Комплекс самостійного опрацювання з дисципліни «Будівельні матеріали»

Після випалювання в обертових або шахтних печах клінкер інтенсивно охолоджується у барабанних рекуператорах та холодильниках (до температури 100…200 оС), щоб попередити утворення крупних кристалів.

З холодильників клінкер надходить на склад, де його витримують протягом 1…2 тижнів для стабілізації властивостей.

Помел клінкеру здійснюють у трубних (кульових) млинах. Під час помелу до клінкеру додають двоводний гіпс (до 3, 5% за масою) для сповільнення тужавіння портландцементу.

 

 

Хімічний склад клінкеру представлений чотирма основними оксидами, мас. %: СаО – 63…67; SiO2 – 20…24; Al2O3 – 4…9; Fe2O3 – 2…4. Їхній загальний вміст становить 95…97%; у невеликій кількості в клінкері містяться також MgO, SO3, Na2O, K2O, TiO2 та ін.

Наявність у складі клінкеру СаО обумовлює високу міцність і швидке твердіння цементу.

SiO2 зв’язує СаО в силікати, здатні до гідравлічного твердіння.

Підвищення у складі клінкеру оксиду алюмінію Al2O3 зумовлює швидке тужавіння і прискорене твердіння цементу, але негативно впливає на сульфато- й морозостійкість.

У процесі випалювання сировинної суміші до спікання утворюються чотири основні мінерали цементного клінкеру: три кальцієвий силікат 3СаО. SiO2 – аліт; двокальцієвий силікат 2СаО. SiO2 – бєліт; трикальцієвий алюмінат 3СаО. Al2O3; чотирикальцієвий алюмофірит 4СаО. Al2O3. Fe2O3. Скорочений умовний запис цих мінералів відповідно такий: С3S, С2S, С3A, С4AF.

 

 

1. Розглянути значення кожного мінералу клінкеру цементу для отримання цементів заданих властивостей.

 

 

 

Органічні в’яжучі речовини - це природні або штучні тверді, в’язко-пластичні й рідкі матеріали, що складаються із хімічних сполук, молекули яких містять карбону. Органічні в’яжучі речовини можна розглядати як дисперсні системи, представлені сумішшю різних сполук, в тому числі метанових CnH2n+2, нафтенових CnH2n, ароматичних CnH2n-6, та гетероциклічних, а також високомолекулярними вуглеводнями й неметалевими похідними.

Органічні в’яжучі є гідрофобними й горючими матеріалами, більшість з яких здатні розчинятися в органічних розчинниках (бензолі, толуолі, гасі, лігроїні), а деякі тільки набухати в них. Вони характеризуються достатньою адгезією до більшості матеріалів.

Сировиною для виробництва органічних в’яжучих речовин є продукти органічного походження, в тому числі нафта, кам’яне вугілля, горючі сланці, торф. Ця сировина підлягає хімічній переробці, в результаті чого, крім таких цінних продуктів, як бітум, дьоготь, одержують також смолоподібні залишки, з яких шляхом додаткової переробки отримують цілий ряд речовин, що за своїми властивостями можуть бути класифіковані як органічні в’яжучі матеріали.

Залежно від властивостей, хімічного складу, виду сировини та технологічного процесу органічні в’яжучі речовини поділяють на:

‒бітумні (природні, нафтові, сланцеві) речовини, що складаються із вуглеводнів метанового, нафтенового й ароматичного рядів, а також їхніх кисневих, сірчаних і азотних похідних;

‒дьогтьеві (кам’яновугільні, торф’яні, деревні) речовини, які складаються із суміші ароматичних вуглеводнів та їхніх кисневих, азотних або сірчаних похідних;

‒бітумнополімерні, що складаються з нафтових бітумів та полімерів;

‒гумобітумні, одержані спільною переробкою нафтових бітумів та старої гуми;

‒гумодьогтеві, одержані спільною переробкою старої гуми та дьогтепродуктів.

Бітумні та дьогтеві в’яжучі входять до групи органічних в’яжучих речовин, що складаються з високомолекулярних вуглеводнів та їх неметалевих похідних (сполук вуглеводнів із сульфуром, оксигеном, нітрогеном). Основними ознаками цих в’яжучих є розм’якшення (розрідження) їх при нагріванні й відновлення своєї початкової в’язкості при охолодженні.

 

 

До бітумних в’яжучих матеріалів належать природні й штучні (нафтові) бітуми.

Природні бітуми – це в’язкі рідини й твердоподібні речовини чорного чи темно-коричневого кольору, що утворилися внаслідок природного процесу окислювальної полімеризації нафти. Вони легко розчиняються в сірковуглеці, бензолі й хлороформі, гірше – у бензині. Найчастіше природні бітуми містяться у пісках, пісковиках, вапняках, доломітах і сланцях, в місцях нафтових родовищ, утворюючи лінзи, а іноді й цілі асфальтові озера. Бітумні породи використовують у вигляді тонкого порошку для одержання асфальтової мастики й асфальтових бетонів.

Нафтові (штучні) бітуми, одержують переробкою нафтової сировини. В Україні постачальниками нафтових бітумів є Кременчуцький, Одеський, Лисичанський і Дрогобицький нафтопереробні заводи.

Залежно від в’язкості нафтові бітуми поділяють на тверді, напівтверді й рідкі, а залежно від способу виробництва – на залишкові, окисненні й крекінгові. За призначенням бітуми бувають дорожніми, будівельними, покрівельними, гідроізоляційними.

Властивості бітумів визначаються їхньою природою, складом і технологією отримання. Для бітумів, на відміну від мінеральних в’яжучих речовин, характерні гідрофобність, атмосферостійкість, підвищена деформативність, здатність розм’якшуватися при нагріванні. Щільність бітумів коливається в межах від 800 до 1300 кг/м3.

Основними якісними показниками бітумів є в’язкість (твердість), деформативність і теплостійкість. Позначення марки бітуму складається з літер, які пов’язані з його призначенням, наприклад БНК 90/60 – означає бітум нафтовий покрівельний (кровельний), і цифр, перша з яких відповідає температурі розм’якшення, а друга – пенетрацї.

Для дорожніх бітумів цифри (перша та друга) пов’язані з межами зміни пенетрацї,