8 800 333-39-37
Ваше имя:
Номер телефона:
Home » Misc » Технология цемента

Технология цемента


Способы производства цемента - Завод строительных смесей "ВосЦем"

Процесс производства цемента состоит из следующих основных технологических операций: добычи сырьевых материалов; приготовления сырьевой смеси, обжига сырьевой смеси и получения цементного клинкера; помола клинкера в тонкий порошок с небольшим количеством некоторых добавок.

В зависимости от способа подготовки сырья к обжигу различают мокрый, сухой и комбинированный способы производства цементного клинкера.

При мокром способе производства измельчение сырьевых материалов, их перемешивание, усреднение и корректирование сырьевой смеси осуществляется в присутствии определенного количества воды. А при сухом способе все перечисленные операции выполняются с сухими материалами. Мокрый способ приготовления сырьевой смеси применяют, когда физические свойства сырьевых компонентов (пластичной глины, известняка, мела с высокой влажностью и т.д.) не позволяют организовывать экономичный технологический процесс производства сырьевой смеси по сухому способу производства. При комбинированном способе сырьевую смесь приготовляют по мокрому способу, затем ее максимально обезвоживают (фильтруют) на специальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи. Каждый из перечисленных способов имеет свои достоинства и недостатки.

Способ производства цемента выбирают в зависимости от технологических и технико-экономических факторов: свойств сырья, его однородности и влажности, наличия достаточной топливной базы и др.  

Мокрый способ производства цемента.

Сухой способ производства цемента.

Комбинированный способ производства цемента.

Производство цемента складывается в основном из следующий операций: добыча сырья; приготовления сырьевой смеси, состоящего из дробления и ее гомогенизации; обжига сырьевой смеси; помола обожженного продукта (клинкера) в тонкий порошок.

Существуют два основных способа производства – мокрый и сухой. При мокром способе производства сырьевую смесь измельчают и смешивают сырьевые материалы с водой. Получаемая сметанообразная жидкость – шлам – содержит 32-45% воды. По сухому способу сырьевые материалы предварительно высушивают, а затем измельчают и смешивают. Полученный тонкий порошок называют сырьевой мукой.

В зависимости от физических свойств исходных материалов и ряда других факторов при получении цемента по мокрому способу применяют разные схемы производства. Схемы эти отличаются одна от другой только способом приготовления сырьевой смеси. Приводим схему производства цемента по мокрому способу из твердого материала — известняка — и мягкого — глины.

При трехкомпонентной сырьевой смеси корректирующую добавку дробят, после чего она попадает в бункер, откуда вместе с известняком поступает в мельницу. Глину до болтушки пропускают через валковую дробилку. Сырьевые материалы дозируют перед мельницей специальными питателями.

Если при производстве по мокрому способу сырьевую смесь составляют из одних твердых материалов — известняка, мергелей и глинистых  сланцев, то их дробят в дробилках без добавки воды и размалывают совместно в мельнице, куда добавляют воду. В том случае в схеме отсутствует болтушка. При изготовлении цемента из одних мягких материалов (мела, глины, мягких мергелей) сырье измельчают в болтушках, после чего размалывают в более коротких шаровых мельницах. В этом случае воду добавляют в первой стадии процесса и материалы дозируют перед ,поступлением в болтушки.

При сухом способе производства выбор схемы зависит от рода поставляемого топлива, физических свойств сырья, мощности завода и ряда других факторов. При использовании для обжига клинкера угля с большим содержанием летучих обжиг ведут во вращающихся печах, — если же применяют топливо с малым содержанием летучих — то в шахтных.

