Строительные материалы, Материаловедение, Микульский В.Г., 2004
Строительные материалы, Материаловедение, Микульский В.Г., 2004.
В книге приведены основы строительного материаловедения и технологии применительно к строительным материалам (сырье, производство, свойства, области применения) и строительные материалы в конструкциях зданий и сооружений. Дана взаимосвязь состава сырья, структуры, свойств и особенностей технологических процессов получения строительных материалов при производстве изделий, конструкций и сооружений.
Учебник предназначен для студентов высших и средних учебных заведений строительных специальностей, а также может быть полезным инженерно-техническим работникам, организаторам производства, строителям-практикам и другим лицам, связанным со строительной индустрией. Четвертое издание, дополненное и переработанное.
СТРОЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.
Материаловедением называют науку, изучающую связь состава, строения и свойств материалов, а также закономерности их изменения при физико-химических, физических, механических и других воздействиях. Всякий материал в конструкциях зданий и сооружений воспринимает те или иные нагрузки и подвергается действию окружающей среды.
Нагрузки вызывают деформации и внутренние напряжения в материале, поэтому проектирование зданий и сооружений требует точных характеристик прочностных и деформативных свойств применяемых материалов, называемых механическими свойствами.
Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу
Строение и основные свойства строительных материалов учебное пособие
Изложены основные свойства строительных материалов с использованием фундаментальных положений термодинамики, молекулярной физики, коллоидной химии и физико-химической механики высококонцентрированных дисперсных систем. Рассмотрена взаимосвязь свойств со структурой материалов, весьма подробно изложены долговечность на примере бетонов и методы повышения качества их путем применения химических модификаторов. Используются результаты фундаментальных исследований ведущих ученых и научных коллективов, выполненных в различных направлениях науки, применительно к рассматриваемой тематике в разных странах, в том числе за последние годы. Для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство. Также может быть полезно инженерно-техническим работникам промышленных предприятий и проектных организаций, организаторам производства и строителям-практикам.
Величко Е.Г. Строение и основные свойства строительных материалов : учебное пособие / Величко Е.Г.. — Москва : Московский государственный строительный университет, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, 2017. — 475 c. — ISBN 978-5-7264-1461-4. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/60775.html (дата обращения: 10.11.2021). — Режим доступа: для авторизир. пользователей
Информация о DOI
«Компания «Ай Пи Ар Медиа» является владельцем Хранилища цифровых научных данных и диапазона индексов DOI для регистрации размещаемых в Хранилище объектов и обеспечивает регистрацию DOI по запросу правообладателя на безвозмездной основе.
Регистрация DOI позволяет обеспечить возможность обращаться к объектам, размещенным в Хранилищах, по их постоянному имени. Цифровой объект включается в мировые научные коммуникации и становится видимым для всего мирового сообщества, повышая потенциал цитирования и использования объекта.
РАЗДЕЛ 1. ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ, УПРАВЛЕНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И НЕДВИЖИМОСТИ
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
(СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ)
Учебное пособие
для студентов заочного обучения по специальности 080502
«Экономика и управление на предприятии (по отраслям)»
| Автор: | профессор, канд. техн. наук Н.А.Сканави |
Москва, 2010
Сканави Н.А. Материаловедение (строительные материалы)
В учебном пособии приведены основы строительного материаловедения и описание главнейших строительных материалов различного назначения. Дана взаимосвязь состава, строения, свойств, областей применения и особенностей технологических процессов производства материалов и изделий.
Учебное пособие предназначено для студентов заочной формы обучения по специальности «Экономика и управление на предприятии (по отраслям)». Учитывая специфику специальности, делаются акценты на экономические аспекты производства и применения материалов и изделий.
