Материал: 1303

где Тн – номинальное количество рабочих суток в году; Тр – длительность плановых остановок технологических линий на ремонт, сут;

n – количество смен, сут;

t – продолжительность рабочей смены, ч;

Ки – коэффициент использования оборудования.

Номинальное количество рабочих суток в году, равное 260, получено исходя из пятидневной рабочей недели и шести рабочих дней в каждую восьмую неделю. При реконструкции действующих предприятий и сложившихся местных условий допускается трехсменная работа при 23 рабочих часах в сутки. Наиболее благоприятным для формовочных цехов предприятий сборного железобетона с точки зрения условий труда является двухсменный режим работы. При конвейерном способе производства и на предприятиях большой мощности целесообразно вводитьСибАДИтрехсменный режим.

В расчетах годового фонда рабочего времени не учитываются простои оборудования из-за недостатка рабочей силы, сырья, топлива, электроэнергии или организационных неполадок, а также потери рабочего времени, связанные с браком в производстве. Учитываются только технологические неизбежные потери (капитальный и текущий ремонты, переналадка и техобслуживание) [4].

2.3. Сырьевая база

Сырьевыми матер алами для производства железобетонных изделий являются вяжущ е, заполнители различного вида, добавки и арматурная сталь. Для проектирования технологии производства железобетонных изделий необходим правильный выбор сырьевых материалов для каждого вида и марки бетона, обеспечивающий экономию средств и свойства [5].

2.3.1. Вяжущие вещества

Основой современного строительства являются неорганические вяжущие вещества, которые используют для изготовления различных изделий из бетона и в виде растворов.

Вяжущие вещества в бетоне определяют все его свойства. При выборе вида вяжущих учитываются:

1) требования, предъявляемые к бетону в зависимости от условий эксплуатации конструкций;

16

2)особенности конструкций и изделий (массивные, тонкостенные, сложность конфигурации, соотношение геометрических размеров, изгибаемые, сжимаемые, преднапряженные, густоармированные и др.);

3)условия изготовления изделий (метод формования, вид оборудования и режимы уплотнения, условия твердения и пр.);

4)сложность снабжения данного производства необходимым видом вяжущего, выбранного с учетом первых трех условий;

5)возможность использования различных добавок, доступных в данном районе, с целью экономии вяжущих, улучшения свойств бетона и утилизации отходов других производств.

В настоящее время накоплен большой опыт в области производства и применения гипса – мономинерального вяжущего, которое относится к числу самых, казалось бы, простых и наиболее изученных

строительных материалов. Однако его возможности все еще неисчерпаемы. В развитииСибАДИпроизводства и применения гипсовых вяжущих следует отметить несколько важных направлений.

Во-первых, гипсовая промышленность стала все шире использовать кроме основного вяжущего вещества – полуводного сульфата кальция – гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, а также другие смешанные вяжущие, включающие, помимо гипса, доменный гранулированный шлак, горелые породы и некоторые другие компоненты.

Во-вторых, при производстве гипсовых вяжущих в последние годы все более широко используются специальные добавки, позволяющие управлять различными свойствами этих вяжущих, а также растворы

-гипсовые вяжущие – это вяжущие, состоящее восновном из полуводного гипса CaSO4·0,5·H2O или ангидрита CaSO4;

-известковые вяжущие – продукт умеренного обжига кальциевомагниевых карбонатных горных пород: мела, известняка, доломитизированного известняка, доломита с содержанием глины не более 6%;

-магнезиальные вяжущие – каустический магнезит и каустический доломит – тонкие порошки, главной составляющей частью которых является оксид магния MgO.

Вторую группу составляют гидравлические вяжущие вещества, которые твердеют и длительное время сохраняют или повышают проч-

17

ность не только на воздухе, но и в воде. Гидравлические вяжущие вещества по химическому составу содержат четыре основных оксида:

SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO.

Гидравлические вяжущие делятся на три основные вида:

1) силикатные цементы, состоящие преимущественно из силикатов кальция (портландцемент и его разновидности);

2) алюминатные цементы, вяжущей основой являются алюминаты кальция (глиноземистый цемент и его разновидности);

3) гидравлическая известь – сырьем служит мергелистый известняк с содержанием глины в пределах 6 – 20% и CaCO3; романцемент – сырьем служат известковые или магнезиальные мергели, содержащие в своем составе более 20% глины.

Третью группу составляют вяжущие вещества, способные при автоклавной обработке в среде насыщенного водяного пара при температуре 175 – 200 °С затвердевать с образованием прочного камня (из- вестково-кремнеземистые, известково-зольные, известково-шлаковые вяжущие, нефелиновый цемент и др.).

