ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешенін “ҚҰрылыс материалдарын өндіру технологиясы”



жүктеу 0.94 Mb.
бет2/6
Дата17.06.2016
өлшемі0.94 Mb.
1   2   3   4   5   6

Әдебиеттер.

1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.

2. Лабораторный практикум по курск «Минеральные вяжущие вещества» Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.

3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том


4 дәріс. Айналмалы және шахталы пештерде шикізат қоспасын күйдіру. Клинкерді күйдіру кезінде өтетін процесстер.

Дәріс жоспары:

1.Айналмалы және шахталы пештерде шикізат қоспасын күйдіру.

2.Клинкерді күйдіру кезінде өтетін процесстер.
Шикізаттар араласын күйдіру және клинкерді алу цемент өндірісіндегі ең бір маңызды процес. Дайындалған шикі заттар араласы айналмалы пеште, кейде /құрғақ тәсіл өндірісінде/ шахты пешінде 1400 - 1500°С температурада күйдіріледі. Айналмалы пеш ұзын барабан түсті болады. Ұзындығы 185 және 230 м, диаметрі - 5 және 7 м. пештің іші отқа төзімді материалмен қапталған. Жер тегістігіне 3 - 4 С бұрышпен мықты тұғырлар үстіне бекітіліп роликтерге орналастырылған. Айналу жылдамдығы - 0,5 -1,4 мин". Пеш қарама - қарсы ағым принциптерімен жұмыс істейді, демек шикізат пештің көтерілген жоғарғы/суык/ жағынан келіп түседі, ал төменгі/ ыстык/ жағынан ауамен араласқан отын үрленеді - пеш бойымен 20 - 30 м лаулап жанады. Осы ыстық жалынға қарама - қарсы пештің өз білігінің айналасында айналуы арқасында шикі зат ақырын төмен жылжиды. Ыстық газ 2 - 13 м/с жылдамдықпен материалға қарсы тартылып, жылулық әсерін тигізеді, материал біртіндеп күйе бастайды. Шикізаттар араластары қандай тәсілмен дайындалса да күйдірілген кездегі жүретін процестердің ерекшеліктері бірдей және олар материалды қыздыру температурасы мен ұзақтығына байланысты. Бұл процестерді сипаттау үшін пешті ұзындығы бойынша алты зонаға бөледі. Әрбір зонаның температурасына байланысты түрлі физикалық және химиялық процестер жүреді. Бірақ, температуралық зоналар арасында кесіп айтатындай шекара жоқ. Себебі газдың, материалдың және пештің бетін қаптаған материалдың/ футеровканың/ нағыз температурасын анықтау қиын, сонымен қатар химиялық реакциялар да бір - бірімен қабаттаса немесе басталуы мен аяқталуы беттесе жүреді. Сонымен I - зона 200 С дейін булау зонасы /кептіру/; II - 200-800 X - қыздыру/ дегидратациялау/; III - 800-1100 °С -декарбонизациялану/ кальцийлену/; IV - 1100-1300 °С -экзотермиялық реакциялар; V - 1300-1450 °С - ала - жұла балқыта күйдіру; VI - 1300-1000 °С - суыту зонасы.

1. Кептіру зонасында пештің жоғарғы басына келіп түскен шикізаттар араласы біртіндеп ыстық газбен кездесіп 70 - 200°С температурада кебе бастайды. Жылжи келе, майда түйіршіктерге ыдырайды және химиялық реакциялары да жүре бастайды.

2. Қыздыру зонасында 200 - 800 С температурада органикалық қоспа заттар жанып кетеді, саздық минералдардан химиялық байланыс сулар ажырайды, сөйтіп сусыз каолинит АІ2Ог 2SiO2 пайда болады. Бүл екі зона сулы тәсіл өндірісінде пеш үзындыгының 50 - 60 пайызын жайлайды. Ал құрғақ тәсіл бойынша пештің үзындығы кептіру зонасының үзындығындай мөлшерге қысқа болады.