ОГЛАВЛЕНИЕ
| ПРЕДИСЛОВИЕ |
| ВВЕДЕНИЕ |
| РАЗДЕЛ 1. ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ |
| Глава 1. Классификация строительных материалов и технологии их производства |
| 1.1. Классификация строительных материалов и методический подход |
| к их изучению |
| 1.2. Общие сведения о технологиях промышленности строительных материалов |
| 1.3. Сырьевая база промышленности строительных материалов |
| Глава 2. Основные свойства строительных материалов |
| 2.1. Связь состава, строения и свойств строительных материалов |
| 2.2. Классификация и характеристика основных свойств строительных материалов |
| Вопросы для самоконтроля к разделу 1 |
| РАЗДЕЛ 2. ПРИРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ |
| Глава 3. Природные каменные материалы |
| 3.1. Общие сведения о горных породах |
| 3.2. Технические требования к каменным материалам |
| 3.3. Добыча, обработка и виды изделий из природного камня |
| Глава 4.Материалы и изделия из древесины |
| 4.1. Состав и строение древесины |
| 4.2. Свойства древесины |
| 4.3. Защита древесины от гниения и возгорания |
| 4.4. Виды материалов, изделий и конструкций из древесины |
| Вопросы для самоконтроля к разделу 2 |
| Глава 6. Неорганические вяжущие вещества |
| 6.1. Общие сведения. Классификация |
| 6.2. Воздушные вяжущие вещества |
| 6.2.1. Гипсовые вяжущие вещества |
| 6.2.2. Воздушная известь |
| 6.3. Гидравлические вяжущие вещества |
| 6.3.1. Портландцемент |
| 6.3.2. Специальные виды портландцемента |
| 6.3.3. Глиноземистый цемент |
| 6.3.4. Расширяющиеся цементы |
| Вопросы для самоконтроля к главе 6 |
| РАЗДЕЛ 4. МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ |
| ВЕЩЕСТВ |
| Глава 7. Бетоны |
| 7.1. Общие сведения, классификация |
| 7.2. Материалы для бетона |
| 7.3. Свойства бетонной смеси |
| 7.4. Основы технологии бетона |
| 7.5. Свойства бетона |
| 7.6. Разновидности бетона |
| Вопросы для самоконтроля к главе 7 |
| РАЗДЕЛ 5. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ |
| Глава 8. Битумные и дегтевые вяжущие и материалы на их основе |
| 8.1. Общие сведения, классификация |
| 8.2. Битумы |
| 8.3. Дегти |
| Вопросы для самоконтроля к главе 8 |
| Глава 9. Полимерные строительные материалы |
| 9.1. Общие сведения |
| 9.2. Состав пластмасс |
| 9.3. Основы технологии строительных изделий из пластмасс |
| 9.4. Основные свойства строительных пластмасс |
| 9.5. Применение полимерных материалов и изделий |
| Вопросы для самоконтроля к главе 9 |
| РАЗДЕЛ 6. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ |
| Глава 10. Теплоизоляционные материалы |
| 10.1. Общие сведения, классификация |
| 10.2. Способы создания высокопористого строения |
| 10.3. Свойства теплоизоляционных материалов |
| 10.4. Основные виды теплоизоляционных материалов и особенности применения |
| Вопросы для самоконтроля к главе 10 |
| ЗАКЛЮЧЕНИЕ |
| ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ |
| Примеры вариантов контрольного задания |
| Методические указания к выполнению контрольного задания |
| РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие «Материаловедение (строительные материалы)» для студентов заочного обучения по специальности «Экономика и управление на предприятии» написано в соответствии с Рабочей программой дисциплины и ориентировано на экономистов и менеджеров строительного профиля.
Программой дисциплины “Материаловедение (строительные материалы)” предусматривается изучение общих основ современного строительного материаловедения: номенклатуры, состава, строения, свойств, областей применения строительных материалов, а также основных принципов технологических процессов производства материалов.
Учитывая вероятные сферы деятельности выпускников, а также существенный удельный вес материалов в стоимости строительства, преподавание данной дисциплины будущим экономистам строительного комплекса является необходимым и актуальным.
Студенты должны уметь применять полученные знания на практике при оценке качества строительных материалов, при выборе материалов для различных условий эксплуатации, при решении вопросов ресурсосбережения, охраны окружающей среды, экономической эффективности и т.д.
Учебное пособие содержит теоретическую и практическую часть. Материал теоретической части сопровождается контрольными вопросами. Практическая часть включает примеры задач, решение которых требует от студентов активного владения материалом. В конце учебного пособия приводится список рекомендуемой литературы.
Учитывая специфические особенности заочной формы обучения и требования компактности изложения, некоторые сведения о материалах даются в табличной форме (основные свойства материалов, разновидности цементов, разновидности бетонов и проч.). Это отличается от традиционной формы изложения (когда сведения о материале могут быть «размыты» в тексте) и позволяет выявить именно те факторы, на которые следует обратить внимание при сравнении материалов, их характерные особенности, например, наглядно показать отличия различных видов цемента от традиционного портландцемента.
ВВЕДЕНИЕ
Затраты на материалы составляют более половины общей стоимости строительно-монтажных работ и около 1/3 капитальных вложений в хозяйство страны. Для нужд промышленности строительных материалов ежегодно добываются миллиарды тонн минерального сырья. Четверть всех железнодорожных и более половины речных перевозок приходится на минеральные материалы.
РАЗДЕЛ 1. ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
Глава 1. КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ ПРОИЗВОДСТВА
Глава 2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Вопросы для самоконтроля к разделу 1
1. Как классифицируются строительные материалы по условиям их работы в сооружении?
2. Какой методический подход рекомендуется при изучении строительных материалов?
3. Какие технологии применяются для получения строительных материалов? Их краткая характеристика.
4. Назовите основные источники сырья для промышленности строительных материалов.
5. Какие виды промышленных отходов используются для производства строительных материалов и в чем заключается эффективность их применения?
6. Как можно выразить состав материала? Как состав материала влияет на его свойства?
7. Что такое композиты?
8. В чем заключается взаимосвязь строения и свойств материала? Уровни изучения строения материала.
9. На какие основные группы делятся свойства строительных материалов? Дайте характеристику основных групп.
10. Назовите и охарактеризуйте параметры состояния и структурные характеристики материалов, приведите их определения, формулы, размерности.
11. Назовите основные гидрофизические (теплофизические, механические) свойства материалов, приведите их определения, формулы, размерности.
Состав и строение древесины
Строениедревесины изучают на макро- и микроуровне. Макроструктуройназывают строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом. Макроструктуру изучают на трех основных разрезах ствола: поперечном (торцевом) – он делается перпендикулярно оси ствола, радиальном, проходящем вдоль оси ствола через его сердцевину, и тангенциальном, проходящем по хорде вдоль ствола. На этих разрезах можно различить следующие части ствола: сердцевину (тонкая полая трубка в самом центре – клетки первого года жизни дерева), кору, луб, камбий, годичные кольца, заболонь, ядро, сердцевинные лучи.
Каждое годичное кольцо состоит из слоя ранней древесины, образовавшейся весной и в начале лета, и поздней, которая образуется к концу лета. Ранняя древесина состоит из крупных тонкостенных клеток и на срезе выглядит светлой. Поздняя древесина имеет мелкие толстостенные клетки; она менее пориста, обладает большей прочностью и имеет темный цвет.
Сердцевинные лучи состоят из клеток, вытянутых в поперечном направлении, и служат для создания запаса влаги и питательных веществ на зимнее время. Древесина легко раскалывается и растрескивается по сердцевинным лучам.
Свойства древесины
К отрицательным свойствам древесины, ограничивающим ее применение, относятся анизотропия свойств – разные свойства по разным направлениям (следствие волокнистого строения), высокая гигроскопичность, склонность к короблению и растрескиванию, загниваемость, возгораемость, наличие пороков. Эти недостатки частично или полностью устраняются техническими мероприятиями.
Порокаминазывают недостатки древесины, появляющиеся во время роста дерева и хранения пиломатериалов на складе. Степень влияния пороков на пригодность древесины зависит от их вида, места расположения, размеров, а также от назначения древесной продукции. Один и тот же порок в некоторых видах продукции делает древесину непригодной, а в других понижает ее сортность или не имеет существенного значения.
Пороки древесины делят на несколько групп:
— пороки формы ствола (сбежистость – значительное уменьшение диаметра по длине ствола; закомелистость – резкое увеличение диаметра нижней комлевой части ствола; кривизна);
— пороки строения древесины (наклон волокон – косослой вызывает резкое снижение прочности древесины; свилеватость – расположение волокон в виде волн или завитков; крень – смещение сердцевины; двойная сердцевина);
— трещины (метик, морозные трещины, трещины усушки идут по сердцевинным лучам, отлуп – по годовым кольцам);
— грибные поражения и химические окраски – вызываются грибами, использующими древесину в качестве питательной среды, или микроорганизмами;
— повреждения насекомыми – червоточины;
— покоробленности – нарушение формы пиломатериалов при изменении влажности древесины (поперечная, продольная и винтообразная покоробленность – крыловатость).
Вопросы для самоконтроля к разделу 2
1. Как получают природные каменные материалы?
2. Что такое минерал, горная порода?
3. Как классифицируются горные породы?
4. Охарактеризуйте группу магматических (осадочных, метаморфических) горных пород.
5. Как происхождение горных пород влияет на их строение и свойства?
6. Каковы технические требования к каменным материалам?
7. Назовите и охарактеризуйте основные виды изделий из природного камня
по способу обработки.
8. Каков химический состав древесины?
9. Назовите основные элементы макро- и микроструктуры древесины.
10.Перечислите положительные и отрицательные свойства древесины.
11. Что подразумевается под пороками древесины?
12. Какие виды влаги различают в древесине и как свойства древесины зависят от влажности?
13. Как защищать древесину от гниения и возгорания?
14. Назовите и охарактеризуйте основные виды материалов, изделий и конструкций из древесины.
Общие сведения
Керамическиминазываются искусственные каменные материалы и изделия, получаемые из минерального сырья путем формования и последующего обжига при высоких температурах.
В настоящее время керамические изделия, в т.ч. специальные, широко используются не только в строительстве, но и в машиностроении, ядерной энергетике, электронной, ракетной и других отраслях промышленности. Значительный интерес представляет оксидная техническая керамика, а также металлокерамика.
Современное строительное производство использует широкий круг керамических материалов и изделий с различными свойствами. Их классифицируют по ряду признаков:
— по назначению керамические изделия подразделяются на стеновые, кровельные, отделочные, для полов, для перекрытий, дорожные, санитарно-технические, кислотоупорные, теплоизоляционные, огнеупорные, заполнители для бетонов и др.;
— по структуре разделяют на пористые, имеющие водопоглощение по массе более 5% (кирпич и камни стеновые, кровельные, облицовочные материалы, дренажные трубы и др.) и плотные, имеющие волопоглощение по массе менее 5% (плитки для пола, дорожный кирпич, стенки канализационных труб и др.).
— по температуре плавления подразделяются на легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350 0 С), тугоплавкие (1350 0 С-1580 0 С), огнеупорные (1580 0 С-2000 0 С), высшей огнеупорности (более 2000 0 С).
Керамические материалы занимают одно из первых мест по объемам производства не только благодаря широкой номенклатуре изделий и высокой долговечности, но и сравнительной простоте технологии при больших запасах широко распространенного сырья.
Вопросы для самоконтроля к главе 5
1. Какие материалы и изделия называют керамическими?
2. На основе каких признаков принято классифицировать керамические изделия?
3. Каковы состав и свойства глин, как основного сырья для производства керамики?
4. Какие добавки и с какой целью вводят в состав керамической массы?
5. Чем обусловлена пластичность глин? Как ее регулируют?
6. Назовите основные этапы производства керамических изделий.
7. Какие способы формования изделий Вы знаете?
8. При какой температуре и почему проводят сушку и обжиг керамических изделий?
9. Какие процессы происходят при обжиге глин? Что такое «недожог» и «пережог»?
10. Назовите свойства и виды стеновых керамических изделий.
11. Перечислите и кратко охарактеризуйте основные виды керамических изделий.
Воздушные вяжущие вещества
Гипсовые вяжущие вещества
Технологический процесс производства гипсовых вяжущих состоит в измельчении гипсового камня и последующей тепловой обработке (дегидратации). В зависимости от температуры обжига гипсовые вяжущие подразделяют на низкообжиговые (110-180 0 С) и высокообжиговые (600-900 0 С).
Используемые технологические схемы отличаются друг от друга числом и последовательностью основных операций. Широко распространена схема производства низкообжиговых гипсовых вяжущих (строительный гипс) в варочных котлах или печах. Применяются также установки совмещенного помола и обжига. Тепловая обработка в этих условиях производится при атмосферном давлении, вода из исходной горной породы выделяется и удаляется в виде пара:
CaSO4.2H2O = 
+ 1,5Н2О 
-Q
Высокообжиговые гипсовые вяжущие получают обжигом дробленого гипсового камня или ангидрита во вращающихся печах с последующим размолом продукта обжига.
Высокообжиговый гипс состоит из ангидрита СаSО4 и 3-5% СаО, образующегося при разложении СаSО4 и выполняющего роль катализатора при твердении СаSО4. Высокообжиговый гипс получают обжигом гипсового камня при температуре 800-1000 0 С и последующим помолом, в отличие от строительного гипса он медленно схватывается и твердеет, но его водостойкость и прочность выше.
Твердение строительного гипса происходит в результате растворения 
— полугидрата, образования его пересышенного раствора, в котором возникают зародыши кристаллов двугидрата:
+ 1,5Н2О= CaSO4.2H2O + Q (экзотермическая реакция).
По теории твердения А.А.Байкова выделяют три периода твердения:
— период кристаллизации – кристаллизация новообразований, рост кристаллов, их срастание, образование кристаллизационной структуры; твердение системы и рост ее прочности.
Основные свойства гипсовых вяжущих определяются по стандартным методикам.
Тонкость помола определяется в зависимости от остатка на сите 0,2 мм при просеивании пробы гипса; различают вяжущие грубого, среднего и тонкого помола.
Водопотребность определяется количеством воды в % от массы вяжущего, необходимым для получения гипсового теста стандартной консистенции. Консистенция оценивается по диаметру расплыва лепешки из гипсового теста на вискозиметре Суттарда.
Чтобы получить удобоукладываемое гипсовое тесто, необходимо взять 50-70% воды от массы гипса, а на химическую реакцию гидратации требуется лишь 18,6% Н2О. Избыток воды затем испаряется, что обуславливает большую пористость (40-60% и более), и соответственно, невысокую прочность.
По срокам схватывания различают группы гипсовых вяжущих, приведенные в таблице 6.1.
Марку гипса (от Г-2 до Г-25, где цифра обозначает предел прочности при сжатии, МПа) определяют по результатам испытаний образцов-балочек размерами 40х40х160 мм через 2 ч после изготовления. Балочки испытывают на изгиб, а образовавшиеся при этом половинки – на сжатие.
Особенностью процесса твердения гипса является небольшое увеличение до 1% в объеме, что благоприятно для изготовлении архитектурных деталей (рельефов) способом литья.
Воздушная известь
Сырьем для воздушной извести являются указанные выше горные породы при содержании примеси глины в них не более 6%.
Производство известковых вяжущих включает следующие основные технологические операции:
— подготовка сырья и топлива к обжигу (дробление, сортировка по крупности и проч.);
— обжиг при температуре 900-1200 0 С;
— превращение продукта обжига в порошок путем гашения или помола;
— упаковка готового продукта.
Обжиг известняка производят в шахтных или вращающихся печах. Применяют также установки для обжига известняка “в кипящем слое”. Обжигают известняк до возможно более полного удаления СО2 по реакциям:
Гашение воздушной извести протекает с выделением такого большого количества тепла, что смесь закипает, поэтому комовую негашеную известь называют известью-кипелкой:
Продукт гашения – гашеная известь из-за испарения воды самопроизвольнорассыпается в тонкодисперсный порошок, который называют известью-пушонкой (от слова «пух»).. Воздушная известь – единственное вяжущее, которое можно перевести в тонкодисперсное состояние не только помолом, но и гашением.
Таким образом, из комовой негашеной извести можно получить:
Твердение гашеной извести происходит медленно, на воздухе, ускоряется сушкой и обусловлено несколькими одновременно протекающими процессами:
— высыханием раствора, сближением кристаллов Са(ОН)2 и их срастанием;
— карбонизацией за счет поглощения углекислоты из воздуха:
— ростом кристаллов, увеличением площади контактов их срастания и повышением прочности камня.
