3-Ma`ruza Mavzu: Mineral bog’lovchilar. Mineral bog’lovchi moddalar tasnifi. Reja

. Eriydigan shisha va kislotaga chidamli sement
Kimyoviy texnologiya sexlarining qavatlararo yopmasi kislota yoki issiqlik ta’siriga bardosh beradigan qilib kurishda bog‘lovchi modda sifatida eriydigan shisha ishlatiladi. Bu shisha boshka shishalardan suvda erishi bilan farq qiladi, uning nomi ana shundan kelib chiqqan. Eriydigan shisha hosil qilish uchun juda mayda qilib to‘yilgan kvars kumi bilan kalsiynidlangan soda yoki natriy sulfat yaxshilab aralashtiriladi va 1400°s haroratda suyuqlantiriladi. Qum bilan sodaning o‘zaro kimyoviy ta’sir etishi natijasida natriy silikat (Na₂O*n SiO₂) hosil bo‘ladi; keyin u xumdondan olinib sovitiladi. Sovib qotgan bu shisha silikattosh deb ataladi. Silliqatosh issiq suvda odatda 3...5 atm bug‘ bosimida eritilib, shinnisimon holga keltiradi. Silikatosh odatdagi sharoitda suvda eritiladi.
. Ohakning qotishi. Magnezial bog‘lovchi. Suyuq shisha. Kislotaga bardoshli semeyt.
Suyuq shisha o‘tdan himoyalovchi, izolyasiyaviy, kislotaga chidamli va issiqqa bardosh beradigan qoplamalar ,beton tayyorlash uchun ishlatiladi. Qoplama va qorishmalarning suvga chidamliligini oshirish uchun suyuq shishaga 15% natriy kremneftorid ko‘shiladi.
Kislotaga chidamli sementning qotishi +10⁰ S dan past haroratda to‘xtaydi. SHuning uchun sementning daslabki qotishi muddati o‘tib bo‘lguncha, xonaning haroratini 15...20⁰ S dan pasaytirmaslik kerak. Harorat oshsa sementning yopishib ketishi tezlashadi. Sementning kislotaga chidamliligini yanada oshirish uchun sement qotib 15....20 kun o‘tkach, uning yuziga ishlab chiqarish sharoitida unga ta’sir etadigan kislota surtiladi. Sement tarkibi-70...75% aralashma va 25...30%, suyuq shishadan iborat bo‘ladi.
Gidravlik oxak
Gidravlik ohak tarkibida 6... 20% gilli, va mayda dispersli qum aralashmalari bo‘lgan mergelli ohaktoshni mo‘tadil kuydirib hosil qilingan mahsulotdir. Bu ohaktoshlar shaxtali xumdonlarda 900-1100°S da kuydiradi. Bunday haroratda kalsiy karbonat parchalanadi va kalsiy oksidning bir qismi gil tarkibidagi kremniy. alyuminiylari, kalsiy ferritlar hosil bo‘ladi.
Faqat suv bilan namlangan gidravlik ohak to‘la yoki qisman so‘nadi va kukunga aylanadi, ko‘proq suv qo‘yilsa ohak xamiri hosil bo‘ladi. U havoda qota boshlaydi, keyin esa botishi suvda davom etadi, bunda havoda qotish fizik-kimyoviy jarayonlar gidravlik jarayon bilan birgalikda boradi.
So‘ndirilmagai, gidravlik ohak kukundan iborat bo‘ladi. Gidravlik ohakning siqilishiga mustahkamligi 28 soatdan so‘ng 1,7 dan 10 MPa gacha bo‘ladi. Gidravlik ohak quruq muhitda ham, nam muxitda ham foydalaniladigan g‘isht devor va suvoq qorishmalarini tayyorlash uchun, shuningdek past markali betonlar tayyorlashda ishlatiladi. Gidravlik ohak asosida tayyorlangan qorishmalarni qotish vaqtida suv ta’siridan saqlash zarur, chunki ular oson yuvilib ketadi.