3.Декарбонизация зонасы - 300 - 1100°С температурада карбонаттардың диссосациялық процестері жүріп СаО,Мg0,және С02 пайда болады. Саздық алюмосиликаттары структуралары бос жеке оксидтерге ажырайды -SiO2; А12Ог және Ғе2Ог- Диссосация процестері көп жылуды сіңіреді. Мысалы, СаСОг <->СаО-С02 -а, 1 кг СаС02 - тарату үшін 1785 кДж жылу қажет етеді. Сондықтан да, бұл зонада шикізаттар араласының температурасы жайлау көтеріледі. Осы зонада калций оксиді /СаО/ жеке қышқыл тотықтарымен SiO2; Al203;Ғе2O3/әрекеттесіп негізгі қосындыларды қүрайды:



СаО SiO2;2СаО SiO2;СаО Аl203;2СаО Ғе203

4. Экзотермиялық реакциялар зонасы - 1100- 1300°С. Бүл зонада температура биік болғандықган, материалдың сілтілік және қышқылдық оксидтерінің арасында реакция активті жүреді, процес көп жылу бөле жүреді /экзотермиялық процес/. 1200°С және одан жоғары температурадағы шамада бүрын қүралған төмен негізді қосындылар клинкердің негізгі минералдарының дәрежесіне дейін қанықтырыла бастайды. Сөйтіп бір кальцийлі силикат СаО-SiO2 екі кальцийлі силикатқа 2СаО SiO225) көшеді; СаО-А12О3 – ЗсаО А12О3гА); СаО Ғе2О3 ->2СаО-Ғе2О32Ғе) немесе СаО А12О3 Ғе2Ог3 көшеді. Экзотермиялық температуралардың арқасында, бұл зонада температура 1300 С дейін көтеріледі. Осы температурада негізгі минералдардың құрылуы аяқталып та қалады. Бірақ материалдарда әлі жеке кальций оксиді сақталады.

5. Жарым - жартылай балқыта күйдіру зонасы - 1300-1450 С температурада күйдірілетін аралас бірлі - жарым балқиды. Алдымен үш кальций алюминат /СзА/, төрт кальций алюмоферрит /С4АҒ/, магний оксиді және барлық жеңіл балқитын материалдың қоспалары еріп сүйық фазаға көшеді. Осы сүйық фазада көпшілігінде ерімей қатты түрінде қалатын екі кальцийлі силикат /С2S/. Бірақ температура жоғарылаған сайын /1450 °С/ ол бірлі - жарым осы сүйық фазада еріп кальций оксидімен қосылады да үш кальций силикат құрады ЗСаО-SiO 2 С35, ал бұл - клинкердің негізгі минералы. Ол С2S салыстырғанда сүйық қорытындыда онша ерімейді, сондықтан сүйық фазадан кристалданып бөлініп шығады. Осындай процестердің әсерінен қорытпада /ерітіндіде/ СаО және С2S мөлшері азаяды да, бүлар тағы ери бастайды. Сөйтіп С2S құрылу процесі қайталана береді. С2S пайда болу процесі 25 - 30 мин ішінде бітеді. Осы уақыттың ішінде барлық СаО сүйық балқытылған фазада еріп С2S ерітіндісімен әрекеттесіп үлгереді. Неғүрлым осы процес толық жүрсе, соғүрлым С2S көптеу болады. Осы зонаның аяқ кезінде температура кілт 1300°С төмендейді, сол себептен С2S майда кристалл түсті болып қүрылады. Ал күйдірілген материалдар араласы мөлшері 4 - 25 мм майда түйіршіктер қалпында суыту зонасына келіп түседі. _

6. Суыту зонасы. Клинкердің температурасы 1300 С - тан ІООО C төмендейді. Осының нәтижесінде балқыған қорытынды кристалданып, одан С2S; С3S; СзА; С4АҒ және біраз Мg0,СаО бөлініп шығады. Сүйық фазаның бірлі - жарымы шыны түсті болып қатады. Оның мөлшері 15 пен 30 %-дың аралығында болады. Пештен шыққан бойы қорытындыны - клинкерді тез суытқанда ол шыны түсті болып қатады, ал баяу суытқанда - толық кристалданады. Сондықтан өндірісте, клинкерді онша тезде емес және онша баяу да емес орташа қалыптасқан жылдамдықпен мұздағанша суытады.

Сонда ғана суытылған сүйық фазаның біразы аморфты шыны

түрінде,біразы кристалданған түрінде алынады. Жоғарғы

температурада пайда болатын сүйық фазаның қүрамына кірмейтін клинкердің едәуір/ 70 - 65 пайыз/ бөлігі толығымен кристалдық қалпында болады. Суытылған клинкер қоймада бір немесе жарты ай шамасында жату керек. Себебі осы уақыттың ішінде бірлі - жарым кальций және магний оксидтері ауа ылғалымен сөніп үлгеру қажет. Кейбір өндірісте клинкер 50-90 С температураға дейін суытылған соң бірден диірменге жіберіледі. Әрине ол үшін клинкер жақсы дайындалған, нормалды режимде күйдірілген шикізаттар араласынан алынуы керек. Сол жағдайда ғана клинкерде жеке СаО және Мg0 болмайды.



