1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Свойства вяжущих строительных материалов

Свойства вяжущих строительных материалов

Вяжущие вещества подразделяются на две основные группы:

  1. неорганические, или минеральные вяжущие (известь, гипс, цемент и др.);
  2. органические вяжущие (битум, деготь, клей и др.).

Неорганические вяжущие материалы в свою очередь делятся на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие материалы твердеют только на воздухе; гидравлические твердеют и на воздухе, и в воде.

При твердении неорганических вяжущих различают две стадии: схватывание — процесс постепенного перехода теста, состоящего из вяжущего и воды, из жидкотекучей фазы в твердую фазу и собственно твердение, при котором материал, оставаясь внешне неизменным, постепенно становится все более прочным.

Все неорганические вяжущие изготовляются из широко распространенных нерудных ископаемых. Однако они существенно различаются по стоимости, что объясняется различной сложностью и энергоемкостью процесса их изготовления.

Воздушные вяжущие

К воздушным вяжущим относятся:

  • известь,
  • гипс,
  • растворимое стекло и
  • кислотостойкий цемент.

Известь — простейшее и наиболее древнее вяжущее — получают путем обжига известняков. В результате обжига получают безводную окись кальция — СаО — негашеную известь, которую для получения строительного вяжущего гасят водой. При этом выделяется большое количество тепла, обусловливающее повышение температуры до 300°.

Твердение извести протекает с присоединением углекислого газа из воздуха, что и определяет ее свойство твердеть только на воздухе. Малое содержание углекислот газа в воздухе об словливает очень медленное твердение извести, которое в очень толстых стенах продолжается годами, в связи с чем прочность строительной извести не регламентирована.

Гипсовые вяжущие материалы получают путем обжига природного гипсового камня (двуводный гипс). В результате обжига двуводный гипс теряет 75% воды и превращается в так называемый полуводный гипс, который в измельченном виде при смешивании с водой быстро схватывается, а затем твердеет на воздухе. Схватывание гипса протекает настолько быстро, что СНиПом ограничивается срок не только окончания, но и начала схватывания (4 мин от начала затворения).

Этим свойством гипса, как известно, широко пользуются в медицине при лечении переломов.

Прочность строительного гипса на сжатие 35-45 кг/см2.

Однако гипс обладает недостаточной водостойкостью, выражающейся в понижении прочности при увлажнении, и поэтому его используют только для внутренних работ (для перегородок, штукатурки) в сухих помещениях, а также в качестве добавки к другим вяжущим для ускорения схватывания.

Растворимое, или «жидкое», стекло представляет собой специально изготовляемый на стекольных заводах силикатный материал, имеющий вид стеклообразных глыб, которые могут быть растворены паром (в автоклавах) или горячен водой до необходимой консистенции. Растворенное стекло представляет собой минеральный клей, твердеющий на воздухе.

Жидкое стекло используют для изготовления огнезащитных красок, кислотостойких замазок и пленок, а также для укрепления слабых песчаных грунтов.

Кислотостойкий кварцевый кремнефтористый цемент (КЦ) представляет собой порошкообразную смесь молотого кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Смесь, затворенная на жидком стекле, после твердения на воздухе превращается в прочное камневидное тело, способное противостоять действию большинства кислот.

Кислотостойкий цемент применяется при защите строительных конструкций от кислотной коррозии, для устройства коррозионно-стойких иолов и т. д.

Гидравлические вяжущие

Наиболее массовым видом гидравлических вяжущих являются цементы, а среди них на первом месте стоит портландцемент — искусственное вяжущее, получаемое из природных мергелей или смеси известняка с глиной.

Исходный материал измельчают, затворяют водой и обжигают до спекания во вращающихся цилиндрических печах. Продукт обжига (клинкер) измельчают в шаровых мельницах. Получаемый при помоле тонкий порошок светло-серого цвета и является цементом.

Цемент является наиболее универсальным, но вместе с тем и наиболее дорогим из неорганических вяжущих.

При затворении цемента водой в количестве 20—50% образуется цементное тесто, которое по истечении некоторого времени схватывается, превращаясь в цементный камень. Твердение цементного камня при благоприятных температурно-влажностных условиях продолжается многие годы. Однако прочность нарастает быстро только в первое время и поэтому за стандартный срок твердения цемента принят период в 28 дней (4 недели).

Прочность цементов характеризуется их марками. Для определения марки цемента приготовляют стандартные образцы в виде балочек размерами 4X4X16 см (принимая 3 части песка на 1 часть цемента). Балочки испытывают на изгиб (до разрушения), а половинки их на сжатие.

Маркой цемента называется численная величина предела прочности в кг/см2 при испытании на сжатие. Кроме того, для цемента каждой марки стандартом установлена и минимальная прочность на изгиб.

Цементная промышленность сейчас производит основные марки портландцемента 300, 400, 500, 600 и 700.

Обыкновенный портландцемент применяется для бетонных и железобетонных конструкций, за исключением подверженных действию морской, минерализованной или даже пресной, но проточной воды.

Другие виды цемента:

  • шлакопортландцемент, получаемый совместным помолом цементного клинкера с доменным гранулированным шлаком (в количестве 30—70%), который, являясь отходом доменного производства, сам со себе обладает вяжущими свойствами;
  • пуццолановый портландцемент, получаемый совместным помолом цементного клинкера со специальными дотиками, которые при твердении цемента связывают свободную известь и этим повышают стойкость бетона против выщелачивания;
  • глиноземистый цемент (марок 400, 500 и 600), отличающийся особо быстрым твердением; в отличие от других цементов, глиноземистый цемент достигает своей марочной прочности уже через 3 дня.

Расширение производства быстротвердеющих цементов имеет большое народнохозяйственное значение, так как дает возможность ускорить и удешевить процесс изготовления сборного железобетона, а также ускорить возведение монолитных железобетонных конструкций, так как скорость твердения цемента определи ет и скорость твердения бетона.