Portlandsement.
Gil va ohaktoshning kuydirganda qovushgan omuxtasini mayda qilib to‘yib hosil qilingan gidravlik bog‘lovchi modda bo‘lib uni ohaktosh va gilni yoki tarkibida 20% gilli aralashmalari bo‘lgan ohaktoshlarni yuqori haroratlarda qovushib qolguncha kuydirib keyin gips qo‘shgan holda 1,5...3,5%, sharli tegirmonlarda yaxshilab mayin to‘yib olinadi. Portlandsement klinkeri deganda biz ohaktosh bilan qo‘shib kuydirishdan hosil qilingan mo‘rt kesakchalar holidagi massaga aytiladi. Kuydirish asosida klinker tarkibida asosan kal’siyning yuqori asosli silikatlari hosil qilinadi. Tarkibiga ko‘ra portlandsementlar: qo‘shimchasiz portlandsementga, mineral qo‘shimchali portlandsement, shlakli portlandsement va boshqa turlari mavjud.
Portlandsement ishlab chiqarish uchun xom ashyo materiallar sifatida- mergellar, ohaktoshli jinslar-ohaktoshlar, bo‘r, chig‘anoqohaktosh, ohak tufi kabilar va gilli jinslar ishlatiladi.
Tabiatda kimyaviy tarkibiga ko‘ra sifatli portlandsement klinkeri olishni ta’minlaydigan kimyoviy tarkibli tog‘ jinslari kam uchraydi, shuning uchun xom ashyo aralashmasiga ikki yoki bir necha qo‘shimchalar kiritiladi. Xom ashyo aralashmasida qo‘shimchalar nisbati shunday tanlanadiki, kuydirishdan hosil qilingan portlandsement klinkeri quyidagi ximiyaviy tarkibga ega bo‘lsin: 63....68% SaO; 4...8% A1O₃; 19...24% ; SiO₂; 2....4% G‘e₂O₃ Odatda xom ashyo aralashmasi 75...78% ohaktoshdan va 25...22% gildan iborat bo‘ladi.
Portlandsement ishlab chiqarish qo‘yidagi asosiy jarayonlardan iborat bo‘ladi: xom ashyo olish va xom ashyo aralashmasini tayyorlash, aralashmani to qovushmaguncha kuydirish va klinker hosil qilish, klinkerni qo‘shimchalar bilan birgalikla mayda kukun qilib to‘yish va hokazo. Portlandsement ishlab chiqarish uchun xom ashyo, odatda, sement zavodi yaqinida joylashgan kar’erlarda ochiq usulda qazib olinadi.
Xom ashyo xossasi va kuydirish xumdonlarining turiga karab xom ashyo ho‘l va quruq usullarda tayyorlanadi. Ho‘l usulda tayyorlaganda qo‘shimchalar suvda maydalanadi va aralashtiriladi, suyuq massa (shlam) kurinishidagi aralashma qizdiriladi; quruq usulda tayyorlashda xom ashyo qo‘shimchalari maydalanadi, aralashtiriladi va quruq holda qizdiriladi.
Portlandsementni ho‘l usulda ishlab chikarish
Xomashyo qo‘shimchalari sifatida ishlatiladigan uvalanadigan tog‘ jinslari (gil va bur) oldindan valikli maydalagichda va massasi jihatdan 36...42% suv solib maxsus hovuz aralashtirgichlarda maydalanadi. Gil va bur suspenziyasi kerakli nisbatlarda maydalanib to‘yish uchun sharli tegirmonlarga tushadi. Agar ohak qo‘shimchasi sifatida qattiq ohaktosh ishlatilsa, u holda ohaktosh konusli va bilan birgalkda maydalagichlarda ikki bosqichda maydalanadi so‘ngra korgichlarda hosil qilingan gil suspenziyasi bilan birgalikda sharli tegirmonlarda maydalanadi.
