Подпишись и читай
самые интересные
статьи первым!

Вяжущие материалы. Смеси для связующих слоев. Смотреть что такое "Вяжущие материалы" в других словарях

К атегория: Выбор стройматериалов

Неорганические вяжущие вещества

Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные вещества, образующие при затворении водой или водными растворами солей пластичное тесто, способное со временем переходить в твердое камневидное состояние. Твердение неорганических вяжущих материалов происходит в результате протекания сложных физико-химических процессов.

Неорганические вяжущие материалы широко используются для производства бетонов, безобжиговых искусственных каменных материалов (бетонных и железобетонных изделий), приготовления растворов, укрепления грунтов и для других целей.

Неорганические вяжущие материалы делятся на две большие группы: воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие материалы после затворения водой твердеют, переходят в камневидное состояние и сохраняют прочность только на воздухе (в сухом состоянии). К таким вяжущим относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, растворимое стекло и др.

Гидравлические вяжущие материалы после затворения водой твердеют и повышают свою прочность на воздухе и в воде. К гидравлическим вяжущим относятся: гидравлическая известь, портландцемент и его разновидности.

Вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, способные при добавлении воды образовывать пластичное тесто, переходящее постепенно и необратимо в камневидное состояние. Вяжущие материалы делятся на воздушные, способные твердеть и приобретать прочность только на воздухе, и гидравлические, способные твердеть и приобретать прочность не только на воздухе, но и в воде.

К воздушным вяжущим относятся: гипс, воздушная известь, магнезиальный цемент, растворимое стекло. К гидравлическим вяжущим относятся: гидравлическая известь, роман-цемент, портланд-цемент, глиноземистый цемент, смешанные цементы.

Воздушные вяжущие вещества

Гипс в строительстве используется в виде тонкомолотого порошка, который называется «гипс строительный» (ГОСТ 126-57) и в зависимости от качества бывает 1-го и 2-го сорта.

Гипс получают из природного гипсового камня (двуводного гипса) путем обжига его при температуре 150-170° (не более) до перехода в полуводный гипс и измельчения в тонкомолотый порошок.

Обжиг гипса производят во вращающихся сушильных барабанах, в варочных котлах и во взвешенном состоянии.

Чаще применяется обжиг предварительно измельченного в порошок гипсового камня в цилиндрических варочных котлах (рис. 1) диаметром 1,5-3 м и высотой 1,5-3,5 м, снабженных Жаровыми трубами для прохождения горячих дымовых газов. Котел закрыт крышкой с отверстием для загрузки и трубой,

Через которую удаляется пар и пыль. Обожженный гипсовый порошок выгружают через отверстие в днище котла. Процесс обжига длится 1,5-2 часа.

Обжиг во взвешенном состоянии заключается в том, что измельченный гипсовый камень продувается по трубе и обжигается проходящими в трубе горячими дымовыми газами. Обожженный гипс затем просеивают и направляют на склад.

Рис. 1. Гипсоварочный котел емкостью 12 м3: 1 - юбка; 2 - бункер для топлива; 3 - привод мешалки; 4 - загрузочный шнек; о - бункер для порошка гипсового камня; S - бункер для обожженного гипса; 7 - разгрузочный канал котла; 8 - задвижки; 9 - котел; 10 - жаровые трубы котла; 11 - мешалкаM

Если гипсовый порошок замешать с водой, то образуется пластичная масса, которая быстро затвердевает, увеличиваясь в объеме на 1%. Схватывание (затвердевание) строительного гипса начинается через 3-5 минут, а конец схватывания - через 6-30 минут после смачивания с водой.

Гипс применяется для изготовления листов сухой штукатурки, перегородочных плит, архитектурных деталей, гипсобе-тонных материалов, а также в растворах для оштукатуривания внутренних поверхностей стен.

Воздушная известь издавна находит применение в строительстве в кладочных и штукатурных растворах, окрасках и для получения др,угих строительных материалов. Известь делится на негашеную - кипел-ку, гашеную - пушонку и известковое тесто.

Сырьем для получения извести служат известняки, чистые или с содержанием глинистых примесей (не более 8%). В результате обжига известняков при температуре 1000-1200° получается негашеная (комовая) известь, или кипелка. Обжиг известняков производят в вертикальных шахтных печах (рис. 4) периодического или непрерывного действия, а при небольших объемах производства - в напольных печах.

Напольная печь представляет котлован глубиной 2- 2,5 м, вырытый в плотном грунте или в карьере известняка. В котловане из кусков известняка выкладывают две-три топки (очел-ки), остальное пространство котлована заполняют кусками известняка неплотной выкладки. В выкладке оставляют колодец для выхода газов, кроме того, в разных местах ее ставят поленья дров, которые, выгорая, также образуют каналы для газов. Верх выкладки обмазывают глиной. Топливом в напольных печах служат сухие дрова или торф. Процесс загрузки, обжига и выгрузки длится 11 - 12 суток. В шахтных печах этот процесс проходит значительно быстрее.

Обожженная, т. е. негашеная известь, при соединении с водой гасится, образуя известь-пушон-ку (при 30-50% воды от веса негашеной извести) и известковое тесто (при количестве воды в 2-4 раза больше объема извести). Гашение извести производится в гасильных ямах или в специальных известегасильных машинах - гидраторах. Реакция гашения извести экзотермична, г. е. проходит с выделением значительного количества тепла.

Рис. 2. Шахтная печь для обжига извести: 1 - шахта печи; 2 - механизм для по-дечи известняка и топлива; 3 - зона подогрева; 4 - зона обжига; 5 - зона охлаждения; 6 - подача воздуха; 7 - разгрузочный механизм

Известь, гашенную в гасильных ямах, до применения ее в дело необходимо выдержать в яме не менее 2 недель, чтобы все непогашенные кусочки извести успели погаситься. При гашении извести в известегасилках, где она гасится с одновременным измельчением, гашеную известь можно использовать сразу после выхода ее из машины.


Рис. 3. Напольная печь для обжига извести

В настоящее время, кроме гашеной извести, по предложению И. В. Смирнова, стали применять молотую негашеную известь. В растворе порошкообразная негашеная известь гасится, поглощая воду при гашении, в результате известковое тесто значительно обезвоживается и происходит схватывание раствора. Но при недостаточном количестве воды в растворе происходит образование пушонки, в результате чего слой известкового раствора или изделия из извести разрушается, так как при переходе извести в пушонку объем ее значительно увеличивается.

Гашеная известь в растворах и изделиях постепенно твердеет в результате химического взаимодействия с углекислым газом воздуха и с течением времени превращается в известняк. Известь - медленно твердеющее вяжущее вещество, поэтому начальная прочность известковых растворов на сжатие очень незначительна.

