластификатора, например, в цементных растворах.
Известковые растворы должны обладать равномерностью изменения объема при твердении. Гашение пережженных частиц в уже упрочнившемся тесте происходит медленно, и это может привести к образованию трещин.
Известковые растворы вполне воздухостойкие материалы. При воздушно-сухом режиме создаются благоприятные условия для их упрочнения за счет испарения влаги, а также карбонизации. Во влажных условиях известковые растворы размокают.
Прочность воздушной извести не нормируется стандартом. Прочность гидратной извести-пушонки, а также известкового теста обычно невелика и составляет примерно 0,5—1,0 МПа через 28 суток твердения. Молотая негашеная известь отличается более высокой прочностью — 1,0—5,0 МПа через 28 суток.
Молотая негашеная известь заметно отличается от гашеной извести и по ряду других свойств. Строительные растворы на негашеной молотой извести становятся удобоукладываемыми при значительно меньшем количестве воды, чем растворы на гашеной извести-пушонке или известковом тесте. Они обладают также более высокой прочностью. Строительные растворы на обычном известковом тесте схватываются в течение нескольких суток, а на молотой негашеной извести — за 30—60 мин. При затворении водой молотой негашеной извести в короткие сроки выделяется много теплоты, что может привести к возникновению в ней высоких температурных напряжений и разрушению изделия. Поэтому из молотой негашеной извести легче получить изделия высокой прочности при условии, что окружающая обстановка способствует быстрому отводу теплоты, например на морозе.
Производство воздушной извести
Понедельник, декабря 7, 2009Производство воздушной извести очень распространено. Она является местным вяжущим веществом, так как сырьевые материалы и топливо имеются почти во всех регионах, а процесс ее изготовления не требует сложного оборудования. Значительная ее часть расходуется на получение строительных растворов (смесь извести и песка), применяемых для кладочных и штукатурных работ, при этом в качестве добавок может использоваться цемент. Бездобавочные растворы предназначены для эксплуатации только в сухих условиях, то есть их применяют в основном для внутренних работ.
Как составная часть известь входит в состав многих смешанных вяжущих: известково-шлаковых, известково-гипсовых, известково-пуццолановых и т. д. Она находит также применение в производстве легкобетонных камней, шлакобетона, бетонов низких марок, рассчитанных на службу в воздушно-сухих условиях, теплоизоляционных и звукоизоляционных материалов, известковых окрасоч* ных составов. Основная часть строительной извести расходуется на получение автоклавных силикатных строительных материалов.
В настоящее время для строительных целей используют лишь около 50% всей выпускаемой извести. Остальную часть потребляют керамическая, стекольная, металлургическая промышленность, сельское хозяйство и другие отрасли.
Вяжущие материалы в современной индустрии
Суббота, сентября 19, 2009Современная строительная индустрия предъявляет к вяжущим материалам новые требования. Для производства железобетона нужен быстротвердеющий портландцемент, для сооружения бетонных дорог — цемент, обладающий повышенной деформатив-ной устойчивостью, морозостойкостью, малой истираемостью, для декоративных целей необходимы белые и цветные цементы, а для ремонтных работ — быстротвердеющие и расширяющиеся цементы. В соответствии с требованиями строителей разработаны технологии производства соответствующих специальных цементов. Их ассортимент постоянно расширяется, сейчас в стране выпускается около 30 различных видов цемента. Одновременно повышается качество цемента, растет его средняя марка. Сбывается предсказание Д.И. Менделеева, сказавшего в 1891 году, что цемент «составляющий одно из важнейших приобретений между приложениями химии и потребностями жизни, есть строительный материал будущего».
Индустрия вяжущих материалов играет важную роль в современном общественном и экономическом развитии, так как во многом определяет потенциал промышленного и жилищного строительства. Чтобы построить 1 м2 жилой площади, в среднем нужно израсходовать примерно 300 кг вяжущих материалов. От темпов роста выпуска вяжущих материалов зависят масштабы капитального строительства, его экономичность и технический уровень. Цементы принадлежат к немногим важнейшим видам продукции, объем выпуска которых определяет экономический потенциал страны и уровень технического прогресса. При этом каждый вид вяжущего в соответствии с особенностями их свойств имеет свое назначение.
В основу классификации современной широкой палитры вяжущих веществ, как правило, положены условия, в которых они проявляют свои вяжущие свойства. С этой точки зрения вяжущие можно разделить на 4 группы: воздушные, гидравлические, автоклавные, термотвердеющие.
Воздушные вяжущие вещества при затворении водой схватываются, твердеют и превращаются в камень только на воздухе. Образовавшийся камень длительно сохраняет прочность также только в воздушной среде. Такие материалы применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды и в основном для внутренних помещений. К этой группе относятся строительная воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие материалы.
Гидравлические вяжущие вещества (цементы) способны при затворении водой после предварительного затвердевания на воздухе продолжать твердеть в воде, сохраняя и наращивая свою прочность. К ним относятся портландцемент, глиноземистый цемент, шлакопортландцемент и др.
Автоклавные вяжущие материалы превращаются в камень лишь при гидротермальной обработке в среде насыщенного водяного пара при температурах 150—200"С и давлении 0,9—1,3 МПа, то есть в автоклаве. Это известково-кремнеземистые вяжущие, на основе которых получают силикатный кирпич и силикатные бетоны.
Термотвердеющие вяжущие вещества твердеют только при термообработке при температурах выше 20°С, как правило, до 400°С, например, фосфатные цементы.
Гомогенизация порошкообразных сырьевых смесей
Суббота, сентября 19, 2009Гомогенизация порошкообразных сырьевых смесей производится в железобетонных или металлических силосах емкостью до 2000 т. Перемешивание производится сжатым воздухом, подаваемым в силос снизу через микропористые керамические или бронзовые плитки. Под давлением воздуха 0,2-0,3 МПа сырьевая смесь становится текучей и интенсивно перемешивается. Для полной гомогенизации необходимо 1—2 ч. Перемешивание имеет важное значение не только при гомогенизации, но и при хранении шламов и порошков, позволяя предотвратить их структурирование.
В стекольной промышленности наиболее распространены тарельчатые смесители периодического действия. Интенсивность перемешивания обеспечивается тем, что чаша смесителя перемещается по часовой стрелке, а два вертикальных вала с тремя лопатками — против. В тарельчатом смесителе (объем ~ 500 л) материалы перемешиваются за 2,5—3 мин. На однородность влияют зерновой состав сырьевых материалов, их влажность, качество и продолжительность перемешивания. В стекольных шихтах рекомендуется увлажнять песок, а к нему затем добавлять другие сухие компоненты.
Вопросы измельчения, классификации и перемешивания рассмотрены ранее в разделе 2.2. Необходимо отметить, что для большинства керамических изделий превалирующее значение имеют как степень полидисперсности компонентов сырьевой массы, так и равномерность распределения в ней воды.
В высококачественных массах (особенно грубозернистых) особенно важное значение приобретает не только средняя дисперсность частиц, но и их гранулометрия (соотношение количества зерен различных размеров). Именно этот фактор является основным при формировании наиболее плотного сырца. Регулируя гранулометрический состав, можно добиться наиболее плотной структуры. Плотность укладки определяется размером частиц, их формой и полифракционностью. Слой шаров одного размера (монофракционный зерновой состав) теоретически не может иметь пористость (пустотность) ниже 26%, практически же она составляет ~ 37%. Плотность упаковки может быть повышена, если в промежутки между шарами укладываются шары меньшего размера (двухфракционный состав), при этом количество и размеры частиц мелкой фракции должны быть определенными. Для формования полуфабриката высокой плотности наиболее эффективны прерывные укладки на основе 2—3 различных фракций зерен. В этом случае исходят из того, что:
а) размер каждой фракции должен быть меньше, чем размер пустот, образуемых более крупной фракцией - соотношение D{: D2=\: 8+10;
б) массовое соотношение крупной и мелкой фракций определяется объемом пустот (например, в 2-х фракционной смеси количество крупной фракции составляет примерно 70%, а мелкой — 30%);
в) чем больше в системе фракций (полифракционные порошки), тем выше плотность упаковки, но реально обеспечить более 3-х фракций в смеси достаточно трудно, поэтому на практике используют трехфракционные смеси. Тогда соотношение количеств крупной (К), средней (С) и мелкой (М) фракций следующее: К : С : М = (60+65) : (25+30) : 10%.
Измельчение мягких пород
Суббота, сентября 19, 2009Мягкие породы (мел, глина) с высокой естественной влажностью в водной среде могут измельчаться за счет саморасклинивания без существенных механических усилий и, соответственно, энергетических затрат. Диспергация мела и глины в водной среде объясняется механическим разрушением конгломератов природных тонкодисперсных частиц, расклинивающим действием пленок воды, проникающей в поры породы, физико-химическими процессами, связанными с наличием зарядов на частицах глины. Для «роспуска» глин используют болтушки, представляющие собой бетонный резервуар диаметром 5—12 м и глубиной 2—6 м. В центре на фундаменте установлен вертикальный вал, в крестовине которого подвешены стальные бороны со съемными зубьями. Бороны при вращении разбивают куски породы и интенсивно перемешивают их с водой, поступающей в болтушку. Процесс размучивания сопровождается частичным обогащением сырья, так как из него выделяются каменистые плотные включения, которые периодически удаляются из болтушки. Этот агрегат применяется и для приготовления портландцементного сырьевого шлама при производстве цемента по мокрому способу. Основной недостаток болтушек в том, что они требуют значительных производственных площадей и не обеспечивают полного измельчения материалов.
Более эффективным и менее громоздким аппаратом для измельчения мягких материалов являются роторные мельницы, или мельницы-мешалки, работа которых основана на том, что в горизонтальном металлическом барабане вращается со скоростью 300— 400 об/мин быстроходный ротор с билами. Куски материала, находясь в воде, подвергаются интенсивному перемешиванию, измельчаясь при соударении и взаимном трении, а также при ударе о металлическую поверхность корпуса и бил ротора.
Различают две принципиально отличающиеся схемы помола: по открытому и замкнутому циклам. По открытому циклу помола материал проходит через мельницу однократно, а по замкнутому — материал по выходе классифицируется на грубые и тонкие фракции. Крупные фракции возвращаются в мельницу на домол, а мелкие — поступают в технологический цикл.
Бегуны
Суббота, сентября 19, 2009Бегуны предназначены для измельчения материала путем раздавливания и истирания между вращающимися катками и чашей (подвижной или неподвижной). Их применяют в основном для измельчения трудноразмокаемых глин, а также глин, содержащих крупные включения карбонатных пород. Каменистые примеси размалываются и истираются катками вместе с глиной, в результате возрастают пластичные свойства глинистых масс. Бегуны — древнейшее помольное оборудование с тысячелетним «стажем». Основными их недостатками являются низкая производительность и высокий расход энергии.
В современных технологиях этот же принцип измельчения реализован в роликовых (валковых) мельницах (рис.2.9). Ролики и чаша размещаются в герметичном корпусе. Прижатие роликов к чаше обеспечивается и регулируется с помощью пружин или гидравлических цилиндров. Материал в мельницу загружают через шлюзовой затвор. Он поступает в центр измельчающей тарелки и центробежной силой отбрасывается к ее периферии, где попадает под ролики. Измельченный материал перемещается к наружной стороне дорожки качения ролика и падает с тарелки. Там он подхватывается и увлекается вверх потоком воздуха, нагнетаемого по периферии тарелки. Классификатор в верхней части мельницы отделяет крупные частицы материала, которые вновь падают на измельчающую тарелку. Такие мельницы намного экономичнее шаровых, расходуют меньше электроэнергии, у них ниже уровень шума и меньше габариты. Время нахождения материала в мельнице сокращается с 30 до 2 мин. Недостатки валковых мельниц — высокий износ чаши и валков, а также выход продукта с повышенным содержанием грубых частиц (до 10%).
Наиболее эффективно тонкое измельчение материалов осуществляется в аппаратах ударного действия. К ним относятся дезинтеграторы, шахтные (аэробильные) и струйные мельницы.
Дезинтегратор получил наиболее широкое распространение в керамической технологии. В нем измельчение материала происходит под действием многократных ударов пальцев (бил), располагающихся в двух корзинах, вращающихся с большой скоростью друг навстречу другу. За очень короткий отрезок времени каждая частица испытывает большое количество ударов. Чем больше частота ударов и, следовательно, чем меньше интервал между следующими друг за другом ударами, тем выше активация материала. Выбор дезинтегратора в качестве одной из основных помольных машин в керамической технологии определяется не только высокой производительностью и экономичностью, но и низкой чувствительностью его к колебаниям влажности глинистой породы. Он может работать, не «замазываясь», при влажности 12—13% при питании измельчителя кусками 25—30 мм. При этом продукт помола содержит до 80% фракций с размером менее 0,5 мм.
Дезинтеграторы используют также на стекольных заводах для измельчения кусков слежавшейся соды или сульфата. Наиболее эффективно в дезинтеграторе активируются кремнеземистые породы. Так, активация кварцевого песка в дезинтеграторе приводит к повышению прочности бетона в 1,5—3 раза.
Шахтные мельницы нашли применение в керамической технологии и при производстве гипсовых вяжущих. В них одновременно производится сушка и помол глины, а также рассев готового порошка. Удельный расход топливно-энергетических ресурсов на сушку и помол глины в шахтной мельнице на 10—15% меньше, чем при других схемах сушки и измельчения. При этом практически отсутствует запыленность в цехе, требуется в 5—10 раз меньше производственной площади, исключается необходимость установки машин для просеивания размолотого материала.
Сырье для производства силикатных материалов
Суббота, сентября 19, 2009При всех принципиальных отличиях стекла, керамики и вяжущих материалов их получение в основном базируется на одних и тех же видах сырья, меняется лишь их количественное соотношение в сырьевых шихтах. Так, кварцевый песок — главный компонент силикатных бетонов автоклавного твердения, а в технологии керамики — это добавка-отощитель. Карбонатные породы — основное сырье при производстве цемента, в то время как для стекла — это всего лишь один из нескольких компонентов. Глина — основа производства традиционной керамики и важнейший компонент сырьевой смеси для производства цемента и т.д.
В силикатной технологии используется огромное число различных веществ и соединений, отличающихся по происхождению, химическому и минералогическому составу, объемам применения. По происхождению сырье можно разделить на три группы: природное, техногенное (побочные продукты металлургии, энергетики, химии), синтетическое (специально синтезируемые вещества — применяются в основном в технической керамике и стеклоделии). В наибольших объемах используется природное сырье.
Основные его виды по химико-минералогическому составу можно разделить на 5 групп: кремнеземистое, алюмосиликатное, карбонатное, глиноземистое, сульфатное сырье (рис. 2.1). Большинство видов сырья используется во всех трех ветвях силикатной технологии. Однако каждая из них предъявляет к конкретному сырью свои специфические требования.