Органические вяжущие и материалы на их основе

Органические вяжущие делятся на три основные группы:

Все эти материалы носят характер смол — размягчаются и плавятся при нагревании.

Битум и деготь имеют черный или темно-бурый цвет; поэтому их иногда называют черными вяжущими.

Природные битумы как вяжущие материалы встречаются в основном в составе осадочных горных пород. Такие породы в молотом, оплавленном и отформованном виде называются асфальтовой мастикой (асфальтом) .

Нефтяные жидкие и полутвердые битумы представляют собой продукт окисления тяжелых остатков перегонки нефти.

Каменноугольный деготь — побочный продукт коксования каменного угля — также выпускается в жидком или полутвердом виде.

Нефтяные битумы и каменноугольные дегти используются для изготовления рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов.

Рубероид представляет собой гибкий картон, пропитанный битумом. Покровный рубероид (для верхних слоев кровли) имеет такой же покровный слой. Такой же материал, только пропитанный битумом (без покровного слоя), называется подкладочным рубероидом (пергамин).

Аналогичные рубероиду и пергамину рулонные материалы, изготовленные на основе каменноугольного дегтя, называются соответственно толем и толькожей.

Мастика представляет собой смесь битума или дегтя с волокнистыми или пылевидными наполнителями (асбест, древесная мука, трепел, кварц и др.), повышающими теплостойкость мастики и расход вяжущего.

Различают мастики горячие, разжижаемые нагреванием, и холодные, разжижаемые растворителями.

Битумная и дегтевая мастика применяются при устройстве рулонных кровель из рубероида и толя, а также и самостоятельно — для гидроизоляции.

Асфальтовая мастика применяется для устройства асфальтовых полов, тротуаров, дорожных покрытий и т. д.

Синтетические смолы составляют основу пластмасс, которые вследствие ограниченного их применения в строительстве здесь не рассматриваются.

Свойства минеральных вяжущих

Занятие №13

Минеральные вяжущие вещества применяются в качестве кладочных и штукатурных растворов. В зависимости от возможных условий формирования структуры искусственного камня в них выделяют воздушные (известь воздушная, гипс, магнезиальные вяжущие вещества — формирование искусственного камня происходит в сухой среде) и гидравлические — отличаются более сложным составом, искусственный камень образуется и сохраняется как в сухой, так и во влажной среде (гидравлическая известь и цементы: портландцемент, шлакопортландцемент, специальные цементы).

В большинстве случаев в строительстве применяют смеси минерального вяжущего вещества, воды и заполнителя. Необходимость использования заполнителя вызвана двумя основными причинами:

1) вяжущие вещества в смеси только с водой при отвердении имеют повышенную склонность к набуханию и усадке, что приводит к образованию трещин и разрушению конструкций. Заполнители уменьшают усадочные явления;

2) использование заполнителя уменьшает расход вяжущего вещества, а следовательно, и стоимость сооружений.

Смесь вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя (песка) называется строительным раствором, а смесь вяжущего вещества, воды, песка и крупного заполнителя (щебня, гравия) — бетоном.

При оценке качества минеральных вяжущих рассматривают следующие основные показатели.

1. Тонкость помола (дисперсность) определяют просевом навески вяжущего через сито со стандартным размером ячеек и характеризуют остатком на сите (в % массы пробы). Кроме того, тонкость помола оценивают удельной поверхностью порошка.

2. Водопотребность представляет собой количество воды в % массы вяжущего, необходимое для получения теста стандартной консистенции. Для различных вяжущих методики оценки консистенции различны, что, объясняется неодинаковыми способами укладки смесей в производственных условиях. Использование теста стандартной консистенции обеспечивает сопоставимые условия при определении сроков схватывания, прочности и других свойств вяжущих . Сроки схватывания показывают, как быстро вяжущее тесто теряет пластичность, становясь жестким и неудобообрабатываемым. Начало и конец схватывания определяют в значительной степени условно по изменению во времени глубины проникания иглы прибора Вика в тесто стандартной консистенции.

3. Прочность — это основная характеристика качества вяжущих веществ, по которой устанавливают их марку. Так как прочность вяжущих изменяется во времени, то марка находится по прочности, достигнутой за определенное время при твердении в условиях, зафиксированных в соответствующем стандарте. Для вяжущих, твердеющих с различной скоростью, марка контролируется в разном возрасте: для гипсовых вяжущих — после 2 ч твердения на воздухе, а для портландцемента — после 28 сут пребывания во влажных условиях.

Воздушная известь является местным вяжущим веществом. Ее получают обжигом при температуре 1000—1200 °С кальциево-карбонатных пород (известняка, мела и др.), содержащих не более 8 % глинистых примесей. Воздушная известь может выпускаться в виде кусков белого или серого цвета и называется комовой; или, если комовую известь измельчить, получается молотая известь. В порошкообразное состояние воздушная известь может превращаться гашением. Гашение извести протекает бурно, с выделением тепла и образованием гидроксида кальция по реакции:

Если для гашения взять 40—70 % воды от веса извести, то получается тонкий порошок, который называется гидратной известью.

В зависимости от содержания активных оксидов Са и Mg и непогасившихся зерен воздушная и гидратная известь делится на два сорта: I и II. Для воздушной извести содержание оксидов должно быть не менее 70 % для I сорта и 52% — для второго сорта, а для гидратной извести соответственно 55% и 40%.

Применяется известь для приготовления растворов для кладки и штукатурки, получения силикатного кирпича и смешанных цементов.

Строительный гипс (устаревшее название — алебастр) получают при обжиге двухводного гипсового камня при температуре 120— 170 °С. В результате обжига происходит гидратация и двуводный гипсовый камень переходит в полуводное состояние по реакции: 2(CaSО4*2H2О) = 2(CaSО4*0,5H2О) + 3H2О.

Строительный гипс относится к быстротвердеющим вяжущим — начало схватывания 4-6 минут, а конец — 30 минут. Строительный гипс делится на три сорта: I, II и III. Для I сорта тонкость помола должна быть не более 15 %, для II сорта — 20 % и для III сорта — 30%. Предел прочности при сжатии соответственно 5,5 МПа, 4,5 МПа и 3,5 МПа.. Применяют строительный гипс при оштукатуривании помещений и получения сухой гипсовой штукатурки, перегородочных плит.

Читать еще:  Как класть мягкую черепицу своими руками

Формовочный гипс от строительного отличается более тонким помолом и более высокой прочностью. Время схватывания формовочного гипса должно быть не менее 30 мин. Применяется формовочный гипс для скульптурных и лепных работ, изготовления форм для керамической промышленности.

Ангидритовый цемент получают при обжиге двуводного гипсового камня при температуре 600-700 °С и последующим помолом с добавлением извести и шлака и других активизаторов твердения. По пределу прочности на сжатие (МПа) он делится на четыре маркий, 10, 15, 20. Применяется для кладки и оштукатуривания внутренних стен и изготовления художественных изделий.

Недостатком гипсовых вяжущих является их низкая водостойкость, т.е. их можно применять в помещениях с влажностью не более 60—70%. Поэтому были разработаны более стойкие гипсовые вяжущие, к ним относятся полимергипс и гипсоцементно-пуццолановые вяжущие.

Полимергипс получают при смешивании строительного гипса с фенольно-фурфурольной смолой (17—20 %). Этот материал в отличие от строительного гипса имеет высокую прочность на сжатие -30 МПа и большую водостойкость. Используется в производстве облицовочных плиток, а также для отделочных работ в помещениях с повышенной относительной влажностью воздуха.

Магнезиальные вяжущие вещества получают путем обжига магнезита (MgCО3) или доломита (CaCО3MgCО3) при температуре 800-850 °С. Продукт обжига соответственно называется каустическим магнезитом или каустическим доломитом. Магнезиальные вяжущие хорошо сцепляются с древесными, асбестовыми и другими волокнами и применяются для получения теплоизоляционных материалов (фибролит), устройства теплых полов (ксилолит). Магнезиальные вяжущие затворяются не водой, а растворами солей хлористого и сернокислого магния. Начало затвердевания этого материала не ранее 20 мин и не позднее 6 ч. Магнезиальные вяжущие имеют высокий предел прочности на сжатие 40-60 МПа. Недостатком материала является малая водостойкость, поэтому он используется только в сухих условиях.

Портландцемент — основной вид гидравлических вяжущих веществ. Представляет собой тонкий порошок серого цвета с зеленоватым оттенком. Получается помолом обожженной до спекания при температуре 1450 °С смеси известняка (углекислый кальций) 75% и 25% глины. Портландцемент с необходимыми свойствами можно получить в том случае, когда содержание основных оксидов будет в следующих количествах: СаО — 60-67%, SiО2— 12-24%, Аl2О3 — 4-7% и Fe2О3 -2-6%. Вредными примесями являются MgO и SО3, содержание которых соответственно допускается не более 5 и 3,5%. Повышенное содержание их вызывает неравномерное изменение объема при затвердевании и повышает сульфатную коррозию.

По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте цемент подразделяется на марки: 400, 500, 550 и 600. Начало схватывания Цемента должно наступить не ранее 45 минут, а конец — не позднее 10. ч от начала затворения. Остаток на сите № 008 не должен быть более 15%.

Шлакопортландцемент представляет собой портландцемент (20— 85 %) с добавками шлаков (15—80 %). По свойствам похож на портландцемент, но является более дешевым. Выпускается трех марок: 300, 400 и 500.

Жидкое стекло– это водный раствор силиката натрия, изготавливается путем обжига смеси, состоящей из кварцевого песка и соды. Полученное стекло после дробления растворяют в воде.

В строительстве жидкое стекло применяют для защиты фундаментов от грунтовых вод, гидроизоляции стен, полов и перекрытий подвальных помещений, устройства бассейнов. Оно удачно подходит для склеивания и связки строительных материалов, изготовления кислотоупорных, огнестойких и огнеупорных силикатных масс. Им модно склеивать бумагу, картон, стекло, фарфор, пропитывать ткани, бумагу, картон, деревянные изделия для придания им большей плотности и огнестойкости. Жидкое стекло успешно используется для изготовления силикатных красок, клеев.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Вяжущие материалы

Неорганические вяжущие — гипсовый цемент, известь, портландцемент и глина — под влиянием внутренних физико-химических процессов способны превращаться из жидкого или тестообразного состояния в твердое, связывая при этом в единое целое другие материалы.

Различают два вида вяжущих материалов — твердеющие только на воздухе — воздушные и материалы, на свойства которых после начала схватывания вода не может оказать отрицательного воздействия, а в некоторых случаях оказывает даже положительное воздействие — гидравлические. К воздушным относится глина, гипс и воздушная известь ( во влажных условиях они размокают и теряют прочность). К гидравлическим — гидравлическую известь и цементы.

Гипсовый цемент. Гипсовые цементы изготавливаются из природного гипсового камня путем дробления, измельчения, обжига в тигельной или непрерывно действующей печи и помола полученного продукта в тонкий порошок. Температура обжига не превышает 190° C, так что дегидратация гипса оказывается неполной. При схватывании гипсового цемента происходит гидратация с возвратом к исходной форме природного гипса (гидратированного сульфата кальция). Гипс — превосходный огнестойкий материал. Под действием огня выделяется гидратационная вода, и поверхность гипса покрывается порошком, защищающим глубинные слои. Стены и потолки помещений часто облицовывают гипсовыми листами.

Цемент

Цемент — наиболее распространенный вяжущий материал, позволяющий получать изделия и конструкции высочайшей прочности. Цемент — результат мелкодисперсного измельчения продуктов спекания одного из видов глины — мергеля или смеси известняка и глины. Процесс спекания ведется в специальных печах.

При измельчении к продуктам спекания делаются дозированные добавки гипса, шлака, песка и других компонентов, что позволяет получать цемент с самыми различными свойствами.

