Ugrás a tartalomhoz

Ipari technológiák

Dr. Német Béla (2013)

Pécsi Tudományegyetem

Cementek előállítása és tulajdonságai, klinkerásványok, felhasználás

Cementek előállítása és tulajdonságai, klinkerásványok, felhasználás

A cement története, elterjedésének oka

  1. Vitruvius habarcskészítés technológiája; római cement = égetett mész+ téglaliszt; vagy égetett mész + trasz(tufaőrlemény)

  2. 1724-1792, Smeaton angol mérnök kimutatta, hogy az agyagtartalmú mész jobb kötőanyag a tiszta mésznél

  3. 1796 Parker szabadalmaztatta a nagy agyagtartalmú márga égetésével nyert román/római cement előállítást

  4. 1851 húzó és nyomó vizsgálat

  5. 1861 Langen kohósalak rejtett hidraulikus tulajdonságok

  6. 1878 első cementszabvány

  7. 1886 Tetmayer kohósalak pc-gyártás leírása

  8. 1887 cementszilárdulás kristályelmélete

  9. 1893 Dyckerhoff MgO< 5m%

  10. 1898-tól gipszkő kötésszabályozáshoz

  11. 1945 Powers a két elmélet egyesítése

  12. 1972 képlékeny habarcsvizsgálat

  13. 1977 Tamás Ferenc professzor (Veszprémi Egyetem) kidolgozta a cement-hidratáció polimerizációs folyamatának elméletét

A cement, ill. beton elterjedésének oka:

  1. időállóság, nagy nyomószilárdság

  2. tűzzel szembeni kedvező viselkedés

A cementgyártás

(Cement mill http://en.wikipedia.org/wiki/Cement_mill)

Cement összetétel: 75-80 m% mészkő+20-25 m% egyéb agyag

A gyártás lépései:

  1. előkészítés, előmelegítés

  2. égetés

  3. szárítás

10.10. ábra - Cementté történő őrlés

Cementté történő őrlés

Az ábra a portland-klinker, a portland-cement gyártás félkésztermékének az aprítását és cementté történő őrlését végző a cementmalmot mutatja be.

http://en.wikipedia.org/wiki/Cement_mill

10.11. ábra - Portlandcement égetéséhez használt forgókemence vázlata (60-250 m)

Portlandcement égetéséhez használt forgókemence vázlata (60-250 m)

7. Táblázat. A potlandcementben előforduló klinkerásványok tömegszázalékos aránya

Klinkerásványok és jelölésük

tömegszázalék (m/m%)

CaO (=C)

60-67

SiO2 (=S)

19-24

Al2O3 (=A)

2-8

Fe2O3 (=F)

2-6

MgO

1-5

CaO (szabad)

0-4

H2O( =H)

0-4

egyéb: Na2O, K2O,TiO2, SO3

0-3

8. Táblázat. A portlandcement-klinker ásványi összetétele

ALIT

C3S = 3CaO SiO2

BELIT

C2S = 2CaO SiO2

TRIKALCIUM-ALUMINÁT

C3A = 3CaO Al2O3

CELIT

C4AF = 4CaO Al2O3 Fe2O3

A portlandcement kötése és szilárdulása

2 C3S + 6H → C3S2H3 + (CH)3

2 C3S + 4H → C3S2H3 + CH

klinker víz kalcium - mész, ásvány szilikát-hidrát

tobermorit portlandit, fő szilárdsághordozó

A cement kötésének befolyásolása (gipsz adagolás)

C3A + CH + 12H → C4AH13 (instabil)

C3A + 6H → C4AH6 (stabil) hidrátok keletkeznének gyors reakció, gyors kötés)

A gyors kötés megakadályozására gipszadagolás történhet:

C3A + 3Cs + 32H → C3A •3 Cs•H32 (ettringit)

C3A + Cs + 12H → C3A • Cs •H12 (monoszulfát)

Klinker ásványok jellemzése

1. A PC klinker ásványi összetétele

2. A PC klinker ásványi összetétele

Le Chatelier 1883

Törnebohm 1897

ALIT C3S = 3CaOSiO2hatszögletes kristály

kevés Al3+, Mg2+ és vasionok, 30-60 m%,

nagy kezdőszilárdság

nagy kötési hő

BELIT βC2S=2CaOSiO2 kerekded kristály

legfontosabb β módosulat, lassú szilárdulás

nagy utószilárdulás, kis kötés hő, 15-37%

TRIKALCIUM-ALUMINÁT C3A =3CaO• Al2O3, gyors kötés - lassítva gipszkővel,

nagy hőfejlesztés, kis szilárdság, 0-15%

3. A PC klinker ásványi összetétele

CELIT C4AF = 4CaOAl2O3Fe2O3

kis szilárdság, lassú kötés, jó szulfátállóság

van benne üvegfázis is

Hidratációs alakváltozások

Mészduzzadás: 1500°C-on túlégetett mész keletkezik; lassan oltódik, mikor a beton szilárd duzzadás nincs,ha a szabad CaO <1%

Magnéziaduzzadás: túlégetett magnézia jön létre; igen lassan oltódik, duzzadást okoz. Nem következik be, ha szabad MgO <5%

Gipszduzzadás: fölös gipsz marad C3A -hoz képest

Alkáli duzzadás: alkáli + oldható SiO2 (amorf szilikát, hidrogél)

SiO2 +n H2O+ 2Na(OH)+CaCO3 ->Na2SiO3•(n-x+1) H2O + H2O

Cementekhez adható kiegészítő anyagok

Cementek hidraulikus kiegészítő anyagai: kohósalak, pernye, nyersvasgyártás mellékterméke, szilárdulása a β C2S klinkerhez hasonló, adagolása max 80%

Traszkohósalak: Minimum 70 % SiO2 -t tartalmazó vulkáni tufa finom őrleménye, benne lévő kovasav a cement szilárdulása során fölszabaduló Ca(OH)2-vel C3S2H3-t alkot. Adagolása max. 20 %.

Cement, mész csomagolása

10.12. ábra - Stukatur gipsz műanyag csomagolásban szállításra raklapon

Stukatur gipsz műanyag csomagolásban szállításra raklapon

http://www.stukaturgipsz.hu/

10.13. ábra - Portlandcement papírzsákban

Portlandcement papírzsákban

10.14. ábra - Oltott mész műanyag zsákban

Oltott mész műanyag zsákban

10.15. ábra - Oltott mész műanyag vödörben

Oltott mész műanyag vödörben

Cement, beton szállítása vasúton, közúton

10.16. ábra - Cement szállítása vasúton

Cement szállítása vasúton

http://www.flickr.com/photos/56992659@N03/7352654250/in/photostream/

10.17. ábra - Betonkeverő és a helyszínre szállító jármű

Betonkeverő és a helyszínre szállító jármű

http://www.szakkatalogus.hu/infok/Betoneladás_Kft-638275