Әдебиеттер.

1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.

2. Лабораторный практикум по курск «Минеральные вяжущие вещества» Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.

3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том

5 дәріс. Клинкердің пайда болуына әсер ететін факторлар. Коррозия және оған қарсыласу

Дәріс жоспары:

1.Клинкердің пайда болуына әсер ететін факторлар.

2.Коррозия және оған қарсыласу.

Цементтің сапасы клинкердің химиялық және минералдық құрамына тікелей байланысты. Сондықтан талапқа сай химиялық жэне минералдық құрамы бар клинкер алу мақсатына барлық өндіріс процестері бағытталады. Клинкердің химиялық құрамы әдетте оның мына маңызды оксидтерінің санымен анықталады/ пайыз/: СаО -64-67 пайыз, SiO2 - 21-25, А1203 - 4-8 , Ғе203 - 2-4. Бұлардан басқа бірлі - жарым ретінде мына тотықтар да болуы мүмкін: Мg0 - 0,5-5, S03 - 0,3-1; Nа20 + К20 - 0,4^1; R20 - 0,2-0,5.

Кальций оксиді/ тотығы/ көп болғаны/ ол түгелдей қышқылдық тотықтарымен химиялық қосындыға кірген жағдайда/ портландцементтің қатаю жылдамдығының жоғарылаулығын, мықтылығының биік, бірақ суға төзімділігінің төмендеу болатындығын көрсетеді.

Кремний диоксидінің көптеуі алғашқы кезде қатаю жылдамдығы төмен болып, кейіннен цементтің мықтылығы тез өсетінін куәлайды. Мұндай цемент суға және тұзға төзімділігінің жоғарылығымен ерекшеленеді.

А120з көптеу болғанда цемент, әсіресе бастапқы кезде, тез қатаю қабілетіне ие болады. Мүндай цементтің суға, сульфатқа және аязға төзімділігі төмен болады. Ғе20з көптеу цемент қатаю жылдамдығымен кремний оксиді көп цементке ұқсайды. Бұл цемент сульфатты су әсеріне төзімді.

Клинкерде Мg0 саны көбейген сайын цемент тасының көлемінің бірекелкі өзгермеу қаупі күшейе түседі. Осы себепті оның мөлшері 5 пайыздан көп болмау керек. Nа20 + К20 жалпы саны 1 пайыздан көп болса, онда цементтің стасу мезгілдері тұрақты болмайды. Оның үстіне егер толтырушылар қүрамында опал түсті кремнезем болса, онда Na20 және К20 суда кремний диоксидімен химиялық әрекеттесіп суда жақсы еритін үлкен көлемді натрий және калий силикаттарын құрады. Осының салдарынан бетон жарылып кететін жағдайлар кездесіп түрады. Сондықтан, Nа20 + К20 саны әсіресе жеңіл бетондар үшін 0,6 пайызға дейін шектеледі. Күйдірген кезде басты оксидтер өзара әрекеттесіп клинкер минералдарын қүрады. Осы минералдардың сандық қатынастары портландцементтің қасиетін анықтайды. Клинкердің негізгі минералдары: 3СаО-SiO2;2СаО-SiO2;3СаО-А12Ог жне өзгермелі қүрамда болатын кальций алюмоферриттері -3СаО-4А12ОгҒе2Огдеп 2СаО Ғе2Огдейін. 4СаО-АІ2Ог- Де клинкер құрамына жиі кіреді. Клинкердің минералдық құрамы цементтің физикалық-химиялық қатаю процесінің сипатын жэне физикалық-механикалық қасиетін анықтайды.Әрбір минералдың өздеріне тән қасиеттері бар. Олардың клинкердегі мөлшерін және қасиеттерін біле отырып, сол клинкерден алынатын цементтің негізгі ерекшеліктерін жобалап айтуға болады. Портландцемент клинкерінің талапқа сай минералдық күрамы 3.5. -кестеде келтірілген.


жазуға ыңғайлы болу үшін олардың қысқаша белгілері қабылданған -формуладағы бірінші эріппен оксидтер белгіленген, ал әріптің алдыңғы индекс - сол оксидтің молекулалық санын көрсетеді.



