Xom ashyo aralashmasini kuydirish, klinkerni olish jarayonida pechlarni zonalarga bo‘linishi. Portlandsementning qotish nazariyasi

1-ma’ruza: Xom ashyo aralashmasini kuydirish, klinkerni olish jarayonida pechlarni zonalarga bo‘linishi. Portlandsementning qotish nazariyasi.

Tayanch so‘z va iboralar: xom-ashyo, kuydirish, oqish prinsipi, aylanuvchi pech, tuyish, sement, gidratlangan gil, sirti aktiv moddalar.

Reja:

1. 
   Xom ashyo aralashmasini kuydirish.
   
2. 
   Pechlarni zonalarga bo‘linishi.
   
3. 
   Portlandsementngi saqlash va tuyish.
   
4. 
   Portlandsementning qotish nazariyasi.
   

Xom ashyoviy aralashmani kuydirish va klinker olish

Maydalab tuyilgan va yaxshilab aralashtirilgan xom-ashyoviy aralashma sement kuydiruvchi pechlarda 1400-1500°С xaroratda kuydiriladi. Xom-ashyoviy aralashmani kuydirish kuruq usulda ishlab chiqarishda xam asosan aylanuvchi pechlarda amalga oshiriladi. Aylanuvchi pech bir oz qiya qilib joylashtirilganuzun silindrdan iborat bo‘lib, ichi olovbardoshli qilib qoplangan bo‘ladi. Pechning uzunligi 95-185-230m, diametri 4-7 m bo‘ladi.
Aylanuvchi pechlar teskari oqish prinsipi buyicha ishlaydi. Kukun (quruq usulda) yoki shlam (xul usulda) ko‘rinishdagi xom-ashyo avtomatik ta’minlovchi vositasida pechga uning yuqori (sovuq) tomonidan yuboriladi, kuyi (issiq) tomondan esa 20-30 metrli alanga ko‘rinishida yoqilg‘i (tabiiy gaz, mazut, xavo va ko‘mir kukuni aralashmasi) puflanadi. Xom-ashyo pech ko‘ndalang kesimning fasat bir kiomigina egallaydi va u pech 1-2 ayl/min tezlik bilan aylanib turgani xolda, turli xarorat bo‘linmalarini o‘tib sekin-asta pastga, yonuvchi gazlar tomonga qarab xarakterlanadi. V.N. YUpg bergan ma’lumotlarga ko‘ra aylanuvchi pech shartli ravishda oltita zonaga bo‘linadi:
Bo‘g‘lanish bo‘linmasi - xaroratining 70°С dap 200° ga uzluksiz osha borishda tushayotgan xom-ashyo quriydi. Qurigan modda uvalanadi, aylanib-aylaiib tushayotganda uvalangan xom-ashyo yanada mayda shakillarga bo‘linadi.
Qizdirish bo‘linmasi - 200°С dan 700°С gacha xaroratda xom-ashyodagi organik aralashmalar kuyib ketadi, gilli minerallardan kristal-lokimyoviy suv chiqib ketadi, 450-500°С da suvsiz kaolinit Al₂ 0₃, 2Si 0₂ yuzaga keladi. Bu ikkibo‘linma ishlab chiqarishining xul usulida pech uzunligining 50-60% ini egallaydi, quruq usulda esa xom-ashyoni tayyorlash bug‘lanish bo‘linmasi xisobiga qisqaradi.
Karbonsizlanish bo‘linmasi - uzunligi pech uzunligining 20-23% ini tashkil qiladi. Bu bo‘linmada kuydirilayotgan moddaning xarorati 700°С dan 1100° gacha ko‘tariladi. Bu erda kalsiy va magniy karbonat tuzlarining bo‘linishi jarayoni nixoyasiga etadi va katta mikdordagi erkin kalsiy oksidi yuzaga keladi. СaСOZ ning termik bo‘linishi - issiqlikning katta yutilishi bilan kechiruvchi endotermik jarayon bo‘lib , bu tufayli pechning shu bo‘linmasida issiqlik iste’moli katta bo‘ladi. SHu bo‘linmada suvsiz-langan gilli minerallarning Si 0₂, Al₂ 0₃, Fe₂ 0₃ oksidlariga parchalanish yuz beradi. СaO esa 3Сa0.Al₂ 0₃ va qisman 2Сa 0.Al₂ 0₃ tipidagi kimyoviy birikmalarni xosil qiladi.