Основные свойства воздушной извести:
— высокая пластичность известкового теста в т.ч. в смеси с песком, причем чем выше содержание основных оксидов (СаО + MgО) в извести, тем пластичнее известковое тесто и тем выше ее сорт;
Воздушную известь применяютв растворах для каменной кладки без добавок и с добавками цемента, для штукатурных работ, как составную часть смешанных вяжущих (известково-шлаковые, известково-пуццолановые и проч.), для бетонов низких марок при работе конструкций в воздушно-сухих условиях, для изготовления силикатного кирпича и силикатных бетонов.
Портландцемент
Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают высокоосновные силикаты Са (70-80%). Его получают совместным помолом клинкера с добавкой природного гипса (3-5%). Клинкер представляет собой зернистый камнеподобный материал, получаемый обжигом до спекания (при 1450 0 С) тщательно подобранной сырьевой смеси. Добавка гипса вводится для регулирования сроков схватывания портландцемента.
Открытие портландцемента (1824-1825 гг.) связывают с именами Е.Г.Челиева и Д.Аспдина (Великобритания).
Сырьем для производства портландцемента служат:
— известняки с высоким содержанием СаСО3 (мел, плотный известняк и др.);
— глинистые породы состава Al2O3.nSiO2.mH2O (глины, глинистые сланцы);
— корректирующие добавки (пиритные огарки, трепел, опока, бокситы и др.).
Соотношение между карбонатными и глинистыми составляющими сырьевой смеси 3:1 (75% известняка и 25% глины).
Производство клинкера складывается из следующих технологических операций:
— добыча и доставка сырьевых материалов, их подготовка;
— приготовление сырьевой смеси заданного состава путем помола и смешивания сырьевых компонентов в определенном количественном соотношении;
— обжиг сырьевой смеси до спекания;
— интенсивное охлаждение клинкера;
Производство портландцементавключает:
— подготовку минеральных добавок (дробление, сушку);
— дробление гипсового камня;
— помол клинкера с активными минеральными добавками и гипсом;
— складирование, упаковку и отправку цемента потребителю.
Производство клинкера может осуществляться сухим, мокрым и комбинированным способом.
Сухой способ заключается в приготовлении сырьевой муки в виде тонкоизмельченного сухого порошка (из сухих или предварительно высушенных материалов) с остаточной влажностью 1-2%.
Комбинированный способ заключается в том, что приготовленный шлам до поступления в печь обезвоживается на фильтрах до влажности 16-18%. Однако энергоемкость производства в целом остается высокой.
Обжигсырьевой смеси осуществляется в основном во вращающихся печах, работающих по принципу противотока. Печь имеет небольшой наклон и вращается со скоростью 1-2 об/мин. При мокром способе производства длина печи достигает 185 м. Сырье подается в печь со стороны ее верхнего (холодного) конца и при вращении печи медленно двигается к нижнему (горячему) концу, со стороны которого вдувается топливо (природный газ, мазут, воздушно-угольная смесь), сгорающее в виде 20-30-метрового факела. Двигаясь навстречу горячим газам, образующимся при сгорании топлива, сырье проходит различные температурные зоны. В каждой зоне проходят различные физико-химические превращения, в результате которых и получается цементный клинкер. Полученный в печи раскаленный клинкер поступает в холодильник, где резко охлаждается холодным воздухом. Клинкер выдерживают на складе 1-2 недели.
Химический состав клинкера выражают содержанием оксидов (% по массе):
В процессе обжига, доводимого до спекания смеси, главные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферрит кальция в виде минералов кристаллической структуры, а некоторая их часть входит в стекловидную фазу.
Минеральный состав клинкера:
—свободные оксиды кальция и магния могут присутствовать в виде зерен (СаО своб) и в виде минерала периклаза (MgО своб); их содержание не должно превосходить 1% и 5% соответственно; в случае их повышенного содержания может проявляться неравномерное изменение объема цемента при твердении и появление трещин;
— щелочные оксиды Na2O и К2О – их содержание не должно превышать 0,6%, так как при большем содержании они могут явиться причиной коррозии цементного бетона.
Твердениепортландцемента происходит благодаря сложным физико-химическим процессам взаимодействия клинкерных минералов и гипса с водой.