Үш калъциілі силикат /С3S. Сумен өте активті әрекетеседі. Оны 3.6. - кестеде келтірілген минералдардың гидратация негізінде, сіресе, алдыңғы уақытта бөлініп шыгатын жылу мөлшерінен байқауға болады. Ол тез қатайып мықтылығын қарқынды дамытады. Осы себепті клникер СъS көп болған сайын цементтің қатаю және мықтылығының өсу процестері үдемелі болады. Екі калъцийлі силикат2S активтігі төмендеу. Оның гидратациялық жылулық эффектісі аз, қатаюы баяу, алдыңғы мерзімдегі мықтылыгы төмендеу, бірақта жылы жэне ылғалды ортада ол үздіксіз мықтылығын үлғайта береді, Үш кальцийлі алюминатЪА/ Сумен өте тез реакцияланатын

минерал. Ол СъS қарағанда гидратациялық жылуды екі есе көп бөліп шығарады, ал үш күннен кейінгі жылу мөлшері толық жылудың 80 % - ын көрсетеді. СЪА қатаю процесі әсіресе сумен араластырганнан кейінгі алғашқы сағаттарда тіпті үдемелі өтеді. Бірақ, СЪА мықтылығы өте төмен. Егерде цемент құрамында клинкерді диірменге таратар кезде қосатын гипс болмаса, онда оның үстасу мезгілі тіпті қысқарып кететіндігінен мүндай цементті қүрылыста қолдану күрделі болып қалар еді. Ал, гипс СЪА әрекеттесіп жаңа химиялық қосынды қүрайды да, оның мезгілсіз қатаю әсерін біраз

уақытқа ұзартады. Осының нәтижесінде цементтен жасалған ерітінділер және бетон араласпасы емін-еркін құрылыста пайдаланылады.


Әдебиеттер.

1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.

2. Лабораторный практикум по курск «Минеральные вяжущие вещества» Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.

3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том

6 дәріс. Портландцементтің негізгі технологиялық қасиеттері. Портландцемент өндірісінің бақылауы

Дәріс жоспары:

1.Портландцементтің негізгі технологиялық қасиеттері.

2.Портландцемент өндірісінің бақылауы.
Цементтің құрылыс материал ретіндегі құндылығы - оның қатайғандағы мықтылығы. Портландцементтің мықтылығы туралы айтқанда қатайған цемент тасының мықтылығын жобалайды. Мықтылық цементтің қолдану мүмкіншілігін бағалайтын көрсеткіштердің бірі.

Стандарттық үлгінің 28 тәулік шагында қысқандағы мықтылық шегі цементтің активтігі деп аталады. Портландцементтің активтігі бойынша оның маркалары тағайындалған. МОСТ 10178 - 85 бойынша маркасының сан мағынасы нормалды құммен сыналатын цемент ерітіндісінен /кұрамы салмағы бойынша 1:3, судың цементке катынасы 0,4/ жасалган, 28 тэулік нормалдық жэне ылғалды ортада қатайған мөлшері 40x40x160 мм үлгі бөрененің жартысын қосқандағы мықтылық шегімен анықталады. МСТ мықтылық шегін МПа немесе кгк/см2 арқылы нормалдайды. М400, 500, 550, 600 цемент үлгілері -бөренелері үшін 28 тэуліктен кейінгі игендегі мықтылық шектері, өздеріне сай мына мағыналардан кем болмауы керек МПа/кгк/см2/:5,4/55; 5,9/60/; 6,1/62/; 6,4/65/; ал, қысқандағы мықтылық шегі өздеріне сәйкес - 39,2/400/; 49,0/500/; 53,9/550/; 58,8/600/;



Портландцементтің мықтылығы уақыт бойынша біркелкі дамымайды. Мықтылығының ең көп өсетін мезгілі алдыңғы бір айдың іші. Одан кейінгі уақытта цементтің мықтылығы өте баяу өседі. Мысалы, үшінші тэулікте мықтылығы цемент маркасының 40-50 %- на жетеді, ал жетінші сөткеде - 60-70 %. Бұдан кейінгі уақытта цемент мықтылығын бүдан да баяу дамытады, сөйтіп 28 тәулікте маркалық мықтылығын береді. Цемент тасы қолайлы жағдайда жылдар бойы қатайып, маркалық мықтылығын 2-3 есе үлкейтетін қасиеті бар. Цементтің теориялық қысқандағы мықтылығының шегі 2400 - 3400 МПа аралығында. Практика жүзінде мықтылыгы 280 -320 МПа жүк тиеп, тығыздау арқылы қалыпталған бетондар алынған. Демек, портландцементтің потенциалдық мықтылығын толықтай пайдалану болашақтың проблемасы.

