Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Цементы

ЦЕМЕНТЫ, порошкообразные минер. вяжущие материалы, образующие при взаимод. с водой или водными р-рами солей пластичную массу, превращающуюся со временем в твердое камневидное тело; осн. строит. материал.
Наиб. распространение получил т. наз. портландцемент (от назв. г. Портленд в Великобритании), содержащий гл. обр. высокоосновные силикаты кальция. Хим. состав портландцемента (без добавок), в % по массе: 62-76% СаО, 20-23% SiO2, 4-7% А12О3, 2-5% Fе2О3, 1-5% MgO; минералогич. состав, в % по массе: твердые р-ры на основе 3CaO x SiO2, или Са3SiO5 (алкит, 45-65%), 2CaO x SiO2, или Ca2SiO4 (белит, 15-30%), алюминат кальция ЗСаО x А12О3 (3-14%), алюмоферрат(III) кальция 4СаО x А12О3 x 2О
3
(10-18%). Известны отличающиеся составом и назначением разл. виды портландцемента, напр, высокопрочный, быстротвердеющий, гидрофобный и др., его смеси с гранулированным шлаком (шлакопортландцемент) и горн. породами - пуццоланами - трепелом, туфом, пемзой (пуццолановый портландцемент). Другие распространенные виды Ц.- глиноземистый, гипсоглиноземистый расширяющийся (табл. 1).

Получение. Сырьем для получения Ц. служат прир. материалы (известковые, глинистые, мергелистые, гипсовые, глиноземистые породы) и пром. отходы (металлургич. и топливные шлаки, золы от сжигания углей, белитовый шлам, отходы от переработки нефелиновых пород и др.).
Произ-во Ц. включает приготовление сырьевой смеси (дробление исходных материалов, их тонкий помол, перемешивание, корректировка хим. состава смеси), обжиг сырьевой смеси, тонкий помол обожженного продукта (клинкера) до порошкообразного состояния вместе с небольшим кол-вом гипса, активными (шлак, зола, гемза) и неактивными при взаимод. с водой (кварц, карбонатные породы) минер. добавками и др. в-вами, придающими Ц. нужные св-ва (напр., пластификаторы, гидрофобные добавки).
В зависимости от метода приготовления сырьевой смеси различают сухой, мокрый и комбинир. способы произ-ва. При сухом способе сырье (известняк и глина) в процессе дробления и помола в мельницах высушивается и превращается в сырьевую муку, после чего мука поступает на обжиг. При мокром способе помол сырьевых компонентов осуществляют в мельницах в присут. воды, к-рую вводят для понижения твердости, интенсификации процесса помола и уменьшения удельного расхода энергии. Влажность сырьевой смеси (шлама), поступающего на обжиг, при мокром помоле составляет 34-43% по массе; для снижения влажности шлама к сырьевой смеси добавляют сульфитно-дрожжевую бражку, триполифосфат Na или ПАВ. При комбинированном способе сырьевая смесь готовится по предыдущей схеме, затем обезвоживается на вакуум-фильтрах или вакуум-прессах, формуется в гранулы и поступает на обжиг.
Обжиг сырьевой смеси осуществляют при 1450 °С во вращающихся (редко шахтных) печах, представляющих собой наклонный стальной цилиндр, в загрузочную часть к-рого подается сырьевая смесь, а со стороны выгрузки (головки) печи через форсунку - топливо (см. Печи). Сырьевая смесь движется по направлению к головке печи, подвергаясь действию нагретых топочных газов. Вращающуюся печь условно разделяют на неск. технол. зон. В зоне сушки под действием отходящих топочных газов сырьевая смесь подсушивается, в зоне подогрева нагревается до 500-600 °С и переходит в зону кальцинирования (900-1200 °С), в к-рой происходит разложение СаСО3. Получающийся СаО в твердом состоянии взаимод. с составными частями глины и железистого компонента с образованием в экзотермич. зоне 2CaO x SiO2, 5СаО x 3А12О3, 3СаО x А12O3, 4CaO x Al2O3 x Fe2O3, 2CaO x Fe2O3, а также СаО, MgO и др. оксидов.
В зоне спекания при т-ре 1450 °С обжигаемый материал (клинкер) частично плавится; в этой зоне образуется главный минерал клинкера ЗСаО x SiO2. При дальнейшем прохождении по печи клинкер попадает в зону охлаждения (т-ра 1000-1200 °С). Холодный клинкер дробят и тонко измельчают вместе с гипсом и др. добавками в барабанных шаровых мельницах, а затем транспортируют в железобетонные цилиндрич. емкости - т. наз. цементные силосы.