Магнезиальный цемент, называемый также каустическим магнезитом или каустическим доломитом,- это продукт обжига природного каустического магнезита (при 800-850°) или каустического доломита (при 650-750°) и последующего измельчения в тонкомолотый порошок. При добавлении к магнезиальному цементу водного раствора хлористого или сернокислого’ магния получается магнезиальное вяжущее вещество. Этот вяжущий материал применяют для устройства ксилолитовых полов, искусственного мрамора, мозаичных плит, ступеней и других изделий. Изделия из магнезиального вяжущего имеют марки прочности от 400 до 600 кг/см2.

Гидравлические вяжущие вещества

Гидравлическую известь получают из известняков, содержащих от 8% до 20% глинистых примесей, путем обжига в шахтных печах при температуре 900-1000° и последующего измельчения в порошок. По сравнению с воздушной известью растворы и бетоны, изготовленные на гидравлической извести, способны твердеть не только на воздухе, но и во влажной среде.

Портланд-цемент представляет собой тонкий порошок, способный в соединении с водой образовывать пластичное тесто, твердеющее на воздухе и во влажной среде. Сырьем для производства портланд-цемента служат или искусственные смеси глины (до 25%) и известняков (75%), или природные глинистые известняки, называемые мергелями.

Технологический процесс получения портланд цемента заключается в следующем. Подготовленную смесь глины и известняков измельчают с добавлением воды до образования смета-нообразной массы, называемой шламом. Шлам обжигают при температуре 1450° до спекания, в результате чего получается цементный клинкер. Клинкер выдерживают на складе 2-4 недели и затем измельчают в порошок. При помоле к клинкеру добавляют гипс (до 3%) или другие добавки для замедления схватывания.

Активность (прочность) портланд-цемента выражается маркой, т. е. пределом прочности кубика (со стороной 70,7 мм) через 28 суток после его изготовления из цементного раствора, состоящего из 1 части цемента и 3 частей песка (1:3). Портланд-цемент выпускают следующих марок: 200, 250, 300, 400, 500, 600 кг/см2 (ГОСТ 970-41).

Начало схватывания портланд-цемента должно наступать не ранее 45 минут, а конец - не позднее 12 часов от начала затворения. Кроме того, цемент должен обладать постоянством объема, т. е. лепешки из цементного теста, находясь в воде или во влажной среде, не должны растрескиваться.

Укладка цементного раствора или бетона в конструкцию должна быть выполнена до начала схватывания цемента, до потери им пластичности. Твердение цемента, т. е. постепенное. превращение его в камневидное состояние, наступает после окончания процесса схватывания и представляет сложную химическую реакцию. Нарастание прочности цементного камня в результате твердения цемента идет быстро в первые 3-7 суток, а через 28 суток с момента затворен-ия цемента водой прочность его должна соответствовать марке цемента.

Портланд-цемент широко применяют при создании наземных, подземных и подводных бетонных и железобетонных конструкций, а также для кладочных и штукатурных растворов.

Пуццолановый и шлакопортланд-цемент (ГОСТ 970-41) получают в результате совместного тонкого помола смеси порт-ланд-цементного клинкера с активными минеральными добавками (трепел, пемза, трасс и др.) -от 30 до 50% или с доменным гранулированным шлаком - от 15 до 85%; для регулирования сроков схватывания в смесь вводится гипс (до 3%).

Начало и конец схватывания у этих цементов наступают в то же время, что и у обыкновенного портланд-цемента. Пуццолановый портланд-цемент имеет марки 200, 250, 300, 400, 500 кг/см2 шлакопортланд-цемент- 150, 200, 250, 300, 400, 500 кг/см2.

Пуццолановый и шлаковый портланд-цементы применяют так же, как и обыкновенный портланд-цемент.

Специальные портланд-цементы. Клинкер портланд-цемента служит основой для получения цементов, имеющих специальное применение и выпускаемых в меньших количествах по сравнению с обыкновенным и пуццолановым цементами и шла-копортланд-цементом.

К специальным портланд-цементам относятся:
а) быстротвердеющий портланд-цемент - прочность его нарастает очень быстро, уже в первые 1-2 дня она превышает 50% марочной;
б) сульфатостойкий портланд-цемент - обладает повышенной стойкостью против разрушающего действия агрессивных вод, содержащих соли гипса, сернокислого магния и др.

Глиноземистый цемент относится к высокопрочным, быстро-твердеющим цементам. Получают его тонким помолом обожженного до плавления (при 1400°) цементного клинкера, в состав которого входят известняк и горные породы (бокситы), содержащие значительное количество глинозема.

Глиноземистый цемент выпускают следующих марок: 300, 400, 500, 600 кг/см2 (ГОСТ 969 - 41), что соответствует пределу прочности образцов из цементного раствора 1:3 (1 часть цемента и 3 части песка) через 3 дня после изготовления. Начало схватывания этого цемента наступает не раньше 30 минут, конец- не позднее 12 часов с момента затворения. Глиноземистый цемент при твердении выделяет большое количество тепла. Применяется он в специальных сооружениях, требующих быстрого нарастания прочности, в конструкциях, находящихся в минерализованных (например, морских) водах. Производится в ограниченных количествах в связи с тем, что его сырье (бок-ситы) используется для получения алюминия.

Расширяющийся цемент получают при совместном помоле клинкера глиноземистого цемента с добавкой гипса; имеет марки от 300 до 600 кг/см2, сроки схватывания от 5 минут до 4 часов. При твердении цемента его линейное расширение доходит до 1,5%, при этом он уплотняется и создает полную водонепроницаемость. Применяется при заделке стыков водопроводных труб, трещин в бетоне, при устройстве водонепроницаемых штукатурок и т. п.

Хранение минеральных вяжущих веществ

Хранить вяжущие материалы необходимо в закрытых помещениях с приподнятым над землей бетонным или лучше дощатым полом в отдельных закромах для каждого вида вяжущего. Гипс, известь негашеная и пушонка, портланд-цемент, пуццо-лановый и шлакопортланд-цементы могут храниться в закромах навалом или в бумажных мешках; специальные и глиноземистые цементы надо хранить в бумажной или иной закрытой таре; магнезиальный цемент следует хранить в герметически закрытой таре. Необходимо предохранять вяжущие материалы от попадания на них воды, кроме того, их нельзя хранить на складах длительное время,так как они поглощают влагу из воздуха, в результате снижается их активность, а в некоторых случаях они становятся непригодными к употреблению.

К вяжущим относятся вещества, способные под влиянием внутренних физико-химических процессов переходить из жидкого или тестообразного состояния в твердое, связывая при этом в единое целое другие материалы.

Вяжущие материалы, применяемые в строительстве, делятся на вяжущие воздушного отвердевания, или воздушные вяжущие, и вяжущие водного отвердевания, или гидравлические вяжущие.

Воздушные вяжущие материалы способны отвердевать и долго сохранять свою прочность только на воздухе; во влажных условиях они размокают и быстро теряют прочность (например, воздушная известь, гипс, глины).

Строительная воздушная известь (ГОСТ 9179-77)-это вяжущий материал, получаемый путем обжига кальциевых и магнезиальных карбонатных горных пород: известняков, мела, доломитов, доломитизированных и мергелистых известняков, ракушечника, содержащих карбонат кальция СаС03, карбонат магния MgC03. Для получения извести используют также отходы некоторых химических производств.

В процессе обжига карбонат кальция и карбонат магния диссоциируют на оксиды кальция СаО и оксиды магния MgO и углекислый газ СОг, который улетучивается из печи вместе с воздухом и остальными газообразными продуктами горения.

Использование извести в качестве вяжущего вещества основано на том, что после выхода из печи известь легко соединяется с водой. Реакция соединения оксидов кальция и оксидов магния с водой начинается при обычной температуре и сопровождается выделением большого количества тепла. Выделяющееся тепло резко повышает температуру извести и воды, которая может даже закипеть (поэтому негашеную известь называют кипелкой).

В полученном после гашения насыщенном водном растворе гидроксида кальция по мере испарения воды происходит выпадение мельчайших частиц Са(ОН)г, которые слипаются и в дальнейшем кристаллизуются. Кристаллы Са(ОН)2 срастаются друг с другом, образуя в растворе каркас, окружающий частицы песка.

Наряду с кристаллизацией в твердеющем известковом растворе происходит процесс карбонизации. Он заключается в соединении гидрата окиси кальция с углекислым газом, находящимся в воздухе.

Напишите реакции соединения с углекислым газом: Са(0Н)2 + С02-> и Mg(0H)2+C02->

Какие вещества образовались в результате реакций?

По виду основного окисла воздушная известь подразделяется на кальциевую, магнезиальную, доломитовую.

Кальциевая известь содержит 70-90% СаО и в пределах 5% MgO; получают ее обжигом чистых кальциевых известняков.

Магнезиальная известь содержит до 20% MgO, а доломитовая - до 40% MgO. Эти виды извести получают обжигом доломитизированных известняков и доломитов.

Воздушную известь подразделяют на негашеную и гидрат-ную (гашеную), получаемую гашением кальциевой, магнезиальной и доломитовой извести.

По фракционному составу известь разделяют на комовую и порошкообразную. Порошкообразная известь, получаемая помолом или гашением (гидратацией) комовой извести, может быть без добавок или с добавками.

В качестве добавок применяют гранулированные доменные или электротермофосфорные шлаки, активные минеральные’ добавки и кварцевые пески.

Строительная негашеная известь по времени гашения разделяется на быстрогасящуюся (не более 8 мин), среднегася-щуюся (не более 25 мин) и медленногасящуюся (более 25 мин).

Негашеная комовая известь. Негашеная комовая известь - это воздушная известь после выхода ее из печи. Она состоит из пористых кусков размером 5-10 см, плотностью 3,1, …, 3,3 г/см3 и объемной массой 1600-2900 кг/м3.

Негашеная комовая известь служит основой для производства извести негашеной порошкообразной гидратной и известкового теста, а также известково-шлаковых, гипсоизвестковых и других вяжущих веществ.

Гашение извести. В строительстве воздушную известь используют чаще всего в гашеном виде. Гашеную известь получают путем воздействия определенного количества воды на негашеную известь; в результате образуется продукт в виде порошка, известкового теста или известкового молока.

Гидратная известь - белый порошок, получаемый в заводских условиях, если при гашении используют столько воды, сколько необходимо для протекания реакции гидратации.

Известковое тесто получают путем гашения комовой извести избыточным количеством воды (воды берут в 3-4 раза больше, чем извести).

Известковое молоко образуется при использовании воды в количестве, превышающем теоретически необходимое в 10 раз. Быстрогасящуюся известь заливают сразу большим количеством воды, чтобы не допустить ее сильного разогрева и парообразования. Медленногасящуюся известь сначала только увлажняют, когда куски извести начинают распадаться, понемногу добавляют воду, следя за тем, чтобы известь не охладилась.

Реакция соединения извести с водой часто проходит очень бурно. Пар, накапливающийся в кусках извести, иногда разрывает их. Разлетевшиеся при этом капли горячей воды и частицы извести весьма опасны для окружающих. Поэтому работающие на гашении извести должны пользоваться респираторами и защитными очками, надевать резиновые сапоги и рукавицы, наглухо застегивать комбинезон. После работы следует хорошо вымыть лицо и руки.

Известковое тесто представляет собой пастообразную массу (объемная масса- 1400 кг/м3).

В строительстве известь используют в качестве вяжущего при изготовлении автоклавных силикатных изделий из плотных и ячеистых бетонов, приготовлении строительных растворов для наземной кладки и штукатурки, как пластификатор в цементных растворах, при производстве известково-шлаковых, гипсоизвестковых и других местных вяжущих, а также приготовлении известковых красок.

Эта реакция экзотермическая, т. е. происходит с выделением тепла, вследствие чего температура водогипсовой смеси несколько повышается.

Процесс твердения полуводного гипса протекает в три стадии: растворение, коллондация, кристаллизация. На первой стадии полуводный гипс растворяется и переходит в двувод-ный гипс с образованием насыщенного раствора.

Растворимость кристаллогидрата сульфата кальция (2CaS04-2H20) примерно в 5 раз меньше, чем сульфата кальция состава CaS04-0,5H20.

Твердеющий гипс увеличивается в объеме (около 1%), поверхность затвердевшего гипса становится гладкой и белой. Добавляя в гипс пигменты, получают изделия любого цвета.

В штукатурных работах гипс добавляют в известково-пес-чаные растворы, чтобы увеличить их прочность и ускорить твердение; его используют и как основное вяжущее в мастиках, которыми приклеивают листы сухой гипсовой штукатурки. Употребляют гипс и для изготовления архитектурных художественных деталей, его добавляют к цементному клинкеру в производстве портландцемента. В гипсовом растворе смачивают паклю, которой конопатят места примыкания конструкций.

Недостаток гипса состоит в высоком водопоглощении и снижении при этом прочности.

Схватывание гипса (затвердевание) должно начинаться не ранее чем через 4 мин от начала затворения теста, а заканчиваться не ранее чем через 6 мин и не позднее чем через 30 мин. Трамбовать или перемешивать схватывающуюся водо-гипсовую смесь нельзя, так как гипс «отмолаживается» - теряет вяжущие свойства. Замедляют схватывание гипса известково-клеевая эмульсия, сульфатно-спиртовая барда, хвойный настой. Начало схватывания гипса можно отодвинуть, добавляя также около 20% известкового теста и затворяя гипс горячей водой.

Рис. 4. Определение нормальной густоты гипсового теста: а - прибор перед испытанием; б - определение диаметра лепешки.

Рис. 5. Прибор ВИКа: 1 - стержень, 2 - станина: 3 - игла; 4 - чашка; 5- стекло.

Неорганические вяжущие вещества

5.1. Общие сведения и классификация

Для получения многих искусственных СМ или склеивания штучных материалов в изделия и конструкции широко используют неорганические (известь, гипсовые вяжущие, растворимое стекло, цементы) и органические (битумы, дегти, смолы, клеи) вяжущие вещества.

К вяжущим веществам относят любые порошкообразные, жидкие или пастообразные материалы, способные превращаться в камневидное тело при затворении их водой или отвердителем и связывать разнородные камни в единый монолит.

Общая классификация вяжущих веществ по А.А.Пащенко в зависимости от характера процессов происходящих при их твердении представлена в таблице 5.1.

Таблица 5.1


Группа вяжущего по основному характеру процессов твердения

Группа по химическому составу ВВ

Виды вяжущего вещества

I группа

Гидратационные вяжущие

1) воздушного твердения


неорганические

Гипсовые вяжущие (строительный гипс, высокопрочный гипс, формовочный гипс, медицинский гипс, ангидритовое вяжущее, высокообжиговый гипс, безобжиговый гипсовый цемент)

Воздушная известь

Магнезиальные вяжущие


2) гидравлического твердения

неорганические

Гидравлическая известь

Романцемент

Портландцемент и его разновидности

Пуццолановые цементы (пуццолановый цемент, известково-пуццолановые, известково-зольные, известково-глинистые)


Шлаковые цементы (шлакопортландцемент, сульфатно-шлаковые цементы, известково-шлаковый цемент, шлакощелочные вяжущие)

Глиноземистый цемент

Расширяющиеся цементы

3) автоклавного твердения

неорганические

Автоклавные вяжущие (известко-кремнезе-мистые, шлаковые, известково-нефелиновые, силикатно-гидрогранатные и др.)

^ II группа

коагуляционные вяжущие


неорганические

Глина

органические

Битум и деготь

^ III группа

(поликондинсационные (полимеризационные)

вяжущие


неорганические

Растворимое стекло и вяжущие на его основе

Серный цемент

Фосфатные цементы

органические

Фенолформальдегидные, фурановые, полиэфирные, эпоксидные и др. смолы

элементо-органические

Кремне-органические смолы

Гидрализаторы этилсиликата

Глетгрицериновый цемент

К первой группе относятся все традиционные вяжущие материалы, твердеющие после смешивания с водой. Для этой группы вяжущих материалов характерны реакции гидратации и гидролитической диссоциации:

А а q -→ А а q ,

A aq → А" aq A" aq ,

А В- aq → АВ aq .

Ко второй группе могут быть отнесены вяжущие, представляющие собой типичные коллоидные системы и твердеющие за счет коагуляционного структурообразования.

К третьей группе относятся вяжущие материалы, твердеющие за счет реакций полимеризации и поликонденсации. Для этой группы вяжущих материалов характерны следующие реакции:

N А → [-А-] n

NА→ [-А"- ] n mА"",

Рассматриваемые группы вяжущих веществ отличаются как по своим свойствам, строению и типу химической связи, так и по процессам твердения. Вид химической связи (ионная, ковалентная) между отдельными атомами и группами атомов, а также размеры отдельных атомов и ионов или молекулярных групп и способность атомов к изменению координации определяют сложность строения веществ, используемых в качестве вяжущих.

Неорганические вяжущие вещества представляют собой искусственные тонкоизмельченные порошки, способные при смешивании с водой (в отдельных случаях с растворами некоторых солей) образовывать пластично-вязкую и легкоформуемую массу (вяжущее тесто), которая в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает и переходит в камневидное тело.

В большинстве случаев в вяжущее тесто вводят заполнители, что способствует экономии вяжущего и улучшению свойств искусственного камня. Неорганические вяжущие вещества в зависимости от их способности твердеть в определенной среде делят на воздушные и гидравлические автоклавного твердения.

^ Воздушные вяжущие (известь воздушная, гипсовые и магнезиальные вяжущие, растворимое стекло) твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в воздушной среде.

Вяжущие вещества, способные твердеть и длительно сохранять или повышать прочность не только на воздухе, но еще лучше в воде, называют вяжущими водного твердения или гидравлическими вяжущими . Число разновидностей гидравлических вяжущих непрерывно увеличивается в результате использования новых видов сырья и применения новых способов производства.

В отдельную группу выделяют вяжущие вещества автоклавного твердения (известково-кремнеземистые, известково-нефелиновые, бесклинкерные шлаковые и зольные вяжущие материалы), хотя по существу они то же относятся к гидравлическим вяжущим. Такие вяжущие эффективно твердеют только в среде нагретого насыщенного пара в автоклавах, где температура 175°С и более и давление 0,9...1,6 МПа.

Прочность вяжущих изменяется во времени, поэтому оценивают вяжущие по прочности, набранной за определенное время твердения в условиях, установленных стандартом. Этот показатель принимают за марку вяжущего . Например, марка гипсовых вяжущих определяется по прочности образцов спустя 2 часа после их изготовления, а портландцемента через 28 суток твердения.

Условно принято различать два периода в процессе твердения вяжущего вещества - схватывание и собственно твердение.

Момент, когда пластичное вяжущее тесто начинает загустевать и теряет пластичность, соответствует началу схватывания. Далее вяжущее тесто все больше и больше уплотняется, полностью загустевает и постепенно превращается в твердое камневидное тело, не обладающее еще практически заметной прочностью. Этот момент считают концом схватывания.

Некоторые вяжущие схватываются в течение нескольких минут, а затвердевают за несколько часов (на пример, гипсовые). Наиболее медленно твердеет воздушная гашеная известь, которая в обычных условиях заметно затвердевает лишь через несколько недель или месяцев. Большинство цементов схватывается в течение десятков минут или нескольких часов, а интенсивно твердеет в сроки до месяца, хотя процесс твердения при благоприятных условиях продолжается многие годы. Все операции по транспортированию и укладке смесей на основе вяжущих должны заканчиваться до начала схватывания. Повторное перемешивание, особенно с добавлением воды, с целью придания пластичности схватывающейся смеси приводит к существенному снижению прочности затвердевшей смеси.

Неорганические вяжущие, получаемые искусственно путем обжига природного сырья, появились в глубокой древности. Некоторые из них (воздушную известь, гипс и их смеси) уже использовали для возведения египетских пирамид и других сооружений. Римляне, сооружая водопроводы, морские сооружения, использовали вяжущие, состоящие из смеси воздушной извести со специальными измельченными добавками (вулканическими пеплами, обожженной глиной), которые сохраняли прочность в воде.

Применение вяжущих веществ в России относится к X в. При сооружении Десятинной церкви в Киеве (990 г.) использовали известь, там же при возведении Софийского собора (XI в.) применяли известь с добавкой цемянки (толченого кирпича). На известковом растворе сложены стены Московского Кремля (конец XV в.). В XVIII в. появились более водостойкие вяжущие - гидравлическая известь и романцемент, которые получали обжигом известняков с повышенным содержанием глинистых веществ, а также мергелей и искусственных смесей известняка и глины. Свойства этих вяжущих, опыт их производства и применения описаны в работах русских ученых акад. В. М. Севергина (1807) и проф. А. Шарлевиля (1822). Дальнейшим толчком развития производства и применения вяжущих веществ явилось изобретение цемента более высокой прочности и водостойкости, названного портландцементом.

Изобретение портландцемента часто приписывают английскому каменщику Д. Аспдину, который в 1824 г. получил патент на изготовление вяжущего вещества обжигом смеси извести с глиной. За сходство по цвету с естественным камнем из каменоломен под г. Портлэнд в Англии он назвал это вяжущее портландцементом. Однако Аспдин не обжигал смесь до спекания (частичного плавления). Поэтому вяжущее, полученное им, по технологии и свойствам являлось разновидностью романцемента и, следовательно, не походило на современный портландцемент. В то же время в России военный техник Е. Г. Челиев в 1817-1825 гг. изготовлял цемент из смесей извести или известковой штукатурки с глиной, производя их обжиг до частичного расплавления компонентов с последующим измельчением полученного продукта. При затворении вяжущего водой рекомендовалось вводить небольшое количество гипса. Свои работы Е. Г. Челиев завершил изданием книги (1825), в которой описал и научно обосновал применявшийся им способ изготовления цемента, принципиально не отличающийся от технологии современного портландцемента. Поэтому исторически справедливо считать основоположником портландцемента Е. Г. Челиева.

Дальнейшее изучение вяжущих веществ в России было продолжено русскими учеными А. Р. Шуляченко, И. Г. Малюгой, Н. А. Белелюбским, Н. Н. Ляминым, Д. И. Менделеевым, С. И. Дружининым и др. Особые заслуги в теории и практике промышленного производства цемента в России принадлежат проф. А. Р. Шуляченко (1841- 1903), которого считают «отцом русского цементного производствам. Благодаря его работам удалось наладить производство русских портландцементов и почти полностью вытеснить из России иностранные цементы. Им вместе с профессором Н. А. Белелюбским и И. Г. Малюгой разработаны в 1881 г. первые русские нормы на портландцемент.

В результате работ и исследований Н. Н. Лямина, В. И. Чарномского, А. А. Байкова были открыты русские гидравлические добавки, не уступающие по качеству добавкам, импортируемым в Россию из-за границы. Позднее советские ученые (А. А. Байков, С. И. Дружинин, В. А. Кинд, В. Н. Юнг и др.) полностью решили вопрос о пуццоланизации цемента и создании пуццоланового портландцемента.

Развивая исследования А. Р. Шуляченко, Н. Н. Лямина, Ле-Шателье, Михаэлиса по вопросам твердения вяжущих, акад. А. А. Байков разработал (1923) теорию твердения неорганических вяжущих веществ, базирующуюся на точных физико-химических представлениях.

Большой вклад в раскрытие химической сущности процессов минералообразования, гидратации, твердения, разработку новых видов технологии вяжущих внесли советские ученые В. А. Кинд, В. Н. Юнг, П. П. Будников, Н. А. Торопов, П. А. Ребиндер, Ю. М. Бутт и др.

Улучшилось качество цемента и прежде всего повысилась его средняя марка (прочность), появились новые виды цементов со специальными свойствами, создание которых при надлежит Б, Г. Скрамтаеву, М. И. Хигеровичу, В. В. Михайлову, И. В. Кравченко, С. В. Шестоперову и другим ученым.
^ 5.2. Сырьевые материалы и основы технологии неорганических вяжущих веществ
Сырье

Исходными материалами для производства неорганических вяжущих веществ являются различные горные породы, а также некоторые массовые побочные продукты металлургической, энергетической, химической и других отраслей промышленности (шлаки, золы и т. д.).

Для изготовления гипсовых вяжущих веществ применяют горные породы, состоящие из двуводного гипса и ангидрита.

Производство магнезиальных вяжущих базируется на природном магнезите и доломите.

Карбонатные горные породы в виде известняков, мела, доломитов и мергелей являются основой для получения воздушной и гидравлической извести, романцемента, портландцемента. В производстве портландцемента и его разновидностей чаще используют искусственные смеси известняков или мела и глинистых пород. Для этой же цели, а также для получения смешанных клинкерных и бесклинкерных цементов применяют кремнеземистые горные породы (диатомит, трепел, опоку, вулканические трассы и туф).

Высокоглиноземистые породы (бокситы), состоящие в основном из гидроксида алюминия, применяют в смеси с известняками для производства глиноземистого цемента.

Широко используют для изготовления различных вяжущих веществ массовые отходы промышленности (доменные и другие металлургические шлаки, шлаки и золы от пылевидного сжигания различных видов твердого топлива, нефелиновый шлам и т. п.). При этом отпадает необходимость организации карьеров, они не требуют топлива на обжиг, многие из этих материалов к тому же находятся в рыхлом или порошкообразном состоянии, что уменьшает расходы энергии на размол. Кроме того, использование отходов способствует охране природы и среды обитания. Все это предопределяет высокую технико-экономическую эффективность использования таких полупродуктов в промышленности вяжущих веществ и способствует охране окружающей среды.

Для регулирования схватывания и твердения вяжущих в них вводят добавки, ускоряющие или замедляющие эти процессы. Для улучшения свойств вяжущего и предохранения цементов от быстрой потери активности при дальних перевозках и длительном хранении используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), вводимые в вяжущее в количестве 0,1...0,3 % от массы вяжущего.

Придание вяжущим специальных свойств достигают введением в них полимерных органических веществ и других добавок.

Производство

Основу производства неорганических вяжущих веществ составляют следующие технологические переделы: добыча сырья, подготовка сырьевой смеси, обжиг и помол. Все технологические переделы последовательно связаны между собой и проводятся в строго заданных режимах. Принципиальных отличий при изготовлении вяжущих нет; различно сырье, следовательно, технические приемы осуществления указанных переделов.

Производство вяжущих веществ связано с переработкой больших количеств разнообразных сырьевых и вспомогательных материалов. Например, для получения 1 т портландцементного клинкера, расходуется до 1,5...1,8 т известняка и до 0,2...0,5 т глинистых пород. Учитывая высокую стоимость транспорта, заводы вяжущих веществ строят вблизи месторождений сырьевых материалов, и их добыча входит в общий комплекс технологических операций, осуществляемых заводом.

Добычу нерудных ископаемых осуществляют методом прямой экскавации. Скальные породы (известняки и др.) предварительно разрыхляют взрывами. Мягкие породы (глину и мел) добывают гидромониторами в виде текучей массы (шлама).

^ Доставку сырья на завод осуществляют железно дорожным, автомобильным транспортом, ленточными конвейерами или перекачивают по трубопроводам в виде шлама.

Обязательной подготовительной операцией в производстве всех вяжущих является измельчение сырья. При производстве вяжущих из однокомпонентного сырья (извести, гипса и др.), последнее измельчают до кусков примерно одного размера. В противном случае мелкие куски окажутся пережженными, а крупные не обожженными, т. е. не будет однородного продукта.

Высококачественные вяжущие из смеси нескольких сырьевых компонентов (портландцемент и его разновидности и др.) можно изготовить только из однородной смеси, получаемой тщательным смешением составляющих в тонкоизмельченном виде. Дробление сырья производят в конусных, щековых, молотковых, валковых и других дробилках. Тонкое измельчение (помол) сырья производят мокрым и сухим способами в мельницах.

При мокром способе сырьевые материалы измельчают и смешивают в присутствии воды до образования сметанообразной водной суспензии - шлама.

Компоненты сырьевой шихты, способные распускаться в воде (глина, мел, мягкий мергель и другие породы), предварительно размучивают (распускают) в специальных аппаратах-болтушках, представляющих собой бетонные резервуары, оборудованные устройствами для размешивания суспензии, а затем направляют на домол в шаровые мельницы. Твердые сырьевые материалы (известняк, мергель) размалывают в мельницах, представляющих собой стальной цилиндр, разделенный внутри на камеры дырчатыми перегородками. При вращении мельницы мелющие тела (металлические шары или цилиндрики) поднимаются на некоторую высоту и падают, разбивая и растирая зерна материала. Выходящий из мельницы сырьевой шлам влажностью 36....38 % транспортируют но трубам в шламбассейны, где его тщательно усредняют и гомогенизируют, а затем подают на обжиг.

^ При сухом способе дробленые сырьевые материалы частично подсушивают, дозируют в заданных соотношениях и подают в мельницу, где они измельчаются до требуемой тонины. Для тонкого измельчения сырьевой шихты преимущественно применяют технологические схемы с мельницами для одновременной сушки и помола. Усреднение и гомогенизацию сырьевой муки при сухом способе осуществляют в силосах, нагнетая в них сжатый воздух. При насыщении (аэрировании) воздухом сухая шихта приобретает подвижно-текучее состояние.

При производстве портландцемента все шире используют также комбинированный способ приготовления сырьевой смеси, при котором сырьевую смесь готовят по мокрому способу, затем шлам обезвоживают и из него приготовляют гранулы для обжига.

Выбор способа подготовки сырьевой смеси обусловливается главным образом свойствами сырьевых материалов и экономическими соображениями . При мокром способе облегчается измельчение материалов и быстро достигается однородность смеси, но расход топлива на обжиг в 1,5...2 раза больше, чем при сухом способе. При сухом способе возрастает расход электроэнергии и трудоемкость производства. Успехи в технике помола и гомогенизации сухих смесей в настоящее время способствуют развитию сухого и комбинированного способов производства.

Обжиг сырьевой шихты является важнейшим этапом в производстве вяжущих веществ. В результате физико-химических процессов, происходящих при термической обработке исходных сырьевых материалов, образуются новые соединения, способные вступать во взаимодействие с водой и при этом твердеть, превращаясь в искусственный камень. Каждый вид вяжущего требует определенных температур и времени действия на обрабатываемое сырье.

При нагревании вследствие ускорения теплового движения ионов, атомов и молекул в твердом теле возникают условия для отрыва некоторых из них с постоянных орбит движения и перехода их в окружающее пространство. В результате, как это происходит при дегидратации (обезвоживании) природного гипса при 150...200 °С или декарбонизации (удалении СО 2) карбонатных пород при 800...900 °С, образуются новые вещества (гипсовые вяжущие и воздушная известь), обладающие вяжущими свойствами.

При температурах 800...1200 °С и более тепловое движение молекул твердых веществ возрастает столь значительно, что между ними становится возможным взаимообмен ионами и атомами с образованием новых соединений (реакции в твердых фазах). При обжиге в этих условиях мергелистых известняков или искусственных смесей известняков и глины продукты их разложения (CaO, SiO 2 , А1 2 О 3 , Fe 2 O 3 и др.) образуют серию новых соединений (2CaOхSiO 2 , СаОхА1 2 О 3 , 2CaOхFe 2 O 3), являющихся основными минералами гидравлической извести и романцемента.

Скорость химических реакций возрастает при появлении жидкой фазы (при температуре более 1300°С).

^ Процесс обжига с частичным плавлением сырьевой смеси называют спеканием. Обжигом до спекания получают портландцементный клинкер. Образование жидкой фазы при его производстве обеспечивает наиболее полное усвоение оксидами кремния SiO 2 и алюминия А1 2 О 3 оксида кальция СаО и получение высокоосновных минералов, в частности наиболее ценного минерала в клинкере - трехкальциевого силиката 3СаОхSiO 2 .

Наиболее быстро химические реакции образования веществ, обладающих вяжущими свойствами, протекают при полном плавлении сырьевой смеси. Этого обычно достигают нагреванием смеси до 1500…1800 °С, что требует повышенного расхода топлива и применения специальных печей. В настоящее время плавлением получают лишь глиноземистый цемент высоких марок.

Таким образом, получение вяжущего вещества с заданными свойствами зависит не только от химического состава сырья, но и от правильного выбора температуры обжига и интервала времени для каждой зоны обжига. Из одной и той же минеральной смеси, но при разных температуре и режиме обжига можно получить вяжущее с различными свойствами (например, романцемент и портландцемент ).

Процессы, происходящие при обжиге сырьевых материалов, и тепловые аппараты для обжига имеют определенную специфику для разных вяжущих, поэтому рассматриваются при подробном описании технологии производства конкретных вяжущих веществ.

Абсолютное большинство продуктов обжига в виде частиц разной крупности еще не являются вяжущими веществами. Для получения вяжущих веществ их подвергают помолу - тонкому измельчению в чистом виде или чаще с добавками, вводимыми для регулирования сроков схватывания вяжущего, придания ему специальных свойств, облегчения помола и удешевления. Помол вяжущих веществ осуществляют в шаровых мельницах. Тонкость помола вяжущих принято характеризовать остатками на стандартных ситах (% по массе) или удельной поверхностью порошка (см 2 /г), величину которых для каждого вида вяжущего регламентируют в стандартах.

Хранение

Хранят вяжущие вещества обычно в железобетонных или стальных силосах, которые оборудуют пневматическими устройствами для рыхления и загрузки вяжущих в транспортные средства. Некоторое количество вяжущих (около 20 % от выпуска) отправляют потребителям в бумажных многослойных мешках.

При отправке вяжущих веществ потребителям выдают паспорт, в котором указывают: завод-изготовитель, название вяжущего, его технические характеристики, массу партии и другие сведения.
^ 5.3. Воздушные вяжущие вещества
5.3.1. Гипсовые вяжущие вещества

Гипсовыми вяжущими веществами называют материалы, для получения которых используют сырье, содержащее сернокислый кальций. Чаще это природные гипс CaSO 4 х2H 2 O и ангидрит CaSO 4 , реже -некоторые побочные продукты химической промышленности (фосфогипс, борогипс).

Производство

Создавая соответствующие условия дегидратации двуводного гипса, можно получить различные гипсовые вяжущие вещества, которые разделяют на две группы: низкообжиговые (собственно гипсовые) и высокообжиговые (ангидритовые) - ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс.

При нагревании двуводного гипса до 180°С двуводный гипс превращается в полуводный:

CaSO 4 х2Н 2 О = CaS0 4 х0,5Н 2 О 1,5Н 2 О

При дальнейшем нагревании до 200 °С полностью обезвоживается, превращаясь в безводный растворимый ангидрит CaSO 4 .

Модификации полуводного и безводного растворимого гипса значительно отличаются по своим вяжущим свойствам.

При дальнейшем нагревании до 450...750 °С безводный гипс медленно переходит в нерастворимый ангидрит, не обладающий вяжущими свойствами, но если его размолоть и ввести некоторые вещества - катализаторы, он приобретает способность медленно схватываться и твердеть.

При нагревании до 800...1000 °С нерастворимый ангидрит частично разлагается на оксид кальция, сернистый газ и кислород. Полученный продукт, размолотый в порошок, вследствие появления небольшого количества оксида кальция (3...5 %), выполняющего роль катализатора, вновь приобретает свойства схватываться и твердеть.

Термическую обработку природного гипса и помол осуществляют по различным схемам. По одной из схем гипсовый камень измельчают до обжига, по другой - после обжига, а по третьей - помол и обжиг совмещают в одном аппарате (обжиг во взвешенном состоянии).

Для получения гипсовых вяжущих сырье обжигают в печах (вращающихся, шахтных и др.) или в варочных котлах. При обжиге в открытых аппаратах, сообщающихся с атмосферой, вода из сырья удаляется в виде пара и гипсовое вяжущее преимущественно состоит из мелких кристаллов β-модификации CaSO 4 х0,5H 2 O. При обжиге в герметических аппаратах (котлах-автоклавах), в которых обезвоживание природного гипса происходит в среде насыщенного пара под давлением выше атмосферного или в процессе кипячения в водных растворах некоторых солей при атмосферном давлении с последующей сушкой и измельчением, получают гипс, который состоит в основном из α-модификации CaSO 4 х0,5H 2 O в виде крупных и плотных кристаллов, характеризующихся пониженной водопотребностью по сравнению с β-полугидратом. Это обусловливает более плотную структуру отвердевшего CaSO 4 ·0,5H 2 O и более высокую его прочность.

Твердение гипсовых вяжущих проходит по следующей схеме.

На первом этапе (подготовительном) частицы полуводного гипса, приходя в соприкосновение с водой, начинают растворяться с поверхности до образования насыщенного раствора. Одновременно начинается гидратация полуводного гипса по реакции

СaSО 4 ·0,5Н 2 О 1,5Н 2 О = CaSO 4 ·2H 2 O

Этот период характеризуется пластичным состоянием теста.

На втором этапе (коллоидации) наряду с гидратацией растворенного полугидрата и переходом его в двуводный гипс происходит прямое присоединение воды к твердому полуводному гипсу. Это приводит к возникновению двуводного гипса в виде высокодисперсных кристаллических частичек. Так как двуводный гипс обладает значительно меньшей растворимостью (примерно в 5 раз), чем полуводный, то насыщенный раствор по отношению к исходному полуводному гипсу является пересыщенным по отношению к образующемуся двуводному гипсу и тот, выделяясь из раствора, образует коллоидно-дисперсную массу в виде геля (студня), в которой кристаллики двугидрата связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления. Этот период характеризуется загустеваиием теста (схватыванием).

На третьем этапе (кристаллизации) образовавшийся неустойчивый гель перекристаллизовывается в более крупные кристаллы, которые срастаются между собой в кристаллические сростки, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности.

Указанные этапы не следуют строго друг за другом, а налагаются один на другой и продолжаются до тех пор, пока весь полуводный гипс не перейдет в двуводный (практически через 20...40 мин после затвердения). К этому времени достигается максимальная прочность системы во влажном состоянии. Дальнейшее увеличение прочности гипсового камня происходит вследствие его высыхания. При этом из водного раствора выделяется частично оставшийся в нем двуводный гипс, упрочняющий контакты между кристаллическими сростками. При полном высыхании рост прочности прекращается. Сушка является необходимой операцией в технологии гипсовых изделий, но проводить ее надо осторожно (при температуре не выше 60...70°С), чтобы не допустить дегидратацию образовавшегося двугидрата сульфата кальция.

Свойства

Свойства низкообжиговых гипсовых вяжущих во многом одинаковы. Главное различие состоит в прочности, что в основном связано с их разной водопотребностью. Для получения теста нормальной густоты гипс β-модификации требует 50...70 % воды, а α-модификации - 30... 45 %, в то время как по уравнению гидратации полугидрата в двугидрат необходимо всего 18,6 % воды от массы вяжущего вещества. Вследствие значительного количества химически несвязанной воды затвердевший гипс имеет большую пористость - 30...50 %. Пористость меньше при использовании гипса α-модификации.

Стандартом на гипсовые вяжущие, получаемые путем термической обработки гипсового сырья до полугидрата сульфата кальция, установлено 12 марок (МПа): Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. При этом минимальный предел прочности при изгибе для каждой марки вяжущего должен со ответствовать значению соответственно от 1,2 до 8 МПа.

По тонкости помола, определяемой остатком (в %) при просеивании пробы на сите с отверстиями размером 0,2 мм, гипсовые вяжущие делятся на три группы: I – грубый помол (остаток на сите 02 не более 23 %), II – средний помол (остаток на сите не более 14%), III – тонкий (остаток на сите не более 2%).

Гипсовые вяжущие относительно быстро схватываются и твердеют. Различают быстротвердеющий (А), нормально твердеющий (Б) и медленно твердеющий (В) гипсы со сроками схватывания соответственно начало - не ранее 2, 6 и 20 мин, конец - не позднее 15, 30 мин (для В - не нормируется). Для замедления схватывания в воду затворения добавляют животный клей или сульфитно-дрожжевую бражку - ЛСТ (0,1...0,3 % от массы гипса). Эти вещества, адсорбируясь на зернах полуводного гипса, уменьшают его растворимость, поэтому процесс схватывания гипсового теста замедляется. При необходимости ускорить схватывание гипса добавляют вещества (0,2...3 % от массы гипса), одни из которых повышают растворимость полуводного гипса (поваренная соль, сульфат натрия и др.), другие (двуводный гипс) образуют центры кристаллизации, вокруг которых быстро закристаллизовывается вся масса.

Особенностью полуводного гипса по сравнению с другими вяжущими является его способность при твердении увеличиваться в объеме (до 1 %). Так как увеличение объема происходит в еще окончательно не схватившейся массе, то она хорошо уплотняется и заполняет форму. Это позволяет широко применять гипс для отливки художественных изделий сложной формы.

Важнейшими недостатками затвердевших гипсовых вяжущих являются значительные деформации под на грузкой (ползучесть) и низкая водостойкость. Для повышения водостойкости гипсовых изделий при изготовлении вводят гидрофобные добавки, молотый доменный гранулированный шлак, а также водоотталкивающие составы.

Применение

Гипсовые вяжущие применяют для производства гипсовой сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей, архитектурных, звукопоглощающих и других изделий, а также строительных растворов для внутренних частей зданий.

Ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент), предложенное акад. П. П. Будниковым, состоит преимущественно из нерастворимого ангидрита. Его изготовляют обжигом природного гипса при 600...700 °С и последующим помолом обожженного продукта с добавками - активизаторами твердения или из природного ангидрита без обжига путем его совместного помола с теми же добавками. В качестве активизаторов твердения применяют вещества, отличающиеся щелочным характером (известь, обожженный доломит, основные доменные шлаки и др.), а также некоторые соли (сульфат и бисульфат натрия и др.).

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.

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.

Исходные материалы для бетонов и растворов

Строительными растворами называют смесь вяжущего, мелкозернистых (размер зерен до 4 мм) минеральных заполнителей и воды.

В индивидуальном строительстве используют различные виды бетонов: обычный бетон, бутобетон, шлакобетон, газобетон и др.

Обычный бетон готовят из смеси цемента, мелкого и крупного заполнителей (песок, гравий, щебень и др.) и воды. Различают минеральные и органические вяжущие вещества. Минеральные вяжущие (гипс, известь, глина, цемент и др.) при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное самопроизвольно затвердевать в результате происходящих в нем физико-химических процессов. Органические вяжущие вещества (битум, полимеры и др.) представляют собой природные или искусственные твердые вязкопластичные либо жидкие (при комнатной температуре) продукты, способные изменять свои физико-механические свойства в зависимости от температуры.Для приготовления бетонов и растворов используют неорганические вяжущие вещества, которые могут быть воздушными и гидравлическими. Воздушные вяжущие (гипс, известь, глина) способны в тестообразном состоянии твердеть и длительно сохранять свою прочность только на воздухе, поэтому их применяют в наземных конструкциях, не подвергающихся воздействию воды. Гидравлические вяжущие (разные цементы, гидравлическая известь) после предварительного твердения на воздухе продолжают твердеть и в воде, увеличивая со временем свою прочность. Их можно применять в наземных и подземных конструкциях, подверженных периодическому или систематическому воздействию воды.

вяжущие вещества. Классификация и характеристика

Вяжущие - вещества, способные затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущее вещество скрепляет между собой камни либо зёрна песка, гравия, щебня. Это свойство вяжущих используется для изготовления: бетонов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожжённых искусственных материалов; строительных растворов - кладочных, штукатурных и специальных.Вяжущие вещества по составу делятся на1. неорганические (известь, цемент, строительный гипс, магнезиальный цемент, жидкое стекло и др.), которые затворяют водой (реже водными растворами солей). Включают: вяжущие воздушные, вяжущие гидравлические, вяжущие автоклавного твердения.2. органические (битумы, дёгти, животный клей, полимеры), которые переводят в рабочее состояние нагреванием, расплавлением или растворением в органических Вяжущие вещества делят на две группы:неорганические;органические.

Неорганическими называют тонкомолотые материалы, способные при смешивании с водой образовывать вязко-пластичную массу, которая постепенно затвердевает, превращаясь в прочное камневидное тело. Для них характерны следующие признаки:гидрофильность,способность образовывать с водой тестообразную легко формующуюся массу (тесто),способность переходить из тестообразного состояния в твердое.К ним относятся известь, гипс, цемент, предназначенные для изготовления строительных растворов и бетонов, а также изделий из них.

Органические вяжущие гидрофобны. В отличие от неорганических, в рабочее состояние они переходят при нагревании или размягчении в органических жидкостях. К органическим вяжущим относят - битумы, смолы, дегти, пеки, применяемые для производства асфальтобетонов рулонные кровельных и гидроизоляционных материалов.Неорганические вяжущие материалы

Все строительные минеральные вяжущие вещества в зависимости от их основного свойства твердеть и длительно противостоять воздействию различных факторов окружающей среды делят на три основные группы:воздушные,гидравлические,кислотостойкие.

Включайся в дискуссию
Читайте также
Рамки для картин своими руками из дерева
Геометрические фигуры в декоре интерьера
Люстра с дистанционным управлением своими руками