8. Физико-химические основы схватывания и твердения портландцемента. Структура цементного теста и камня

Общий расход энергии на 1 т цемента 325—550 МДж, причем минимальные энергетические затраты достигаются при сухом способе с применением декарбонизатора: на помол клинкера с добавками затрачивается 125— 180 МДж.

Помол клинкера в тонкий порошок производится преимущественно в сепараторных установках, работающих по открытому или замкнутому циклу. Трубная мельница представляет собой барабан, облицованный внутри стальными броневыми плитами и разделенный дырчатыми перегородками на две—четыре камеры. Крупнейшими помольными агрегатами являются мельницы размером 3,95x11 м, производительностью 100 т/ч и размером 4,6х16,4 м, производительностью 135 т/ч. Материал в трубных мельницах измельчается под действием загруженных в барабан мелющих тел — стальных шаров (в камерах грубого помола) и цилиндров (в камерах тонкого помола). При вращении мельницы мелющие тела поднимаются на некоторую высоту и падают, дробя и истирая зерна материала.

При работе по открытому циклу мельница работает «на проход», т. е. материал (клинкер и добавки) непрерывно поступает со стороны камер грубого помола через полую ось, а измельченный материал выходит из камеры тонкого помола и далее транспортируется в силосы. Замкнутый цикл помола включает помольный агрегат и центробежный сепаратор, отделяющий крупные зерна, возвращаемые на домол, в результате чего достигается высокая тонкость помола. Помольные установки, работающие по замкнутому циклу, дают возможность тонко измельчить клинкер (до удельной поверхности 4000—5000 см²/г) и регулировать в цементе содержание частиц различного размера, что необходимо для получения быстротвердеющего и других специальных портландцементов (рисунок). При помоле к клинкеру добавляют гипс (так, чтобы общее содержание SO₃в цементе было не более 3,5 %) для замедления схватывания портландцемента.

Схема размола клинкера по замкнутому циклу

в — с двумя мельницами: 1 — мельница грубого помола; 2 — элеватор; 3 — центробежный сепаратор; 4 — мельница тонкого помола; б— с одной мельницей; 1 — элеватор; 2 — сепаратор; 3 — мельница; 4 — крупка; 5 — готовый цемент

Готовый портландцемент — очень тонкий порошок темно-серого или зеленовато-серого цвета; по выходе из мельницы он имеет высокую температуру (80—120°С) и направляется пневматическим транспортом для хранения в, силосы, которые обычно выполняют в виде железобетонных банок диаметром 8—15 м и высотой 25-30 м. Большие силосы вмещают 4000—10 000 т цемента. Цемент в силосах выдерживают до его охлаждения и гашения остатков свободного оксида кальция, которое происходит под действием влаги воздуха. Из силосов цемент погружают в автоцементовозы, в вагоны-цементовозы или крытые железнодорожные вагоны. Часть цемента поступает на отвешивающие и упаковывающие машины и поставляется в мешках (по 50 кг цемента).