Корректирующие добавки

Для производства цемента могут применяться как природные вещества, так и промышленные продукты. Исходными материа­лами служат минералы, содержащие главные составные части цемента: оксид кальция, кремнезем, глинозем и оксид железа. Эти компоненты редко содержатся в нужном соотношении в каком-либо одном виде сырья. Поэтому часто приходится подбирать сырьевую смесь по расчету из составляющей, бога­той известью (карбонатный компонент), и составляющей, бед­ной известью, но содержащей кремнезем, глинозем и оксид же­леза (глинистый компонент). Двумя основными компонентами сырьевой смеси, как правило, служат известняк и глина или из­вестняк   и   мергель.

Карбонатные породы .Содержание карбонатного компонента в цементной сырьевой смеси обычно достигает 76-80%. Поэтому химические и физи­ческие свойства этого компонента оказывают решающее влияние на выбор технологии производства цемента для строительстваи производст­венных   агрегатов.

Известняк. Карбонат кальция широко распро­странен в строительстве домов. Для производства портландцемента приго­ден карбонат кальция всех геологических формаций. Наиболее чистыми формами известняка являются известковый шпат (кальцит) и арагонит. Известковый шпат имеет гексагональную кристаллическую структуру, а арагонит - ромбическую. Макрозернистой разновидностью известкового шпата является мрамор. Однако использовать мрамор для производства цемен­та   неэкономично.

Наиболее распространенными и часто похожими на мрамор формами карбоната кальция являются известняк и мел. Известняк имеет в основном мелкозернистую кристаллическую струк­туру. Твердость известняка определяется его геологическим воз­растом: чем древнее геологическая формация, тем, как прави­ло, тверже известняк. Твердость известняка находится в интер­вале от 1,8 до 3,0 по шкале твердости iVlooca. Наиболее чистый известняк име­ет белый цвет. Чаще всего в известняке содержатся примеси глинистых веществ и соединений железа, которые и определяют его цвет.

 Мел. С точки зрения геологии мел является относи­тельно молодой осадочной породой, образовавшейся в мело­вой период. В противоположность известняку мел имеет более рыхлую, землистую структуру. Это свойство позволяет отнести мел к сырью, как бы специально предназначенному для мокро­го способа производства цемента. Добыча мела про­изводится без взрывных работ и, кроме того, мел не требует дробления. Применение такого сырья в строительстве домов значительно снижает стои­мость производства цемента.

Мергель. Известняк с примесями кремнезема и глини­стых веществ, а также оксида железа называют мергелем. Мер­гели представляют собой переходную ступень к глинам. Благо­даря широкому распространению мергели часто служат сырьем для   производства  строительного цемента.

В геологическом отношении мергели относятся к осадочным породам, образовавшимся при одновременном осаждении кар­боната кальция и глинистых веществ. Твердость мергеля ниже твердости известняка; чем больше глинистых веществ содержит­ся в мергеле, тем ниже его твердость. Иногда в мергеле также содержатся битумные составляющие. Цвет мергеля зависит от глинистых веществ и меняется от желтого до серо-черного. Мер­гели являются прекрасным сырьем для производства строительного цемента так как представляют собой однородную смесь карбонатной и глинистой   составляющих. Известковый мергель, химический состав которого соответ­ствует составу портландцементной сырьевой смеси, применяет­ся для производства так называемого натурального портланд­цемента; однако месторождения такого сырья встречаются редко. В зависимости от количественного соотношения карбонат­ного и глинистого компонентов в состав цементной сырьевой •смеси входят различные карбонатно-глинистые породы.

 Глинистые породы

Другим важным сырьем для производства строительного цемента является глина. Глины в основном представляют собой продукты выветривания щелочных и щелочноземельных алюмосиликатов, таких как полевые шпаты и слюды. Основными компонентами глин являются гидроалюмосили­каты. Глины подразделяются на следующие минеральные груп­пы: группа каолинов, каолинит, диккит, накрит, галлуазит; группа монтмориллонитов - монтморилло­нит, бейделлит, нонтронит, сапонит. Группа щелочесодержащих глин - глинистые гидрослюды, включая иллит,- минералы с различным соотношением. Минералы группы каолинов различаются содержанием Si0₂, кристаллографической структурой и оптическими свойствами. Название «каолинит» применяется для обозначения основного минерала группы. Глинистые минералы имеют тонкозернистую текстуру; размеры зерен, как правило, не превышают 2 мкм.  Точка плавления глин находится в интервале 1150-1785°С (конус   Зегера   № 1-35). Химический состав глин различен; имеются глины, содержа­щие чистые глинистые минералы, и глины, в состав которых входит значительное количество химических примесей, напри­мер, гидроксид железа, пирит, кварц, карбонат кальция и т. д. Гидроксид железа чаще всего является красящим компонентом глины; различную окраску глинам также могут придавать ор­ганические вещества. Глина без примесей имеет белый цвет. Главным источником появления щелочей в цементах является глинистый   компонент   сырьевой   смеси. В строительных проектах домов. приведены химический состав различных глин, применяющихся при производстве портландцемента.

 Корректирующие добавки

Корректирующие добавки вводят в строительную цементную сырьевую смесь в тех случаях, когда ее химический состав не отвечает установленным требованиям. Так, например, для повышения со­держания кремнезема в качестве добавки или корректирующего материала применяют песок, глину с высоким процентом кремнезема, трепел и т. д. При недостатке оксида железа в качестве корректирующего материала применяют колчеданные огарки, железную   руду   и   т.   д.

В строительных проектах домов приведены химический состав некоторых кор­ректирующих   материалов.

 Дополнительные компоненты сырьевой смеси. В строительных проектах домов приведены материалы, содержание которых в цементе ограничивается нормами или опытными данными.  Оксид магния. Оксид магния в количестве около 2% по массе находится в связанном состоянии в основных клинкер­ных фазах и, кроме того, содержится в клинкере в виде сво­бодного периклаза. Периклаз с водой образует реакцию, однако эта реакция протекает очень медленно, когда остальные реакции твердения уже завершены. Поскольку Mg(OH)₂ занимает больший объем, чем MgO, то возникает опасность разрушения цементного камня и появления усадочных трещин (магниевая усадка) В основном MgO содержится в известняке в виде доломита (CaC0₃-MgC0₃).