Строительные материалы и изделия

Расширяющийся цемент

К этой группе вяжущих относятся цементы, несколько увели­чивающиеся в объеме при твердении во влажных условиях или не дающие усадки при твердении на воздухе.

• Водонепроницаемый расширяющийся цемент представляет со­бой быстросхватывакмцееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое помолом или смешением в шаро­вой мельнице тонко измельченных глиноземистого цемента, гипса и высокоосновного алюмината кальция. Высокоосновный алюми­нат кальция (4СаО-АЬОз) получают гидротермической обработ­кой в течение 5...6 ч при температуре 120...150°С смеси глино­земистого цемента с известью (1:1), затворенной 30% воды. По­лученный продукт высушивают и измельчают. Начало схваты­вания цемента не ранее 4 мин, а конец—не позднее 10 мин. Схватывание можно замедлить добавкой СДБ, уксусной кислоты и буры. Линейное расширение через 1 сут твердения цемента должно быть не менее 0,2% и не более 1%. Применяют водоне­проницаемый расширяющий цемент при восстановлении разру­шенных бетонных и железобетонных конструкций, для гидроизо­ляции туннелей, стволов шахт, в подземном и подводном строи­тельствах, при создании водонепроницаемых швов.

• Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент является быст - ротвердеющим гидравлическим вяжущим, получаемым путем совместного тонкого помола или смешения высокоглиноземис­того клинкера или шлака и природного двуводного гипса. Приме­няют гипсоглиноземистый цемент для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых растворов и бетонов, для зачеканки швов, гидроизоляции шахт.

• Расширяющийся портландцемент (РПЦ) — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом портландцементного клинкера — 58...63%, глиноземистого шлака или клинкера — 5...7%, гипса— 7...10% и гранулированного до­менного шлака или другой активной минеральной добавки — 23...28%. РПЦ быстро твердеет в условиях кратковременного пропаривания, обладает высокой плотностью и водонепроницае­мостью во влажной среде в течение 3 сут твердения, способно­стью расширяться.

• Напрягающий цемент (НЦ) при затворении водой сначала твердеет и набирает прочность, а в последующее время расши­ряется и напрягает железобетон. Этот цемент получен В. В. Ми­хайловым. Он состоит из 65...75% портландцемента, 13...20% глиноземистого цемента и 6... 10% гипса; его удельная поверх­ность не менее 3500 см2/г, начало схватывания не ранее 30 мин и конец — не позднее чем через 4 ч после затвердения. НЦ быст­ро твердеет, прочность при сжатии через 1 сут должна быть не менее 15 МПа, через 28 сут твердения — 50 МПа. Применяют самонапрягающий цемент для изготовления напорных труб, резервуаров для воды, хранения бензина, спортивных соору­жений. „ „ _

§ 5.19. Экономика производства цемента

Цементная промышленность СССР в послевоенный период развивалась высокими темпами (табл. 5.12). СССР занимает на­чиная с 1962 г. первое место по выпуску этого важней - щего строительного материала. Прирост производства цемента в истекшем пятилетии был достигнут как за счет ввода новых производственных мощностей, так и улучшения использования действующего оборудования.

Таблица 5.12. Показатели развития цементной промыленности

СССР

Улучшилось качество цемента и расширился его ассортимент. Средняя марка цемента возросла по всем основным его видам, снизилась доля низкомарочных цементов в общем объеме выпус­ка и увеличилась доля цементов высоких марок. Значительно возросло производство быстротвердеющего, а также специаль­ных видов цемента (сульфатостойкого, тампонажного и др.).

Производительность труда в цементной промышленности еже­годно растет, а себестоимость снижается. Вместе с тем следует отметить, что имеются резервы дальнейшего повышения эффек­тивности производства и снижения себестоимости продукции (табл. 5.13).

Обращают на себя внимание высокая топливо - и энергоем­кость производства цемента и сравнительно высокий уровень за­трат на амортизацию основных средств. В силу этого очень боль: шое значение в современном цементном производстве приоб­ретают вопросы рационального использования оборудования и топлива. На передовых цементных заводах себестоимость порт­ландцемента относительно низка, например на Серебряковском,

Новороссийском, Белгородском около 10 руб/т. В то же время имеются заводы с чрезмерно высокой себестоимостью цемента —- 23 руб/т и более. В среднем себестоимость 1 т цемента составля­ет 18,8 руб.

Несмотря на некоторое улучшение в использовании календар­ного времени печного парка, простои печей на ряде заводов фактически превышают технически необходимое время, это же имеет место и при использовании мельниц.

Цементное производство весьма топливоемко: в 1985 г. для производства цемента израсходовано более 30 млн. т условного топлива (только на технологические цели). На производство клинкера по сухому способу топлива идет примерно на 20% меньше, чем по мокрому. По печам длиной более 150 м расход топлива составляет 238 кг, т. е. в 1,5 раза ниже, чем по мало­производительным печам.