ния клинкера с добавкой гипса (3 – 5%). Клинкер – продукт спекания смеси известковых и глинистых пород, состоящий из различных силикатов, алюминатов и ферритов кальция. По структуре цементного клинкера под микроскопом преимущественно видны кристаллы мине- ралов-силикатов (алит и белит – до 75 – 80%), между которыми размещается промежуточное вещество, состоящее из кристаллов алюмината, алюмоферрита кальция и стекловидной фазы [8, 13].

Характеристики портландцемента

Химический (элементный) состав клинкера для обычных видов портландцемента различается в следующих пределах (в масс. %): CaO 63 – 67%; SiO2 21 – 24%; Al2O3 3,5 – 7%; Fe2O3 2,5 – 4%; осталь-

18

ные оксиды (MgO, TiO2, SO3, Na2O, K2O, Cr2O3 и P2O5) – не более 3 – 4%.

Минералогический (вещественный) состав отражает содержа-

ние в клинкере реальных химических соединений. Основными минералами клинкера являются четыре соли кальция (в масс. %):

C3S 45 – 60% – алит (трехкальциевый силикат Ca3(SiO4)O) – определяет быстроту твердения, прочность и другие свойства цемента; кристаллы алита имеют гексагональную или призматическую форму, их размеры – 3 – 20 мкм;

C2S 20 – 30% – белит (двухкальциевый силикат β- Ca2SiO4) – силикатный минерал, медленно твердеет, достигает высокой прочности при длительном твердении, представляет собой округлые плотные кристаллы с зазубренными краями со средним размером 20 – 50 мкм;

C A 3 – 15% – трехкальциевый алюминат Ca (AlO )O – активно

взаимодействует с водой, является причиной сульфатной коррозии, кристаллизуется в кубической системе в виде очень мелких шестиугольников и прямоугольников;

C4AF 10 – 20% – целит [четырехкальциевый алюмоферрит Ca3(Al2O5) + Ca2(Fe2O5)(тв. раствор)] – по быстроте твердения находится между C3S и C 2S; алюмоферритная фаза промежуточного вещества клинкера представляет собой твердый раствор алюмоферритов кальция различного состава.

Клинкерное стекло 5 – 15% содержится в промежуточном вещест-

ве, состоит из CaO, Al2O3, Fe2O3, MgO и щелочи Na2O, K2O. CaO и MgO 0,5 – 1% не более 5% – свободные оксиды.

Na2O, K2O 0,6% – щелочи входят в алюмоферритную фазу клинкера и присутствуют в цементе в виде сульфатов.

Формулы пересчета от химического состава к минералогическому и обратно (в масс. %):

3 СибАДИ3 3 2

C3S=4,07·CaO – (7,60·SiO2+6,72·Al2O3+1,43·Fe2O3);

C2S=2,87·SiO2 – 0,75 ·C3S;

C3A=2,65 · Al2O3 – 1,69 · Fe2O3;

C4AF=3,04 · Fe2O3;

CaO=0,737 · C3S+0,651 · C2S+0,623 · C3A+0,462 · C4AF;

SiO2=0,263 · C3S+0,349 · C2S;

Al2O3=0,377 · C3A+0,210 · C4AF;

19

Fe2O3=0,329 · C4AF.

Данные формулы пренебрегают присутствием в клинкере других оксидов и солей [9, 13, 14, 15].

Твердение портландцемента

Основные продукты твердения портландцемента – это аморфные или слабозакристаллизованные (субмикрокристаллические) вещества. На ход реакций гидратационного твердения одних компонентов портландцементного клинкера влияют продукты твердения других компонентов, поэтому химизм процесса в значительной степени определяется минералогическим составом цемента, а также наличием до-

бавок, массовым отношением воды и цемента, температурой и другими факторами.СибАДИ

Портландцемент относится к медленно твердеющим вяжущим веществам. При обычных условиях схватывание цементного теста наступает через 2 – 4 часа после затворения, а марочную прочность цементный камень набирает к 28 суткам твердения. При этом следует учитывать, что, во-первых, между различными сортами цемента существуют значительные различия по срокам схватывания и твердения, а вовторых, процессы твердения продолжаются и после 28-суточного срока, завершаясь только примерно через год. Среди минералов клинкера наибольшую скорость вза модействия с водой демонстрирует трехкальциевый алюм нат, а на меньшую – белит.

По убыванию скорости теплового эффекта реакции взаимодействия с водой цементные минералы можно расположить в ряд:

C3A → C4AF → C3S → C2S,

по убыванию прочности продукта твердения – в следующий ряд:

C3S → C2S → C3A → C4AF.

По прочности на сжатие к концу одного года твердения белитовый камень практически догоняет алитовый, несмотря на значительную разницу в скорости взаимодействия с водой. Высокая скорость гидратации С3А и C4AF является причиной раннего, через 10 – 45 мин после затворения, схватывания цемента в отсутствие гипса.

Ключевые положения о механизме отвердевания вяжущей систе-

20