П ОРТЛАНДЦЕМЕНТ
Портландцементпен оның басқа түрлері осы заманғы құрылыста негізгі біріктіргіштер болып табылады.
Портландцемент өндіруде негізгі шикізат ретінде тау жыныстары – мергельдер, әктастар, бор, ұлутас, әктас туфы және сазды тау жыныстары жүреді. әк таспен бірге цемент құрамына негізгі тотық СаО, сазбен кремнийдің, алюминийдің, темірдің барлық қажетті тотықтары енеді.
Табиғатта керекті сападағы күйдірілген кесектер алуға химиялық құрамы сәйкес келетін тау жыныстары сирек кездеседі, сондықтан шикізаттық қоспаны бірнеше құрамдас бөліктен құралады.
Бұларды күйдірілген кесектердің химиялық құрамы мынадай болатын етіп жасайды: 63-68% СаО, 4-8%,AI 2 O 3,19-24%,ŚіО 2,
2-6% Ғе 2 О 3.Тегінде шикізаттық қоспа 75-780С әктаспен
25-22% саздан тұрады.
Портландцементті өндіру мынадай процестерден тұрады: шикізатты қазып алу және қоспаны дайындау, шикізатты күйдіру, кесектерді қоспалары мен майда ұнтаққа айналдырып тарту.
Шикізаттың қасиеттері мен күйдіргіш пештердің түрлеріне қарай шикізатты сулы немесе құрғақ тәсілмен өндіріске дайындайды. Сулы тәсілде құрамдас бөліктерді су қосып тартады да, сұйық массаны (шламды) күйдіреді; құрғақ тәсілде шикізаттың құрамдас бөліктерін ұсақтап, араластырып құрғақ қалпында күйдіреді.
К ү й д і р і л г е н к е с е к т е р д і ң м и н е р а л д ы қ ұ р а м ы
Күйдірілген кесектер мынадай негізгі минералдан тұрады: үш кальцийлі силикаттан 3СаО ŚіО 2(алит), екі кальцийлі силикаттан 2СаО ŚіО 2(белит), үш кальцийлі алюминаттан 3СаО AI 2 О3, төрткальцийлі алюмофериттен 4СаО AI 2О3 Ғе 2 О3 .
Бұлардың қысқартылған белгілері С3, С2, С3А, С4 АҒ. қолданылады. Бұл минералдың құрамындағы мөлшері мынадай: 40-65% С3Ś , 20-30% С2Ś,4-12% С3А және 10-20% С4А.
П о р т л а н д ц е м е н т т і ң қ а т а ю ы
Портландцементке су қосқанда алдымен желімге ұқсас қамыр пайда болады да, ол біртіндеп қоюланып, ақыры тасқа айналады. Цемент қамырының тасқа айналу процесі цементтің қатаюы болып табылады.
Портландцементті сумен аралыстырғанда алғашқы сәтте цементтік түйіршіктердің бетіндегі минералдың араласуы жүреді, минералдардың сумен әрекеттесуі және күйдірілген кесектік минералдарға қатысты қанық ерітінді түзіледі. Қанығу біткесін күйдірілген кесектік минералдарға қатысты қанық ерітінді түзіледі. Қанығу біткесін күйдірілген кесектік минералдардың еруі тоқтайды. бірақ олар мен судың арасындағы реакция жалғаса береді. Судың күйдірілген кесектік минералдарға қосылуын гидраттау реакциялары деп атайды, судың әсерінен күйдірілген кесектік минералдардың басқа қосылыстарға ажырауын гидролиз деп атайды.
Екінші кезеңде қаныққан ерітінді де қатты күйдегі минералдардың гидраттау реакциясы жүреді, яғни қатты күйдегі біріктіргішке алдын-ала ерітпей-ақ судың тікелей қосылуы болады.
Үшінші кезеңде ең ұсақ бөлшектердің еруі мен ірі кристалдардың түзілуі жүреді. Кристалдану цемент қамырының қатайып, пайда болған цемент тасы беріктігінің артуымен қоса жүреді.
Цементтің қатаюын қоршаған ортаның температурасы жоғарлату есебінен және химиялық заттардың (хлорлы кальций, хлорлы натрий және т.б.) цемент массасының 1-2% мөлшерінде қосу арқылы жеделдетуге болады.
П о р т л а ц ц е м е н т т і ң қ а с и е т т е р і: орташа тығыздық, дәл тығыздық, майдалық, су қажеттігі, ұстасу мерзімі, көлемі өзгерісінің бір қалыптылығы және беріктік.