Так как при соприкосновении мелкого порошка, образующегося при помоле, с влагой материала образуется пластичная масса, которая налипает на внутреннюю поверхность агрегата и препятствует дальнейшему помолу, то дробленые сырьевые материалы с естественной влажностью размалывать нельзя. Поэтому после выхода из дробилки сырьевые материалы высушивают и затем направляют в мельницу, где перемалывают в тонкий порошок. Однородные по физическим свойствам материалы можно дробить и сушить в одних и тех же аппаратах. В случае применения гранулированного шлака его подсушивают без предварительного дробления. Помол и сушку сырьевой смеси целесообразно вести одновременно в одном аппарате-мельнице — в том случае, если влажность сырьевых материалов не превышает 8-12%, например, при использовании известняков и глинистых сланцев. Если в качестве сырья используется непластичный глинистый компонент, то при сухом способе производства обжиг ведут только во вращающихся печах. При пластичном глинистом компоненте можно вести обжиг, как во вращающихся печах, так и в шахтных печах. В последнем случае сырьевую смесь вначале увлажняют в смесительных шнеках водой до 8-10%-ной влажности. Затем массу подают в грануляторы, где она вместе с дополнительно подводимой водой превращается в гранулы с влажностью 12-14%. Эти гранулы и поступают в печь.

При обжиге клинкера на газообразном или жидком топливе схема производства упрощается, так как отпадает необходимость в приготовлении угольного порошка.

В ряде случаев может оказаться целесообразным комбинированный способ производства, при котором сырьевая смесь в виде шлама, полученного при обычном мокром способе производства, подвергается обезвоживанию и грануляции, а затем обжигается в печах, работающих по сухому способу.

Выбор сухого или мокрого способа производства зависит от многих причин. Как тот, так и другой способ имеют ряд преимуществ и недостатков. При мокром способе легче получить однородную (гомогенизированную) сырьевую смесь, обуславливающую высокие качества клинкера. Поэтому при значительных колебаниях в химическом составе известнякового и глинистого компонента он целесообразнее. Этот способ используется и тогда, когда сырьевые материалы имеют высокую влажность, мягкую структуру и легко диспергируются водой. Наличие в глине посторонних примесей, для удаления которых необходимо отмучивание, также предопределяет выбор мокрого способа. Размол сырья в присутствии воды облегчается, и на измельчение расходуется меньше энергии. Недостаток мокрого способа — больший расход топлива. Если используют сырьевые материалы с большой влажностью, то расход тепла, затрачиваемого на сушку и обжиг, при сухом способе будет мало отличаться от расхода тепла на обжиг шлама при мокром способе. Поэтому сухой способ производства целесообразнее при сырье со сравнительно небольшой влажностью и однородным составом. Он же практикуется в случае, если в сырьевую смесь вместо глины вводят гранулированный доменный шлак. Его же применяют при использовании натуральных мергелей и тощих сортов каменного угля ,с малым содержанием летучих, сжигаемых в шахтных печах.

При изготовлении сырьевой смеси по любому способу необходимо стремиться к наиболее тонкому помолу, теснейшему смешению сырьевых материалов и к возможно большей однородности сырьевой смеси. Все это гарантирует однородность выпускаемого продукта и является одним из необходимых условий нормальной эксплуатации завода. Резкие колебания химического со·става сырьевой смеси нарушают ход производственного процесса. Высокая тонкость помола и совершенное смешение необходимы для того, чтобы химическое взаимодействие между отдельными составными частями сырьевой смеси прошло до конца в возможно более короткий срок.

При выборе той или другой схемы производства особое внимание следует обращать на рентабельность работы предприятия и возможность снижения себестоимости продукции. Основными мероприятиями, ведущими к снижению себестоимости являются: интенсификация производственных процессов, повышение коэффициента использования оборудования, рост выпуска цемента, повышение его качества (марки), снижение расхода топлива и электроэнергии, механизация производственных процессов и всех вспомогательных работ, автоматизация управления производственными процессами и некоторые другие.

Мощность цементных заводов устанавливают в зависимости от сырьевой базы и потребности района в цементе. На новых заводах она равна обычно 1-2 млн. т цемента в год. Характерным показателем производительности труда на цементных заводах является выпуск цемента на одного рабочего в год, который в 1963 г. составил 915 т. Выработка на одного работающего была 7-62 т. На заводах, оснащенных высокопроизводительным оборудованием, выработка цемента достигла соответственно 2000 и 1600 т.