Ekzotermik reaksiyalar bo‘linmasida (1106-1250°С) 3Сa0.Al₂0₃ 4СaO. Al₂0₃.Fe₂0₃xosil bo‘lishining qattiq fazali reaksiyalari kechadi va pech uzunligining 5-7% ini egallaydi,vakatta miqdorda issiqlik chiqishi va modda xaroratining intensiv ravishda ortishi (15i-200°С ga) bilan birgalikda kechadi.
Erish bo‘linmasida (1300-1450-1300°С) -(davomiyligi pechning 10-15% ini tashkil qiladi) pechning xarorati kuydirilayotgan modda uchun eng yuqori xarorat (1450°С)ga erishadi. Bu moddaning qisman erishi va alit 3Ca0.Si0₂ xosil bo‘lishi uchun zarur. 1300°Сda kuydirilayotgan modda xajmining 20-30% miqdori (nisbatan engil eruvchi minerallar C₃A,C₄AlF.MGgO.CaO va aralashmalar)eriydi. Xaroratning 1450°С gacha ko‘tarilishida klinker suyuqligidi va СaO eriydi va eritmada ulardan alit 3Ca O.SiO₂ xosil bo‘ladi. Alit eritmada yomon eriydi va buning natijasida undan mayda kristallchalar ko‘rinishida ajralib qoladi. Alit xosil bo‘lish jarayoni modda 15-20 minut erish bo‘linmasida bo‘lganda tugaydi. Pechning aylanib turishida erigan modda uzluksiz ravishda oqib turgani tufayli maydazarrachalar granullar bilan aralashib ketadi. Xaroratning 1450°С dan 1300°С ga pasayishi eritmadagi ning (periklaz ko‘rinishida) qotishiga olib keladiki, bu qotish erish bo‘linmasidan keyin keluvchi sovish bo‘linmasida tugaydi. Sovish bo‘linmasida klinkerning xarorati 1300°С dan 1000°С gacha pasayadi; bu erda uning to‘zilishi va alit,belit va boshka minerallarni periklaz, shishasimon faza hamda ikkinchi darajali tashkil etuvchilarni o‘z ichiga oluvchi tarkibi butkul shakllanadi. Klinkerda erkin ohak СaO 0,5-1%dan ortiq bo‘lmasligi kerak.
Klinker aylanuvchi pechdan to‘q kulrang yoki yashilsimon kulrang rangli granulalar ko‘rinishida chiqadi. Klinker pechdan chiqishida 1000°С dan turli turdagi sovutkichlarda 100-200°С gacha sovutiladi va bir-ikki xafta omborxonada saqlanadi.
Sement ishlab chiqarishning quruq usuli so‘nggi yillarda anchagina takomillashtiriladi. Eng ko‘p quvvat talab qiluvchi jarayon bo‘lmish xom-ashyoni karbonsizlantirish - aylanuvchi pech zimmasidan olinib, bu jarayon tezroq kechuvchi va bunda (qaytayotgan) gazlarning issig‘idan foydalanuvchi dekarbonizator zimmasiga yuklanadi. Xom-ashyoviy un avval siklonli issiqlik bergichlar sistemasiga tushib, bu erda muallaq xolda (qaytayotgan) gazlar bilan yasatiladi va issiqligicha dekarbonizatorga uzatiladi. Issiqlik bergichlarni dekarbonizator bilan birgalikda pechning uzunligi taxminan ikki marta qiskaradi.

Bizning Uzbekistonda portlandsement tayyorlashning yangi usuli – klinkerni xloridlarning tuzli eritmasida kuydirish usuli topildi. Bu usulning muallifi B. V. Nudelman pechning asosiy reaksion muxiti silikatli eritma)ni xloridlar asosidagi tuzli eritma bilan almashtirdi.