Цементтің бос күйдегі орташа тығыздығы 1000-1100кг/м3, тығыз күйдегі 1400-1700кг/м3. Портланцементтің дәл тығыздығы 3,05-3,15г/см3.
Майдалық цементті тесігі 0,08мм електен өткізгенде қалған бөлігі мен анықталады.
Су қажетті қалыпты қоюлықтағы цемент қамырын жасау үшін жұмсалатын мөлшері мен анықталады.
П о р т л а н ц е м е н т т і ң қ о л д а н ы л у ы
Портланцементті тұтас құйылатын құрастырмалы бетон және темір бетон бұйымдарын жасағанда қолданады.
Портланцемент қосып жасалған бұйымдар мен конструкцияларды жер үсті, жер асты және су асты жағдайларында, су мен сұйықтың алма-кезек әсер ететін жағдайларда қолданады.
Төмен маркалы портладцементті қалау мен сылауға қажет ерітінді жасауға пайдаланады. Теңіз суы, минералдың сулардың әсеріне, ағынды немесе қатты қысыммен ағатын суға тап болатын конструкцияларды жасауға портладцемент қолданбаған жөн. Мұндай жағдайларды цементтің арнаулы түрін – сульфатқа төзімді, пуццоландық портладцемент, қожпортладцемент және басқаларын қолданады.
П о р т л а д ц е м е н т т і ң т ү р л е р і
Бұл цементтердің олардың арнаулы қасиеттері барынша тиімді пайдаланған жағдайларда қолданады.
Т е з қ а т а я т ы н п о р т л а д ц е м е н т (ТҚПЦ) алғашқы үш тәулікте беріктігі қауырт өсуімен сипатталады. Цементтің тез қатаюы күйдірілген кесектің минералдың болуына және майда тартылуына байланысты. ТҚПЦ-ке минералдық қоспаларды (15%-тен артық емес) немесе ұсақталған домна қождарын (20%-ке дейін) қосуға болады.
Созылмалылығы арттырылған портладцемент (САПЦ) портладцемент, күйдірілген кесектік ғаныш және созылмалылық арттыратын қоспамен бірге тарту арқылы алынады.
Қоспалар цемент массасының 0,15-0,25% мөлшерінде қосылады. Бұл цементтің маркалары 400, 500. басқа цементтермен салыстырғанда созылмалылық арттыратын портладцемент майбалшық және бетон қоспаларына жоғары созылмалылық, аязға төзімділік және су өткізбейтіндік дарытады.
Г и д р о ф о б т ы п о р т л а д ц е м е н т (ГПЦ) портладцементті диірменде тартқанда цемент массасының 0,1-0,3% мөлшерінде су жұққызбайтын қоспаларды қосу арқылы алынады. Су жұқтырмайтын қоспалар ретінде сырттай органикалық заттар қолданады: сабыннафт, асидол, синтетикалық майлы қышқылдар және т.б. бұл заттар цемент түйіршіктерін сыртынан орап алады да, су тигізбейді, сондықтан гидрофобты цементтер ұзақ сақталса да, өзінің сусылмалылығын сақтап, мықтылығын жоғалтпайды.
Гидрофобты портладцементті гидротехникалық, жол және аэродром құрылысында және бетон мен майбалшық қоспаларын алысқа тасылмағанда қолданады.
С у л ь ф а т қ а т ө з і м д і п о р т л а д ц е м е н т
(СТПЦ)
мына минералдық құрамындағы күйдірілген кесектікті майдалап тарту арқылы алынады: С3 Ś -50%, С3А-5%, С3А-С4А -22%,
Мg О - проценттен аспайтын мөлщерде. Цементке инертті және
жіті минералдық қоспаларды қосуға болмайды.
Сульфатқа төзімді цемент сульфатқа, аязға, суға
төзімділігімен, аз жылу шығаруымен, алғашқы сәттерде баяу қарқында қатаюмен сипатталады. Оны 400 маркада шығарады.
Сульфатқа төзімді портладцементті гидротехникалық құрылыстарда қолданады.
А қ ж ә н е т ү р л і т ү с т і ц е м е н т т е р
Ақ цементті бояғыш тотықтары аз шикізаттардан (темір, марганец, хром), таза әктастардан, мәрмәрлер мен ақ балшықтардан дайындайды. Ақ цементті 400, 500 маркада шығарады. Ақтығына қарай ол БЦ-І, БЦ-2, БЦ-3 деп аталады.
Түсті цементтерді ақ портладцемент тасына жарыққа және сілтіге төзімді пигменттер қосып тарту арқылы алады. Пигменттер: сурик, охра, ультрамарин.
П у ц ц о л а н п о р т л а д ц е м е н т і деп цемент тасымен ғаныш және мықты минералдық қоспаларды бірге майдалап тарту немесе әрқайсысын жеке ұнтақтап араластыру арқылы алынатын гидравликалық біріктіргішті айтады.
Пуццолан портладцементін 300 және 400 маркада шығарылады тығыздығы бос күйінде 800-1000 тығыздалған қалыпта 1200-1600кг/м3 , су қажеттігі 30-38%. Ұстасу мерзімі, ұнтақтау майдалығы және көлемінің өзгеру бірқалыптығы қарапайым портладцементтікі сияқты. Екеуі бір күйдірілген кезектен дайындалса да, бастапқы кезде пуццоланцементінің беріктігі баяу артады. Алайда 3-4 айда ылғалды орта да қайтадан пуццолан цементімен жасалған бетонның беріктігі портладцементпен жасалған бетон беріктігімен бірдей болады.
Қатайғанда портладцементке қарағанда пуццолан цементі жылуды аз шығарады. Бұл жағдай конструкцияларының деформациясы аса қауіпті үлкен көлемдегі, мысалы, гидротехникалық құрылыстарды салғанда пуццулан цементтің қолдануға мүмкіндік береді. Бірақ 100-тан төмен температурада оның қатаюы күрт боялайды, тіпті тоқтап қалады. Керісінше, жоғары температурада пуццлан қатаюы қарқыны портландцементтің қарағанда қарқынды жүреді.
Пуццулан цементімен жасалған бетондардың суға төзімділігі мен су өткіздігі портландцемент қолданғандағыдан жоғары. Алайда пуццулан цементі аязға төзімсіз, сондықтан алма кезек қатып-жібитін конструкцияларды жасағанды оларды пайдаланбаған жөн.
Қожпортландцемент қүйдірілген портландцемент ұзақталған домналық оның ұстау мерзімін реттеу және қатаюын тездету үшін ғанышты қосып ынтақтаудан шығатын гидрофликалық біріктілгіш зат. Кожцемент бұларды жеке ынтақтап алып араластыру арқылы алынады. Ұсақталған қождың мөлшері цемент массасы көлемінен 21%-тен кем, 60%-тен артық болмауы тиіс.
Қожпортландцементті 300,400 және 500 маркал етіп шығарады. Оның түсі сұрғылт, көкшіл реңгі білінеді. Басқа цементтерден айырмашылығы – оның құрылысында магнитпен тартып алуға болатын металл түйіршіктері көп болады. Бос күйіндегі тығыздығы 1000-1300, тығыз қалпында 1400-1800кг/м3. Портландцементке қарағанда қожпортландцемент қатайғанда жылу шығару төменірек, алайда оның ыстыққа, суға, сульфатқа шыдамдылығы артығырақ. Аязға төзімділігі сәл төменірек.
Портландцем;а, суға, сульфатқа шыдамдылығы артығырақ. Аязға төзімділігі сәл төменірек.
Портландцементке қарағанда қожпортландцементтің қатаюдың бастапқы кезінде беріктігі баяу өседі. Кейін беріктігі ұлғаяды да, 2-3 айдан соң беріктігі бірдей болса да, портландцементтікінен артық болады. Қатаюының төмендеуі төмен температурада айрықша аңғарылады, алайда бұл қожпортландцементті кең қолдануға кедергі бола алмайды, ал қоршаған орта ылғалдылығы бір қалыпта болғанда температураның жоғарулуы қатаюды күрт тездетеді.
Қожпортландцементпен жасалған бетондардың 80-950 С– та өңделгенде, сондай жағдайда портландцемент негізінде жасалған бетондар маркасынан жоғары болады.
Бумен кептіретін камераларда қатаятын темір бетон бұйымдарын жасауға қожортландцементді молынан пайдалануға болады.
Қожортландцемент ыстық цехтар мен сульфат кеміруіне кездесетін құрылыстар конструкцияларын жасауға пайдаланған жөн. Одан, пуццулан цементі сияқты қабырға қалауға қолданатын және сынақ жүргізуге пайдаланатын майбалшықтар жасайды. Ұдайы қатып, жібитін немесе ылғанданып артынан кебетін ортаға орнатылатын конструкциялары жасауға пайдалануға болмайды.
Пуццулан және қожпортландцементтерді жаппай шығару мен пайдалану олардың портландцементтен артықшылықтарына қана байланысты емес, олардың құнының едәуір төмендігіне байланысты.