Ko‘p kamerali sharli tegirmon uzunligi 8...15m va diametri 1,8...3,5m bo‘lgan po‘lat silindirdan iborat bo‘lib, uning ichki yuzasi po‘lat plitkalar bilan qoplangan. Tegirmon ichki kovak sapfalarda aylanadi. Sapfalar orqali bir tomonda tegirmon yuklanadi, boshqa tomondan esa tushiriladi. Ohaktosh, gil va suv aralashmasi tegirmoning hamma kameralaridan o‘tadi va po‘lat sharlar hamda silindrlarning zarblari ostida maydalanib, undan bo‘tqaga o‘xshash qorishma-shlam chiqadi.
SHlam tarkibini roslash uchun u nasoslar vositasida silindrik shlam hovuzlariga qo‘yiladi. Rostlashda shlamning kimyoviy tarkibi aniqlanadi (asosan kalsiy karbonatning mikdori aniqlanadi) va olingan ma’lumotlarga muvofiq unga boshqa tarkibdagi shlamning (ohaktosh bilan boyitilgan yoki boyitilmagan) qat’iy ma’lum miqdori qo‘shiladi. SHlam
bu hovuzlarda doimo aralashtirib turiladi. Kerakli miqdoriga qarab shlam nasoslar vositasida kuydirishga yuboriladi. Xom ashyo aralashmasi aylanadigan xumdonlarda kuydiriladi. Xumdonlar diametri 4...5 m va uzunligi 150... 185 m bulgan payvand silindrdan iborat bo‘lib) ichki yuzasi olovbardosh material, bilan qoplanadi. Xumdon aylanishi va qiyaligi sababli material uning pastki qismiga siljiydi. Unga qarama-qarshi ravishda forsunkalar orqali xumdonning pastki qismiga beriladigan yoqilgining yonishidan hosil bo‘lgan qizigan gazlar harakatlanadi. SHlamni qizigan gazlar quritadi va g‘uvalakchalar hosil qiladi: materiallar oldinga siljigan oyri 500...750°S da organik moddalar qo‘yib bitadi va degidratatsiya boshlanadi, bunda plastikligi va bog‘lash xossalari yo‘qoladi. Material g‘uvakchalari harakatlanuvchan kukunga parchalanadi. Harorat 900...1000°S etganda tarkibdagi ohaktosh ikkiga ajraladi va hosil bo‘lgan SaO boshqa aktiv glinozem, kremniy, temir oksidlar bilan birikar (kimyoviy reaksiya asosida) kalsiy oksid kimyoviy birikishi 1250°S chegarasida jadal qattiq holda davom etadi. Bunda 2SaO SiO₂ , ZSaO A1₂O₃ va
4SaOA1₂OzG‘e2 O₃, sodir bo‘ladi. Harorat 1300 ⁰ S ortganda esa yuqoridagi bir qism minerallar eritma holda namoyon bo‘ladi. Ayniqsa 2CaO SiO₂ ni tarkibdagi erkin CaO bilan eritma holda bir-biri reaksiyaga kirishib uch kalsiyli silikat ya’ni portlansiment asosiy minerali hosil bo‘ladi. Suyuq fazaga o‘tish jarayoniga esa kristallar ko‘rinishida ajralib, chiqadigan uch kalsiyli silikatlar hosil bo‘lishi 1470⁰ S gacha sodir bo‘ladi. Harorat 1300°S gacha pasayganda suyuq faza qotadi, kovishish jarayoni tugaydi. 80...100°S gacha sovutish uchun klinker 15...25mm o‘lchamli kulrang-yashil rangli donalar muzlatgichga yo‘naltiriladi, u erdan omborga keltirilib, 1-2 hafta davomida saqlab turiladi. Turib etilishi natijasida klinker tarkibidagi uncha ko‘p bulmagan kal’siy oksidi havo nami bilan sunadi, shuningdek, klinker donalarining qattiqligi pasayadi, bu esa uz navbatida uni tuyishni engillashtiradi va sement kotayotganida hajmining bir me’yorida o‘zgarishini ta’minlaydi.
Klinker ko‘p kamerali sharli tegirmonlarda maydalanadi. Tuyish jarayonida portlandsement tutib qolish muddatini rostlash uchun unga 2...5% gips toshi va texnologiya jarayonida nazarda tutilgan har xil qushimchalar qo‘shiladi. Portlandsement sharli tegirmonlardan pnevmotransport vositasida siloslarga har birining sig‘imi 6000 tonnagacha silindrik shakldagi temir-beton minoralarga yuboriladi. Minorada sement istemolchilarga yuboroshdan oldin 10-14 sutka davomida etiltiriladi. Bu vaqtda qizigan sement soviydi va undan qolgan erkin ohak sunadi, bu esa sement xossasini yaxshilaydi. Sement siloslardan kup qatlamli qogoz qoplarga 50 kg dan solinib, maxsus jihozlangan temir yo‘l vositalari, avtomobil transportida tashiladi.
Portlandsementni quruq xolida ishlab chiqarish usuli
Bu usulga ko‘ra xom-ashyo materiallari oldindan maydalangan va quritilgan keyin sharli tegirmonlarda birgalikda tuyiladi, qoldiq namligi 1...2% bulgan quruq xom-ashyo un 20...40 mm o‘lchamli donalar holida donadorlashtiriladi yoki mexanik presslarda maydalangan kumir qushib briket qilib qoliplanadi.
Donalar siklon issilik almashtirgichlarda, konveyr kol’sinatorlarida, aylanadigan pechlarda, ''briketlar esa shaxtali xumdonlarda kuydiriladi. Bundan keyingi ishlab chiqarish operatsiyalari ho‘l usulda amalga oshiriladigan ketma-ketlikda bajariladi.
Quruk usulda klinkerni kudirishda yoki ishlab chiqarishda ho‘l usuldagiga nisbatan 30...40% yoqilgi kamroq sarflanadi; lekin bu usulning kamchiligi shundaki, quruq materialni maydalashga va aralashtirishga 20...30% kuproq energiya va mehnat sarf bo‘ladi.
Portlansement ishlab-chiqarish texnologiyasining takomillanishi hisobiga uchinchi usul ya’ni kombinatsilashtirilgan (aralash) usul vujudga keltirildi. Bu usulning mohiyati shundan iboratki , xom ashyo materiali (aralashmasi) ho‘l usulda tayyorlanadi, undan keyingi shlam maxsus qurilmalarda suvsizlantiriladi va quruq usuldagi kabi donador-
lashtiriladi namligi filtirdan o‘tkazilgandan so‘ng 16...18 % ga qadar suvsizlantirilib keyin esa kuydiriladi va klinker olinadi.
Klinkerning tarkibi quyidgai asosiy minerallardan iborat: uch kalsiyli slikat- 3CaO SiO₂ (alit) –C₃ S 40… 65 % , ikki kalsiyli slikat -2 CaO * SiO₂ (belit) C₂ S -15...40% , uch kalsiyli alyuminat -3Ca O *Al ₂ O₃ (selit) – C₃ A 8…12% va to‘rt kalsiyli alyumoferrit – 4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃ –C₄ AF 10…18 %
Portlansementning qotishi.
Portlansement suvda qorilganda avvalambor u suvda eriydi va yopishqoq plastik qorishmasi hosil bo‘ladi. Qorishma asta-sekin xavo quyosh nuri ta’sirida tarkibidan bir qism suvning parlanishi xisobiga quyuqlasha boshlaydi ya’ni kolloroid holatga o‘tadi keyin esa kristallanib qotadi.
Portlansimentning qotish nazariyasiga binoan portlansement qotishi vaqtida quyidagi uch davrni o‘z boshidan kechiradi.: erish, kolloidlanish, kristallanish kabilar. Bu nazariyaning asoslarini A.A.Baykov ishlab-chiqqan.
Portlansement minerallarini suv bilan o‘zaro ta’sirlanishi quyidagicha sodir bo‘ladi.
3CaO*SiO₂ +(n+1) H₂ O =2Ca O*nH₂ O +Ca(OH)₂
2CaO*SiO₂ +H₂ O = 2CaO* Si O₂ nH₂ O
3CaO* Al ₂ O₃ +6 H₂ O =3CaO*Al₂ O₃ *6H₂ O
4CaO* Al ₂ O₃ * Fe ₂ O₃ +H₂ O= 3CaO Al ₂ O₃ * 6H₂ O +CaO* Fe ₂ O₃ (n-6) H₂ O
Bu shuni ko‘rsatadiki. Porlandsement minerallarining suv bilan o‘zaro ta’sirlanishi natijasida yangi birikmalar kalsiy gidrosilikatlari, gidroalyuminatlari va gidroferitlari hosil bo‘ladi.
Portlansement xossalari.
Portlansementning asosiy xossalariga: to‘qma zichligi, zichligi xakikiy zichligi, maydalik darajasi, normal quyuqligi, qotish vaqti, xajmining bir tekisda o‘zgarishi, mustahkamligi kabi xossalari kiradi.
Portlansement to‘qma zichligi 1000....1100 kg/m³ , zichligi esa 1400... 1700 kg/m³ ; haqiqiy zichligi esa 3050...3150 kg/m³ gachadir
Maydalik darajasi bo‘yicha esa № 0,08 ko‘zli elakda (o‘lchami 0,08 mm) ko‘pi bilan 15% qoldiq qolishi bilan tavsiflanadi. Portlandsementning solishtirma yuzasi-1g sementning donalari yuzasi (sm hisobida) bilan hisoblanadi. Parlandsement solishtirma yuzasi 2500...3000sm² /g bo‘lishi kerak. Sementning to‘yilish maydaligi qancha ko‘p bo‘lsa-shuncha aktiv bo‘ladi. Masalan, tuyilish maydaligi 4000...5000sm ²/g bo‘lsa, qotish tezligi oshadi hamda sement toshi yanada mustahkam bo‘ladi.
Sementning suv talabchanligi ya’ni normal quyuqlikdagi sement qorishmasini tayyorlash uchun kerak bo‘lgan suv mikdori bilan aniqlanadi. Bu xossa Vika asbobining pestigini botish chuqurligi 5... 7mm gacha bo‘lsa, yoki porlandsementning suv talabchanligi 22 ... 26% ko‘lamda o‘zgarganida ro‘yobga chiqadi.
Porlandsementning qotishi va to‘la qotishi vaqtini esa Vika asbobining ignasining botish chuqurligiga - qarab aniqlash mumkin. Qotish boshlanishi 45 minutdan keyin, tugashi esa 10...12 soatdan kechikmay sodir bo‘ladi. Sement hajmining bir tekisda o‘zgarishi esa normal sement qorishmasidan tayyorlangan namunalarning-kulchalarning, ularni suvda qaynatib hamda bug‘ning ustiga-qo‘yib aniqlanadi. Agar kulchalarning old tomonida kulcha chetigacha darzlar yoki lupa va oddiy ko‘z bilan qo‘rib bo‘ladigan mayda darzlar, shuningdek qanday bo‘lmasin kiyshayishlar bo‘lmasa sement yaxshi sifatli hisoblanadi.
Portlandsementning mustahkamligi uning markasi bilan tavsiflanadi. Sement markasi 40x40x160 mm o‘lchamli prizmalarning nusxalarini egilishga va ularning yarimtasini siqilishga mustahkamlik chegarasi bo‘yicha aniqlanadi. Bunday namunalar suv va sement nisbati S/S=0,4da standart vol’sk qumidan 1:3.(massa bo‘yicha) tarkibida sement-qum qorishmasidan tayyorlanadi va 28 sutkadan keyin sinaladi. 28 sutkalik namunaning siqilishga mustahkamlik chegarasi sementning aktivligi deb ataladi, uning kattaligi bo‘yicha sement markasi belgilanadi. Masalan, sementni sinashda aktivligi 520 MPa bo‘lsa, unda sement 500 markaga taaluqlli bo‘ladi
. Sement toshining korroziyalanishi.
Porlandsementdan tayyorlangan beton inshootlari suv va ishqorli suyuqliklar ta’sirida asta-sekin emirila boshlaydi ya’ni korrozitsiyalanadi.
Sement tosh karroziyalinishi uch asosiy turi bor.
Birinchi tur karroziya betonnnig sement toshiga oqar chuchuk suv (vaqtli qattiqligi kichik bo‘lgan) ta’sir qilganda vujudga keladi. Bu suv uch kalsiyli silkatni gidrolid- qilishda ajralib chiqadigan kalsiy gidroksidini eritadi va yuvib yuboradi. Suvning bunday eritish ta’siri natijasida sement toshning g‘ovakligi ortadi va mustahkamli pasayadi, bu esa asta-sekin betonning emirilishiga sabab bo‘ladi.Sement toshining chuchuk suvga turgunligini oshirish uchun sement tarkibiga gidravlik qo‘shimchalar qo‘shish tavsiya qilinadi. Qo‘shimchalar kalsiy gidroksidini eritadigan birikma kalsiy gidroksid ini eritadigan birikma kalsiy gidrosilikatlariga aylanishiga sabab bo‘ladi.
Ikkinchi tur korroziya betonning sement toshiga mineral suv ta’sir qilganda ro‘y beradi. Bu suv tarkibida sement toshining tashkil etuvchilari bilan almashinish reaksiyasi qiladigan ximiyaviy birikmalar bo‘ladi. Bunda hosil bo‘lgan reaksiya mahsulotlari oson eriydi va suv bilan birgalikda tarkibdan chiqib ketadi, yoki boglovchi xosalarga ega bo‘lmagan amorf massa ko‘rinishida ajralib chiqadi.
Dengiz suvi, sho‘r ko‘l suvi, shuningdek ba’zi er osti suvlari tarkibiga
MgCl₂ MgSO_{4 ,} NaCl va boshka tuzlar buladigan suvlar siment toshiga emiruvchi ta’sir kiladi. Masalan, sement tosh tarkibida xlorli magniy bo‘lgan suv ta’sir qilganda xlorli magniy sement toshi tarkibidagi kalsiy gidroksid bilan quyidagicha reaksiyaga kiradi:
CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂ ;
Ca(OH)₂+MgSO₄=CaSO₄*2H₂O+Mg(OH)₂ ;
Ca(OH)₂ +MgCl₂=CaCl₂+Mg(OH)₂ ;
Reaksiya natijasi hosil bo‘lgan xlorli kal’siy yaxshi eruvchanlik xossaga ega va beton tarkibidan tez yuvib chiqariladi; betonda koladigan magniy gidroksidi boglovchi xossaga ega bo‘lmagan amorf moddan iborat. SHunday qilib, bunday korroziyaning asosiy sababi, sement toshida erkin kal’siy gidroksidining bo‘lishidir. SHu sababli sement tarkibiga uni qiyin eriydigan birikma qilib boglovchi aktiv mineral qo‘shimchalar kiritish zarur. Sementga ko‘shiladigan aktiv mineral qo‘shimchalar sifatida ko‘proq trepellar qumtuproqqa boy tog jinslari diatomitlar, shuningdek kal’siy gidroksidini bog‘lay oladigan granullangan domna shlagi ishlatiladi.