На цементных заводах, а также на заводах по производству других вяжущих материалов приходится перемещать от одного аппарата к другому большие массы кускового порошкообразного и жидкого материала. Для транспортирования их применяют ковшовые элеваторы, шнеки, ленточные, пластинчатые и скребковые транспортеры, транспортные желоба, насосы, краны с грейферами. Для транспортирования порошкообразных материалов широко используют пневмовантовые и камерные насосы, а также пневмотранспортные желоба.

Транспортирование шлама имеет ряд особенностей, так как он представляет собой сметанообразную текучую массу, содержащую 32-45% воды. Чтобы уменьшить расход топлива на обжиг, стремятся снизить влажность шлама, а чтобы улучшить его транспортабельность, необходимо увеличить содержание воды. По условиям транспортабельности шлам должен течь по желобу, имеющему уклон в 2-4 %. Чем пластичнее сырьевые материалы, тем больше приходится добавлять воды для получения шлама нужной текучести. Обычно шлам транспортируется центробежными насосами.

На заводы сырьевые материалы доставляют из карьера в виде кусков размерами до 1000-1200 мм. Иногда сырьевые отделения расположены непосредственно на карьерах, откуда шлам поступает на заводы. Так, на Балаклейском цементном заводе отделение болтушек размещено на карьере. Сырьевые материалы в виде мела и глины поступают в дробилки, а затем в болтушки. Полученный глиняно-меловой шлам нормальной влажности перекачивается по шламопроводам на завод.

При выпуске цемента обычных марок сырьевые материалы и клинкер размалываются до остатка на сите №008 порядка 8-10%. Для получения цемента более высоких марок материалы размалываю тоньше — до остатка на том же сите около 5% и даже меньше. Измельчать сырьевые материалы до получения тонкого порошка в одном аппарате невозможно. Поэтому сначала материал подвергают в дробилках двyx — тpex стадийному дроблению до величины кусков, не превышающей 8-20 мм, а затем измельчают в мельницах в гонкий порошок с размерами зерен не более 0,06-0,10 мм, глину поступающую из карьера в кусках размером до 500 ММ, измельчают в валковых дробилках до кусков не больше 100 мм, а затем отмучивают в болтушках до получения глиняного шлама с влажностью 60-70%. Этот шлам и подают в сырьевую мельницу.

Удельный расход сырья зависит от его химического состава и зольности топлива и составляет 1,5-2,4 т на 1 т клинкера. Расход электроэнергии на 1 т выпускаемого цемента составляет 80-100 квт/ч.

Как делают цемент: технология производства цемента

Любое строительство или ремонтные работы невозможны без использования универсального строительного материала – цемента разных видов и марок. Мы настолько привыкли к этому продукту, что даже не задумываемся над проблемой, а как делают цемент.  Можно ли его можно изготовить в домашних условиях и не переплачивать?

СодержаниеСвернуть

  • Состав цемента
  • Производство цемента на заводах
  • Сухой способ
  • Мокрый способ
  • Комбинированные способы
  • Как делают белый цемент
  • Заключение

Сразу ответим на вопрос – можно ли сделать цемент своими руками? Имея необходимое оборудование и исходные материалы – получить цемент в домашних условиях можно. На данный момент времени в Российской Федерации большим спросом пользуются мини-заводы по производству цемента, мощностью порядка 120 000 тонн цемента в год. Производить же цемент для единичной стройки экономически невыгодно. Проще и дешевле купить этот необходимый строительный материал на заводе или в магазине.

Состав цемента

Цемент получается при длительном дроблении клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

При измельчении клинкера вводят добавки: гипс СaSO4·2H2O для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Производство цемента на заводах

На данный момент времени производителями цемента используются три технологии производства связующего:

  • Мокрый способ.
  • Сухой способ.
  • Комбинированный метод.

Стоит заметить что «сухую» технологию используют зарубежные производители цемента: Египет, Турция и Китай. «Мокрая» же технология традиционно используется отечественными цементными заводами.