Alenit - yuqori asosiy Al-Сl kalsiy silikati bo‘lib, tarkibida 2,5,0 xlorid mavjud. Bu xolda klinker 3-4 marta engilroq maydalanadi, bu esa tuyishning quvvat sarfini kamaytirish va tuyuvchi asboblar sonini qisqartirish imkonini beradi. Alenitli sement dastlabki muddatlarda tezroq gidratlanadi. Biroq bu turdagi sementdan foydalanilgan konstruksiyalar tez emirilishi kuzatilgan. Bugunda bu sementdan tayyorlangan betonning emirilishiga chidamliligini chuqur o‘rganilmoqda.
Sementtoshni V. I. YUng sementning gidrotlangan gil va kristall mahsulotlari hamda klinkerning gidrotlanmagan donachalaridan iborat mikrobeton sifatida tasavvur qilgan.
Sement suv bilan tasirlashganda asosan kalsiy gidrosilikatidan tashkil topgan va Сa(OH)₂ ning yirik kristallari singdirilgan gel ko‘rinishidagi massa xosil bo‘ladi. Sement qorishmasi qovushqok-elastik, strukturalangan pasta tikstron tuzumlariga kiradi. Sement qorishmasi uchun strukturaviy qovushqoqlik, plastik mustahkamlik, issiqlik ajralishi, kengayish va boshkalar xarakterlidir. Strukturaviy qovushqoqlik ko‘p jixatdan sementning xususityalariga, konsentratsiyasiga, xaroratiga suspenziyaning saqlab turish davomiyligiga, suv sement nisbatiga va qorishmaning saqlab turish muddatiga bog‘lik bo‘ladi.
Sirti aktiv moddalar (SAM) qovushqoqlikni kamaytiradi, trepel, opoka, diatomit kiritish esa orttiradi. Sement qorishmasining qotishida strukturaviy qovushqoqlik keskin ortadi. Bunday qorishma malum plastik mustahkamlikka ega bo‘lib qoladi. Bu plastik mustahkamlik qorishmaga MDD da tayyorlangan konussimon plastomerni botirishda xosil bo‘ladigan chegaraviy siljish kuchlanishining qiymati bilan xarakterlanadi. Agar konus uchidagi burchak 45° bo‘lsa RP siljishining absolyut chegaraviy kuchlanishi P. A. Rebinder formulasi buyicha xisoblanadi:
F
Rm=0,059----
щ²m
bu erda - kuch (MPa), щ²rn -konusning botish chuqurligi.
Sement qorishmasining yirik va og‘ir zarrachalari og‘irlik kuchi ta’sirida yuqori katlamdan kuyi katlamga ko‘chib o‘tirib koladi.
Bunda massaning umumiy zichlashshi va aralashma yuzasida ma’lum mikdorda suv paydo bo‘lishi, ya’ni suv ajralishi kuzatiladi. To‘ldirgich donachalari va armatura sterjenlari tagida suv qatlamlari xosil bo‘lishi mumkinligi tufayli suv ajralishi beton konstruksiyalari xususiyatlariga salbiy ta’sir ko‘rsatadi. Ammo u vakuumlab joylashda ma’lum miqdorda foydali bo‘lishi xam mumkin. SHunday qilib, foydalanish sharoitlariga bog‘liq ravishda qorishmalar va beton aralashmalarning suv tutib qolish xususityalarini ko‘p bo‘lmagan miqdordagi turli qo‘shimchalar, masalan ohak qorishmasi, cho‘kuvchanlik xususiyatiga ega bo‘lgan aktiv moddalarni kiritish yo‘li bilan sozlash maqsadga muofikdir. Sement qorishmasining qovushqoqdigi, suv tutib kolish xususiyati, issiqpik ajralishi kancha katta bo‘lsa chukish shuncha kichik bo‘ladi va suv aj-rapishi shuncha kam bo‘ladi.
Sementninng suv bilan ta’sirlashuvi issiqlik, ajralishi bilan birgalikda kechadi, sement minerallarining gidrotlanishi reaksiyasi esa ekzotermik reaksiyadir. Klinker minerallaridan issiqlik ajralishi turlicha bo‘lib, katta chegaralarda o‘zgaradi: masalan S₃ S, shisha va S₃ A larning miqdori katta bo‘lganda issiqlik ajralishi birinchi muddatlarda bu minerallarning suv bilan tez tasirlashuvi natijasida yuz beradi. Katta miqdordagi C₄ AF₄ hamda B - C₂ S bo‘lgan sementlar xam issiqlik ajralishi bilan ajralib turadilar. O‘ta maydalangan granulalangan domna shlaklari issiqlik ajralishini kamaytiradilar. Issiqlik ajralishi katta amaliy axamiyatga ega. Past xaroratlarda oddiy konstruksiyalarning betonlash jarayonida issiqlik ajralishining ortishi ijobiy rol uynaydi va aksincha, yuqori xaroratlarda esa salbiy rol uynaydi.
Ko‘pgina tadqiqotchilarning tajribalari shuni ko‘rsatadiki; shisha sementning suv bilan aralashmasida birinchi sutkalarda pog‘onali ravishda ajralib chiqadi. Birinchi davrda 30 – 40 daq. davomida issiqlikning kuchli ajralib chiqishi kuzatiladi; ikkinchi davrda – ikkinchi - turtinchi soat davomida issiqlik kam ajraladi (induksion davr); uchinchi davr 3-5 soat o‘tgach boshlanadi va bu davr issiqlik ajralishi sekin-asta orta borib 6-10 soatdan so‘ng o‘zining maksimumiga erishishi bilan xarakterlanadi; to‘rtinchi davrda bir sutkali muddatga kelib ajralayotgan issiqlik miqdori kamayadi. Bu vaqtda mustahkamlik intensiv ravishda ortishi kuzatiladi. SHu bilan bir vaqtda YU. S. Malininning ma’lumotlariga ko‘pa sement qorishmasining suv bilan aralashmasida Ca(OH)₂ va SiO₂ konsentratsiyasinning pog‘onali o‘zgarishi yuz beradi. To‘ldirgichlari va ortiqcha mikdordagi suv bo‘lgan beton va qorishmali aralashmalarning qotish jarayoniga issiqlik ajralishi intensivligi faktorlarning ta’siri kamroq bo‘ladi.
Sementoshning kengayishi
Sement qorishmasining qotish vaqtida uning xajmi o‘zgaradi (kengayadi) va bu o‘zgarish tutib qolish vaqtida eng tez ravishda kechadi. Tuzumning bunday kengayishi qisman uning issiqlikdan kengayishi bilan izohlanadi. Turli yoriklar va nomaqbul shakl o‘zgarishiga yul qo‘ymaslik uchun beton qorishmalari yotqizilganidan so‘ng darxol ularga lozim bo‘lgan qotish sharoiti yaratish kerak.
Sement toshni mustahkamligiga katta ta’sir ko‘rsatuvchi faktorlardan biri bu g‘ovaklik. G‘ovaklik qancha kam bo‘lsa, mustahkamlik ko‘satkichlari va chidamlilikni xam qo‘shib xisoblaganda uning boshka xususityalari shuncha yuqori xisoblanadi. G‘ovaklik xosil bo‘lishi suv sement nisbatiga bog‘likdir.

Nazorat savollar:

1. Xom ashyoviy aralashmani kuydirish sxemasini ta’riflab bering.
2. Aylanuvchi pechlar ishlash prinsipi.
3. Karbonsizlash bo‘linmasini ta’riflab bering.
4. Alenit bu nima.
5. Sement suv bilan tasirlanishi nimaga olib keladi.
6. Sirti aktiv moddalar xaqida ma’lumot bering.
7. Sement necha xil g‘ovaklarga ega bo‘ladi.
8. SHisha sement aralashmasidan ajralishi.