/МСТ 10178 - 85/№008 тор көзінің мөлшері - 80 мкм/ електен сынаққа алған цементтің кем дегенде 85 пайызы өтетіндей болуы қажет. Портландцемент түйіршіктерінің орташа мөлшері 40 мкм. 6-12 ай бойы қатайғанда түйіршіктің гидратацияланған қалындығы эдетте 10-15 мкм аспайды. Мұндай дәрежеде ұнтақталған цемент түйіршіктерінің дербес /меншікті/ бетінің ауданы 2500 - 3000 см2/г. Бүл нормалды үнтақталған цемент. Цемент үнтақтылығының оның мықтылығы үшін маңызы туралы жоғарыда айтылған. Су талапкершілігі - нормалды /қалыпты/ қою цемент қамырын алу үшін керекті су мөлшерімен /пайыз/ бағаланады. Оны Вик аспабындағы пестиктің циликдрдегі қамырға бату тереңдігі бойынша анықтайды. Цементтің су талапкершілігі оның минералдық қүрамына, үнтақтылығына, минералдық қоспаның барлығына байланысты. Қоспасыз цементтің су талапкершілігі 22 - 26 пайыз аралығында болады. Цементтің үстасу жылдамдығы мен көлемінің біркелкі өзгеруі қалыпты цемент қамырын сынау арқылы анықталады. Цементтің бұл қасиеттері туралы жоғарыда айтылған. ¥стасу мезгілінің басы - ең ертесі 45 мин. кейін, ал соңғы - ең кеші 10-12 сағ. кейін болуы керек. ¥стасу мезгілдерін Вика аспабындағы иненің қамырға батырылу тереңдігі арқылы анықталады. Цементтің үстасу мезгілін нормалдау үшін клинкерді үнтақтау кезінде гипс қосады, ал жылдамдату немесе баяулату үшін арнаулы қоспалар пайдаланады. Цемент тасының көлемінің біркелкі өзгермеуі оның қүрамында кальций жэне магний оксидтерінің барлығымен байланысты. Стандарт бойынша көлемінің бірқалыпты өзгеруін нормалды қою цемент қамырынан жасалған, 24 сағ. алдын - ала қатайып, содан соң 3 сағ. қайнатылған үлгі -күлшенің бетінде ортасынан шетіне жететін тамыр түсті жарықтың жоқтығы арқылы байқалады. Цементтің бүл қасиеті қүрылыс үшін өте маңызды. Себебі бетон және темірбетон конструкциялары пайдалы жүктің астында мықтылығы мен тұрақтылығын көрсетумен қатар өндірістік тұрғын және басқа үйлер мен ғимараттарды пайдаланғанда түрлі бұзарлықтай әсері бар физикалық жэне химиялық факторларға қарсы тұрақтылық, мэңгілік қасиеттері болуы керек. Мысалы, сур. 3.8. көрсетілгендей, үйлер және биналар тұщы жэне минералдалынған сулары, қышқылдары, сілтілері бар ортада жэне түрлі бу мен газдар бөлінетін жерлерде пайдаланғанда, су деңгейінің бірде еріп, бірде мұздап немесе ауыспалы суланып-құрғатылып тұратын жағдайда цементтің мұндай жағдайларда шыдамсыздығынан бетон жэне темірбетон конструкциялары біртіндеп қирайтын жағдай сирек емес. Мұндай опатқа ұшыраған үйлерді, биналарды, қора-қопсыларды қайтадан қалпына келтіру көп қаражат, материалдық жэне техникалық шығындармен байланысты. Сондықтан алдын-ала құрылыстың пайдалану жағдайына байланысты болатын агрессивті факторлардың конструкцияларға тигізетін эсерін білген жөн. Мұндай физикалық және химиялық әсерлермен бұзылуын цементтің коррозиясы деп атайды. Коррозияның негізгі себебі - бірде еріп, бірде мұздаудан, ауыспалы суланып-кебуден жэне түрлі химиялық процестерден. Сондықтан, цементтің аязға, ауаға және химиялық эсерлерге төзімділігі туралы нақтылы мэліметтер келтіріп, оларға түсінік берудің мамандар үшін техникалық-экономикалық маңызы зор.


Әдебиеттер.

1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.

2. Лабораторный практикум по курск «Минеральные вяжущие вещества» Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.

3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том


7 дәріс. Портландцемент қатаюының физика-химиялық негіздері. Ле Шателье, Михаэлис, А.А.Байковтың қатаю теориялары.



Дәріс жоспары:

1.Портландцемент қатаюының физика-химиялық негіздері.



2.Ле Шателье, Михаэлис, А.А.Байковтың қатаю теориялары.
Молекулалық және коллоидалық өзгерістер физикалық-химиялық процестердің жүруімен байланысты екеніне ешкімнің күмәні жоқ. Осы процестердің әсерінен цемент, сумен оны араластырганда, алдымен жұмсақ клей түсті қамыр береді де біртіндеп ұстасып жэне қатайып тасқа айналады. Дегенмен, көрсетілген физикалық-химиялық процестердің күрделігінен олардың кейбір жагдайы эліде болса аяғына дейін зерттеліп анықталмағанына байланысты қазіргі кезде ол процестер туралы көптеген түсініктер бар. Атап өткеніміздей, портландцемент жэне басқа минералдық байланыстырушылардың қатаю мэнісі туралы басқалардан гөрі А.А. Байков ұсынған байланыстырушылардың қатаю теориясында кең мэлімет берілген. Бұл теория кейін көптеген ғалымдардың П.П. Будниковтың, Н. А. Тороповтың, П.А. Ребиндердің, В.Н. Юнгтың, В.Ф.Журавлевтың, А.Е. ШеЙкиннің, С.Д. Окороковтың, Ю.М. Буттың, В.Б. Ратиновтың, А.В. Воложенскийдің жэне т.б. еңбектерінде зерттеліп анықталған. Осы теорияға сай минералдық заттардың қатаю процесі үш кезеңге бөлінеді:

Бірінші кезеңде клинкерлік минералдар сырт жағынан бастап еріп, біртіндеп қаныққан ерітінді құралады. Жоғарыда келтірілген минералдардың химиялық реакциясының нәтижесінде бұл қаныққан ерітіндіде кальций гидроксиді Са(ОН)г, эттрингит және кальций гидросиликаттары пайда бола бастайды.

Екінші кезеңде қаныққан ерітіндіде клинкерлік минералдар алдын - ала суда ерімей-ақ, қатты қалпында гидратацияланады, ягни тікелей қатты фазага судың қосылу процесі жүреді. Ал, ерітіндідегі кальций гидросиликаты мен гидроферриті суда онша ери қоймайтындықтан, коллоид қалпында цемент түйіршіктерін қаптай кұралады. Азда болса да еритін Са(ОН)2, және ЗСаОА12Ог20 көп ұзатпай - ақ алдымен қаныққан, одан кейін біртіндеп аса қаныққан ерітінді құрайды. Осындай физикалық жэне химиялық процестердің барысында жаңадан кальций гидроксиді мен гидроалюминаты құрыла беретіндіктен аса қаныққан ерітіндіден бұлар коллоид түрінде бөлініп шыгады. Сонымен минералдардың гидратациялық өнімінен тұратын коллоид /гель/ желім тәрізді цементтің түйіршіктерін түгел қаптай цемент қамырының коагуляциялық структурасын құрайды. Цемент қамыры біртіндеп қоюланады, жұмсақтығын төмендетеді, ягни ұстасады. Уақыт өткен сайын структуралық мықтылыгы пайда бола бастайды. Бұл кезеңдегі цемент қамырының структураланған система ретінде ерекшелігі, - оның тиксотропиялығы, демек дірілдеткенде немесе қатты араластырганда ол қайтадан жұмсарып, қою сұйық сияқты ағады, ал механикалық әсерді тоқтатқанда жаңадан коагуляциялық структураға көшіп ұстаса бастайды.

