Опока в производстве цемента

Обновлено: 05.05.2024

Портландцемент с минеральными добавками, характеристика свойств. Опока как природная минеральная добавка осадочного происхождения. Вид шаровой многокамерной мельницы. Схема установки для помола клинкера по открытому циклу. Расчет системы аспирации.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 20.02.2012
Размер файла 1,3 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

б) количество материала, проходящего через питатели с учетом объемной массы материала:

По большему значению для каждого материала подбираем питатели и дозаторы по одному на каждую течку силоса (на каждом силосе две течки) по табл. 11 и табл. 12.

Таблица значений материалов.

D тарелки 1300мм

D тарелки 1300мм

D тарелки 1300мм

3. Подбор двухкамерных пневматических насосов (по большей производительности мельницы- 20,31т/ч.). Выбираем двухкамерный пневматический насос К-1945 с производительностью 40 т/ч, расходом сжатого воздуха 22-25 м/т, высотой подачи 35 м, дальностью подачи 200 м.

4. Подбор компрессора:

а) общее количество сжатого воздуха для всего цеха помола равно:

где Всж - количество сжатого воздуха для одного двухкамерного пневматического насоса, м3/т; побщ - общее число мельниц (следовательно, и насосов).

б) производительность компрессора равна:

Где Q- наибольшая производительность мельницы.

По табл. 10 подбираем центробежный компрессор К-100-61 с производительностью по сжатому воздуху 100 м /мин, рабочим давлением 0,65 MПa и мощностью двигателя 630 кВт.

5. Расчет ширины ленты ленточного транспортера:

Производительность ленточных конвейеров в т/ч. при горизонтальном транспортировании для плоской ленты определяют по формуле:

Где Q - производительность конвейера, равная производительности мельницы с коэффициентом 1.5. т/ч.: В2 - ширина ленты, м (неизвестная величина); V - скорость движения ленты, м/с; - насыпная масса материала, т/м.

а) Для п/ц с минеральными добавками М400:

б) Для пуццоланового п/ц М300:

Окончательно принимаем ленточный конвейер КЛС-400 с ширимой ленты 400 мм.

6. Расчет ёмкости ковша элеватора:

Для подачи цемента на разделение в центробежные сепараторы применяют ковшовые элеваторы. В два сепаратора мельницы цемент подает один элеватор. Его производительность должна быть на 20% выше производительности мельницы. Необходимо рассчитать требуемую емкость ковша элеватора (в дм3), выбрать тип элеватора.

Производительность элеватора определяется по формуле:

где Q - требуемая производительность элеватора, т/ч., равная производительности мельницы с коэффициентом 1,2; V - скорость движения ковшей элеватора (принимается в пределах 0,6-1 м/сек); ( t- шаг ковшей элеватора, м (принимается по табл. 8); K коэффициент заполнения ковшей элеватора (для цемента К = 0.7); - насыпная масса материала (для цемента = 1,1 т/м3).

Неизвестная величина - q - емкость ковша элеватора в дм.

Берем элеватор В-300 с наиболее близкими в данном случае характеристиками (табл. 8)

Так как по емкости ковша данный элеватор проходит, то принимаем по одному элеватору В-300 в каждую мельницу.

Характеристики элеватора: ширина ковша - 300 мм; емкость ковша - 5 л.; шаг ковша- 448 мм; скорость цепи 1,1 м/с; максимальная высота элеватора - 25 м; производительность по цементу - 34 т/ч; мощность электродвигателя -7,0 кВт.

7. Расчет системы аспирации:

Систему аспирации применяют для того, чтобы уменьшить пылевыделение при работе цементных мельниц путем создания в их полости отрицательного давления, обеспечить охлаждение цемента, а также увеличить производительность мельниц. Для обеспыливания аспирационного воздуха мельниц целесообразно применять трехступенчатую систему, как наиболее эффективную и состоящую из аспирационной коробки, циклона и рукавного фильтра или электрофильтра. Система аспирации работает наиболее эффективно при скорости воздуха в полости барабана мельницы = 0.6 + 0,7 м/с. Количество аспирационного воздуха V (в м/ч). просасываемого через пространство мельницы за 1 ч, определяют по формуле

V = F * U * 3600 (1 - е).

где F - площадь сечения мельницы в свету, м; U - скорость воздуха, м/с.;

- коэффициент заполнения мельницы млеющими телами.

Объем воздуха, проходящего через аспирационную шахту равен:

Площадь поперечного сечения шахты:

портландцемент опока клинкер аспирация

=1_1,5 м/с - скорость воздуха.

Сторона шахты рассчитывается по формуле:

где Fш - площадь сечения шахты, м ; n - соотношение сгорон, равное 1:1 или 2:3.

Высота аспирационой шахты рассчитывается по формуле:

Объем воздуха проходящего через батарейный циклон равен:

По табл. 13 выбираем батарейный циклон ЦН-15 с производительностью по газу 7340 - 8564 м/ч. в количестве одной батареи из четырех штук диаметром 450мм на мельницу.

4) объем воздуха, проходящего через фильтр и вентилятор

По табл. 14 выбираем рукавный фильтр СМЦ-101-2 с длиной рукавов 4500 мм. производительностью 13200 м3/ч, числом рукавов 72, площадью фильтрующей поверхности 200 м2 и мощностью двигателя 4,6 кВт в количестве одного на мельницу.

По табл. 15 подбираем мельничные вентиляторы ВМ-15 с производительностью 38000 м/ч, максимальной температурой использования 200°С, с мощностью электродвигателя 95 кВт в количестве одного на мельницу.

BLENDED CEMENT / GAIZE / BLAST FURNACE SLAG / FLY ASH / SUPERPLASTICIZER / WATER REQUIREMENT / SLUMP FLOW OF MIXTURE / STRENGTH / СМЕШАННЫЙ ЦЕМЕНТ / ОПОКА / ДОМЕННЫЙ ШЛАК / ЗОЛА-УНОС / СУПЕРПЛАСТИФИКАТОР / ВОДОПОТРЕБНОСТЬ / РАСПЛЫВ КОНУСА СМЕСИ / ПРОЧНОСТЬ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Коровкин М.О., Ерошкина Н.А.

Исследовано влияние дозировки измельченной опоки Пензенского месторождения и поликарбоксилатного суперпластификатора на свойства растворной составляющей бетона, приготовленного на основе смешанных цементов , включающих портландцемент, золу-унос, доменный шлак , микрокремнезем. Получены уравнения зависимости водопотребности и расслоения растворной составляющей бетона, а также ее прочности в различные сроки от дозировки суперпластификатора и компонентов смешанного вяжущего. Негативное влияние опоки на прочность значительно снижается при уменьшении водоцементного отношения.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Коровкин М.О., Ерошкина Н.А.

Исследование параметров, влияющих на эффективность тепловой обработки самоуплотняющегося бетона с минеральными добавками

Влияние суперпластификаторов на водоудерживающую способность цементов и свойства самоуплотняющегося бетона

Influence of gaize and superplasticizer on the properties of cement

The paper describes the results of studies on the effect of the dosage of ground gaize of Penza field and polycarboxylate superplasticizer on the properties of mortar constituent of concrete prepared with the use blended cements, containing Portland cement, fly ash , blast furnace slag and silica fume. The study established the equations the bleeding and segregation of mortar constituent of concrete, as well as its strength at different times depending on dosage of superplasticizer and components of blended binder. The negative influence of gaize on the strength greatly reduces by decreasing the water-cement ratio.

Текст научной работы на тему «Влияние опоки и суперпластификатора на свойства цемента»

Влияние опоки и суперпластификатора на свойства цемента

М. О. Коровкин, Н.А Ерошкина

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Пенза

Аннотация: Исследовано влияние дозировки измельченной опоки Пензенского месторождения и поликарбоксилатного суперпластификатора на свойства растворной составляющей бетона, приготовленного на основе смешанных цементов, включающих портландцемент, золу-унос, доменный шлак, микрокремнезем. Получены уравнения зависимости водопотребности и расслоения растворной составляющей бетона, а также ее прочности в различные сроки от дозировки суперпластификатора и компонентов смешанного вяжущего. Негативное влияние опоки на прочность значительно снижается при уменьшении водоцементного отношения.

Ключевые слова: смешанный цемент, опока, доменный шлак, зола-унос, суперпластификатор, водопотребность, расплыв конуса смеси, прочность.

Использование органоминеральных добавок позволило достичь значительного прогресса в технологии бетона. Эти модификаторы, состоящие из высокоактивных минеральных добавок (микрокремнезема, золы-уноса и др.) и суперпластификаторов (СП), обеспечивают существенное повышение технологических и эксплуатационных характеристик бетонов [16]. Для дальнейшего развития этого направления технологии бетонов необходима разработка добавок на основе дешевого, широко распространенного сырья, к числу которого относятся кремнистые горные породы осадочного происхождения - опока, диатомит, цеолиты 9.

Целью исследования являлось определение эффективности опоки Пензенского месторождения, измельченной до удельной поверхности 2100 м /кг, в качестве основы органоминеральной добавки. Было исследовано влияние степени замещения вяжущего опокой на консистенцию смесей и их прочность в различные сроки твердения.

Исследования проводились на растворной составляющей бетона при соотношении песка и цемента 1:1,33. Такое отношение является одним из условий получения самоуплотняющегося бетона [10]. В качестве заполнителя применялся кварцевый песок Мк = 2,1.

Для приготовления смесей использовался портландцемент ЦЕМ I 42,5Н без добавки. Кроме того, на его основе готовились смешанные цементы с золой-уносом, доменным гранулированным шлаком, микрокремнеземом. Все перечисленные добавки, кроме микрокремнезема, измельчались до удельной поверхности 340-350 м /кг.

Смеси готовились с добавкой СП Glenium SKY 591, которая вводилась в дозировках 1,5 и 4,5 % от массы вяжущего.

Для каждого состава находились экспериментальные зависимости диаметра расплыва конуса (ГОСТ 320.4-76) смеси (РК) и прочности в различные сроки от водоцементного отношения (В/Ц). По полученным зависимостям вычислялись В/Ц отношения для получения РК 150 и 300 мм, а затем рассчитывались прочности составов с равной консистенцией.

Результаты определения влияния водоцементного отношения на расплавы конуса смеси через 15 минут после затворения для составов, приготовленных на портландцементе и цементе с 10 % шлака, приведены на рис. 1 и 2. На графиках нанесены экспериментальные значения и аппроксимирующие их линейные зависимости.

Рис. 1. - Влияние водоцементного отношения на расплыв конуса смеси, приготовленной на портландцементе с различным количеством добавки опоки при дозировке СП 1,5 % (а) и 4,5 % (б). Обозначения доли замещения цемента опокой: 1 - контрольный состав; 2 - 5%; 3 - 10%; 4 - 15%; 5 - 20%

0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.3 0.35 0.4 0.45

Рис. 2. - Влияние водоцементного отношения на расплыв конуса смеси, приготовленной на цементе, содержащем 10 % шлака с различным количеством добавки опоки при дозировке СП 1,5 % (а) и 4,5 % (б).

Обозначения доли замещения цемента опокой по рис. 1

С использованием полученных линейных зависимостей, аппроксимирующих экспериментальные данные, были рассчитаны водоцементные отношения (В/Ц), обеспечивающие получение расплывов смеси 150 и 300 мм. Результаты расчета приведены в табл. 1. В связи с тем, что введение микрокремнезема в смесь приводило к значительному загущению смеси даже при дозировке 5 %, исследования влияния опоки на свойства цемента с этой добавкой были прекращены на начальном этапе.

Расчетные значения В/Ц для получения заданных расплывов смеси

Вид смешанного вяжущего СП, % Расплыв смеси, мм В/Ц смесей с различной долей (%) замещения цемента опокой

Бездобавочный портландцемент 1,5 150 0,433 0,444 0,473 0,486 0,503

300 0,539 0,559 0,595 0,603 0,629

4,5 150 0,310 0,313 0,325 0,338 0,349

300 0,390 0,403 0,410 0,421 0,433

Портландцемент с 10 % шлака 1,5 150 0,422 0,428 0,442 0,477 0,501

300 0,487 0,499 0,523 0,570 0,601

4,5 150 0,308 0,305 0,310 0,323 0,336

300 0,355 0,350 0,359 0,382 0,400

При увеличении доли замещения цемента опокой водопотребность смесей возрастает (см. табл. 1), что связано с высокой удельной поверхностью добавки и снижением плотности смеси. Кроме того, в смешанных цементах негативное действие опоки на водопотребность ниже, чем в портландцементе.

Для анализа влияния опоки на прочность цемента были найдены корреляционные зависимости между В/Ц и значениями прочностей в различные сроки. Полученные зависимости позволили рассчитать прочность составов с равной консистенцией, что более корректно при оценке влияния на свойства цемента минеральной добавки, чем сравнение составов с равными водоцементными отношениями. Результаты расчета прочности равноподвижных составов приведены в табл. 2.

Расчетные значения прочности в различные сроки равноподвижных составов

с минеральными добавками

Вид смешанного вяжущего СП, % Расп-лыв смеси, мм Продолжительность твердения, сут Прочность смесей с долей замещения ( опокой, М различной %) цемента Па

Бездобавочный портландцемент 1,5 150 3 28,5 28,4 23,4 23,0 18,3

28 57,6 51,4 48,3 45,4 41,4

300 3 22,0 21,4 17,3 17,3 14,5

28 47,7 42,5 36,3 36,4 26,5

4,5 150 3 49,8 56,3 44,2 39,2 36,2

28 82,7 83,9 78,7 75,4 70,0

300 3 39,3 40,3 33,9 31,1 27,2

28 63,3 62,0 62,6 59,8 50,7

Портландцемент с 10 % шлака 1,5 150 3 37,0 35,9 35,6 31,4 22,2

28 63,1 59,2 56,5 50,2 44,7

300 3 21,6 23,5 19,5 14,9 5,7

28 39,7 43,7 35,2 29,6 24,2

4,5 150 3 64,7 71,1 65,5 60,3 43,9

28 90,6 96,6 98,2 83,3 75,6

300 3 38,5 44,2 37,1 26,8 10,6

28 52,7 63,7 58,2 48,7 46,3

Данные в табл. 2 показывают, что при введении опоки в смесь с низким содержанием СП (1,5 %) происходит снижение прочности во все сроки твердения. При повышении дозировки СП до 4,5 % отмечается некоторое увеличение прочностных показателей при замещении 5-10 % цемента опокой. Повышение прочности в большей степени проявляется в составах с добавкой шлака, что свидетельствует о небольшом синергетическом эффекте совместного использования этих добавок с опокой.

Проведенные исследования показали, что при введении опоки в бездобавочный портландцемент и смешанные цементы на его основе в большинстве случаев происходит повышение водопотребности растворной смеси с добавкой СП. Однако при увеличении дозировки СП негативное воздействие опоки на подвижность смеси снижается.

Увеличение доли замещения цемента опокой до 5-10 % приводит к повышению прочности растворной составляющей бетона, приготовленного с использованием смешанного цемента, содержащего 10 % доменного гранулированного шлака или золы-уноса. При увеличении дозировки суперпластификатора эффективность опоки в качестве минеральной добавки повышается.

1. Каприелов С.С., Травуш В.И., Карпенко Н.И. [и др.]. Модифицированные высокопрочные бетоны классов В80 и В90 в монолитных конструкциях // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 9-13.

4. Иващенко Ю.Г., Козлов Н.А., Тимохин Д.К. Оценка влияния минеральных добавок природного и техногенного происхождения на кинетику формирования прочности мелкозернистого бетона // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. Вып. № 3, Том 4. C.25-29.

5. Wang C., Yang C. H., Wan C. J., Tian Y.F. Comparison of Fluidity between Metakaolin and Silica Fume Concretes // Key Engineering Materials. 2011. Vol. 477. pp. 95-101.

6. Морозова Н.Н., Кайс Х.А. Получение высокопрочного мелкозернистого бетона с использованием природного цеолита // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 2 (36). С. 185-193.

9. Морозова Н.Н., Кайс Х.А. О роли природного цеолита на прочность мелкозернистого бетона // Вестник Казанского технологического университета. 2016. Т. 19, № 10. С. 64-68.

10. Okamura H., Ouchi M. Self-Compacting Concrete // Journal of Advanced Concrete Technjlogy. 2003. V.l, №1. pp. 5-15.

1. Kaprielov S.S., Travush V.I., Karpenko N.I. [i dr.]. Stroitel'nye materialy. 2008. № 3. pp. 9-13.

4. Ivashchenko Yu.G., Kozlov N.A., Timokhin D.K. Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2010. Vyp. № 3, Tom 4. pp. 25-29.

5. Wang C., Yang C. H., Wan C. J., Tian Y.F. Key Engineering Materials. 2011. Vol. 477. pp. 95-101.

6. Morozova N.N., Kays Kh. A. Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. 2016. № 2 (36). pp. 185-193.

9. Morozova N.N., Kays Kh.A. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2016. T. 19, № 10. pp. 64-68.

10. Okamura H., Ouchi M. Journal of Advanced Concrete Technjlogy. 2003. V. l, №1. pp. 5-15.

КАРБОНАТНАЯ ОПОКА / ЦЕМЕНТ С МИНЕРАЛЬНЫМИ ДОБАВКАМИ / ГИДРООКИСЬ КАЛЬЦИЯ / КРЕМНЕЗЕМ / СИМПЛЕКС-СУММИРОВАННЫЙ ПЛАН / CARBONATE FLASK / CEMENT WITH MINERAL ADDITIVES / CALCIUM HYDROXIDE / SILICA / SIMPLEX SUMMED PLAN

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Шляхова Елена Альбертовна, Мартемьянова Юлия Николаевна

Приведен способ получения искусственных минеральных добавок на основе обожженных карбонатных пород и их применение в производстве цементов. Экспериментально установлена оптимальная температура обжига породы, и выявлена возможность получения равнопрочного по сравнению с бездобавочными цементами вяжущего.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Шляхова Елена Альбертовна, Мартемьянова Юлия Николаевна

Бесклинкерные гидравлические вяжущие на основе карбонатноглинистого сырья с повышенным содержанием карбоната магния

Исследование по получению тампонажного расширяющего цемента с использованием местных техногенных отходов

Synthetic mineral additives for cement production

Is a method of artificial mineral supplements on the basis of carbonate rocks and burned their use in the manufacture of cement. Experimentally established optimum firing temperature of rock and found the possibility of equally strong compared to unadditional cements binder.

Текст научной работы на тему «Искусственные минеральные добавки для производства цементов»

Шляхова Елена Альбертовна

Shlyakhova Elena Albertovna Ростовский государственный строительный университет, кафедра технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики

Rostov State University of Civil Engineering, Department of Technology binders, concrete and construction ceramics

Мартемьянова Юлия Николаевна

Martemyanova Julia Nikolaevna Ростовский государственный строительный университет, кафедра технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики

Rostov State University of Civil Engineering, Department of Technology binders, concrete and construction ceramics

Строительные материалы и изделия - 05.23.05

Искусственные минеральные добавки для производства цементов

Synthetic mineral additives for cement production

Аннотация: Приведен способ получения искусственных минеральных добавок на основе обожженных карбонатных пород и их применение в производстве цементов. Экспериментально установлена оптимальная температура обжига породы, и выявлена возможность получения равнопрочного по сравнению с бездобавочными цементами вяжущего.

The Abstract: Is a method of artificial mineral supplements on the basis of carbonate rocks and burned their use in the manufacture of cement. Experimentally established optimum firing temperature of rock and found the possibility of equally strong compared to unadditional cements binder.

Ключевые слова: Карбонатная опока; цемент с минеральными добавками; гидроокись кальция; кремнезем; симплекс-суммированный план.

Keywords: Carbonate flask; cement with mineral additives; calcium hydroxide; silica; simplex summed plan.

Одна из важнейших стратегических задач России, поставленная Правительством Российской Федерации, - сократить к 2020 году энергоемкость отечественной промышленности на 40%.

Цементная промышленность является крупным потребителем энергоресурсов, поэтому данная задача может быть частично решена за счет снижения энергозатрат в производстве цемента.

В связи с тем, что потребности строительной индустрии в качественном цементе постоянно возрастают, ученые во всем мире занимаются поиском путей развития цементной промышленности. Одним из возможных вариантов развития считается использование в составе клинкерных вяжущих искусственных минеральных добавок

Большинство стран Европы используют на протяжении многих десятилетий этот способ изготовления цементов. Европейский подход к производству цементов с использованием минеральных добавок актуален не только потому, что экономит самый дорогой компонент цемента — клинкер, но также и потому, что снижает загрязненность окружающей среды. По мнению зарубежных специалистов, производство бездобавочных цементов скоро прекратится, поэтому поиск возможности использования новых минеральных добавок в составе вяжущих веществ является острым вопросом современности.

Перспективным направлением является использование малоглинистого сырья, к которому относятся карбонатные опоки, для получения искусственных минеральных добавок. Это объясняется тем, что в керамической промышленности — основном потребителе глинистого сырья — малоглинистые породы не используются [2].

Основная задача выполненных исследований - получение цементов с заданными техническими характеристиками путем управления свойствами искусственной минеральной добавки. В качестве минеральной добавки использована обожженная карбонатная опока.

Выбор опоки в качестве сырья для получения искусственной активной минеральной добавки обусловлен доступностью сырья - ее залежи повсеместно встречаются на территории Ростовской области, а также малой изученностью процессов, протекающих при обжиге опоки в диапазоне низких температур.

Выполненный рентгенографический анализ карбонатных опок Нагольновского и Масловского месторождений позволяет определить тонкодисперсные кристаллические соединения опалового кремнезёма опок полиминерального состава и кальцит.

Дифференциально-термические исследования карбонатных опок Нагольновского и Масловского месторождений показывают, что на дериватограммах имеются характерные признаки изменения свойств кремнезема. В результате анализа сделан вывод о том, что кремнезем исследуемых опок представлен, в основном, а-кристобалитом, а также о том, что в диапазоне температур от 400 до 8000С происходят не только полиморфные преврещения, но и интенсивные изменения в кристаллической решетке кремнезема, в результате чего в нем появляются реакционно свободные связи.

При введении в состав цемента в качестве минеральной добавки активного кремнезема, имеющего свободные связи, происходит его взаимодействие с минералами клинкера с образованием гидросиликатов, упрочняющих структуру цементного камня [3].

Рядом исследователей высказывалось мнение о том, что активность добавок зависит от их структуры. Большая активность силикагеля, трепела, диатомита, опоки по сравнению с кварцем объяснялась неупорядоченностью их структуры, вследствие чего поглощение извести происходит внутри кристаллической решетки, тогда как кварцем, имеющим более плотную решетку, — снаружи. Чем больше будет разрушена решетка кварца, тем выше будет его активность в качестве минеральной добавки. Взаимодействие извести с активным кремнеземом

происходит и внутри решетки, и на ее поверхности, где также осаждаются кристаллы гидроокиси кальция [3].

Механизм химических процессов, протекающих при взаимодействии гидроокиси кальция с кремнеземом, может протекать по двум нижеописанным схемам. Вследствие того, что поверхность частиц гелей кремнезема покрыта группами

которые в воде разлагаются по кислотной схеме:

Процесс взаимодействия кремнезема с Са(ОН)2 происходит как реакция слабой кислоты и сильного основания:

При этом замещаются ионами Са2+ две гидроксильные группы либо при одном, либо при двух различных атомах кремнезема:

Р. К. Айлер высказывал мнение, что если поверхность представлена аморфным кремнеземом со структурой, близкой к а-кристобалит, то имеет место реакция первого типа, если структура напоминает Р-тридимит, - второго.

Для проверки гипотезы о возможности получения цементов с искусственными минеральными добавками на основе обожженной опал-кристобалитовой карбонатной опоки был проведен эксперимент с использованием симплекс-суммированного плана на вписанном шестиугольнике.

При планировании и реализации эксперимента координаты опыта были размещены в вершинах и в центре шестиугольника (рис.1). В качестве исследуемых факторов были приняты процентное содержание обожженной опоки в составе цемента (Х1) и температура ее обжига (Х2).

Рис. 1. Симплекс-суммированный план на вписанном шестиугольнике План эксперимента представлен в таблице 1.

План эксперимента получения цементов с искусственными минеральными добавками

Номер опыта План в кодированных переменных План в натуральных переменных

Х1 Х2 Х1 - содержание опоки, % Х2 - температура об- 0/~' жига опоки, С

4 - 0,5 +0,87 35 800

5 +0,5 +0,87 45 800

6 -0,5 -0,87 35 400

7 +0,5 -0,87 45 400

Для реализации эксперимента была использована карбонатная опока Масловского месторождения.

Перед обжигом опока подвергалась дроблению в щековой дробилке до полного прохождения через стандартное сито № 0,315. Обжиг производился в лабораторной муфельной печи. После обжига материал отправлялся на помол в дисковую вибрационную мельницу.

Время помола опоки определялось по тонкости помола, установленной путем промывки пробы через сито № 008, массой 50 г под струей воды. Остаток на сите измельченной пробы составлял менее 0,1 %.

Для изготовления образцов использовались формы-кубики с размером ребра 3 см. Уплотнение образцов осуществлялось на лабораторной виброплощадке. Формы с образцами подвергались тепловлажностной обработке по режиму (3+6+4) ч при температуре изотермического прогрева 800С. По окончании пропаривания образцы извлекались и испытывались на сжатие на гидравлическом прессе мощностью 10 т.

По результатам испытаний было получено уравнение зависимости прочности цемента от дозировки опоки в его составе и температуры ее обжига. По уравнению были построены изолинии прочности в исследуемой факторной системе и в результате определена область оптимальных составов цемента с обожженной карбонатной опокой (рис. 2).

Рис. 2. Графическая обработка результатов испытаний

Экспериментально выявлено, что при введении в состав вяжущего тонкомолотой, обожженной при 500-6000С карбонатной опоки в количестве 30-40% активность практически не снижается по сравнению с бездобавочным цементом.

1. Кузнецова Т. Новое испытание для цемента. Журнал «Технологии строительства» 2 (64). - М.: 2009

2. Котляр В.Д., Братский Д.И., Устинов А.В. Электронный научно-инновационный журнал «Инженерный вестник Дона»@2006-2012

3. Глекель Ф.Л. Физико-химические основы применения добавок к минеральным вяжущим. - Ташкент: Издательство «ФАН» Узбекской ССР, 1975

4. Шляхова Е.А., Акопян А.Ф., Мартемьянова Ю.Н. Использование опок Ростовской области в качестве минеральных добавок. Материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2010». - Ростов-на-Дону: 2010

Известково-пуццолановые цементы (ГОСТ 2544—44, издание 1961 г.) представляют продукт совместного помола или тщательного смешения раздельно измельченных извести (кипелки, пушонки или гидравлической) с активной неорганической добавкой (опокой, трепелом, трассом и т. д.). Производство всех видов известково-пуццолановых цементов и других вяжущих, получаемых из смеси извести и активных добавок, в основном одинаково и состоит из следующих операций: дробления и сушки добавки, дробления и гашения в пушонку извести и совместного или раздельного помола. Простота производства позволяет изготовлять такие цементы в любых условиях. При недостаточной механизации и при небольших объемах производства стоимость цемента сильно увеличивается.

Содержание извести в известково-пуццолановом цементе (20— 60% по весу) уточняется опытным путем по механической прочности растворов. В цемент вводится для регулирования свойств до 5% гипса или других добавок.

Для повышения воздухостойкости, прочности и морозостойкости к известково-пуццолановым цементам рекомендуется добавлять 10-20% портландцемента или увеличивать содержание извести до 60% (для воздухостойкости). По прочности цементы делятся на 3 марки (50— 100—150), имеющие через 7 суток соответственно прочность 20—40— 70 кг/см2. Применяются они для кладки стен и фундаментов во влажной среде или под водой, для бетонов низких марок, в том числе и для подводных и подземных сооружений, при изготовлении легкобетонных изделий (стеновых блоков, перегородок и τ д.) с пропариванием при нормальном или повышенном давлении (в автоклавах). Невоздухостойкие цементы не разрешается применять для конструкций, работающих в воздушной среде, известково-пуццолановые цементы—при производстве работ при температуре ниже +10° и для железобетонных конструкций.

При использовании опоки, горелой породы и т. д. в качестве заполнителя легких бетонов целесообразно вести приготовление .бетонной смеси в бегунах. При этом возможно совместить процесс приготовления вяжущего и бетона — сначала часть заполнителя вместе с известью, цементом или другими активизаторами обрабатывать на бегунах всухую, а затем добавлять воду Перед концом обработки вводится весь заполнитель и нужное для бетона количество воды смесь перемешивается в течение 1,5—2 минут. При таком способе приготовления бетона (пробужденного) на опоке, горелой породе при расходе портландского цемента ~ 100 кг/м3 можно получть бетоны с объемным весом 1500—1700 кг/м2. прочностью 100—200 кг/см2, морозостойкостью 15—25 циклов. Вяжущее приготовленное на бегунах, и состоящее из 45% опоки, 5% извести, 50% портландцемента М-400, имеет марку 250—300.

В бетоне опока может использоваться в качестве мелкого и крупного заполнителей и активной минеральной добавки к цементу. По своим физико-механическим свойствам, оказывающим влияние на свойства бетона и технологию его приготовления, опоку можно разделить на 3 вида:

Плотная (обычно темная) опока с объемным весом не менее 1700 кг/м 3 , прочностью 300—500 кг/см 2 . Такую опоку можно применять для обычных бетонов аналогично известнякам соответствующей прочности—объемный вес бетона 1900—2000 кг/м 2 , прочность 100— 200 кг/см 2 , морозостойкость 15—25 циклов и выше.

Легкая пористая опока с большим водопоглощением (20—30% по весу), объемным весом 1300—1400 кг/м 3 , прочностью 30—100 кг/см 2 , морозостойкостью 3—5 циклов замораживания и оттаивания может применяться для получения бетонов с объемным весом 1400—1500 кг/м 3 , прочностью до 100 кг/см 2 , с небольшой степенью морозостойкости — до 10—15 циклов. При приготовлении бетона целесообразна кратковременная обработка на бегунах и во всех случаях предварительное смачивание опоки.

Ориентировочный состав керамзитобетона

Назначение бетона Бетон Объемный вес заполнителей в кг/м 3 Расход составляющих в кг/м 3 бетона Примерный выход бетона
объемн. вес D кг/м 3 марка
цемента м. 400 смеси заполнителей

Примечания. 1. Данные таблицы относятся к приготовлению бетона в мешалках принудительного действия с введением пластификаторов.

В объемный вес смеси заполнителей входит кварцевый песок.

Смешанная опока (плотная и пористая) наиболее часто встречается в природе. В одном пласте и даже куске имеется опока легкая и тяжелая. Наиболее рациональным способом приготовления бетона на таком заполнителе является обработка на бегунах в течение 3-7 минут, при которой происходит «нивелирование» состава опоки: слабые разновидности разрушаются, превращаясь в тонкомолотую добавку к цементу, а более прочные остаются в качестве заполнителя. Такая опока может применяться для бетона с объемным весом 1600— 1800 кг/м 3 , прочностью до 150 кг/см 2 , морозостойкостью 15—25 циклов. При замене мелких опочных фракций речным песком объемный вес бетона увеличивается до 1800—2000 кг/м 3 , предельная прочность до 300 кг/см 2 , морозостойкость не менее 25 циклов.

Примерные составы опокобетона различного назначения при приготовлении смеси в бегунах по комбинированной схеме: обработка в бегунах цемента, извести и 1/3-1/4 заполнителя всухую и с водой 4—7 минут и обработка всей смеси еще в течение 2—3 минут (данные в табл. 69).

Таблица 69. Ориентировочные составы опокобетона при приготовлении в бегунах

Назначение бетона Бетон Расход вяжущих ( цемент и добавка) и воды в кг/м3
объемный вес

Примечания. 1. Состав смеси заполнителей опоко-песчаного бетона принимается в соответствии с таблицей 64.

Расход воды подбирается из условия получения бетонной смеси с осадкой стандартного конуса 1—2 см (через 15—20 минут после приготовления смеси).

Расход вяжущих должен уточняться лабораторными испытаниями.

Режим обработки на бегунах уточняется пробными замесами с изготовлением образцов.

Читайте также: