Portlansementning qotish nazariyasi. Portlantsementning turlari. Portlantsement ishlab chiqarish texnologiyasi. Ho`l, quruq va aralash usullar

Portlansementning qotish nazariyasi. Portlantsementning turlari. Portlantsement ishlab chiqarish texnologiyasi. Ho`l, quruq va aralash usullar.
Reja:
1.Portlantsementning qotish nazariyasi
2.Portlantsement turlari
3.Ishlab chiqarish texnologiyasi
4.Ho`l, quruq va aralash usullar
Qotishi. Sementni suv bilan korishtirgandan keyin unda gidrolizlanish (suvda parchalanish) va gidratatsiyalanish (suvni biriktirish) deb ataluvchi murakkab fizik-kimyoviy uzgarishlar boshlanadi. Akademik A.A.Baykov sementning kotish jarayonini uchta – erish davri, kolloid xolatga utish davri va kristallanish davrlariga buldi. Oxirgisi sement xamiri mustaxkamligining usishi bilan ifodalanadi. Gidratatsiya vaktida portlandsement klinkeri minerallari suv bilan kuyidagicha boglanadi: 3CaO∗SiO2+(n+1)H2O→2CaO∗SiO2∗nH2O+Ca(OH)2; 2CaO∗SiO2+nH2O→2CaO∗SiO2∗nH2O; 3CaO∗Al2O3+6H2O = 3CaO∗Al2O3∗6H2O; 4CaO∗Al2O3∗Fe2O3+nH2O = 3CaO∗Al2O3∗6H2O+CaO∗Fe2O3∗(n-6)H2O.
Erish davri. 1 soatdan 3 soatgacha bulgan vaktda sement zarrachalari suv bilan xullanadi va ustki kismidan boshlab erish boshlaydi; vakt utishi bilan tuyingan eritma xosil buladi. Kolloidatsiya davrida eritmadagi gidratli yangi xosilalar tuyinishi ortib boradi, ularni suvda erishi juda kamdir. Xosil bulgan eritma yangi xosilalar uta tuyingan xolatda buladi. Gidratli yangi xosilalar mayda kolloid zarrachalar – submikrokristallar – eritmadan ajralib sement gelini xosil kiladi. Gellarning kup mikdorda xosil bulishi sement xamirini kuyuklanishiga olib keladi. Bu sement bilan suvni aralashtirgandan taxminan 3...5 soatdan sung ruy beradi. Gel yelimsimon yopishkoklik xususiyatiga ega bulib, u sement zarrachalarini yoki tuldirgichlar bulgan takdirda ularni xam uzaro yopishtiradi. Natijada sement xamiri kuyuklashadi va uz plastikligini yukotib, asta-sekin kota boshlaydi. 39 Sement kanchalik mayda tuyilsa va kotish jarayonidagi xarorat yukori bulsa, uning kotishi shuncha tezlashadi. Kristallanish davrida sementni suv bilan birikishi ( gidratatsiya) davom etadi, xosil bulgan gel kristall usimtalarga aylanadi. Kristallarni mikdori va xosilalar bilan yuzasi ortib boradi, bu esa sement toshini mustaxkamligini ortishiga olib keladi. Sement anik mikdordagi suv (sement massasidan 25-30%) bilan kimyoviy birikish xususiyatiga ega. Xamma kolgan suv suyuk xolatda koladi, betonni kurishi bilan suv parlanadi, natijada sement toshi tarkibida mayda-mayda govaklar xosil buladi, bu esa sement toshini mustaxkamligini va chidamligini pasayishiga olib keladi. Portlandsementni kotish jarayoni, uni tashkil etuvchilarni suvda erishi kiyin bulganligi uchun, uzok muddat davom etadi (oylar va yillar). Biroq vakt utishi jarayonida mustaxkamlikni ortishi sekinlashadi. Shuning uchun sementni sifatini, 28 sutka kotishi natijasida olgan mustaxkamligi buyicha baxolanadi.
Portlandsementni ishlab chiqarish usullari.
Portlandsement ishlab chiqarish texnologiyasi asosan xom ashyo tayyorlash, uni kuydirib pishirish (klinker olish) va tuyib kukun shakliga keltirishdan iborat. Portlandsement ishlab chiqarishni ikki xil usuli mavjud – xul va quruq. Xul usulda xom ashyolar maydalangandan so‘ng, ularni tegirmonlarda suv bilan birga tuyiladi. Bunda tarkibida 35...45% suv bo‘lgan okuvchan massa – shlam hosil bo‘ladi. Quruq usulda xom ashyo kuritilib, so‘ng tuyiladi.
Portlandsementni xul usul buyicha ishlab chiqarayotganda asosiy texnologik operatsiyalarni kay tartibda bajarish sxemasi quyidagicha bo‘ladi:


Quruq usulda pishirish uchun xul usulga qaraganda yoqilgan 30...40% kam sarflanadi. Sement ishlab chiqarishda, ma’lumki sement narxini 28-30% yoqilgan narxi tashkil qiladi. Bundash tashqari, quruq usulda sement ishlab chiqarishda kuvvati 6000...10000 t/sutkaga teng bo‘lgan pechlar kurish imkoni bor.
Quyida aylanma pechlarda kuydirib quruq usulda portlandsement ishlab chiqarishning texnologik sxemasi keltirilgan:

Uzbekistonda ko‘prok xul usulda ishlab chiqarish yulga quyilgan. Sement ishlab chiqarishning xul usulda texnologik sxemasi:

Xom ashyoni tayyorlash.
Karerdan keltirilgan xom ashyo yirikligi 5 mm gacha qilib maydalanadi. Qattiq jinslar tosh maydalagich mashinalarida, yumshoklari esa (tuprok, bur) suv bilan maxsus xovuzda qorishtirib maydalanadi.
Xovuzda hosil bo‘lgan shlam deb ataluvchi kotmoksimon butka kuvur orkali silindr shaklidagi aylanma tegirmonga yuboriladi.
Po‘lat yoki chuyon sharchalar solingan tegirmon xar dakikada 28 marta aylanadi va natijada undagi 35-45% gacha bo‘lgan shlam mayda qilib tuyiladi. Tuyilgan shlamning kimyoviy tarkibini tug‘rilash uchun uni uzatuvchi kuvurlar orkali shlam saklagich xovuzlarga yuboriladi va oksidlar miqdori laboratoriyada aniklanadi.
Pishirish. Tayyorlangan xom ashyo materiallari aylanma pechlarda pishiriladi. Pech qattiq po‘lat listlardan yigilgan uzun silindr bo‘lib, uning ichki qismi utga chidamli material bilan qoplangan. Silindr uzunligi 185...230 m, diametri 5-7m. Aylanma pech maxsus tayanchlarga bir tomonga nishab (4^o) qilib urnatiladi. Aylanish tezligi dakikasiga 1-2,5 aylanishga teng.
Xom ashyo namligi 34-40% bo‘lgan shlam sifatida pechning yuqori qismiga tushadi. Uning nishab tomonidan esa bosim ostida issiqlik manbaidan olanga yuboriladi. Pechning tuxtovsiz aylanishi hisobiga xom ashyo asta-sekin yuqori harorat tomon siljiydi.
Asosiy fizik-kimyoviy jarayon aylanma pechda kuydirish vaqtida ruy beradi. Bu jarayonlarni kurib utamiz.
Kuritish qismida. 70...200^oS harorat da xom ashyo kuritiladi, aylanma pechda asta sekin siljib mayda-mayda donalarga aylanadi va u kizib tarkibidagi gigrosqopik namlik parlanib chikib ketadi.
Isitish qismida. 200...700^oC haroratda xom ashyodagi organik aralashmalar yonadi, gil tuproq minerallaridagi kimyoviy bog‘langan suv parlanib chikib ketib suvsiz kaolinit – Al₂O₃ 2SiO₂ hosil bo‘ladi.
Parchalanish (dekarbonizatsiya) qismida. 700...1100^oC harorat da kalsiy va magniy karbonatlar CaO, MgO va SO₂ ga ajraladi, giltuprokdagi alyumosilikatlar SiO₂, Al₂O₃ va Fe₂O₄ ga ajraladi. Hosil bo‘lgan qattiq xolatdagi kalsiy oksid kimyoviy bog‘lanib, past asosli silikatlar – 2CaO  SiO₂, kalsiy alyuminat va kalsiy ferrit 2SaO  Fe₂O₄ larni hosil qiladi.
Ekzotermik jarayonlar qismida. 1100 ... 1300^oC harorat da quyidagi birikmalar hosil bo‘ladi: uchkalsiyli alyuminat 3CaO Al₂O₃, turt kalsiyli alyumoferrit 4CaOAl₂O₃Fe₂O₄, lekin kalsiy oksidning bir qismi ozod bog‘lanmagan xolda koladi. Bu davrda donachalar tulik hosil bo‘lib ulguradi.
Kuydirish qismida. 1300...1450^oC haroratda aralashma bir oz eriydi. Bunda 3CaOAl₂O₃; 4CaOAl₂O₃Fe₂O₄; MgO va tez eruvchi qo‘shimcha aralashmalar eriydi. 2CaOSiO₂ vaCaO eritmada aralashib, o‘zaro kimyoviy birikadi va klinkerning asosiy minerali 3CaOSiO₂ ni hosil qiladi.
Sovutish qismida. Klinkerni harorat i 1000^oC gacha tushiriladi, klinkerni tarkibi, to‘zilishi turgun xolga keladi.
Klinker maxsus sovutgichlarda tezlik bilan sovutiladi, bu esa yirik kristallar hosil bo‘lishini oldini oladi, kaysiki tayyor mahsulotning suvga chidamliligini pasaytirib yuborishi mumkin.
Maydalash. Klinker omborlarda (1...2 xafta) saqlangandan so‘ng, unga ikki molekula suvli gips qo‘shib maydalab tuyiladi. Hosil bo‘lgan tayyor portlandsementni saklash uchun siloslarga va qurilish inshootlariga junatiladi.
Quruq usulda portlandsement ishlab chiqarishda eng ko‘p issiqlik talab qiladigani ajralish (dekarbonizatsiya) qismi aylanma pechlardan tashqariga maxsus kurilma (dekarbonizator) sifatida ajratib chiqarilgan.
Kukun shaklidagi xom ashyo siklonli kuritgichlarga kelib tushadi, u erda chikib ketayotgan issiq gazlar bilan isitiladi va dekarbonizatorga junatiladi. CaCO₃ ajralgandan so‘ng pechlarga uzatiladi va klinker hosil bo‘lish jarayoni davom etadi.
Issiqlik – yoqilgi sarfini iktisod kilish borasida quruq usul ancha samaralirok hisoblanadi.

Nazorat savollar:

1. Portlandsement bu nima.
2. Klinkerning ta’rifi va klassifikatsiyasi.
3. Portlandsementni ishlab chiqarish usullari.
4. Portlandsementning pishirilishi.
5. Portlandsement maydalanishi qanday o‘tadi.
6. Sementni qotish jarayoni nechtaga bo’linadi