Үшінші кезеңде кейбір жаңадан құралған гидратациялық құрамдар коллоидалық қалпынан біртіндеп кристалдана бастайды. Алғашқы пайда болған кристалдық ұрықтар бірте-бірте өсіп, өзара байланысып кристалдық тор құрады. Ең алдымен 3СаО- А1203 -6Н20 жэне Са(ОН)2 кристалданады. Бұлардың өте жіңішке кристалдары басқа жаңа химиялық құрамдар коллоидасын тесе өтіп өзара шырмалыса дамиды да, цемент тасының мықтылығын жоғарылатады. Кальций гидросиликаттары жэне гидроферриттері аздап баяу кристалданады. Бұл үшінші кезеңде гидротациялық процестер тоқтатылмайды, жаңадан химиялық басқа құрамдардың коллоидтары пайда болып, кристалдану процестері жүре береді. Сонымен, біртіндеп гидратациялық өнімдер цемент тасындағы кеуектерді толтырады. Кристалдары ұлғайып және өзара байланысып цементтің тығыздығын жэне мықтылығын асырады. Егер қатаюшы цемент тасын нормалды температурада, ылғалды жерде сақтаса айтылған процестер үзіліссіз жүре берер еді. Бірақ, ондай жағдай іс жүзінде сирек кездеседі. Сондықтан цемент түйіршіктері түгелдей реакцияға қатысып үлгермейді.

Жоғарыдағы айтылған түсініктер негізінде мынадай қысқаша қорытынды жасауға болады. Біріншіден, қатаю мезгілінде пайда болатын кристалдар цементтік тастың механикалық қасиетін қалыптастырады. Бұл тұрғыда ең алдымен жақсылау еритін минералдар кристалданады - кальций тотығының гидраты - Са(ОН)2 жэне кальций гидроалюминаты зСаО-А12О3- Бұлардан кейін ұзақ уақыт коллоид қалпында сақталатын, аздау еритін кальций гидросиликаты /2СаО-SiO2- белит/ өте баяу түрде кристалдық структура құрайды. Сондықтан бұл минерал қатаятын минерал болып аталады, ал алит /ЗСаО-SiO2/ жэне үш кальций алюминат 3СаО А12О3 - тез қатаюшы минералдарға жатады. Екіншіден, П.А. Ребиндердің байланыстырушы заттардың қатаюы туралы берген толықтамасын еске ала отырып А.А.Байковтың теориясы бойынша цементтің жалпы қатаю схемасын былайша көрсетуге болады:



Бірінші кезең - екі кальцийлі гидросиликатпен, кальций тотығының гидратымен және үш кальциилі гидроалюминатпен, ягни гидротация өнімімен қаныққан нағыз ерітіндінің құралуы.

Екінші кезеңі - алдын-ала нағыз ерітінді құрамай-ақ минералдардың бірден гидраттанып, олардың гидраттық жаңа құрамдарының колоидалынуы.

Үшінші кезеңі - өзінің өте қаныққан ерітіндісінен пайда болған коллоидтың /геляның/ кристалдануы.

Бірінші кезең даярлық кезең деп аталады, екінші кезең цемент қамырының ұстасу мезгіліне сай, ал үшінші кезең - қатаю кезеңі.

Бұл қатаю кезеңдері бірінен соң бірі міндетті түрде жүреді деп айту қиындау. Дегенмен, біраз түсінікті болу үшін осындай схемада жүреді деп айтуға болады. Цементтің түйіршіктері бір уақытта бірден суда бүтін еріп кетпейді. Сондықтан, бұл үш кезең бірінің соңынан бірі жүре отырып, түйіршіктің ішінде олар сыртқы қабатқа қарағанда кешігіп жүреді. А.А. Байков цементтің қатаю теориясын жоғарыда айтылғандай, коллоидалық - кристализациялық теория деп атаған. Бұл теория көптеген физикалық және химиялық құбылыстарға түсінік беруге көмектеседі, бетон өндірісінде көптеген технологиялық белестерді игеріп, қалыптап отыруға мүмкіндік туғызады. Мысалы, цемент қамырының ұстасуының басы /Б¥С/ 45 мин. ерте болмауы керек дейміз. Былайша айтқанда, мұны геляның /коллоидтың/ ерітіңдіден бөліне бастау мезгілі деп айтуға болады. Ұстасудың соңы /С¥С/12 сагаттан кеш болмауы керек деген түсінік - геляның жалпылай

бөлініп шығу кезеңі деп түсінуге болады. Геляның /коллоидтың/жалпылай кристалдануы деген түсінік - цементтің қатаю мезгілінің соңы 28 тәуліктік беріктігі, яғни маркалық мықтылығы алынды деп санауға болады. «Су - цемент» жүйесінде неғұрлым еріткіш аз болса, соғұрлым ерітінді гидратталған түйіршіктермен ертерек қанығады да, геляның құралуы жылдамдау болады. Бұл қатаюдың тезірек басталуына себепкер болады. Сондықтан, аз сумен дайындалған қатаңдау бетон араласпасы, көп су қосып дайындаған араласпаға қарағанда, тезірек мықтыланады.

«Су - цемент» жүйесіндегі су химиялық компонент ролімен қатар цемент коллоидасының қалыптасу, оның тығыздалып кристалдану ортасы болып табылады. Гидратацияга кеткен суды «химиялық байланысқан су»- деп атайды. Қалган орталығын «бос - су» - деп атайды. Себебі, бұл су біртіндеп буланып жоғалады. Бос су көп болған сайын қалыптанып келе жатқан цемент тасында кеуектер де көбейе береді, демек мықтылығы төмендей береді. Осы себепті суды дозалағанда ұқыпты болған жөн. Мысалы, цемент толықтау гидратациялануы үшін керекті судың мөлшері портландцементтің салмағынан 24 - 26 пайыз шамасында болуы керек. Бірақ, жұмсақ жылжымалы цемент қамырын алу үшін одан едэуір көп /40 - 60 пайыз/ су қосуға тура келеді. Сонымен, химиялық процеске қатыспайтын артық су мөлшері біртіндеп қатаю мезгілінде буланып жогалады. Осының әсерінен тіпті кейде 25 - 30 пайызға дейін цемент тасының көлемі неше түрлі мөлшердегі судан қалған кеуектерден тұрады. Бұл кеуектер цементтің мықтылығына, химиялық жэне аяздық төзімділігіне дұрыс эсер етпейді.

Химиялық жаңа құрамалардың /қосындылардың/ мөлшері цементтің гидратациялық дэрежесіне I а I тура пропорциалы, санмен есептегенде, ол цементтің сумен әрекеттескен бөлігіне оның жалпы массасының қатынасына тең. Гидратация дэрежесін рентгендік тәсілмен немесе химиялық байланысқан су мөлшері бойынша анықтайды: а соі 0)так

Портландцемент толық гидратацияланғанда, химиялық байланысқан судың мөлшері /0)тах/ цемент массасының 0,25-0,3 бөліктеріндей болады. Мысалы, егер О)тах=0,25; а =4\ү немесе и> = 0,25а. Осындай қарапайым қатынастар арқылы цементтің гидратациялық дэрежесін, яғни оның мықтылық потенциялын пайдалану дэрежесін білуге болады. «Су - цемент» жүйесінде судың оптималдық мөлшері судың - цементтің салмағына немесе кері цемент салмағының суға қатынасы бойынша беріледі. Оны мықтылықтың су - цементтік /С/Ц/ факторы деп атайды. Айтылған мәліметтер бойынша судың цемент салмағына оптималдық қатынасымен дайындалған құрылыс ерітіндісіндегі немесе бетон араласпасындағы цемент желімінің мықтылығы жоғары болатындығы анық, яғни құрылыс ерітіндісінің немесе бетонның салыстырмалы жағдайда мықтылығы, аязға төзімділігі жэне мэңгілігі

зор болатынында күмэн жоқ. Қатаю жылдамдығына цемент ұнтақтылығының эсер етуінің де жөні бар. Өте майда ұнтақталған сайын цемент түйіршіктерінің меншікті ауданы үлкейе береді, демек белгілі бір уақытта пайда болатын геляның /коллоидтың/ мөлшері де көбейеді. Мұндай жағдайда гель қысқа уақыт ішінде жалпылай кристалдық туындылар береді де кристалдық структураның тездете дамуына себепкер болады. Мұндай цемент мықтьшық потенциалын жылдамырақ көрсетеді. Сондықтан, ол маркалық мықтылығына жеткен соң одан эрі мықтылығын қосымша ұлғайтпайды.

Қоймада, әсіресе жан-жағы ашық қоймада, ұзақ сақтағанда, цементтің активтігі төмендейтінін де түсіне алатын фактор. Цемент түйіршіктері ауадағы ылғалмен әрекеттесіп, гидратациялық өніммен қапталады. Алиттің гидролизінен пайда болатын Са(ОН)2 ауаның көміртегі қышқылымен әрекеттесіп карбонатқа көшеді. Сөйтіп әрбір түйіршіктер тығыз қабықпен оралады. Мұндай цементті диірменге қайтадан тартып, активтігін қалпына келтіреді. Бірақ гидратталынған жэне карбонатталынған түйіршіктер инертті бойымен қалады да, цементтің жалпы мықтылығы төмендейді.

1   2   3   4   5   6


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет