Курсовая работа: Цех обжига портландцемента
ОМ(m)= 
Значение основного модуля ОМ, обозначаемого также буквой m, у современных цементных клинкеров колеблется в пределах 1,7—2,4. Однако характеристика качества клинкера только по показателю гидравлического модуля оказалась недостаточной, что потребовало введения еще двух модулей - силикатного и глиноземного.
Силикатный или кремнеземный модуль СМ (или n) показываетотношение между количеством кремнезема, вступившего в реакцию с другимиокислами, и суммарным содержанием в клинкере глинозема и окиси железа
СМ(n) = 
СМ определяет в цементе отношение между минералами-силикатами и минералами-плавнями (алюмоферритной и алюминатной составляющими клинкера). Его численное значение для обычного портландцемента колеблется в пределах 1,7—3,5, а для сульфатостойкого повышается до 4 и более.
Глиноземный или алюминатный модуль ГМ (или р) представляет собой отношение содержания (%) глинозема к содержанию (%) окиси железа:
ГМ (р) = 
ГМ определяет в клинкере соотношение между трехкальциевым алюминатом СзА и железосодержащими соединениями. Значение этого модуля для обычных портландцементов находится в пределах 1—2,5. При прочих равных условиях при повышенном СМ сырьевая смесь трудно спекается, а цемент медленно схватывается и твердеет, но обладает высокой прочностью в отдаленные сроки. При малом значении ГМ портландцементы обладают повышенной стойкостью в минерализованных водах. Цементы с высоким ГМ быстро схватываются и твердеют, но имеют пониженную конечную прочность.
Кюль выдвинул понятие об «идеальном» клинкере, характеризующемся высокой прочностью и состоящем только из таких высокоосновных соединений, как ЗСаО * SiO2 , ЗСаО * А12 O3 и 2СаOFе2 O3 . Отношения по массе между главными окислами в таком случае должны определяться по формуле
СаО = СН(2,8 * SiO2 + 1,65 * А12 O3 + 0,7 Fе2 O3 ).
В этой формуле Кюль ввел коэффициент СH, называемый «степенью насыщения» окисью кальция кислотных окислов. Позднее советские исследователи В. А. Кинд и В. Н. Юнг, принимая, что при обжиге клинкера в первую очередь образуются С2 S, СзА, С4 AF и СаSO4 и лишь в последующем избыток окиси кальция начинает связываться с С2 S, давая С3 S, предложили свою формулу для оценки соотношения между главными окислами цементного клинкера:
КН = 
Эта формула учитывает, что в клинкере может оказаться в несвязанном состоянии СаО, а также кремнезем. Коэффициент КН, называемый коэффициентом насыщения, показывает отношение количества окиси кальция в клинкере, фактически связанной с кремнеземом, к количеству ее, теоретически необходимому для немного связывания двуокиси кремния в трехкальциевый силикат.
При расчете сырьевых смесей пользуются упрощенной формулой коэффициента насыщения:
КН = 
Портландцементный клинкер может иметь монадобластическую микроструктуру с четкой кристаллизацией алита и белита и равномерным распределением их в объеме клинкерных зерен. Клинкеры, характеризующиеся плохой кристаллизацией алита и белита и скоплениями полей нераскристаллизованных минералов, имеют микроструктуру, называемую гомеробластической. Из клинкеров монадобластической структуры при помоле получаются цементы более высокой активности (на 10 12 МПа) по сравнению с цементами из гомеробластических клинкеров даже при одинаковом химическом составе.
Характеристику клинкера по минералогическому составу устанавливают, определяя процентное содержание в нем основных клинкерных минералов: С3 S (алита), С2 S (белита), СзА и С4 AF – главных носителей вяжущих свойств портландцемента. Содержание их в клинкере можно определить экспериментальными методами (петрографическим, термографическим, рентгенографическим и др.), а также рассчитать по данным химического анализа. Современные экспериментальные способы дают более точные результаты, чем расчетный, однако последний достаточно широко используют для приближенного определения содержания в клинкере основных минералов.
Минералогический состав обычных портландцементных клинкеров колеблется в пределах:
С3 S = 45-60%; С2 S = 20 - 30%; СзА = 3 - 15%; С4 AF = 10 - 20%.
Характеристика выпускаемой продукции
Глубокое понимание свойств портландцемента и требований, предъявляемых к нему, а также проектирование и выбор клинкера определенного минералогического состава возможны только при знании процессов, протекающих при формировании цементного камня из цементного порошка.
Цемент, затворенный водой и перемешанный с ней, образует пластичное цементное тесто. Это тесто постепенно загустевает и переходит в камнеподобное состояние. Превращение порошка цемента в цементный камень с переходом через стадию образования пластичного цементного теста определяется физико-химическими процессами, происходящими между цементом и водой.
Клинкерные минералы, входящие в состав цементного зерна, и гипс, взаимодействуя с водой, образуют новые соединения- гидраты.
Реакции между порошком цемента и водой протекают в такой последовательности.
Вскоре после затворения цемента жидкая фаза цементного теста из-за ограниченной растворимости клинкерных минералов превращается в насыщенный раствор.
Дальнейшая гидратация вызывает пересыщение раствора. Пересыщенные растворы в обычных условиях существовать не могут, из них начинает выпадать растворенное вещество в виде мельчайших частиц, в данном случае выпадают гидраты клинкерных минералов. Эти частицы обладают клеящей способностью, которая передается цементному тесту. В результате оно хорошо прилипает к различным телам и склеивает их.
Вследствие поглощения воды клинкерными минералами при их гидратации содержание свободной воды в цементном тесте уменьшается. Цементное тесто начинает загустеватъ (упрочняться), теряя клеящую способность и пластичные свойства.
Период, в течение которого цементное тесто приобретает некоторую прочность, называют временем схватывания. В зависимости от величины этой прочности различают начало и конец схватывания цементного теста. В конце схватывания оно представляет собой камнеподобное вещество.
Дальнейшее приобретение прочности цементным камнем вызывается кристаллизацией продуктов гидратации. Образующиеся при этом кристаллические сростки пронизывают цементный камень во всех направлениях и как бы армируют его, обеспечивая высокую прочность.