Контрольная работа: Дорожно-строительные материалы

Текстура (сложение) горной породы . Текстура характеризует относительное расположение и распределение породообразующих минералов, пор и микротрещин в породе. Текстура может быть плотная, полосчатая, сланцеватая, пористая, ячеистая. Породы с плотной текстурой более прочны, устойчивы, теплопроводны, они лучше полируются, чем пористые разновидности. С увеличением пористости (ноздреватости) понижается прочность и стойкость горной породы против выветривания. Сланцеватые породы анизотропны, они сравнительно менее погодоустойчивы, а при ударах раскалываются по направлению сланцеватости.

В процессе формирования горных пород в результате неравномерного охлаждения массивы пронизываются трещинами, которые в процессе выветривания увеличиваются. В результате массивы разбиваются на отдельности определенной величины и формы. Различают пластовые, или плитняковые, кубовидные , столбчатые , шаровые отдельности. Трещиноватость массивов облегчает добычу и обработку пород, но в то же время ограничивает возможность их применения.

4. Низкообжиговый строительный гипс

Сырьё, свойства, применение. Гипсовыми вяжущими веществами называют материалы, состоящие из полуводного гипса или ангидрита и получаемые обычно тепловой обработкой природного двуводного гипса и помолом продукта обжига. Гипсовые вяжущие вещества в зависимости от температуры тепловой обработки гипсового сырья разделяют на две группы: низкообжиговые (собственно гипсовые) и высокообжиговые (ангидритовые).

Низкообжиговые гипсовые вяжущие являются быстротвердеющими и получают их при нагреве природного гипса (Са80₄ х 0,5Н₂ 0) до температуры 11О ... 180°С, при этом происходит частичная дегидратация исходного сырья с образованием полуводного гипса (Са8О₄ -0,5Н₂ О).

К низкообжиговым гипсовым вяжущим относятся строительный, формовочный и высокопрочный гипс.

Строительным гипсом называют воздушное вяжущее вещество, состоящее из полуводного гипса (Са80₄ • 0,5Н₂ 0) -модификации, получаемое путем тепловой обработки природного гипсового камня при температуре 110 . . . 180°С и нормальном давлении с последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок. В этих условиях кристаллизационная вода выделяется из двуводного гипса в основном в виде пара, что сопровождается образованием преимущественно -полугидрата в виде мелких кристаллов. Такой гипс обладает повышенной водопотребностью (60 ... 65 % воды), а следовательно, и меньшей прочностью. Двугидрат переходит в полугидрат по схеме Са80₄ 2Н₂ 0 = Са8О₄ 0,5Н₂ 0+ + 1,5Н₂ 0 (с поглощением тепла). Производство строительного гипса из плотной гипсовой породы состоит из трех главных операций: дробления гипсового камня, помола и обжига. По основным способам производства строительный гипс можно разделить на следующие группы, характеризующиеся:

предварительной сушкой и измельчением сырья в порошок с последующей дегидратацией гипса - обжиг в гипсоварочных котлах.

совмещением операций сушки, помола и обжига двуводного гипса;

обжигом гипса в виде кусков различных размеров (в шахтных, вращающихся, камерных и других печах) и измельчением полугидрата в порошок после обжига.

При смешивании с водой строительный гипс превращается в гипсовое тесто, которое на воздухе очень быстро твердеет, расширяясь и нагреваясь при этом. Скорость схватывания гипса строительного — в течение нескольких минут, и расширение при твердении делают строительный гипс незаменимым материалом для изготовления в формах как архитектурных деталей (розетки, лепные украшения, карнизы), так и всевозможных моделей.

Технологические процессы производства гипса с обжигом его во вращающихся печах легко переводятся на автоматическое управление, при этом уменьшается расход энергии. Гипс из вращающихся печей отличается пониженной водопотребностью при получении теста нормальной густоты (48 ... 55 %) по сравнению с гипсом из варочных котлов (60 . . . 65 %) . Строительный гипс хранят обычно в круглых силосах.

Строительный гипс является быстросхвывающимся и быстротвердеющим вяжущим материалом. Скорость схватывания измеряется минутами в соответствии с ГОСТ 125 - 79. Строительный гипс применяют для производства гипсовой сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей, элементов заполнения междуэтажных и чердачных перекрытий зданий, вентиляционных коробов и других изделий и деталей, используемых в конструкциях зданий и сооружений при относительной влажности воздуха не более 65 %. Гипсовые изделия обладают невысокой плотностью, негорючестью и рядом других ценных свойств.

Большие объемы гипса используются для изготовления штукатурных и кладочных растворов. Особенно перспективно использование сухой гипсовойштукатурки. ГЦПВ вследствие его повышенной водостойкости применяют для изготовления санитарно-технических кабин, ванных комнат, вентиляционных каналов. При использовании гипса строительного для изготовления растворов, к нему добавляют специальные замедлители схватывания, так как в противном случае раствор схватится и затвердеет раньше, чем его применят. Недостатком гипса строительного является потеря прочности при насыщении водой.

5. Опишите подробно процессы, происходящие при обжиге сырьевой смеси, для получения портландцементного клинкера

Процессы, происходящие при обжиге во вращающихся печах. Обжиг сырьевой смеси и получение клинкера сопровождается сложными физическими и физико-химическими процессами.. Шлам, попадая в печь, подвергается воздействию дымовых газов, в результате чего происходит испарение свободной воды. Подсушенный материал загустевает, образуя крупныекомья, которые затем распадаются более мелкие гранулы (зона сушки). При последующем движений по длине печи материал попадает в зону подогрева с температурой от 200 до 700°С, где выгорают органические примеси и начинается дегидратация каолинита 2SiO₂ ^Х АL₂ О₃ -nН₂ 0 и других глинистых минералов с образованием каолинитового: ангидрита АL₂ О₃ -2SiO₂ (600 . . . 700° С). Обе эти зоны занимают до 50 ... 55% длины печи.

В третьей зоне (кальцинирования ) при интервале температур 700… 1100° происходят диссоциация карбонатов СаСОз и МgСО₃ и разложение глинистого компонента на оксиды SiO₂ , АL₂ 0₃ , Fе₂ 0₃ . Уже при температурах 750 . . . 800°С начинаются реакции в твердом состоянии между составляющими материалами, интенсивность которых возрастает с повышением температуры до 1000 . . .1100°с1 (конец зоны кальцинирования).

В зоне кальцинирования образуются следующие минералы: = 2СаО-SiO₂ , СаО-АL₂ О_э и 2СаО-Fе₂ О₃ . С повышением температуры от 1100 до 1300°С интенсивность образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция возрастает, что сопровождается значительным выделением тепла. Короткий участок печи, где температура материала повышается на 150 ... 200°С, получил название экзотермической зоны. В зоне экзотермических реакций возрастает скорость образования 2СаО-SiO₂ , а также формируются ЗСаО-АL₂ O₃ и 4СаО-АL₂ 0₃ -Fе₂ Оз. В материале, кроме этих минералов, содержится некоторое количество свободного оксида кальция.

В зоне спекания (1300 . . . 1450°С) происходит частичное плавление сырьевой смеси, образуется расплав (жидкая фаза) в количестве 20 ... 30% объема обжигаемой смеси. В присутствии жидкой фазы создаются благоприятные условия для образования основного минерала портландцемента трехкальциевого силиката ЗСаО-SiO₂ из 2СаО-SiO₂ и СаО. Это соединение (С₃ S) мало растворимо в расплаве, поэтому выделяется из него в виде мелких кристаллов, в последующем увеличивающихся в размерах. Выделение из расплава СзS сопровождается понижением в нем концентрации С₂ S и СаО, что приводит к переходу в расплав новых порций этих веществ, оставшихся в твердом состоянии в общей массе материала. Это обусловливает дальнейший ход процесса образования в расплаве и выделения из него СзS до почти полного связывания СаО с С₂ 5.

После зоны спекания обжигаемый материал переходит в зону охлаждения , где температура понижается от 1300 до 1000° С.

По выходе из печи клинкер, состоящий из прочных камневидных окатанных гранул ("горошка") зеленовато-серого цвета, быстро охлаждается воздухом с температуры 1000 до 100 .. . 200°С в холодильниках (барабанных, рекуператорных, колосниковых). Быстрое охлаждение предотвращает образование крупных кристаллов с сохранением в клинкере некоторой доли (5 . . .15 %) стекловидной фазы. Это обеспечивает повышение активности и сульфатостойкости цемента. Клинкер выдерживается на складе 1 ... 2 недели с целью гашения части оставшейся свободной извести и ее карбонизации при контакте с воздухом. Образующийся в результате обжига сырьевой смеси клинкер содержит следующие минералы: алит ЗСаО-SiO₂ (сокращенно С₃ S) 37 ... 60%; белит 2СаО-SiO₂ (сокращенно С₂ S) 15 . . .37%; алюминат 2СаО-АL₂ 0₃ (сокращенно С₃ А) 5 ... 15 %; алюмоферрит 4СаО-АL₂ Оз-Fе₂ Оз (сокращенно С₄ АF) 10 ... 18 %. В клинкере может содержаться в небольшом количестве МgО (не более 5 %) и СаО (менее 1 %). Качество цементного клинкера характеризуют не только химическим и минеральным составом, но и численными значением модулей, выражающих соотношения между количествами главнейших оксидов, взятыми в процентах.