В зависимости от исходного сырья и введенных добавок цементы подразделяют на портландцементы и шлакопортландцементы. Среди потрландцементов выделяют быстротвердеющие и портландцементы с минеральными добавками.

Бетонные конструкции, в которых используется та или иная марка цемента могут приобретать уникальные свойства. Прежде всего это особо прочные бетоны, например, для взлетных полос аэродромов и ракетно-стартовых площадок, морозо-, огне- и солеустойчивые марки. Для обозначения максимальных прочностных качеств цемента применяется понятие марка. Марка 400 обозначает, что в заводской лаборатории при пробном испытании затвердевшего цементного кубика с ребром 100 мм при раздавливании на прессе он выдержал нагрузку не менее 400 кг/см 2 . Наиболее распространенными являются марки от 350 до 500. Изготавливаются же марки цемента до 600-й и даже 700-й марки.

Все цементы имеют достаточно быстрое время твердения. Начало твердения — схватывания — лежит в пределах 40 – 50 мин, а конец твердения около 10 – 12 часов.

Портландцемент

Изобретение портландцемента было запатентовано в 1824 Дж. Эспдином, каменщиком из Лидса (Англия), который дал ему это название, поскольку цемент походил на природный камень, добывавшийся на о. Портленд. Портландцемент по масштабам своего применения уступает лишь стали.

Портландцемент изготавливается совместным тонким измельчением клинкера, гипса и активных добавок. (Клинкер состоит в основном из силикатов кальция и получается обжиганием до спекания сырьевой смеси из известняка и глины.) В работе с портландцементом важное значение имеет проверка качества. Она проводится с образцом чистого цементного теста, помещаемым в автоклав. По увеличению длины образца можно судить о расширении цемента при схватывании. Объемный вес портландцемента в рыхлом состоянии равен 1000 – 1100 кг/м 3 , а в уплотненном — 1400 – 1700кг/м 3 . Удельный вес колеблется в пределах 3,05 – 3,15 г/см 3 .

Прочные цементы. Разработаны цементы, прочность которых выше, чем обычных гидравлических, в том числе и портландцементов, и в отдельных случаях приближается к прочности керамических материалов. Главным принципом при их разработке было уменьшение отношения воды к цементу при сохранении необходимой пластичности цементного теста.

Известь

Известь выпускается в двух видах: негашеная и гидратная. Негашеная известь получается обжигом известняка CaCO3 в непрерывно действующих печах (при температуре 900 – 1000°C) для удаления диоксида углерода. Негашеная известь имеет марки 4,10,25,50 и служит для приготовления кладочных растворов, а также для изготовления силикатного бетона и кирпича. Гидратная известь Ca(OH)2 производится на заводах путем размельчения комовой негашеной извести, смешивания ее с водой и превращения в сухой хлопьевидный порошок. На строительной площадке негашеную известь необходимо загасить добавлением воды, а затем выдержать (не менее двух недель) перед смешиванием с песком для образования известкового раствора. Гидратную же известь достаточно смешать с песком, чтобы получить раствор. Поскольку она имеет вид порошка, ее легче смешивать с песком. Но раствор из гидратной извести не столь пластичен, как из негашеной. Затвердевание известкового раствора обусловлено поглощением диоксида углерода CO2 из воздуха. При этом избыточная вода испаряется, замещаясь диоксидом углерода, и гидратная известь снова превращается в CaCO3, причем эта реакция протекает только в присутствии избытка влаги. Но известковый раствор не твердеет под водой, так как ему для этого нужен диоксид углерода из воздуха. Раствор для кирпичной кладки содержит около 2,5 части (по объему) песка на 1 часть извести. При производстве штукатурных работ известковый раствор можно наносить на протяжении нескольких дней в три слоя (обрызг, грунт и накрывка), причем последний слой часто делается смесью гидратной извести с гипсовым цементом.

Строительные вяжущие материалы, технологии производства и применение вяжущих материалов.

ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ.

Строительными вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело. Это определение относится к неорганическим вяжущим веществам, которые рассматриваются в настоящей книге, а не к органическим вяжущим (битумы, дегти, клеи и им подобные материалы).

Вяжущие вещества в зависимости от состава, основных свойств и области применения делятся на группы.

Наиболее обширна группа гидравлических вяжущих, которые после затворения водой споcобны твердеть как на воздухе, так и в воде. После предварительного затвердевания на воздухе они продолжают твердеть в воде, длительно сохраняя и наращивая свою прочность. Гидравлические вяжущие вещества можно использовать в надземных, подземных и гидротехнических сооружениях, испытывающих воздействие воды.

В группу гидравлических вяжущих входят цемент, глиноземистый цемент, пуццолановые цементы, шлаковые цементы, цементы с наполнителями, расширяющиеся цементы, гидравлическая известь, романцемент. Известен ряд разновидностей этих вяжущих. Так, в зависимости от состава, различают цементы: обычный, алитовый, белитовый, алюмоферритный, ферритный, магнезиальный. В соответствии со специальными свойствами выделяют такие разновидности цементов, как быстротвердеющий, особо быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, с умеренной экзотермией, белый и цветные, тампонажный, дорожный, для асбестоцементных изделий, магнезиальный. Разновидностями глиноземистого цемента являются ангидрито-глиноземистый и гипсо-глиноземистый цементы.

В подгруппу пуццолановых цементов входят: пуццолановый цемент, сульфатостойкий пуццолановый цемент, известково-пуццолановый, известково-глинитный и известково-зольный цементы; в подгруппу шлаковых — шлакоцемент, быстротвердеющий шлакоцемент, шлаковый магнезиальный цемент, известково-шлаковый, сульфатно-шлаковый, а в подгруппу цементов с наполнителями — двухкомпонентные цементы на основе цемента и наполнителей (карбонатный, песчанистый цемент), к этой же подгруппе относятся многокомпонентные цементы на базе цемента, наполнителей и гидравлических добавок. Известково-пуццолановые цементы, в соответствии с видом применяемых для их изготовления гидравлических добавок, делятся на цементы на основе добавок вулканического, осадочного происхождения или обожженных глинистых веществ.

Читать еще:  Как открыть строительную фирму с нуля

Расширяющиеся цементы изготовляют на основе глиноземистого цемента или цемента с различными расширяющимися добавками. К этой подгруппе можно отнести и безусадочные цементы.

Группа воздушных вяжущих отличается тем, что после смешивания с водой эти вяжущие могут твердеть и длительно сохранять и наращивать, прочность только на воздухе. Воздушные вяжущие вещества применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды. В группу воздушных вяжущих входят воздушная известь, гипсовые вяжущие вещества и магнезиальные вяжущие вещества.

Воздушную известь изготовляют в виде негашеной комовой, негашеной молотой, карбонатной молотой, гидратной (пушонка). К гипсовым вяжущим веществам относятся: строительный гипс, формовочный гипс, технический (высокопрочный) гипс, ангидритовое вяжущее, высокообжиговый гипс, гипсовые вяжущие из гипсосодержащих пород, а к магнезиальным — каустические магнезит и доломит.

К группе вяжущих автоклавного твердения, наиболее эффективно твердеющих при автоклавной (гидротермальной) обработке в течение 6-10 ч при давлении насыщенного пара 9-13 атм, относят известково-кремнеземистые вяжущие, состоящие из извести и кварцевого песка, маршалита или других кремнеземистых материалов; известково-белитовые вяжущие из извести и белитового (нефелинового) шлама, песчанистые цементы и ряд других. Некоторые вяжущие этой группы, которые могут твердеть при обычных температурах, уже упоминались ранее.

К группе кислотоупорных вяжущих веществ, которые после затвердевания на воздухе могут весьма длительное время сохранять свою прочность при воздействии минеральных кислот, относят кварцевый кремнефтористый цемент и некоторые другие.

Двух- и многокомпонентные вяжущие материалы, состоящие, например, из цемента и активных минеральных (гидравлических) или наполнительных добавок (микронаполнителей), иногда называют смешанными, производными или сложными, в отличие от исходных цементов чистых или основных (без добавок). Употребляемый нередко термин — вещественный состав — характеризует содержание в смешанном вяжущем основного вида вяжущего и различных добавок.

Вяжущие вещества без добавки заполнителей, в виде вяжущего теста (смеси вяжущего вещества с водой), употребляются редко, так как при твердении большинство этих веществ дает большую усадку, что ведет к образованию трещин. Кроме того, введение заполнителей снижает стоимость изделий из вяжущих веществ и в ряде случаев придает специальные свойства. Обычно в строительстве отдельные камни или блоки связывают в одну монолитную массу строительным раствором, представляющим собой затвердевшую растворную смесь, состоящую из вяжущего вещества, песка или другого мелкого заполнителя и воды. Цельные монолитные части сооружения изготовляют из бетона, получаемого в результате затвердевания бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, мелких и крупных заполнителей и воды. Из бетонных, а также из растворных смесей изготовляют различные строительные детали и конструкции. Затвердевшее тесто называют вяжущим или цементным камнем. Так же называют затвердевшую цементную часть раствора или бетона.

Строительные детали на основе вяжущих бывают различной формы и размеров, начиная от небольших плиток и кончая крупными элементами сборных железобетонных конструкций. Твердение этих изделий протекает при обычных или повышенных температурах (гидротермальная обработка изделий на основе цемента и извести, сушка гипсовых изделий и т.д.).

Для получения изделий из вяжущих веществ служат цемент, известь, гипс и реже магнезиальные и другие вяжущие вещества. В качестве заполнителей применяют песок, гравий, щебень, доменный и топливный шлаки, керамзит, аглопорит, шлаковую пемзу, вспученный перлит, природную пемзу и некоторые другие; армирующим же материалом является и арматурная сталь, асбест, древесные волокна и т. д.

Изделия из вяжущих веществ можно разделить на следующие основные группы:

1) бетонные и железобетонные из обыкновенных, легких и ячеистых бетонов на основе цементов;

3) силикатные плотные и ячеистые на основе извести;

Сырьем для производства вяжущих служат природные материалы (горные породы) и некоторые промышленные отходы. Эти материалы используются в отдельности либо в смеси друг с другом.

К природным сырьевым материалам относятся породы: гипсовые, известковые, глинистые, мергелистые, магнезиальные, высокоглиноземистые и кремнеземистые.

Гипсовые горные породы состоят в основном из двуводного CaSO4*2Н2О или безводного сернокислого кальция — CaSO4. Эти породы применяются для производства гипсовых вяжущих, а в смеси с другими материалами — для изготовления сульфатно-шлаковых цементов. Наряду с этим гипсовые породы широко используются как добавки к различным вяжущим веществам. Основными видами гипсового сырья являются гипсовый камень (CaSO4*2Н2О) и ангидрит (CaSO4).

Известковые породы в виде известняков, мелов, известковых туфов, известняков-ракушечников состоят в основном из углекислого кальция. Они используются для производства извести, портландцемента, глиноземистого цемента и смешанных вяжущих на их основе.

Глинистые породы в виде глин различных видов, суглинков, глинистых сланцев, лёссов, состоящих в основном из водных алюмосиликатов, применяют для производства цемента, смешанных вяжущих на его основе, а также на основе извести и обожженных глин.

Мергелистые породы представляют собой природную гомогенную смесь кальцита и глинистого вещества. Их применяют при изготовлении портландцемента и его производных, а также гидравлической извести и романцемента.

Магнезиальные породы в виде магнезита (МgСО3) и доломита (СаСО3*МgСО3) употребляют в производстве магнезиальных вяжущих веществ, а также доломитовой извести.

Высокоглиноземистые породы (бокситы), состоящие главным образом из гидратов окиси алюминия, применяются в смеси ·с другими материалами для изготовления глиноземистого цемента.

Кремнеземистые породы (диатомит, трепел, пуццолана, трасс, кварцевый песок и др.) используются в смеси с другими материалами для изготовления смешанных цементов.

Отходы промышленности [металлургические и топливные шлаки, золы, белитовый (нефелиновый) шлам и др.] в смеси с другими материалами употребляются для получения различных цементов. В этом случае устраняется необходимость в организации карьеров для добычи полезного ископаемого и не образуются большие отвалы из отходов вблизи завода-изготовителя.

Заводы по производству вяжущих веществ применяют в качестве сырья широко распространенные горные породы и отходы других отраслей промышленности. Эти заводы строятся в большинстве случаев в местах залегания основного сырья, так как перевозить его невыгодно из-за его громоздкости, низкой стоимости и сравнительно небольшого выхода готового продукта, так как в ходе производства удаляются влага и углекислота.

Добавки, вводимые для регулирования свойств изготовляемых из вяжущих веществ растворов и бетонов и для экономии самих вяжущих веществ, можно разделить на следующие группы:

1) активные минеральные (гидравлические), повышающие плотность и стойкость вяжущих веществ в пресных и сульфатных водах: осадочного происхождения — диатомиты, трепелы, опоки, глиежи (глины естественножженые); вулканического происхождения — пеплы, туфы, пемзы, трассы; искусственно получаемые — доменные гранулированные шлаки, топливные золы и шлаки, обожженные глины (глинит, цемянка, керамзит, аглопорит), горелые породы (самовозгорающиеся в отвалах пустые шахтные породы), кремнеземистые отходы;

2) наполнительные (микронаполнительные), позволяющие экономить цемент и повышать плотность бетона: получаемые из горных пород — известняки, изверженные горные породы, пески, глины и т. п.; искусственные, получаемые из промышленных отходов, — доменные отвальные шлаки, некоторые виды топливных зол и шлаков и т. д.;

3) ускоряющие схватывание· и твердеющие вяжущих веществ: хлористый кальций, хлористый натрий, соляная кислота, сернокислый глинозем, поташ, молотая негашеная известь и др.;

4) замедляющие схватывание вяжущих веществ: гипс, слабый раствор серной кислоты, сернокислое окисное железо, кератиновый замедлитель, животный клей и др.;

5) поверхностно-активные: пластифицирующие — концентраты сульфитно-спиртовой барды (жидкие, твердые и порошкообразные); гидрофобно-пластифицирующие и микропенообразующие — мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, абиетат натрия, омыленный древесный пек и др. К гидрофобно-пластифицирующим добавкам относятся и кремнийорганические жидкости: метилсиликонат натрия (ГКЖ-11, МСГ-9), этилсиликонат натрия. (ГКЖ-10, ЭСГ-9), этилгидросилоксановая жидкость (ГКЖ-94). Поверхностно-активные вещества уменьшают водопотребность и расход вяжущих, повышают морозостойкость бетонов и растворов. Гидрофобно-пластифицирующие добавки, кроме того предохраняют цементы от быстрой потери активности при дальних перевозках и длительном хранении;

6) пенно — газообразующие, применяемые для изготовления ячеистых бетонов: пенообразователи – клее — канифольные, смолосапониновые, алюмосульфонафтеновые, пенообразователь ГК; газообразователи — алюминиевая пудра, пергидроль технический;

7) повышающие кислото- и жаростойкость: кислотостойкие — тонкомолотые андезит, базальт, диабаз, бештаунит, гранит, кварц, природный пылевидный кварц и др.; жаростойкие — тонкомолотые хромит, магнезит, фосфоритная мука, шамот, полукислые огнеупорные изделия, металлургический магнезит, андезит, диабаз и др.

В основу приведенной классификации добавок положено ее целевое назначение. Некоторые добавки по оказываемому им действию могут быть отнесены к двум и более группам и используются и в тех, и в других случаях.

Добавки применяются как в сухом, порошкообразном, состоянии, так и в виде водного раствора, суспензии или эмульсии. Они вводятся в состав цемента или до затворения водой (путем совместного помола или последующего после помола смешения или непосредственно в бетономешалку или растворомешалку (одновременно с другими составляющими бетонной или растворной смеси).

Ряд добавок нашел широкое применение. Например, добавки замедляющие сроки схватывания, и активные минеральные другие добавки применяются реже.

В производстве вяжущих веществ для ускорения процессов служат различные минерализаторы и интенсификаторы, вводимые в небольших количествах. Так, для ускорения обжига цемента вводят фториды щелочных и щелочноземельных металлов, соли кремнефтористоводородной кислоты, сернокислый и хлористый кальций и др.; для ускорения процесса помола цемента вводят углеродистые материалы, поверхностно-активные вещества и некоторые другие; для снижения влажности шлама к сырьевой смеси добавляют разжижители в виде сульфитно-спиртовой барды, триполифосфата натрия и ряда других веществ.

Основные виды вяжущих материалов применяемые в цементной промышленности:

www.firmastr.ru

Вяжущие строительные материалы

Вяжущие строительные материалы (вещества) — материалы, образующие при смешивании с водой пластичную массу, которая через некоторое время затвердевает в прочное камневидное тело.
В зависимости от того, в какой среде они затвердевают, вяжущие материалы делятся на следующие:
— воздушные (затвердевают и приобретают прочность только на воздухе);
— гидравлические (после затвердевания на воздухе продолжают затвердевать и увеличивать прочность в воде).
К воздушным материалам относятся:
— гипсовые вяжущие;
— магнезиальные вяжущие;
— воздушная известь.
К гидравлическим вяжущим материалам относятся:
— гидравлическая известь;
— романцемент;
— портландцемент и его разновидности.
Также выделяют так называемые специальные виды цементов:
— тампонажные;
— напрягающие;
— расширяющиеся.
В строительные растворы и бетоны, изготавливаемые из вяжущих веществ, нередко вводят различные добавки. Это делается для того, чтобы уменьшить расход вяжущих и придать растворам особые смеси.

Гипсовые и ангидритовые вяжущие материалы
Гипсовые вяжущие изготавливают из гипсового камня и других гипсосодержащих пород, а также из отходов химических производств (фосфогипса, борогипса, фторангидрита и др.).

Строительный гипс
Данный материал получают путем термической обработки дробленого или предварительно размолотого гипсового камня при температуре 140-190 °С.
Строительный гипс используют для производства:
— гипсовых изделий, которые выполняются из гипсового теста;
— гипсовых растворов и бетонов;
— растворов для штукатурных и кладочных работ.
По прочности строительный гипс делится на три сорта:
— 1-й сорт (предел прочности при сжатии в возрасте 1,5 часа не менее 5,3 МПа);
— 2-й сорт (не менее 4,5 МПа);
— 3-й сорт (не менее 3,5 МПа).
Независимо от сорта, схватывание гипса должно начинаться не ранее 6 и не позднее 30 минут с начала затвердевания гипсового теста.

Читать еще:  Размеры внутреннего блока сплит системы 9

Ангидритовый строительный цемент
Этот вяжущий материал получают в результате обжига гипсового камня или ангидрита с последующим тонким измельчением (с добавками, ускоряющими твердение, или без них).

Магнезиальные вяжущие
К данной группе материалов относятся магнезит каустический и доломит каустический.
Каустический магнезит получают при обжиге горной породы магнезита с последующим измельчением в тонкий порошок.
Каустический доломит получают путем обжига природного доломита также с последующим измельчением его в тонкий порошок.
Магнезиальные вяжущие затворяют не обычной водой, а водными растворами солей сернокислого или хлористого магния (в последнем случае прочность материала повышается). Магнезиальные вяжущие слабо сопротивляются воздействию воды, поэтому их допустимо использовать только при твердении на воздухе с относительной влажностью менее 60%.
Магнезиальные вяжущие используют главным образом в производстве фибролитовых плит, каустический доломит также находит применение при изготовлении строительных растворов и в производстве бетонных камней.

Воздушная известь
Данный материал получают путем обжига известняка, мела, ракушечника. Использование воздушной извести обеспечивает затвердевание строительных растворов и сохранение ими прочности в условиях нормальной влажности.
По химическому составу воздушную известь разделяют на следующие разновидности:
— кальциевую;
— магнезиальную;
— доломитовую.
Обожженный продукт в дальнейшем подвергают различным видам обработки, поэтому выделяют:
— негашеную комовую известь (кипелку);
— негашеную молотую известь (молотую комовую);
— гидратную, или гашеную, известь-пушонку (порошок, получаемый в результате гашения комовой извести водой);
— известковое тесто (продукт гашения комовой извести, имеющий тестообразную консистенцию);
— известковое молоко (суспензию, содержащую гидроксид кальция как в растворенном, так и во взвешенном виде).
Воздушную негашеную известь разделяют на три группы в зависимости от времени гашения:
— быстрогасящуюся (время гашения составляет не более 8 минут);
— среднегасящуюся (время гашения составляет не более 25 минут);
— медленногасящуюся (время гашения составляет более 25 минут).
Известь находит широкое применение в строительстве. Ее используют для кладочных растворов (как правило, кальциевую, с содержанием оксида магния не более 5%) и для отделочной штукатурки (магнезиальную).

Гидравлические вяжущие
Вещества, относящиеся к данной группе, производят путем обжига органических материалов с последующим их тонким помолом.

Гидравлическая известь
Этот материал производят из мергелистых известняков (содержание глины и песчаных примесей — от 6 до 20%). Гидравлическая известь подразделяется на слабогидравлическую и сильногидравлическую. Ее применяют в следующих случаях:
— для приготовления кладочных и штукатурных растворов;
— для приготовления бетонов низких марок, предназначенных для твердения как на воздухе, так и в условиях повышенной влажности.

Цемент
Цемент используют для приготовления строительных растворов, бетонных смесей, для изготовления бетонных и железобетонных изделий. Выделяют виды цемента по составу, прочности при твердении, скорости твердения и т. п.
Наиболее распространены следующие виды цемента:
— портландцемент;
— шлакопортландцемент;
— глиноземистый цемент.

Портландцемент
Гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения клинкера с добавлением гипса (от 3 до 5%), регулирующего сроки схватывания цемента. По составу различают портландцемент без добавок, с минеральными добавками, шлакопортландцемент и другие.
Начало схватывания портландцемента в растворе при температуре воды 20 °С должно наступать не раньше 45 минут с момента приготовления раствора и заканчиваться не позднее чем через 10 часов.
Если при изготовлении раствора используется вода с температурой более 40 °С, схватывание может наступить слишком быстро.
Прочность портландцемента характеризуется марками 400, 500, 550 и 600. Для того чтобы приблизить российские стандарты к европейским, цемент разделен на классы — 22,5, 32,5,42,5, 55,5 МПа.

Быстротвердеющий портландцемент
Портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью. Он достигает более половины запланированной прочности через 3 суток твердения.
Быстротвердеющий цемент выпускается марок 400 и 500.

Особобыстротвердеющий высокопрочный портландцемент
Применяется в производстве сборных железобетонных конструкций и при зимних бетонных работах.
Выпускается марки 600.

Шлакопортландцемент
В его состав входят доменный шлак и природный гипс, добавленные для регулирования сроков схватывания раствора. Выпускается марок 300, 400 и 500.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент
Отличается повышенной прочностью уже через 3 суток твердения.
Выпускается марки 400.

Глиноземистый цемент
Включает в свой состав сплав, полученный из сырья известняка и пород, богатых глиноземом. Выпускается марок 400, 500 и 600.

Гипсоглиноземистый цемент
Данный материал получают путем смешивания высокоглиноземистых шлаков и природного гипса. Начало схватывания гипсоглиноземистого цемента должно наступать не раньше чем через 10 минут, конец — не позднее чем через 4 часа после приготовления раствора.

Белый портландцемент
Выпускается двух видов:
— белый портландцемент;
— белый портландцемент с минеральными добавками. По степени белизны белые цементы разделяются на три
сорта (по убыванию). Начало схватывания белого портландцемента должно наступать не раньше чем через 45 минут, конец — не позднее чем через 12 часов после приготовления раствора.

Цветной портландцемент
Данный материал бывает красного, желтого, зеленого, голубого, коричневого и черного цветов. Применяется для изготовления цветных бетонов и растворов, отделочных смесей и цементных красок.
Выпускается марок 300, 400 и 500.

Расширяющийся цемент
Материалы, относящиеся к данной группе, обладают способностью увеличиваться в объеме в процессе твердения во влажных условиях. Полное расширение данного вида цемента составляет 0,2-2%. Обладает высокой водонепроницаемостью. Выпускаются марок 150, 200, 300 и 400.

Гипсовые вяжущие вещества: описание,виды,применение,фото,видео

Гипсовые вяжущие — группа воздушных вяжущих веществ, в за­твердевшем состоянии состоящих из двуводного сульфата кальция (CaSO4 • 2Н2О), включает в себя собственно гипсовые вяжущие (далее для краткости — гипс) и ангидритовые вяжущие (ангидритовый цемент и эстрихгипс).

Гипс(в строительной практике иногда используют устаревший термин алебастр от гр. alebastros — белый) — быстротвердеющее воздушное вяжущее, состоящее из полуводного сульфата кальция CaSO4 • 0,5Н2О, получаемого низкотемпературной ( 3 , футерованный кирпичной кладкой. Внутри котла находятся четыре жаровые трубы и мешалка в виде вертикального вала с лопастями. Под котлом расположена топка. Топочные газы после обогрева днища поступают в кольцевые газоходы и омывают последовательно нижнюю, среднюю и верхнюю часть стенки котла, а также проходят через жаровые трубы нижнего и верхнего ярусов.

Предварительно измельченный и подсушенный порошок гипсового камня загружают через загрузочный люк в варочный котел, где в течение 1…3 часов двуводный гипс обезвоживается и превращается в полуводный. В процессе варки гипс интенсивно перемешивается и равномерно нагревается, что обеспечивает получение однородного продукта высокого качества. После окончания варки гипс через разгрузочное отверстие в нижней части котла поступает в бункер томления и выдерживается там в течение 20…40 минут. Здесь за счет теплоты выгружаемого материала в нем продолжается дегидратация оставшихся в большом количестве зерен двуводного гипса. Из бункера томления гипс направляется на склад готовой продукции.

Также имеет распространение совместный помол и обжиг гипсового камня в шаровых мельницах. В них гипсовый камень измельчается, мелкие частицы его подхватываются потоком поступающих в мельницу горячих дымовых газов с температурой 600…700°С. Находясь во взвешенном состоянии, частицы гипсового камня обезвоживаются до превращения в полуводный гипс и выносятся дымовыми газами из мельницы в пылеосадительные устройства. Основное преимущество данного способа по сравнению с производством гипса в варочных котлах − более высокая производительность за счет непрерывности процесса производства.

Твердение строительного гипса.

При затворении полуводного гипса водой образуется пластичное тесто, которое быстро загустевает и переходит в камневидное состояние. Процесс твердения полуводного гипса происходит в результате гидратации полуводного гипса, т.е. присоединения к нему воды и перехода его в двуводный гипс:

Процесс твердения можно разделить на три этапа. В первый период, начинающийся с момента смешивания гипса с водой, полуводный гипс растворяется. Одновременно он гидратируется, присоединяя 1,5 молекулы воды и превращаясь в двуводный гипс. Так как двуводный гипс менее растворим, чем полуводный, то образовавшийся вначале насыщенный раствор полуводного гипса становится пересыщенным по отношению к двуводному гипсу и тот выпадает из раствора. Во втором периоде вода взаимодействует с полуводным гипсом с прямым присоединением ее к твердому веществу. Это приводит к возникновению двуводного гипса в виде мельчайших кристаллических частичек и к образованию коллоидной массы-геля. При этом происходит схватывание массы.

В третьем периоде коллоидные частички двуводного гипса перекристаллизовываются с образованием более крупных кристаллов, которые срастаются между собой с образованием кристаллических сростков, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности. Однако рассмотренные периоды не протекают в строгой последовательности, а налагаются один на другой.

Дальнейшее высыхание твердеющей массы приводит к значительному повышению прочности гипса. Для ускорения твердения применяют искусственную сушку гипсовых изделий при температуре не выше 60…65°С. При более высокой температуре может начаться процесс разложения двуводного гипса, сопровождаемый резким понижением прочности. При твердении гипс увеличивается в объеме до 1%, хорошо заполняя формы при отливке гипсовых изделий.

Свойства гипсовых вяжущих веществ.

Качество строительного гипса устанавливают на основании ГОСТ 125-79* «Вяжущие гипсовые. Технические условия» и данных, полученных в результате определения: тонкости помола, нормальной густоты гипсового теста, сроков схватывания, предела прочности при изгибе и сжатии образцов, изготовленных из гипсового теста нормальной густоты. Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 23789-79* «Вяжущие гипсовые. Методы испытаний».

Определение тонкости помола гипса.

Сущность метода заключается в определении массы гипсового вяжущего, оставшегося при просеивании на сите с ячейками размером в свету 0,2 мм. Пробу вяжущего массой 50 г, взвешенную с погрешностью не более 0,1 г и предварительно высушенную в сушильном шкафу в течение 1 ч при температуре (50±5) °С, высыпают на сито и производят просеивание вручную или на механической установке. Просеивание считают законченным, если сквозь сито в течение 1 мин при ручном просеивании проходит не более 0,05 г вяжущего. Тонкость помола отдельной пробы определяют в процентах с погрешностью не более 0,1% как отношение массы, оставшейся на сите, к массе первоначальной пробы. За величину тонкости помола принимают среднее арифметическое результатов двух испытаний. В зависимости от степени помола различают виды вяжущих, приведенные в табл. 1.

Виды гипса в зависимости от степени помола (ГОСТ 125-79)

Индекс степени помола

Максимальный остаток на сите с размерами ячеек в свету 0,2 мм, %, не более

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector