Большая Советская Энциклопедия (ЦЕ)
Шрифт:
Современный процесс производства Ц. включает: добычу цементного сырья природного или использование в качестве такового некоторых промышленных отходов (металлургических шлаков, зол ТЭС, вскрышных пород и т.п.); дробление и тонкое его измельчение; приготовление однородной сырьевой смеси заданного состава; обжиг её до спекания при температуре 1450—1550 °С; измельчение полученного клинкера в тонкий порошок вместе с небольшим количеством гипса и активных минеральных добавок или др. веществ, придающих Ц. нужные качества. В зависимости от способа приготовления сырьевой смеси различают сухой, мокрый и комбинированный способы производства Ц. Выбор способа обусловлен главным образом технико-экономическими показателями: возможной степенью концентрации производства, расходом топлива и электроэнергии, трудовыми затратами.
При сухом способе производства Ц. сырьевые материалы (известняк и глина) в процессе измельчения и помола в мельницах высушиваются и превращаются в сырьевую муку, состав которой корректируется в соответствии с заданным, после чего мука поступает на обжиг. Современные вращающиеся печи для обжига клинкера, как правило, оборудованы запечными теплообменниками, в которых осуществляется подогрев и частичная декарбонизация сырьевой смеси. Расход тепла на обжиг клинкера составляет 750—850 ккал/кг клинкера. При мокром способе размол сырьевых компонентов осуществляется в мельницах в присутствии воды, которая играет
Необходимые свойства Ц. достигаются правильным проектированием сырьевой смеси и получением в процессе производства Ц. нужного состава — химического, минералогического, гранулометрического и вещественного (под минералогическим составом Ц. понимается качественный и количественный перечень минералов, входящих в состав клинкера; под вещественным составом — качественный и количественный перечень веществ, входящих в состав готового Ц.). Правильное проектирование сырьевой смеси — одно из важнейших условий, обеспечивающих нормальное протекание и полное завершение процессов клинкерообразования при обжиге и высокие экономические показатели производства. Контроль качества готового Ц. осуществляется на основе требований соответствующих ГОСТов. Стандартизованы также методы физико-механических испытаний при определении свойств Ц.
По прочности Ц. делится на марки. Марка Ц. определяется пределом прочности при изгибе образцов-призм размером 40'40'160 мм и при сжатии их половинок, изготовленных из цементного раствора состава 1: 3 (по массе) с нормальным (кварцевым) песком (срок твердения образцов в воде 28 сут с момента изготовления). Для специального Ц. возможно изменение состава и методов изготовления и хранения образцов.
О составе, особых свойствах и областях применения главнейших видов Ц., выпускаемых в СССР, см. табл. За рубежом выпускаются примерно такие же, как и в СССР, виды Ц. По своим техническим качествам Ц. сов. производства принадлежат к числу лучших Ц. в мире.
Главнейшие виды цементов, выпускаемых в ССР
| Название | Вещественный состав цемента (в % по массе) | Минералоги- ческий состав клинкера (в % по массе) | Марка цемента | Особые свойства | Основные области применения | |
| Портланд- цемент | Портландцемент- ный клинкер (85); гипс (1,5-3,5) по SO3 ; активная минеральная добавка (до 15) | 3CaO·SiO2 (37—72); 2CaO·SiO2 (6—47); 3СаО·Al2O3 (2—20); 4СаО·Al2O3·Fe2O3 (2—19) | 300, 400, 500, 600 | Монолитный бетон гражданских и промышленных зданий и сооружений, сборные железобетонные конструкции, дорожное строительство, наружные части гидротехнических сооружений, строительные растворы | ||
| Быстротвер- деющий портландце- мент | Портландцемент- ный клинкер (90); гипс (1,5—3,5) по SO3 ; активная минеральная добавка (до 10) | 3CaO·SiO2 + +3СаО·Al2O3 (до65); 2CaO·SiO2 + 4CaO·Al2 O3 · Fe2 O3 (33) | Не ниже 400; через 3 сут прочность не менее: 4 Мн/м2 (при изгибе), 25 Мн/м2 (при сжатии) | Более быстрое твердение и более тонкий помол, чем у обычного портландце- мента | Сборные железобетонные конструкции, скоростное строительство | |
| Сульфато- стойкий портландце- мент | Портландцемент- ный клинкер (100); гипс (до 3,5) по SO3 | 3СаО·SiO2 (до 50); 3CaO·Al2 O3 (до 5); 3СаО·Al2O3 + + 4СаО·Al2O3Fe2O3 (до 22) | 400 | Повышенная стойкость к сульфатной агрессии, повышенная морозостой- кость | Для сооружений, находящихся в условиях сульфатной агрессии и в условиях переменного замораживания и оттаивания или увлажнения и высыхания | |
| Пластифици- рованный портландце- мент | Портландцемент с пластифицирую- щей добавкой (0,15—0,25) | Тот же, что у портландце- мента | 300, 400, 500 | Повышенные пластичность и морозостой- кость | Те же, что и обычного портландцемента; для экономии цемента или бетонной смеси; для повышения морозостойкости бетона | |
| Гидрофобный портландце- мент | Портландцемент с гидрофобной добавкой (0,06—0,3) | 300, 400 | Длительное сохранение активности, повышенные пластичность и морозостой- кость | Те же, что и обычного и пластифицированного портландцементов и в тех случаях, когда необходимо длительное хранение цемента | ||
| Тампонажный портландцемент: а) для «холодных» скважин; б) для «горячих» скважин | Портландцементный клинкер; допускается введение: а) активных (до 15%) или инертных (до 10%) минеральных добавок; б) шлака (до 15%) или песка (до 10%) | Быстрое твердение и медленное схватывание | Тампонирование нефтяных и газовых скважин | |||
| Декоративные Портландце- менты (белый и цветные) | Белый портландцемент- ный клинкер (80—84); диатомит (6); инертная минеральная добавка (10) или минеральный пигмент (15) | 4СаО·Al2O3·Fe2O3 (до 2) | 300, 400, 500 | Белый цемент по степени белизны делится на 3 сорта, цветные цементы имеют различную окраску | Отделка зданий и сооружений, скульптурные и покрасочные работы | |
| Сульфато- стойкий пуццолановый портландце- мент | Портландцемент- ный клинкер (60); добавки вулканического (25—40) или осадочного (20—30) происхождения; гипс (до 3,5) по SO3 | 3СаО·Al2O3 (до 8) | 200, 300, 400 | Повышенная стойкость к сульфатной агрессии | Подводные и подземные сооружения в условиях постоянного воздействия агрессивных (сульфатных) вод | |
| Шлакопорт- ландцемент | Портландцемент- ный клинкер (40—70); доменный гранулированный шлак (30—60); гипс (до 3,5) по SO3 | Тот же, что у портландце- мента | 300, 400, 500 | Замедленный рост прочности в начале период твердения, пониженные морозостой- кость и тепловыделе- ние, повышенная сульфатостой- кость | Те же, что у портландцемента. Эффективен для сборного железобетона, изготовляемого с тепловлажностной обработкой | |
| Глинозёмистый шлак (100); допускается введение 1% добавок, не ухудшающих качество цемента | СаО·Al2O2; 12СаО·7Al2O3; СаО·2Al3O3; 2СаО·Al2 O3 · SiO2 ; FeO | 400, 500, 600 (через 3 сут твердения) | Быстрое твердение при нормальной и пониженной температурах, высокая стойкость к действию минерализован- ных вод, потеря прочности (до 60%) через 15—20 лет | Срочные, аварийные и восстановительные работы, сооружения, подвергающиеся действию минерализованных вод или сернистого газа, жаростойкие бетоны и растворы. Неприменим в условиях повышенной температуры и влажности | ||
| Глинозёмис- тый цемент | ||||||
| Гипсоглинозё- мистый расширяю- щийся цемент | Глинозёмистый шлак (70); двуводный гипс (30) | Тот же, что у глинозёмисто-го цемента | 400, 500 (через 3 сут твердения) | Расширение при твердении в воде (через 1 сут 0,15%, через 28 сут 0,3—1%), быстрое твердение; высокие плотность, водонепрони- цаемость и сульфатостой- кость | Водонепроницаемые бетоны и растворы, заделка стыков, ремонтные работы, тампонирование нефтяных и газовых скважин | |
| Кислотоупор- ный цемент | Кварцевый песок (90—96): кремнефторис- тый натрий (4—8,5) | SO2 ; Na2 SiF6 | Предел прочности при растяже- нии 2 Мн/м2 (через 28 сут твердения) | Стоек к действию большинства минеральных и органических кислот. Нестоек к действию HF, H2 SiF6 , кипящей воды и водяного пара. Токсичен | Кислотоупорные бетоны и растворы, обмазки и футеровки. Неприменим в аппаратах пищевой промышленности и при температуре ниже —20°С |
Современные тенденции в производстве Ц.: постоянное увеличение объёма его выпуска (в СССР к 1980 достигнет 143—146 млн. т в год); расширение ассортимента специального Ц. и увеличение объёма их производства (особенно высокопрочных, быстротвердеющих, декоративных и расширяющихся Ц.); повышение средней марочной прочности выпускаемых Ц. (в частности, увеличение производства Ц. марки 600 и освоение выпуска Ц. марки 700); интенсификация процесса твердения Ц. (достижение высокой прочности через 4—6 ч твердения); рациональное территориальное размещение цементных заводов с целью сокращения перевозок сырья и готового продукта; снижение себестоимости Ц.; обеспечение высокой степени механизации и автоматизации цементного производства и дальнейшее улучшение условий труда на предприятиях цементной промышленности.
Лит.: Технология вяжущих веществ, М., 1965; Вяжущие материалы, заполнители для бетонов и нерудные материалы, М., 1973; Краткий справочник технолога цементного завода, М., 1974.
И. В. Кравченко.
Цементация (в строительстве)
Цемента'ция в строительстве, закрепление грунтов, горных пород, каменных и бетонных кладок путём нагнетания в пустоты, трещины и поры жидкого цементного раствора или цементной суспензии. Применяется для укрепления оснований сооружений , создания противофильтрационных завес , придания водонепроницаемости породам при проходке горных выработок (шахт, тоннелей), повышения монолитности и водонепроницаемости каменной и бетонной кладки. См. также Закрепление грунтов .
Цементация (в цветной металлургии)
Цемента'ция в цветной металлургии, гидрометаллургический процесс, основанный на вытеснении более электроположительных металлов из растворов их соединений менее электроположительными металлами, находящимися в твёрдом состоянии. Например, нормальный электрохимический потенциал меди + 0,344 в, цинка — 0,762 в; эта разность потенциалов позволяет осуществлять реакцию Cu2+раствор + Znмeталл ® Zn2+раствор + Cuмeталл. . Чем больше разность потенциалов, тем меньше остаточное содержание в растворе осаждаемого металла. Ц. широко применяют для очистки растворов от примесей и для извлечения металлов из растворов. Процесс может быть применен также для осаждения металлов из расплавленных шлаков.
Лит.: Плаксин И. Н., Юхтанов Д. М., Гидрометаллургия, М., 1949; Масленицкий И. Н., Чугаев Л. В., Металлургия благородных металлов, М., 1972; Набойченко С. С., Смирнов В. И., Гидрометаллургия меди, М., 1974.
Цементация стали
Цемента'ция стали, разновидность химико-термической обработки , заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя изделий из низкоуглеродистой стали (0,1—0,2% С) углеродом при нагреве в соответствующей среде. Цель Ц. — повышение твёрдости и износостойкости поверхности, что достигается обогащением поверхностного слоя углеродом (до 0,8—1,2%) и последующей закалкой с низким отпуском (при этом сердцевина изделия, не насыщаемая углеродом, сохраняет высокую вязкость). Глубина цементованного слоя 0,5—1,5 мм (реже больше); концентрация углерода в слое убывает от поверхности к сердцевине изделия. Ц. и последующая термическая обработка повышают предел выносливости металла и понижают чувствительность его к концентраторам напряжения. Различают Ц. твёрдыми углеродсодержащими смесями (карбюризаторами) и газовую Ц. На заводах массового производства обычно применяют газовую Ц., при которой легче регулируется концентрация углерода в слое, сокращается длительность процесса, обеспечивается возможность полной его механизации и автоматизации, упрощается последующая термическая обработка.
Лит.: Минкевич А. Н., Химико-термическая обработка металлов и сплавов, 2 изд., М., 1965; Лахтин Ю. М., Металловедение и термическая обработка металлов, 2 изд., М.. 1977.
Ю. М. Лахтин.
Цементит
Цементи'т, карбид железа Fe3 C, фазовая и структурная составляющая железоуглеродистых сплавов . Ц. имеет орторомбическую кристаллическую решётку, очень твёрд и хрупок, слабо магнитен до 210 °С. Ц. — метастабильная фаза; образование стабильной фазы — графита во многих случаях затруднено. Ц. выделяется из расплава, из аустенита и феррита . В зависимости от условий кристаллизации и последующей обработки Ц. может иметь различную форму — равноосных зёрен, сетки по границам зёрен, пластин, а также видманштеттову структуру . Ц. — составная часть структурных составляющих стали и чугуна — ледебурита , перлита , бейнита , сорбита отпуска.