Снижение расхода топлива на производство 1 т клинкера объясняется прежде всего внедрением новых высокопроизводи­тельных печей, экономичных в теплотехническом отношении. На сокращении расхода топлива сказались следующие технические мероприятия, одновременно являющиеся путями дальнейшей ра­ционализации использования топлива в цементной промышлен­ности: внедрение рациональных теплообменных устройств и вы­сокостойких огнеупоров; применение разжижителей шлама для снижения его влажности, что обеспечивает снижение расхода топлива на 2,5...3%; интенсификация обжига и внедрение его автоматического регулирования; перевод предприятий на газо­образное топливо.

Снижение удельного расхода топлива на обжиг клинкера так­же зависит от повышения коэффициента использования дейст­вующих печей и достижения проектной производительности но­вого оборудования.

Из общего количества потребляемой цементной промышлен­ностью электроэнергии примерно 40% расходуется на помол це­мента, 30% — на обжиг клинкера, поэтому наибольшие резервы снижения электроемкости заключены в повышении эффектив­ности работы мельниц. Весьма перспективны в этой связи внед­рение ударно-центробежных дробилок производительностью до 60 т/ч для предварительного дробления клинкера, внедрение мероприятий по установке аспирационных шахт взамен циклонов и др.

В перспективе предусматривается дальнейшее развитие це­ментной промышленности. Намечается оснащение мощных вра­щающихся печей встроенными теплообменными и рациональными цепными завесами, что повысит производительность печей на 8... 10%, снизит расход топлива и уменьшит пылеунос с отходя­щими газами; предусмотрено увеличение использования для фу - теровок вращающихся печей эффективных огнеупоров. На це­ментных заводах устанавливаются высокопроизводительные печи размером 7X230 и 5X75 м с циклонными теплообменниками и реакторами-декарбонизаторами, которые позволят на 30...40% снизить расход топлива по сравнению с мокрым способом, а так­же печи производительностью до 3000...5000 т/сут для работы по сухому способу производства, мельницы сухого помола разме­ром 4X13,5 м, работающие по замкнутому циклу, роторные мельницы для переработки мягкого сырья.

Намечается также увеличение производства быстротвердею - щего и высокопрочного портландцемента, освоение выпуска бе­лого и цветных цементов с широкой цветной гаммой. Произ­водство их в 1985 г. по сравнению с 197Q г. возросло более чем в 2,2 раза, расширился выпуск сульфатостойкого, дорожного и других специальных видов цемента. Увеличено производство и улучшено качество шлакопортландцемента. Значительно возрос объем производства цемента на крупных заводах с печами раз­мером 5X185 м.

Строительство новых предприятий позволило значительно по­высить эффективность работы цементной промышленности.

Дальнейшее улучшение показателей экономической эффектив­ности в цементной промышленности обеспечивается применением наиболее эффективных технологических способов и совершенного оборудования, широким внедрением катализаторов и интенсифи- каторов процессов обжига клинкера, помола цемента и корен­ными усовершенствованиями процессов пылеулавливания.

В ближайшей перспективе будут продолжены изыскание и разработка более эффективных технологических схем добычи, переработки, транспортировки и подготовки сырьевой смеси.

• Бетон — искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжу­щего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гра­вия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью.

Зерна песка и щебня составляют каменный остов в бетоне. Цементное тесто, образующееся после затворения бетонной сме­си водой, обволакивает зерна песка и щебня, заполняет проме­жутки между ними и играет роль смазки заполнителей, придаю­щей бетонной смеси подвижность (текучесть). Цементное тесто, затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусствен­ный камень — бетон.

• Бетон в сочетании со стальной арматурой называют железо­бетоном.

Получение смеси и бетона хорошего качества возможно толь­ко при глубоком знании их технологии; умелом подборе состав­ляющих материалов надлежащего качества и в оптимальных со­отношениях; режимах приготовления бетонной смеси, методах ее укладки, уплотнения, условий твердения, обеспечивающих по­лучение бетонных конструкций высокой прочности, долговечно­сти и низкой стоимости.

В бетон могут вводиться специальные добавки, улучшающие свойства бетонной смеси и бетона.

Бетон является одним из важнейших строительных материа­лов во всех областях современного строительства. Это объясня­ется изменением свойств бетона в широком диапазоне путем использования компонентов соответствующего качества, приме­нения специальных методов механической и физико-химической обработки, возможностью изготовления самых разнообразных по форме и размерам долговечных строительных конструкций, воз­можностью полной механизации бетонных работ, экономично­стью бетона, так как до 80...85% объема его составляют запол­нители из местных каменных материалов.