Свойства. При взаимод. Ц. с водой - гидратации, затворении - первоначально образуется пластичное цементное тесто, к-рое со временем на воздухе или в воде уплотняется, теряет пластичность и превращается в т. наз. цементный камень. Безводные минералы клинкера превращаются при этом в соответствующие гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты(III) Са, напр.:

ЗСаО x SiO2 + 2H2Ohttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/1/6/1/17161.jpeg Ca2SiO4 x Н2О + Са(ОН)2
Ca2SiO4 + Н2Оhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/1/6/2/17162.jpeg Ca2SiO4 х Н2О ЗСаО х А12О3 + 6Н2Оhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/1/6/3/17163.jpeg ЗСаО х А12О3 х 6Н2О

Образовавшийся Са(ОН)2 под действием СО2 воздуха постепенно превращается в СаСО3, гидроалюминаты Са с гипсом в присут. воды дают двойные основные сульфаты, напр. Са6А12(ОН)12(SО4)3 x26Н2О и Ca4Al2(OH)12SO4 x6H2O. При получении бетона образовавшийся Са(ОН)2 с СО2 воздуха и SiO2 превращается в очень прочную массу, состоящую из карбонатов и силикатов Са.

Табл. 1.-ОСНОВНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Название
Вещественный состав, % по массе
Минералогнч. состав клинкера, % по массе
Особые свойства
Области применения
Портландцемент
Обычный
Клинкер (80), гипс (1,5-3,5), минер. добавки (до 20)
ЗСаО х SiO2 (45-67) 2CaO х SiO2 (13-35) ЗСаО х Al2O3 (2-12) 4СаО хAl2O3 х Fe2O3 (8-16)
Монолитный бетон для зданий и сооружений, сборные железобетонные конструкции, дорожное строительство, наружные части гидротехн. сооружений, строит. растворы
Быстр отвердеющий
Клинкер (90), гипс (1,5-3,5), активная минер. добавка (до 10)
http://www.pora.ru/image/encyclopedia/1/6/4/17164.jpeg
Более быстрое твердение в течение 3 сут и более тонкий помол, чем у обычного портландцемента
Сборные железобетонные конструкции, скоростное строительство
Сульфато стойкий
Клинкер (до 96), гипс (до 3,5)
ЗСаО х SiO2 (до 50) ЗСаО х Al2O3 (5) ЗСаО х Al2O3+ (до 22) +4CaO х Al2O3 x Fe203
Повышенная стойкость к действию сульфатов, высокая морозостойкость
Для сооружений, находящихся под действием сульфатов или в условиях замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания
Высокопрочный
Клинкер (90), гипс (1,5-3,0)
ЗСаО х SiO2 (до 70) ЗСаО х Al2O3 (6-8)
Повышенная прочность
Для конструкций, находящихся под нагрузкой
Гидрофобный
Клинкер (до 90)*, гидрофобная добавка (0,05)
Тот же, что у портландцемента
Повышенные пластичность и морозостойкость
Те же, что у обычного и пластифицир. портландцементов; возможность длит. хранения цемента
Пластифицированный
Клинкер (до 90)**, пластифицирующая добавка (0,15-0,25)
"
То же
Для сооружений, нуждающихся в повышенной морозостойкости; для экономии цемента или бетонной смеси
Тампона жный
Клинкер (до 90), активная минер. добавка (до 25), инертная добавка (до 10), шлак (до 15), песок (до 10), пластифицирующая добавка (0,15)
"
Быстрое твердение и медленное схватывание
Тампонирование нефтяных и газовых скважин
Декоративный
Клинкер (до 80-85), диатомит (6), инертная минер. добавка (до 10) или минер. пигмент (до 15)
3CaO х SiО2 (45-50) 2CaO х SiO2 (23-37) ЗСаО х Al2O3 (до 15) 4СаОхAl2O3 хFe2О3(до 2)
Имеет белый цвет или окрашен в разл. цвета
Отделка зданий и сооружений, скульптурные работы
Напрягающий
Клинкер (до 85), высокоглиноземистый шлак (15-20), гипс (до 10)
ЗСаО х SiO2 2CaO х SiО2 2CaO х Al2O3 х SiO2