циклы производства цемента

Сухой способ

Здесь нет необходимости использовать воду. Исходный материал (глину и известняк) дробят на специальном оборудовании. Сушат и перемалывают в мелкодисперсную муку, смешивают пневматическим способом и подают на обжиг.

Образовавшийся в результате обжига цементный клинкер измельчается до соответствующей степени фракции, фасуется в упаковку и отправляется на склад готовой продукции. Данный способ позволяет снизить затраты на производство, однако отличается «капризностью» к однородности исходных материалов и является экологически опасным вариантом.

Мокрый способ

Неоспоримые достоинства данного метода заключается в возможности точного подбора состава исходного сырья при высокой неоднородности исходных компонентов: порода, вид породы и пр. Исходный материал (шлам) представляет собой жидкую субстанцию, содержащую до сорока процентов влаги.

Перед тем как сделать цемент, состав шлама корректируется в специальных технологических бассейнах. После выдержки сырья в бассейне, производится отжиг в специальных вращающихся печах и последующее измельчение.

Мокрый способ требует большего расхода тепловой энергии расходуемой на высушивание исходного сырья. Это существенно увеличивает себестоимость производства цемента, однако качество конечной продукции не страдает от возможной неоднородности клинкера, как при мокром варианте.

Комбинированные способы

Данная технология опирается на мокрый вид получения связующего. Промежуточную субстанцию обезвоживают по специальной технологии. Клинкер гранулируют с добавлением воды, после чего производят отжиг и последующее измельчение до той или иной марки цемента.

В числе достоинств комбинированного способа производства цемента: высокий выход «годного», возможность использования отходов металлургической промышленности.

Как делают белый цемент

Технология производства белого цемента незначительно отличается от технологии производства обычного «серого» материала. Как и обычный «серый» материал, белый цемент выпускают сухим и мокрым способом. Основное отличие технологии – обжиг исходного сырья при высокой температуре и резкое охлаждение в воде.

Клинкер белого цемента характеризуется как «маложелезистый» и содержит в своем составе: минеральные добавки, известняк, гипс, соли и другие компоненты. В качестве исходного сырья для клинкера используются карбонатная и глинистая порода (известняк, каолиновая глина, отходы обогащения, кварцевый песок).

В Российской Федерации белый цемент производится только на одном предприятии – ООО «Холсим (Рус) СМ» (до 2012 года ОАО «Щуровский цемент»). Большинство белого цемента поставляется на рынок России из-за рубежа следующими компаниями: «Холсим» (Словакия), «Cimsa иAdana» (Турция), «AalborgWhite»(Дания) и «AalborgWhite» (Египет).

Основное достоинство белого цемента его уникальная характеристика – белоснежность, а основной недостаток в разы большая стоимость по сравнению с обычным «серым» материалом.

Заключение

Теперь вы знаете, как делают цемент на заводе в общем случае. Информацию как правильно делать цемент во всех подробностях, цифрах, схемах, таблицах и других тонкостях смотрите в специальной литературе.

Роль отверждения бетона

Отверждение играет важную роль в развитии прочности и долговечности бетона. Отверждение происходит сразу после укладки и отделки бетона и включает поддержание желаемых условий влажности и температуры как на глубине, так и у поверхности в течение продолжительных периодов времени. Правильно затвердевший бетон имеет достаточное количество влаги для постоянной гидратации и развития прочности, объемной стабильности, устойчивости к замораживанию и оттаиванию, а также стойкости к истиранию и образованию окалины.

Продолжительность достаточного времени отверждения зависит от следующих факторов:

  • Пропорции смеси
  • Заданная прочность
  • Размер и форма бетонного элемента
  • Погодные условия окружающей среды
  • Условия будущего воздействия на грунт например, тротуары, тротуары, автостоянки, подъездные пути, полы, облицовка каналов) и конструкционный бетон (например, настилы мостов, опоры, колонны, балки, плиты, небольшие фундаменты, монолитные стены, подпорные стены) требуют минимального периода отверждения семь дней при температуре окружающей среды выше 40 градусов по Фаренгейту 1 .

    Комитет 301 Американского института бетона (ACI) рекомендует минимальный период отверждения, соответствующий бетону, достигающему 70 процентов от указанной прочности на сжатие 2 . Часто указанное семидневное отверждение обычно соответствует примерно 70 процентам указанной прочности на сжатие. Уровень прочности 70 процентов может быть достигнут раньше, если бетон отверждается при более высоких температурах или при использовании определенных комбинаций цемента и добавок. Точно так же может потребоваться больше времени для различных комбинаций материалов и/или более низких температур отверждения. По этой причине комитет ACI 308 рекомендует следующие минимальные периоды отверждения 3 :

    • Цемент ASTM C 150 типа I семь дней
    • Цемент ASTM C 150 типа II десять дней
    • Цемент ASTM C 150 типа III три дня
    • Цемент ASTM C 150 типа IV или V0 09 14 дней ASTM C 595, C 845, C 1157 цементы варьируются

    Влияние продолжительности отверждения на развитие прочности при сжатии представлено на рисунке 1.

    раннее увеличение прочности бетона, но может снизить его 28-дневную прочность. Влияние температуры отверждения на развитие прочности при сжатии представлено на рис. 2.9.0006

    Рисунок 2. Влияние температуры отверждения на прочность на сжатие

    Отверждение выполняет три основные функции: 1) Сохранение воды затворения в бетоне в процессе раннего твердения

    Заливка и погружение
    Заливка обычно используется для отверждения плоских поверхностей при выполнении небольших работ. Следует соблюдать осторожность, чтобы поддерживать температуру воды для отверждения не более чем на 20 градусов по Фаренгейту ниже, чем у бетона, чтобы предотвратить растрескивание из-за термических напряжений. Погружение в основном используется в лаборатории для отверждения образцов бетона.

    Распыление и распыление
    Распыление и распыление используются, когда температура окружающей среды намного выше точки замерзания и влажность низкая. Запотевание может свести к минимуму растрескивание при пластической усадке до тех пор, пока бетон не достигнет окончательного схватывания.

    Влажные покрытия
    Влажные покрытия, пропитанные водой, следует использовать после того, как бетон достаточно затвердеет, чтобы предотвратить повреждение поверхности. Они должны быть постоянно влажными.

    Оставленные на месте формы
    Оставленные на месте опалубки обычно обеспечивают удовлетворительную защиту формованных бетонных поверхностей от потери влаги. Формы обычно остаются на месте до тех пор, пока позволяет график строительства. Если формы сделаны из дерева, их следует поддерживать во влажном состоянии, особенно в жаркую и сухую погоду.

    2) Уменьшение потерь воды затворения с поверхности бетона

    Покрытие бетона непроницаемой бумагой или пластиковыми листами
    Непроницаемые бумажные и пластиковые листы можно наносить на тщательно смоченный бетон. Бетонная поверхность должна быть достаточно твердой, чтобы предотвратить повреждение поверхности при укладке.

    Нанесение мембранообразующих отвердителей
    Мембранообразующие отвердители используются для замедления или уменьшения испарения влаги из бетона. Они могут быть прозрачными или полупрозрачными и иметь белый пигмент. Для жарких и солнечных погодных условий рекомендуются составы с белым пигментом для отражения солнечной радиации. Отвердители следует наносить сразу после окончательной отделки. Отвердитель должен соответствовать требованиям ASTM C309 4 или ASTM C1315 5 .

    3) Ускорение набора прочности за счет тепла и дополнительной влаги

    Острый пар
    Острый пар при атмосферном давлении и пар высокого давления в автоклавах — это два метода обработки паром. Температура пара для острого пара при атмосферном давлении должна поддерживаться на уровне около 140 градусов по Фаренгейту или ниже, пока не будет достигнута желаемая прочность бетона.

    Нагревательные змеевики
    Нагревательные змеевики обычно используются в качестве встроенных элементов вблизи поверхности бетонных элементов. Их назначение – защита бетона от замерзания при бетонировании в холодную погоду.

    Опалубки или прокладки с электрическим нагревом
    Опалубки или прокладки с электрическим нагревом в основном используются производителями сборного железобетона.

    Бетонные покрытия
    Бетонные изоляционные покрытия используются для покрытия и изоляции бетонных поверхностей, подвергающихся воздействию отрицательных температур в период отверждения. Бетон должен быть достаточно твердым, чтобы предотвратить повреждение поверхности при покрытии бетонным покрытием.

    Другие формы отверждения включают внутреннее влажное отверждение с легкими заполнителями или абсорбирующими полимерными частицами. Для элементов из массивного бетона (обычно толщиной более 3 футов) обычно разрабатывается план теплового контроля, помогающий контролировать тепловые напряжения. Дополнительную информацию можно найти в отчете 9 комитета ACI 308.0137 Руководство по отверждению бетона 3 . Для специальных бетонов рекомендуется обращаться к другим отчетам ACI следующим образом:

    • Огнеупорный бетон ACI 547.1R
    • Огнеупорный бетон ACI 547.1R
    • Изоляционный бетон ACI 523.1R
      • 900-23 Расширяющийся бетон 100-23 ACI ACI уплотненный бетон ACI 207.5R
    • Архитектурный бетон ACI 303R
    • Набрызг-бетон ACI 506.2
    • Бетон, армированный волокнами ACI 544.3R
    • Вертикальная скользящая опалубка ACI 313

    Отверждение в холодную или жаркую погоду требует особого внимания. В холодную погоду некоторые из процедур включают в себя обогреваемые корпуса, понизители испарения, отвердители и изолирующие одеяла. Температура свежего бетона должна быть выше 50 градусов по Фаренгейту. Период отверждения холодного бетона дольше, чем стандартный период из-за снижения скорости набора прочности. Ожидается, что прочность на сжатие бетона, отвержденного и поддерживаемого при температуре 50 градусов по Фаренгейту, будет набирать прочность в два раза быстрее, чем у бетона, отвержденного при 73 градусах по Фаренгейту. В жаркую погоду отверждение и защита имеют решающее значение из-за быстрой потери влаги из свежего бетона. Отверждение фактически начинается до укладки бетона путем смачивания поверхности основания водой. Для укладки бетона в жаркую погоду можно использовать солнцезащитные и ветрозащитные средства, средства от запотевания и ингибиторы испарения. Поскольку набор прочности бетона в жаркую погоду происходит быстрее, время твердения может быть сокращено. Дополнительную информацию можно найти в ACI 306.1, Стандартные технические условия для бетонирования в холодную погоду , ACI 306R, Бетонирование в холодную погоду , ACI 305.1, Технические условия для бетонирования в жаркую погоду и ACI 305R, Бетонирование в жаркую погоду

    Отверждение образцов бетона для испытаний обычно отличается от отверждения бетона, уложенного во время строительства.

    Американское общество испытаний и материалов (ASTM) разработало два стандарта изготовления и отверждения образцов бетона. АСТМ С192 6 предназначен для лабораторных образцов, а ASTM C31 7 предназначен для полевых образцов. Оба документа содержат стандартизированные требования к изготовлению, отверждению, защите и транспортировке образцов бетона для испытаний в полевых или лабораторных условиях соответственно.

    ASTM C192 обеспечивает процедуры для оценки различных смесей в лабораторных условиях. Обычно он используется на начальном этапе проекта или в исследовательских целях.

    ASTM C31 используется для приемочных испытаний, а также может использоваться в качестве инструмента принятия решения об удалении формы или крепления. В зависимости от предполагаемого назначения стандарт определяет два режима отверждения: стандартное отверждение для приемочных испытаний и отверждение в полевых условиях для удаления формы/подпорки. Изменение стандартного отверждения испытательных образцов может существенно повлиять на измеренные свойства бетона. По данным Национальной ассоциации производителей товарных бетонных смесей 8 (NRMCA), прочность бетона, отвержденного на воздухе в течение одного дня с последующим 27-дневным отверждением во влажном состоянии, будет примерно на 8 процентов ниже, чем у бетона, отвержденного во влажном состоянии в течение всего периода. Снижение прочности составляет 11% и 18% для образцов бетона, первоначально выдержанных на воздухе в течение трех и семи дней соответственно. Для тех же комбинаций отверждения воздух/влажность, но при температуре отверждения на воздухе 100 градусов по Фаренгейту, 28-дневная прочность будет примерно на 11%, 22% и 26% ниже соответственно.

    Список литературы

    Стив Косматка и др., Дизайн и контроль бетонных смесей, 15 -е издание, EB001, PCA Engineering Bulletin EB 001, Спецификация Cement Cement, Skokie, IL 2002

    Спецификации для конструкции конструкции, IL 2002
    9

    для конструкции для конструкции. ACI 301 (www.concrete.org)

    Руководство по отверждению бетона , ACI 308R-01 (www.concrete.org)

    ASTM C309, Стандартные технические условия на жидкие мембранообразующие составы для отверждения бетона (www.astm.org)

    ASTM C1315, Стандартные технические условия на жидкие мембранообразующие составы, обладающие особыми свойствами для отверждения и уплотнения бетона (www.astm.org)

    ASTM C192 / C192M, Стандартная практика для Изготовление и отверждение образцов для испытаний бетона в лаборатории (www.astm.org)

    ASTM C31 / C31M, Стандартная практика изготовления и отверждения образцов для испытаний бетона в полевых условиях (www.astm.org)

    Бетонирование в холодную погоду

    Погодные условия на строительной площадке — жарко или холодно, ветрено или безветренно, сухо или влажно — могут сильно отличаться от оптимальных условий, предполагаемых во время определения, проектирования или выбора бетонной смеси — или от лабораторных условия, в которых образцы бетона хранятся и испытываются. Бетон можно укладывать в холодных погодных условиях при условии принятия адекватных мер предосторожности для смягчения негативного воздействия низких температур окружающей среды. Текущее определение Американского института бетона (ACI) бетонирования в холодную погоду, как указано в ACI 306, представляет собой «период, когда в течение более трех дней подряд средняя дневная температура воздуха падает ниже 40 градусов по Фаренгейту и остается ниже 50 градусов по Фаренгейту более более половины любого 24-часового периода». Это определение потенциально может привести к проблемам с замерзанием бетона в раннем возрасте.

    Весь бетон должен быть защищен от замерзания до тех пор, пока он не достигнет минимальной прочности 500 фунтов на квадратный дюйм (psi), что обычно происходит в течение первых 24 часов. Если бетон замерзает, пока он еще свежий или до того, как он приобрел достаточную прочность, чтобы сопротивляться силам расширения, связанным с замерзающей водой, образование льда приводит к разрушению матрицы цементного теста, вызывая непоправимую потерю прочности. Раннее замораживание может привести к снижению предела прочности до 50 процентов. Как только бетон достигает прочности на сжатие около 500 фунтов на квадратный дюйм, обычно считается, что он имеет достаточную прочность, чтобы противостоять значительному расширению и повреждению в случае замерзания. Всякий раз, когда температура воздуха во время укладки бетона ниже 40 градусов по Фаренгейту и ожидается отрицательная температура в течение первых 24 часов после укладки, следует учитывать следующие общие вопросы:

    Начальная температура бетона при поставке

    В холодную погоду может потребоваться подогрев одного или нескольких бетонных материалов (воды и/или заполнителей), чтобы обеспечить надлежащую температуру бетона в момент поставки. Из-за количества и теплоемкости цемента использование горячего цемента не является эффективным методом повышения начальной температуры бетона.

    Защита во время укладки, укрепления и отделки бетона

    Воздействие холодной погоды на бетон продлит время, необходимое для его первоначального схватывания, что может потребовать более длительного присутствия отделочных бригад. В зависимости от фактической температуры окружающей среды для защиты бетонного основания может потребоваться использование ветрозащитных экранов, ограждений или дополнительного обогрева. Также может оказаться целесообразным отрегулировать состав бетонной смеси с учетом влияния температуры окружающей среды на время схватывания. Для этого может потребоваться увеличение содержания цемента, использование ускоряющей химической добавки или и то, и другое.

    Ветрозащитные экраны защищают бетон и строительный персонал от резких ветров, вызывающих перепады температуры и чрезмерное испарение. Как правило, высоты в шесть футов достаточно. Ветрозащитные полосы могут быть выше или короче в зависимости от ожидаемой скорости ветра, температуры окружающей среды, относительной влажности и температуры укладки бетона.

    Обогреваемые кожухи очень эффективны для защиты бетона в холодную погоду, но, вероятно, являются самым дорогим вариантом. Ограждения могут быть изготовлены из дерева, брезентового брезента или полиэтилена. Также доступны сборные корпуса из жесткого пластика.

    В бетонных конструкциях для холодной погоды используются три типа нагревателей: прямого нагрева, непрямого нагрева и водяные системы. Во избежание карбонизации свежих бетонных поверхностей следует использовать нагреватели косвенного нагрева. Если бетон не подвергается непосредственному воздействию нагревателя или выхлопных газов, тогда подходит нагреватель прямого нагрева. Следует соблюдать осторожность, чтобы работники не подвергались чрезмерному воздействию угарного газа каждый раз, когда внутри ограждения используется обогреватель. Гидравлические системы передают тепло путем циркуляции раствора гликоля/воды в замкнутой системе труб или шлангов. Типичные области применения гидравлических систем включают оттаивание и предварительный нагрев грунтового основания, а также зоны нагрева, которые слишком велики, чтобы их можно было разместить в ограждении.

    Отверждение для производства качественного бетона

    Для отверждения требуется не только достаточная влажность, но и соответствующая температура. Температура бетона при укладке должна быть выше 40 градусов по Фаренгейту с использованием методов, описанных выше, однако продолжительность нагрева зависит от типа эксплуатации бетона и варьируется от одного дня для бетона с высокой ранней прочностью, который не подвергается замораживанию. -оттепели в процессе эксплуатации до 20 дней и более для бетонного элемента, который будет нести большие нагрузки в раннем возрасте. В конструкциях, которые будут нести большие нагрузки в раннем возрасте, бетон должен поддерживаться при температуре не менее 50 градусов по Фаренгейту, чтобы можно было снимать опалубку и укреплять, а также обеспечивать нагрузку на конструкцию.

    Ни в коем случае нельзя допускать замерзания бетона в течение первых 24 часов после его укладки. Поскольку гидратация цемента является экзотермической реакцией, бетонная смесь сама выделяет некоторое количество тепла. Защита этого тепла от выхода из системы с помощью полиэтиленовой пленки или изоляционных одеял может быть всем, что требуется для хорошего качества бетона. Более суровые температуры могут потребовать дополнительного обогрева.

    Бетон, оставленный в формах или покрытый изоляцией, редко теряет достаточно влаги при температуре от 40 до 55 градусов по Фаренгейту, чтобы ухудшить отверждение. Однако сушка из-за низкой влажности в зимнее время и обогревателей, используемых в вольерах, вызывает беспокойство. Рекомендуется оставлять формы на месте как можно дольше, потому что они помогают более равномерно распределять тепло и предотвращают высыхание бетона. Острый пар, выпускаемый в ограждение вокруг бетона, является отличным методом отверждения, поскольку он обеспечивает тепло и влагу. Жидкие мембранообразующие составы также можно использовать в отапливаемых помещениях для скорейшего отверждения бетонных поверхностей.

    Также важно предотвратить быстрое охлаждение бетона по окончании периода нагрева. Внезапное охлаждение бетонной поверхности, в то время как внутренняя часть теплая, может вызвать термическое растрескивание. Методы постепенного охлаждения бетона включают ослабление опалубки при сохранении покрытия пластиковой пленкой или изоляцией, постепенное уменьшение нагревания внутри ограждения или отключение тепла и медленное уравновешивание ограждения до температуры окружающей среды.

    Learn more