Развитие и современное состояние строительно-дорожной отрасли

Гидрофобный цемент (ГФЦ) получают в результате тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гипсом и гидрофобизирующей добавкой (асидол, мылонафт, олеиновая кислота, окисленный петролатум, кубовые остатки синтетических жирных кислот и др.).

Данный цемент обладает меньшим водопоглощением, большей морозостойкостью и водонепроницаемостью, чем обычный портландцемент; способен длительное время храниться даже во влажной среде без потери активности. Повышенное воздухововлечение данного цемента снижает прочность тяжелых бетонов, однако при производстве легких и ячеистых бетонов это свойство играет положительную роль.

Бетонные смеси на гидрофобном цементе подвергаются меньшему расслаиванию, стойки к попеременному увлажнению и высыханию.

Глиноземистый цемент (ГЛЦ) – быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением обожженной до спекания или сплавления сырьевой смеси, богатой глиноземом. В качестве сырьевых материалов для получения глиноземистого цемента используют известняк или известь и породы с высоким содержанием глинозема Al2O3, например бокситы.

Минералогический состав глиноземистого цемента характеризуется большим содержанием низкоосновных алюминатов кальция, главным из которых является однокальциевый алюминат CaO·Al2O3.

Применение глиноземистого цемента ограничено его высокой стоимостью. Его используют при срочных ремонтных и аварийных работах, производстве работ в зимних условиях, для бетонных и железобетонных сооружений, подвергающихся воздействию сильно минерализованных вод, получения жаростойких бетонов, а также изготовления расширяющихся и безусадочных цементов.

Магнезиальный цемент (МГЦ) используют для устройства магнезиальных полов, как магнезиальное вяжущее, представляющее собой тонкодисперсный порошок, активной частью которого является оксид магния. Оксид магния, в свою очередь, есть продукт уме-

132

ренного обжига природных карбонатных пород магнезита или доломита.

Портландцемент и его разновидности являются основными вяжущими веществами в строительстве. Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портландцементного клинкера с гипсом, а также со специальными добавками.

Портландцементный клинкер – продукт обжига до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых материалов (мергеля, доменного шлака и прочие). При обжиге обеспечивается преимущественное содержание в клинкере высокоосновных силикатов кальция. Для регулирования сроков схватывания портландцемента в клинкер при помоле добавляют двуводный гипс в количестве 1,5–3,5 % (по массе цемента в пересчете на SO3).

По составу различают: портландцемент без добавок; портландцемент с минеральными добавками; шлакопортландцемент и другие.

Сульфатостойкий цемент изготовляют из клинкера нормированного минералогического состава: в клинкере должно быть не более 5 % трехкальциевого алюмината и не более 50 % трехкальциевого силиката. Низкое предельное содержание трехкальциевого алюмината требуется потому, что сульфатная коррозия развивается

врезультате взаимодействия сульфатов, находящихся в окружающей среде, с трехкальциевым гидроалюминатом цементного камня. Если

вцементном камне С3Аl присутствует в малых количествах, то образуется незначительное количество гидросульфоалюмината кальция. В этом случае он не опасен, так как распределяется в порах бетона, вытесняя оттуда воду или воздух, и внутренних напряжений в бетоне не вызывает.

Сульфатостойкий цемент обычно выпускают двух марок: 300

и 400.

Тампонажный цемент – разновидность портландцемента, предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Тампонажный цемент изготовляют совместным тонким измельчением

133

клинкера и гипса. В России выпускают тампонажный цемент двух видов: для так называемых холодных (с температурой до –40 °С) и горячих (до +75 °С) скважин. Тампонажный цемент применяют в виде цементного теста, содержащего 40–50 % воды.

Шлаковый цемент – общее название цементов, получаемых совместным помолом гранулированных доменных шлаков с добавка- ми-активизаторами (известь, строительный гипс, ангидрит и другие) или смешением этих, раздельно измельченных, компонентов.

Различают следующие виды шлакового портландцемента: из- вестково-шлаковый с содержанием извести 10–30 % и гипса до 5 % от массы цемента и сульфатно-шлаковый с содержанием гипса или ангидрита 15–20 %, портландцемента до 5 % или извести до 2 %. Шлаковый цемент применяют для получения строительных растворов и бетонов, используемых преимущественно в подземных и подводных сооружениях. Известково-шлаковый цемент наиболее эффективен в производстве автоклавных материалов и изделий.

Цветной цемент получают на основе белого портландцементного клинкера путем совместного помола с пигментами различных цветов, например с охрой, железным суриком, окисью хрома. Можно также получать цветные цементы смешиванием белого цемента с пигментами.

Применение цветных цементов, способствующее архитектурнодекоративному оформлению сооружений, имеет большое значение в индустриальной отделке крупноэлементных зданий. Эти цементы применяют также для цветных цементобетонных дорожных покрытий, например на площадях у монументальных сооружений. Кроме перечисленных, имеются еще некоторые специальные сорта портландцемента, например тампонажный, для производства асбестоцементных изделий.

Маркировка цемента

Цемент, как и любой другой материал, применяемый в строительстве, различается по своим физико-техническим характеристикам в зависимости от того, в каких условиях предполагается его эксплуатация.

134

Цемент маркируется по двум характеристикам – способность выдерживать определенную нагрузку и процентное соотношение к общему объему цемента различных добавок.

Первый параметр обозначается буквами М или ПЦ со стоящей рядом цифрой. Цифра будет указывать максимальные прочностные качества цемента. Например, маркировка М 500 указывает, что данный вид цемента способен выдержать нагрузку в 500 кг/см. Наиболее популярны цементы с маркировкой от 350 до 500, однако встречаются и цементы с отметкой 700.

Вторым параметром цемента, отраженном в его маркировке, является процентное содержание добавок. Оно обозначается буквой Д. Например, цемент с маркировкой Д20 будет содержать 20 % добавок. Эта характеристика важна потому, что процент добавок влияет на пластичность и прочность цемента. Если цемент обладает какимилибо дополнительными специфическими свойствами, то на это указывают специальные обозначения.

Самыми популярными марками цемента являются марки от 350 до 500. Рассмотрим основные характеристики и применение некоторых из них.

Марка цемента М (ПЦ) 400 - Д20 указывает на то, что этот вид цемента обладает повышенной морозостойкостью и водостойкостью. Основная сфера применения такого цемента – строительство (как жилищное, так и промышленное, сельскохозяйственное). Его используют при изготовлении сборного железобетона, стеновых перекрытий, фундамента и т.д.

Практически аналогичными свойствами и сферой применения обладает цемент марки М 500 - Д20; помимо хорошей водостойкости

иморозостойкости данный вид цемента обладает пониженной сопротивляемостью коррозийным воздействиям. Его применяют, как и цемент марки ПЦ 400 - Д20, для строительства, также он подходит для штукатурных, кладочных и других ремонтно-строительных работ

иизготовления различных строительных растворов.

Цемент марки М 500 - Д20, введенный в состав бетона, придает последнему такие характеристики, как: повышенная морозостой-

135

кость, водостойкость, долговечность. Он незаменим в промышленном строительстве, особенно при выполнении аварийных и восстановительных работ.

При строительстве сооружений, так или иначе связанных с воздействием пресной или минерализованной водой, следует использовать цемент марки ПЦ (М) 400 - Д20. Без него не обойтись при изготовлении бетонных конструкций с применением термовлажностной обработки. Также этот цемент может использоваться для изготовления бетонных и строительных растворов. Ещё одной важной характеристикой цемента является время твердения. Этот процесс проходит в несколько этапов: первый – схватывание (начало твердения) цемента, занимающее 40–50 мин; второй – конец твердения, наступающий через 10–12 ч.

Технология изготовления цемента

Производство цемента включает две ступени: первая – получение клинкера, вторая – доведение клинкера до порошкообразного состояния с добавлением к нему гипса или других добавок.

Первая ступень – самая дорогостоящая, именно на нее приходится 70 % себестоимости цемента.

Технология производства осуществляется следующим образом: Первая стадия – это добыча сырьевых материалов. Разработка известняковых месторождений ведется обычно сносом, т.е. часть горы «сносят вниз», открывая тем самым слой желтовато-зеленого известняка, который используется для производства цемента. Этот слой находится, как правило, на глубине до 10 м (до этой глубины он встречается четыре раза) и по толщине достигает 0,7 м. Затем этот материал отправляется по транспортеру на измельчение до кусков, равных 10 см в диаметре. После этого известняк подсушивается, и идет процесс помола и смешивания его с другими компонентами. Далее эта сырьевая смесь подвергается обжигу. Так получают

клинкер.

Вторая стадия тоже состоит из нескольких этапов: дробление клинкера, сушка минеральных добавок, дробление гипсового камня, помол клинкера совместно с гипсом и активными минеральными до-

136

бавками. Однако надо учитывать, что сырьевой материал не бывает всегда одинаковым, да и физико-технические характеристики (такие как прочность, влажность и т.д.) у сырья различные. Поэтому для каждого вида сырья был разработан свой способ производства, что к тому же помогает обеспечить хороший однородный помол и полное перемешивание компонентов.

В цементной промышленности используют три способа производства, в основе которых лежат различные технологические приемы подготовки сырьевого материала: мокрый, сухой и комбинированный. Типовая технологическая схема представлена на рис. 5.4.

Мокрый способ производства используют при изготовлении цемента из мела (карбонатный компонент), глины (силикатный компонент) и железосодержащих добавок (конверторный шлам, железистый продукт, пиритные огарки). Влажность глины при этом не должна превышать 20 %, а влажность мела – 29 %. Мокрым этот способ назван потому, что измельчение сырьевой смеси производится в водной среде, на выходе получается шихта в виде водной суспензии – шлама влажностью 30–50 %. Далее шлам поступает в печь для обжига, диаметр которой достигает 7 м, а длина – 200 м и более. При обжиге из сырья выделяются углекислоты. После этого шарикиклинкеры, которые образуются на выходе из печи, растирают в тонкий порошок, который и является цементом.

Сухой способ заключается в том, что сырьевые материалы перед помолом или в его процессе высушиваются. Сырьевая шихта выходит в виде тонкоизмельченного сухого порошка.

При сухом способе, которому, вероятно, принадлежит будущее цементного производства, навстречу горящим газам подают не шлам, а размолотое в порошок сырьё: известняк, глину, шлаки. При этом экономится топливо, которое при мокром способе расходуется на испарение воды.

Комбинированный способ, как уже следует из названия, предполагает использование и сухого и мокрого способа. Комбинированный способ имеет две разновидности. Первая предполагает, что сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, потом её

137

Рис. 5.4. Типовая технологическая схема

138

обезвоживают на фильтрах до влажности 16–18 % и отправляют в печи для обжига в виде полусухой массы. Второй вариант приготовления является прямо противоположным первому: сначала используют сухой способ для изготовления сырьевой смеси, а затем, добавляя 10–14 % воды, гранулируют (размер гранул составляет 10–15 мм) и подают на обжиг.

5.4. Технология производства асфальтобетонных смесей

Технологическая схема приготовления горячих асфальтобетонных смесей на установках периодического действия осуществляется следующим образом: песок и щебень погрузщиком подаются в приемник бункера и после предварительной дозировки на дозаторах или шнеках направляются транспортерами в сушильный барабан, нагреваются и по вертикальному элеватору поступают наверх на горячий грохот минеральных материалов. Горячий грохот производит рассев нагретых минеральных материалов на фракции 20–40, 10–20 и менее 5. Отгрохоченные фракции перемешиваются в бункерах. Дозировка каменных материалов из бункеров производится весовым дозатором с помощью весовых голов и мензозажимов. Минеральный порошок из бункера хранения подается шнековым транспортером

вбункер-дозатор. Отдозированая порция порошка подается в смеситель. Битум с температурой 140–160 °С подается битумным насосом

вдозированную емкость, где потом осуществляется объемное или весовое дозирование битума: объемное – с помощью устройства шипа, весовое – с помощью весовых головок. Отдозированная порция битума подается в смеситель под давлением. В смесителе происходит периодическое от замеса к замесу перемешивание минеральных материалов в следующей последовательности: сухое перемешивание 20–30 с горячих каменных материалов с холодным минеральным порошком, потом подача битума и мокрое перемешивание 20–40 мин. Пыль из пылеуловителя потом дозируют. Отдельно аналогично дозируют минеральный порошок. После перемешивания готовая ас-

139

фальтобетонная смесь с Т = 140…160 °С выгружается в транспортное средство или поступает в бункер.

Схема приготовления горячей асфальтобетонной смеси на установках непрерывного действия отличается от периодического действия тем, что происходит непрерывная подача компонентов. Получение готовой смеси может происходить в голове смесителя непрерывного действия или путем сушки и нагрева материалов со смешением битума в сушильном барабане.

АБЗ предназначен для приготовления смесей различного состава используемых для оснований автодорог, аэродромов и технических сооружений. Комплекты (агрегаты, модули, блоки) АБЗ подбираются по производительности основного оборудования асфальтосмесительных установок периодического или непрерывного действия.

Комплект оборудования асфальтосмесительных установок состоит из агрегата питания, сушильного агрегата с баком для топлива и системой пылеулавливания, агрегата минерального порошка, агрегата разогрева битума в хранилище, битумоплавильного агрегата, обогреваемых расходных битумоемкостей, нагревателя жидкого теплоносителя, смесительного агрегата с сортировочно-дозировоч- ным оборудованием, оборудования для хранения асфальтобетонной смеси.

Агрегаты питания предназначены для равномерной подачи холодных и влажных песка и щебня различных фракций в заданной пропорции и производности в сушильный барабан, он состоит из нескольких разъемных секций с приемными бункерами и устройствами предварительного дозирования.

Сушильные агрегаты предназначены для нагрева и просушки до заданной температуры песка, щебня нескольких фракций. Они состоят из сушильного барабана, топливного оборудования, баков для топлива и системного обеспыливания. Сушильный барабан непрерывного действия просушивает и нагревает газовые материалы. Сушильные и горячие газы образуются от сгорания газа хорошораспыленного жидкого топлива. В качестве топлива могут использовать природный газ, солярку. При просушивании и нагревании песка

140