CaO х Al2O3 12CaO х 7Al2O3

Быстрое твердение и быстрое схватывание; расширяется при твердении более чем на 0,5 %
Напорные железобетонные трубы, тонкостенные изделия
Пуццолановый сульфатостойкий
Клинкер (до 60), добавки вулканич. (24—40) или осадочного происхождения, гипс (до 3,5)
ЗСаО х Al2O3 (до 8) 4CaO x Al2O3 x Fe2O3 3CaO x SiO2 2CaO x SiO2
Повышенная стойкость к действию сульфатов
Подводные и подземные сооружения в условиях постоянного воздействия агрессивных (сульфатных) вод
Шлакопортландцемент
Клинкер (40-70), гранулир. диатомитовый шлак (30-60), гипс (до 3,5)
Тот же, что у портландцемента
Замедленный рост прочности в нач. период твердения, пониженная морозостойкость, повышенная сульфатостойкость
Эффективен для сборного железобетона, изготовляемого с тепловлажностной обработкой
Прочие цементы
Глиноземистый***
Глиноземистый шлак (до 99), добавки (до 1)
CaO x Al2O3 12CaO x 7Al2O3 CaO x 2Al2O3 2CaO x Al2O3 xSiO2 Fe2O3
Быстрое твердение при нормальной и повышенной т-рах, высокая стойкость к действию минер. в-в; потеря прочности (до 60%) через 15-20 лет
Срочные аварийные и восстановят. работы; сооружения, подвергающиеся действию вод или О2; получение жаростойких бетонов и р-ров. Не применяется в условиях повыш. т-ры и влажности
Гипсоглиноземистый расширяющийся
Глиноземистый шлак (до 70), гипс двухводный (до 30), сульфатноспиртовая барда, бура (до 10)
To же
Расширение при твердении в воде (через 1 сут 0,15%, через 28 сут 0,3-1%), быстрое твердение; водонепроницаемы
Водонепроницаемые бетоны и р-ры, заделка стыков, ремонтные работы, тампонирование нефтяных и газовых скважин

*Гидрофобные добавки - мылонафт, олеиновая к-та, иногда триэтаноламин. **Пластифицирующая добавка - лигносульфонаты. ***При содержании 40-48% Al2O3 наз. обычным глиноземистым, при содержании 60-72% Al2O3 - высокоглиноземистым (талюмом), при более 72% Al2O3 - особо чистым высоко-глиноземистым.

Существуют две осн. теории механизма гидратации Ц.: согласно одной из них, гидратация идет в р-ре, из к-рого выпадают образующиеся гидраты, согласно второй - вода присоединяется к твердому в-ву. Гидратные новообразования совместно с первоначальными частицами создают рыхлую коагуляц. структуру, в к-рой протекают процессы кристаллизации гидратов. При этом образуются кристаллич. сростки, пронизывающие структуру и вызывающие уплотнение цементного теста (схватывание). Началом схватывания считается начало процесса потери пластичности, концом - переход в плотное (хотя и непрочное) состояние. Нарастание прочности при твердении определяется медленной кристаллизацией гидратных составляющих цементного камня.
По прочности Ц. делится на марки, к-рые определяются гл. обр. пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40 х 40 х 160 мм, изготовленных из цементного р-ра состава 1:3 (по массе) с кварцевым песком (срок твердения образцов в воде 28 сут с момента изготовления). Марки выражаются цифрами 300-600 (как правило, через 100), обозначающими прочность при сжатии соотв. в 30-60 МПа (табл. 2).

Табл. 2.- ПРОЧНОСТЬ НЕКОТОРЫХ МАРОК ЦЕМЕНТОВ

Цемент
Марка
Прочность, МПа
при сжатии
при изгибе
3 сут
28 сут
3 сут
28 сут
Портландцемент быстр отвердеюший
400
_
40
_
5,5
400
25
40
4
5,5
500
28
50
4,5
6,0
высокопрочный
550
_
55
_
6,2
600
_
60
__
6,5
сульфатостойкий
400
40
_
5,5
500
50
6,0
декоративный (белый)
400
_
40
_
5,5
500
_
50
6,0
напрягающий
НЦ-10
15
50
_
6,0
НЦ-20
15
50
6,0
НЦ-40
40
5,5
Глиноземистый цемент
400
25
40
5,5
500
28
50
4,5
6,0

Лит.: Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В. В., Химическая технология вяжущих материалов, М., 1980; Кузнецова Т. В., Алюминатные и сульфалюминатные цементы, М., 1986; Taylor H.F.W., Cement chemistry, L., 1990.

Т. В. Кузнецова.


1. www.pravda.ru: Присадка для бетона: застынет, когда надо
09.10.2013
... не одно поколение строителей ведет упорную борьбу с цементом и бетоном — а все потому, что эти взвеси часто загустевают в процессе их перекачки по трубам, что приводит к постоянным поломкам насосов. Но можно ли как-нибудь справиться с этой бедой? ...
2. www.pravda.ru: Большой Барьерный риф избавили от американских бомб
02.09.2013
... со дна океана две сброшенные в ходе учений на Большой Барьерный риф бомбы. Оба снаряда содержали взрывчатые вещества, но не имели взрывателей. На океанском дне остались еще две бомбы, заполненные цементом, которые поднимать не стали из-за тяжелого веса. Они не представляют угрозы для заповедника и для людей. ...
3. www.pravda.ru: Прокуратура нашла нарушения на объектах "Москва-Сити"
18.05.2013
... При этом опорные конструкции в ходе подготовки к производству строительных работ не устанавливались. Вместо несущих колонн произведены арматурные каркасы, обмотанные сеткой и засыпанные смесью цементного раствора и строительного мусора. В связи с этим эксплуатация объекта представляет собой непосредственную угрозу жизни и здоровью людей, ежедневно находящихся на территории ТРК. ...
4. www.pravda.ru: Зачем Такэси Китано устроил "Беспредел"
24.04.2013
... повлияло бы. Потому что задача режиссера состояла не в том, что бы романтизировать или наоборот, очернить бандитов, а в том, что бы показать, чтомораль является единственной силой, цементирующей общество. И если она исчезает, то конец один — война всех против каждого (и каждого против всех, разумеется) без всякого шанса на выживание. ...
5. www.pravda.ru: КНДР возводит укрепления на границе с Южной Кореей
24.04.2013
... начала строить военные укрепления на границе со своим южным соседом. Китайские СМИ сообщают, что это может быть подготовка к войне. На полуострове уже появились цементные баррикады, а также противотанковые сооружения из бревен и булыжников. ...
6. www.pravda.ru: В Таиланде затонул катер с 19 российскими туристами
27.02.2013
... Booze Cruise, который направлялся с экскурсией на Коралловый остров, пошел ко дну недалеко от берега после столкновения с находящимся в воде цементным блоком, не обозначенным буйком. ...
7. www.pravda.ru: Старые методы: тело депутата нашли в цементе
18.02.2013
... комитет заявил, что найден труп ранее похищенного депутата горсовета Липецка Михаила Пахомова. Труп обнаружили в подвале дома. Тело убитого находилось в бочке и было залито цементом. Ранее СКР сообщал, что подтверждения информации об убийстве нет, однако полицейские настаивали на том, что с народным избранником все же расправились. ...
8. www.pravda.ru: Минфин введет налог на автомобильные штрафы?
19.11.2012
... Чаще всего штрафы работников за нарушение ПДД оплачивают компании, занимающиеся междугородними перевозками — в первую очередь, нефтепродуктов, цемента, муки, молока и таких скоропортящихся товаров, как фрукты, овощи и иная сельскохозяйственная продукция. Что до внутригородских перевозок, то указанная практика особенно распространена среди фирм, ...
9. www.pravda.ru: Четверо рабочих погибли на частной стройке в Подмосковье
13.09.2012
... произошло в деревне Новинки в среду вечером, когда пятеро рабочих заливали цементом полы второго этажа. В это время внезапно рухнули перекрытия, в результате под завалами оказались четверо рабочих, пишет "Взгляд". ...
10. www.pravda.ru: Российские моряки эвакуированы с тонущего в Японском море судна
07.07.2012
... с партией цемента объемом порядка четырех тысяч тонн и еще 600 тонн других грузов шел Японским морем из китайского порта Циндао в сахалинский Корсаков. В 170 км милях от Владивостока на судне пробило трубу кингстона ...
12. www.yoki.ru: Лжедоктор увеличивал ягодицы с помощью герметика
22.11.2011
... Майами задержала пластического хирурга, который увеличил своей пациентке объем ягодиц с помощью смеси цемента и суперклея. Девушка обратилась к Онилу Моррису, так как за свои услуги он просил всего 700 долларов. Решив сэкономить, она едва не лишилась самого бесценного - жизни.  ...
13. www.missus.ru: Дерево счастья своими руками
17.11.2011
... примерно два часа в день. Делаются цветочки, потом они приклеиваются на заготовленный бумажный шар, с заранее сделанной в нем дыркой для палки, готовое деревце втыкается в горшочек и крепится на цемент. ...
14. www.pravda.ru: Микки Рурк оставил "почетный след" в Лос-Анджелесе (+фото)
01.11.2011
... почестей, сообщает "Маяк". Звезда "Девяти с половиной недель" и "Рестлера" оставил отпечатки своих ладоней и обуви в цементе перед знаменитым Китайским театром. Как передает ИТАР-ТАСС, до Рурка такой чести удостаивались более 250 человек, в том числе ...
15. www.pravda.ru: ИноСМИ: чернобыльский апокалипсис был разрушительнее японского
14.04.2011
... состоит из окиси урана, плутония, стали, циркония и других металлов — коктейль, который будет в течение многих лет выделять тепло и радиоактивность. Единственным спасением может оказаться цементный колпак, за которым необходимо постоянно наблюдать: в Чернобыле такой саркофаг дал трещину под воздействием тепла и радиоактивности", — отмечает автор. ...
1 2 3 4 >
Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео