Типы неорганических вяжущих веществ: известковые, магнезиальные и воздушные минеральные неорганические вяжущие вещества

Типы неорганических вяжущих веществ: известковые, магнезиальные и воздушные минеральные неорганические вяжущие вещества

Минеральные неорганические вяжущие вещества – это порошкообразные вещества минерального происхождения, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно твердеть в результате физико-химических процессов.

Цемент название минеральных неорганических порошкообразных вяжущих веществ, способных при смешивании с водой образовывать пластичное тесто (цементное тесто), приобретающее затем камневидное состояние, т.е. превращающееся затем в цементный камень.

Цементное тесто представляет собой концентрированную водную суспензию, обладающую характерными свойствами структурированных дисперсных систем: прочностью структуры, пластической вязкостью, тиксотропией кгс/см 2 .

В цементном тесте твердые частицы суспензии связаны ванн-дер-ваальсовыми силами и сцеплены вследствие переплетения покрывающих их гидратных оболочек. Структура цементного теста разрушается при механических воздействиях (перемешивании, вибрировании и т.п.), но после прекращения воздействий структурные связи в системе вновь восстанавливаются.

Тесто большинства вяжущих материалов при твердении изменяет свой объем: цементное, известковое – уменьшают; гипсовое – увеличивает. Исключение составляют специальные расширяющиеся и безусадочные цементы.

Цементный камень после твердения представляет собой микроскопически неоднородную систему, которая состоит из кристаллических сростков, гелеобразных масс, зерен цемента, не полностью прореагировавших с водой, и пор. Он должен обладать достаточной собственной прочностью и адгезией, т.е. хорошо сцепляться с зернами заполнителя.

Прочность цементного камня и скорость его твердения зависят от минералогического состава клинкера, тонкости помола цемента, содержания воды, влажности, температуры среды и продолжительности хранения. Проницаемость цементного камня определяется его пористостью и наличием трещин.

Основным потребительским свойством неорганических вяжущих веществ является возможность при переходе из тестообразного в камневидное состояние скреплять между собой камни, зерна песка, гравия, щебня. Это свойство используют для изготовления бетонов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожженных искусственных материалов и строительных растворов.

При строительстве зданий и сооружений необходимо учитывать возможность коррозии цементного камня в бетоне и применять меры защиты:

1. выбор цемента, отвечающего условиям эксплуатации;

2. введение в бетонную смесь химических добавок;

3. применение особо плотного бетона;

4. специальная пропитка и защитные покрытия.

Неорганические вяжущие вещества по способу твердения делятся на:

1. воздушные – способны затвердевать и длительное время сохранять прочность только на воздухе

2. гидравлические – твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.

3. автоклавного твердения – способны затвердевать при автоклавном синтезе, происходящем в среде насыщенного водяного пара.

По химическому составу воздушные минеральные неорганические вяжущие вещества делятся на 4 группы:

1. известковые, состоящие главным образом из оксида кальция CaO;

2. магнезиальные, содержащие каустический магнезит MgO;

3. гипсовые, основой которых является сульфат кальция;

4. жидкое стекло – силикат натрия или калия.

Гидравлические минеральные вяжущие вещества по химическому составу представляют собой сложную систему, состоящую в основном из соединений 4 окислов: CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3. Они образуют три основные группы:

1) силикатные цементы, состоящие на 75% из силикатов кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности;

2) алюминатные цементы, вяжущей основой которых является глиноземистый цемент и его разновидности;

3) гидравлическая жидкость и романцемент.

В цементы вводят различные добавки: активные минеральные добавки, наполнители, улучшающие зерновой состав цементов и структуру цементного камня, интенсификаторы помола и др.

Портландцементполучается при тонком измельчении клинкера (зернистый материал, получаемый обжигом до спекания при 1450 о С минеральной смеси из карбоната кальция и алюмосиликатов) с добавкой 3-5% гипса. Порошок темно-серого или зеленоватого цвета. Он обладает высокой твердостью после первоначального твердения, высокой конечной прочностью. Он очень чувствителен к агрессивным средам. При его твердении происходит сильное тепловыделение, что позволяет производить бетонирование в зимнее время.

К потребительским свойствам портландцементов относят водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема цемента и тепловыделение при твердении.

К специальным видам портландцемента относят быстротвердеющий и особобыстротвердеющий высокопрочные портландцементы, сульфатостойкие, портландцементы с органическими и минеральными добавками, белые и цветные портландцементы, тампонажные, глиноземистые, расширяющиеся и безусадочные портландцементы.

Глиноземистым цементом называют быстротвердеющее (но нормально схватывающееся) гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при тонком измельчении обожженной до плавления (или спекания) сырьевой смеси бокситов и извести с преобладанием в готовом продукте низкоосновных алюминатов кальция. Главной составной частью является однокальциевый алюминат СаО . Al2O3. Цемент является быстротвердеющим, но не быстросхватывающимся вяжущим веществом. Его используют для изготовления жаростойких бетонов.

Гидравлическая жидкость – гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при обжиге не до спекания (900-1000 о С) мергелистых известняков с содержанием глины 6-20%. Ее размалывают и применяют в виде порошка. Известь начинает твердеть на воздухе (первые 7 суток) и продолжает твердеть и увеличивать свою прочность в воде. Применяют для изготовления кладочных и штукатурных растворов и бетонов невысоких марок и бетонных камней.

Романцемент – гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом обожженных не до спекания (900 о С) известняковых и магнезиальных мергелей, содержащих 25% и более глины. Применяют для изготовления строительных растворов, стеновых камней и бетонов невысоких марок, что позволяет съэкономить более энергоемкий и дорогой портландцемент.

Искусственные каменные изделия получают в процессе формования и последующего затвердевания растворных и бетонных смесей на основе минеральных неорганических вяжущих веществ. В качестве заполнителей для растворных и бетонных смесей применяют кварцевый песок, пемзу, шлак, золу, древесные опилки.Для повышения прочности при изгибе изделия армируют волокнистыми материалами – асбестом, древесиной (в виде шерсти, дробленных отходов) бумажной макулатурой, листовой бумагой и др.

Искусственные каменные изделия по виду минерального вяжущего можно разделить на следующие группы: гипсовые и гипсобетонные, изделия на основе магнезиальных вяжущих и силикатные изделия.

Воздушные минеральные неорганические вяжущие вещества

По химическому составу воздушные минеральные неорганические вяжущие вещества делятся на четыре группы:

1) известковые, состоящие главным образом из оксида кальция СаО;

2) магнезиальные, содержащие каустический магнезит MgO;

3) гипсовые, основой которых является сульфат кальция;

4) жидкое стекло — силикат натрия или калия (в виде водного раствора).

Известковые вяжущие вещества более широко известны как воздушная (или строительная) известь.

Воздушная известь (ГОСТ 9179—77) — воздушное минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при умеренном обжиге (900. 1200°С) кальциево-магниевых карбонатных горных пород (мела, известняка, доломитизированного известняка и доломита) с содержанием глины не более 6% до возможно более полного удаления С02.

Обжиг — нагрев и выдержка при высокой температуре (в обжиговых печах) различных материалов для придания им необходимых свойств или удаления примесей

Воздушная известь отличается от других вяжущих веществ тем, что превращается в тонкий порошок при помоле (молотая негашеная известь), а также путем гашения водой (гидратная известь). Таким образом, воздушная известь в зависимости от способа использования может затвердевать и воздушным, и гидравлическим способами.

Молотую негашеную известь получают путем обжига кальциево-магниевых карбонатных пород с последующим тонким помолом комовой извести без предварительного гашения.

Молотая негашеная известь (ГОСТ 9179—77) измельчается до тонкости, при которой остаток при просеивании пробы через сита № 02 и 008 должен быть, соответственно, не более 1,5 и 15%, что примерно соответствует удельной поверхности 3500. 5000 см 2 Д. Известь используют сразу после помола без предварительного гашения, так как вследствие поглощения влаги из воздуха она теряет свои вяжущие свойства. Для ускорения твердения растворных и бетонных смесей на молотой негашеной извести в их состав вводят хлористый кальций, а для замедления твердения в начальный период — гипс, серную кислоту и др. Из­делия из этой извести имеют большие плотность, прочность и водостойкость.

При работах с молотой негашеной известью необходимо соблюдать требования по охране труда. Попадание частиц молотой извести в легкие, а также на слизистые оболочки, особенно глаз, опасно.

Гидратная известь получается путем гашения водой воздушной извести. Процесс гашения заключается в гидратации оксида кальция под действием воды:

Практически для гашения берут воды в 2—3 раза больше, так как часть воды теряется в виде пара. В зависимости от количества добавляемой воды можно получить известковое тесто, известковое молоко или гидратную известь в виде порошка <пушонка).

На скорость гашения извести оказывают влияние температура и размеры кусков комовой извести. С повышением температуры процесс гашения ускоряется. В зависимости от скорости гашения различают известь быстро-, средне- и медленно гасящуюся со скоростями гашения, соответственно, до 8, до 25 и не менее 25 мин. ,

Твердение извести может происходить только в воздушно-сухих условиях, так как оно является следствием высыхания и образования кристаллического сростка Са(ОН)2, а также процесса образования углекислого кальция на поверхности изделия. Все виды извести имеют кристаллическое строение, но размеры кристаллов и расстояние между ними меняются в широких пределах.

Воздушная известь применяется в виде строительных растворов, т.е. в смеси с песком и другими заполнителями. Громадная удельная поверхность частиц Са(ОН)2 обусловливает большую водоудерживающую способность и пластичность известкового теста, поскольку каждая такая частица в известковом тесте окружена тонким слоем адсорбированной воды, играющей роль своеобразной гидродинамической смазки. Высо­кая пластичность известкового теста в смеси с песком — это свойство, которое более всего ценится при изготовлении строительных растворов.

Строительные растворы на воздушной извести имеют невысокую проч­ность. Так, известковые растворы через 28 суток воздушного твердения имеют прочность при сжатии: на гашеной извести — 0,4. 1 МПа, на молотой негашеной извести — до 5 МПа. Поэтому сорт воздушной из­вести устанавливают не по прочности, а по характеристикам ее состава.

Воздушная известь с номенклатурой показателей качества по ГОСТ 4.207—79 применяется для изготовления искусственных каменных мате­риалов — силикатного кирпича, силикатных бетонов (ячеистых, легких, тяжелых, силикатных и пеносиликатных изделий), а также используется в смешанных вяжущих и покрасочных составах.

Магнезиальные вяжущие вещества — каустические магнезит и доломит (ГОСТ 1216—87), представляющие собой тонкие порошки, получаемого в результате умеренного обжига (650. 850°С) магнезита или доломита с последующим их помолом. Плотность каустического магнезита 3100. 3400 кг/м 3 , а доломита — 2800. 2850 кг/м 3 .

Магнезиальное вяжущее вещество чаще всего смешивают с водным раствором хлорида магния. Это ускоряет твердение и значительно повышает прочность. При смешивании с водой оксид магния гидратируется очень медленно. Такое вяжущее вещество отличается высокой прочностью, достигающей при сжатии 60. 100 МПа, хорошо сцепляется с деревом, поэтому его можно применять дня изготовления фибролита и магнезиально-опилочных (ксилолитовых) полов — монолитных и плиточных. Раньше оно использовалось при производстве ксилолита (смеси вяжущего вещества с опилками), фибролита и других теплоизоляционных материалов, в настоящее время его применение резко сократилось.

Гипсовые вяжущие вещества — воздушные минеральные неорганические вяжущие вещества, состоящие в основном из полуводного гипса или ангидрита и полученные путем тепловой обработки сырья с последующим помолом. Основные свойства гипсовых вяжущих веществ (ГОСТ 125—79): тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, прочность при сжатии, определяющая марку.

Читайте также:  Красная краска для наружных и внутренних работ: фото оттенков, название минеральных колеров для стен

Жидкое стекло представляет собой коллоидный водный раствор силиката натрия (ГОСТ 13078—81) или силиката калия, имеющий плотность 1300. 1500 кг/м 3 при содержании воды 50. 70%. Жидкое стекло получают, растворяя раздробленные куски силикат-глыбы в воде: при повышенной температуре и давлении 0,6. 0,7 МПа.

Натриевое стекло используют для изготовления кислотоупорных и жаропрочных бетонов, для уплотнения грунтов. Калиевое стекло, более дорогое, применяют преимущественно в силикатных красках. Нельзя использовать жидкое стекло для конструкций, подверженных длительному воздействию воды, щелочей и фосфорной, фтористо-водородной или кремнефтористо-водородной кислот.

Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 508 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Неорганические (минеральные) вяжущие вещества

Главная > Лекция >Строительство

Неорганические (минеральные) вяжущие вещества

Лекция. Неорганические (минеральные) воздушные вяжущие вещества

1. Общие сведения

Строительными вяжущими веществами называют материалы, предназначенные для связывания разнородных компонентов в штучные конгломераты. По составу их можно разделить на две большие группы: неорганические (минеральные) и органические.

Штучные конгломераты: бетоны, растворы, мастики и т.д.

Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при замешивании с водой (гипс, известь, цемент) или с водными растворами солей (магнезиальные, шлакощелочные вяжущие, кислотостойкий цемент) образуют пластично-вязкое тесто, способное вследствие физико-химических процессов самостоятельно твердеть и переходить в камнеподобное состояние (Рис. 1.).

Рис.1. Карьеры по добыче гипса а – закрытый способ; б – открытый способ; в – открытый карьер для добычи известняка

2. Классификация неорганических вяжущих веществ

(Слайд № 2). Неорганические вяжущие вещества в зависимости от условий твердения и прочности во времени делят:

Воздушные вяжущие вещества , которые могут твердеть и длительное время сохранять прочность только на воздухе. Их применяют в надземных сооружениях, которые не подвержены воздействию воды. К ним принадлежат гипсовые вяжущие материалы и , воздушная строительная известь , магнезиальные вяжущие , жидкое стекло – силикат натрия или калия (в виде водного раствора).

Гидравлические вяжущие вещества твердеют и сохраняют прочность, а иногда и повышают ее во времени не только на воздухе, но и в воде. Их применяют в надземных, подземных и других сооружениях, которые попадают под воздействие воды. К гидравлическим вяжущим принадлежит гидравлическая известь, большинство цементов.

(Слайд № 3). Вяжущие автоклавного твердения – это вещества, способные твердеть и давать твердый цементный камень в автоклавах при температуре , давлении 0,8÷1,3 МПа и влажности. К таким вяжущим принадлежат извести кремнеземистые, извести зольные, извести шлаковые вяжущие, нефелиновый цемент.

3. Сырье для производства неорганических вяжущих.

Сырьем для производства неорганических вяжущих веществ являются горные породы и побочные продукты промышленности. Из горных пород применяют:

сульфатные – двуводный гипс, ангидрит;

карбонатные – известь; мел; алюмосиликаты – глины, глинистые сланцы;

кремнеземистые – кварцевый песок, вулканический пепел и др.

Из побочных продуктов производства неорганических вяжущих применяют металлургический и другие шлаки, золы ТЭЦ, фосфогипс и др.

4. Гипсовые вяжущие.

4.1. Состав и сырье для приготовления гипсовых вяжущих.

Гипсовые вяжущие вещества – это воздушные вяжущие, которые состоят, в основном, из полуводного гипса или ангидрита . Их получают в результате тепловой обработки и размельчения. Сырьем для гипсовых вяжущих в основном являются горные породы – гипс, который состоит из минерала гипса и некоторых отходов промышленности.

В зависимости от температуры тепловой обработки сырья гипсовые вяжущие делят на две группы: низко- и высокообжиговые.

4.2. Низкообжиговые гипсовые вяжущие.

(Слайд № 4). Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают тепловой обработкой природного гипса при низких температурах :

К низкообжиговым вяжущим веществам принадлежат:

Строительный гипс изготавливают низкотемпературным обжигом гипсовой породы в варильных казанах или печах, сначала размельчая, а затем нагревая. Вода из сырья выделяется в атмосферу в виде пара. Гипсовое вяжущее состоит, в основном, из мелких кристаллов модификации . В затвердевшем состоянии имеет невысокую прочность . Применяется для приготовления гипсовой штукатурки, плит, панелей при влажности до 65%.

Формовочный гипс состоит также преобладающе из модификации , отличаясь от строительного гипса тонкостью помола. Его применяют для приготовления форм в керамической и фарфорово-фаянсовой промышленности.

Высокопрочный гипс получают в автоклавах и состоит он в основном из модификации в виде крупных и плотных кристаллов. Прочность на сжатие , а при специальных технологиях – . Такой гипс выпускается лишь в небольших количествах и используются в металлургической промышленности для изготовления форм (Рис. 2.).

(Слайд № 5). Рис. 2. Гипс: а – строительный; б – формовочный; г – высокопрочный

4.3. Высокообжиговые гипсовые вяжущие.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества изготавливают обжигом гипсового камня при высокой температуре . Они состоят преобладающе из ангидрита . Высокообжиговый гипс медленно схватывается (не ранее, чем через 2 часа) и прочность на сжатие несколько выше, чем строительного гипса . Его применяют в растворах для штукатурки и кладки, для приготовления «штукатурного мармура».

4.4. Твердение гипсовых вяжущих

Твердение гипсовых вяжущих происходит вследствие растворения полуводного (полугидрата) и образования насыщенного раствора, в котором происходит реакция гидратации с образованием двуводного сернокислого кальция:

(Слайд № 6). Можно выделить три этапа твердения гипсовых вяжущих:

Подготовительный – образование насыщенного раствора.

Период коллоидации (схватывание)– переход новообразований в гелеподобное состояние.

Период кристаллизации – перекристаллизации коллоидных частиц в большие кристаллы и образование сростков (Рис. 3.).

На практике строительный гипс требует воды, а высокопрочный . За счет большого количества несвязанной воды гипс обладает большой пористостью.

Рис. 3. К процессу твердению гипсовых вяжущих веществ

4.5. Основные свойства гипсовых вяжущих.

(Слайд № 7). А). Тонкость помола характеризуется массой гипсового вяжущего, которая остается вследствие просеивания на сите с отверстиями диаметром 0,2 мм.

В зависимости от степени помола разделяют вяжущие:

Остаток на сите

Б) По срокам схватывания бывают вяжущие:

В) Прочностные характеристики гипсового вяжущего определяют, испытывая образцы-балочки размером из гипсового теста стандартной консистенции через 2 часа после приготовления. Для гипсовых вяжущих установлены следующие марки в зависимости от пределов прочности на сжатие :

Рис. 4. К определению прочности гипса: а – формы для гипса; б – передаточные пластины; в – схема испытания гипса: 1 – щеки пресса; 2 – передаточные пластины; 3 – полубалочка

Г) Водопотребление гипсового вяжущего определяется количеством воды (% по массе) необходимой для использования гипсового теста стандартной консистенции (диаметр расплыва ).

Маркировка гипсового вяжущего дает информацию о его основных свойствах. Например, – гипсовое вяжущее марки 5, быстротвердеющее, среднего помола.

Твердея, расширятся до 1% поэтому гипсовые отливки хорошо заполняют форму и передают очертания. По мере высыхания трещин не образуется.

Примечание: изготавливают гипсовую штукатурку, перегородки, стены и панели, вентиляционные коробы и другие детали в зданиях и сооружениях.

5. Воздушная известь.

5.1. Воздушная известь и ее свойства

Воздушная строительная известь – продукт обжига при температуре (до полного выделения углекислого газа) кальциево-магниевых пород, в которых содержание глиняных примесей не более 6%:

Кальциево-магниевые породы – известняк, мел, известняк-ракушечник.

Сырье обжигают в печах разных конструкций: шахтных, напольных, вращающихся и др. Наиболее распространены шахтные печи, которые работают беспрерывно: в верхнюю часть загружают известняк, антрацит или кокс, а с нижнего извлекают готовый продукт. Воздух необходимый для горения, поступает снизу. Недообжиг или переобжиг известняка в печи снижает его качество. Особенно небезопасным является его переобжиг, поскольку тогда частички извести медленно гасятся, увеличиваясь в объеме. Это приводит к образованию трещин в штукатурке и изделиях.

Продукт обжига кроме основной составляющей содержит некоторое количество оксида магния . В зависимости от соотношения и фракционного состава воздушную известь делят на виды.

Рис. 5. Шахтная печь для обжига извести: 1 — шахта; 2 — загрузочный механизм; 3 — дымосос; 4 — гребень для подачи воздуха; 5 разгрузочный механизм.

5.2. Виды воздушной извести

Соотношение чистых оксидов в начальном количестве извести называют ее активностью. В зависимости от активности и соотношением непогашенных зерен определяют сорт извести (I – 90%, II – 80%, III – 70%).

Вследствие смешивания с водой непогашенной извести (1 л воды на 1 л извести) образуется тонкий пушистый порошок (пушонка) или гидратная известь. Если количество воды увеличить до 2÷3 л на 1 кг, то получают известковое тесто. Реакция гашения идет по следующей схеме:

Гашеная известь, смешанная с песком и другими заполнителями, образует строительный раствор, способный медленно твердеть:

Молодую (порошкообразную) негашеную известь добавляют в строительные растворы и бетоны. При этом происходит гидратация и выделяется тепло, которое затрачивается выпаривание излишка влаги в растворе, это способствует быстрому твердению и высыханию.

5.3. Достоинства и недостатки воздушной извести. Применение.

Достоинством извести является его высокая пластичность, которая придает растворам и бетонам на его основе удобоукладываемость. Кроме того, ее высокая водопотребность предотвращает расширение смесей.

Недостатки извести – прочность и водостойкость материалов на ее основе невелика.

Воздушная известь применяется для приготовления штукатурных и кладочных растворов, а также изготовления штучных бетонных изделий, силикатного кирпича и других извести песчаных изделий автоклавного твердения.

Типы неорганических вяжущих веществ: известковые, магнезиальные и воздушные минеральные неорганические вяжущие вещества

Неорганические вяжущие вещества — это материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно затвердевать, переходя в камневидное состояние. После затвердевания вяжущее вещество скрепляет в одно целое, т. е. связывает между собой, зерна сыпучих материалов — песка, гравия, щебня, образуя искусственный камневидный материал —- бетон или раствор.

Различают органические и неорганические (минеральные) вяжущие вещества.

К органическим относятся битум, деготь, полимеры. Эти вещества переходят в рабочее состояние при нагреве либо растворении в органических растворителях.

Неорганические вяжущие выпускают в виде тонких порошков (цемента, гипсового вяжущего). Реже применяют вяжущие в виде высоковязких жидкостей (жидкого стекла, фосфатных вяжущих). Как правило, минеральные вяжущие переводят в рабочее состояние путем смешивания с водой. Этот процесс называют затворением вяжущего. Некоторые вяжущие, например магнезиальный цемент, затворяют водными растворами солей.

По химическому составу неорганические вяжущие вещества подразделяют на следующие основные группы: строительная известь; гипсовые вяжущие; цементы; смешанные вяжущие (известково-шлаковые, известково-пуццолановые); магнезиальные вяжущие; жидкое (растворимое) стекло.

В зависимости от условий твердения вяжущего, а также от области применения различают воздушные и гидравлические вяжущие вещества.

Воздушные вяжущие способны затвердевать и сохранять прочность длительное время только на воздухе. К этой группе относят воздушную известь, гипсовые вяжущие, магнезиальный цемент. При систематическом увлажнении затвердевшие воздушные вяжущие теряют прочность, поскольку они неводостойки. Поэтому их можно применять лишь в таких частях сооружений, которые не подвергаются действию воды.

Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде. В начальный период твердения необходимо, чтобы в среде, где находится вяжущее вещество, присутствовала влага. Иначе оно быстро теряет большую часть воды затворения, и химические реакции, благодаря которым формируется прочность материала, замедляются. В благоприятных условиях, когда влажность окружающей среды достаточна, гидравлические вяжущие со временем повышают прочность. Таким образом, по своим свойствам и области применения гидравлические вяжущие вещества более универсальны. Эту группу образуют портландцемент и его разновидности, глиноземистый цемент, гидравлическая известь.

Читайте также:  Сравнение стеновых строительных материалов: панели и блоки для стен дома

Гидравлические и воздушные вяжущие составляют подавляющее большинство используемых в строительстве материалов данного типа. Кроме того, применяют сравнительно небольшую группу вяжущих автоклавного твердения. Прочность их формируется только при высокой температуре и обязательно в среде насыщенного водяного пара. Такие условия создают в автоклавах — аппаратах высокого давления. К автоклавным вяжущим относятся известково-золь-ные, известково-шлаковые вяжущие, нефелиновый цемент.

Основная характеристика вяжущих веществ — прочность, которой оценивают марку вяжущего. Предел прочности при сжатии различных вяжущих находится в широком диапазоне: от 0,2 МПа у воздушной извести до 60 МПа и более у цементов.

Кроме прочности учитывают скорость твердения вяжущего, т. е. темп набора прочности. Различают два этапа твердения вяжущего — схватывание и собственно твердение. Момент, когда тесто вяжущего начинает загустевать и утрачивает пластичность, называют началом схватывания. Все технологические операции по приготовлению, транспортированию и укладке бетонной смеси и раствора производят до начала схватывания, пока масса еще не утратила пластичности. В этом важное практическое значение данного показателя.

Со временем вяжущее тесто окончательно загустевает и переходит в твердое камневидное тело. Период, характеризующий собственно твердение, у вяжущих веществ может быть различным. Наибольшей быстротой твердения отличаются гипсовые вяжущие: они твердеют за несколько часов. Цементы набирают марочную прочность через 28 суток.

Известковые вяжущие относятся к медленнотвердеющим.

До начала схватывания смесь вяжущего вещества с водой называют тестом (например, цементное тесто); после его затвердевания образуется камень (например, цементный).

Основными вяжущими в бетонах и строительных растворах служат цементы. Их подразделяют по следующим признакам: виду клинкера, вещественному составу, прочности, скорости твердения, срокам схватывания, специальным свойствам.

По виду клинкера различают цементы на основе портландцементного или глиноземистого клинкера.

По вещественному составу цементы на основе портландцементного клинкера подразделяют на следующие виды: портландцемент, портландцемент с добавками, шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент. Среди цементов на основе глиноземистого клинкера выделяют глиноземистый, высокоглиноземистый и гипсоглиноземистый цементы.

По прочности при твердении (маркам) различают цементы: высокопрочные — 500 и более; рядовые — 300 и 400; низкомарочные — ниже 300.

По скорости твердения цементы на основе портландцементного клинкера подразделяют следующим образом: нормально- и медленнотвердеющие (нормируется прочность, приобретаемая за 28 сут); быстротвердеющие (нормируется 3-суточная прочность, которая должна составлять не менее 55% 28-суточной прочности); особобыстротвердеющие (нормируется прочность, приобретаемая через 1 сут или раньше).

В зависимости от сроков схватывания цементы бывают медленносхватывающиеся (начало схватывания более 2 ч); -нормальносхватываю-щиеся (начало схватывания в пределах от 45 мин до 2 ч); быстросхватывающиеся (менее 45 мин).

По специальным свойствам различают сульфатостойкие цементы; цементы с нормируемым тепловыделением (низко- или умереннотермичные); цементы с нормируемой деформацией при твердении (безусадочные, расширяющиеся, напрягающие); цементы с особыми декоративными свойствами (белый и цветные).

Неорганические (минеральные) и органические вяжущие материалы

Вяжущим называется вещество, которое под влиянием физико-химических процессов способно переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное и связывать при этом смешанные с ним отдельные камни, куски и мелкие частицы материалов. Этим свойством пользуются для изготовления безобжиговых искусственных каменных материалов и изделий; скрепления каменных материалов при кладке и соединения готовых деталей; изготовления бетона и строительных растворов.

Вяжущие вещества подразделяются на минеральные – неорганические и органические. Минеральные вяжущие вещества в строительстве используют чаще, чем органические, и промышленность выпускает их в виде порошка, который при смешивании с водой схватывается (теряет пластичность), а затем твердеет.

Минеральные вяжущие вещества подразделяются на гидравлические, воздушные и автоклавного твердения.

Вяжущие вещества, способные твердеть и сохранять или повышать прочность не только в воздухе, но и в воде, называются гидравлическими (цемент, гидравлическая известь). Если же они твердеют и повышают прочность только на воздухе, то их называют воздушными вяжущими (известь, гипс, каустический магнезит, растворимое жидкое стекло и кислотоупорный цемент). Вяжущие автоклавного твердения наиболее эффективно твердеют при гидротермальной обработке насыщенным паром.

К гидравлическим вяжущим относится большая группа материалов, объединенных общим названием цемент. В нее входят: портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, расширяющиеся и безусадочные цементы, напрягающий портландцемент, а также цемент для строительных растворов.

Первое место среди вяжущих по производству и использованию занимает портландцемент. Это продукт тонкого помола клинкера, получаемого равномерным обжигом до спекания при температуре до 1500°С тщательно дозированных смесей материалов, содержащих углекислую известь (78%) и глину (22%), или же естественных материалов соответствующего состава (известковый мергель). После помола цемент выдерживается в силосах, где происходит его охлаждение и гашение свободной извести под действием влаги и воздуха.

Прочность портландцемента характеризуется его маркой. Марку устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов-балочек размером 40×40×160 мм и сжатии их половинок. Образцы изготовляют из цементного раствора состава 1:3 (по массе), где одна часть цемента, три части песка, затем их подвергают испытанию через 28 суток после изготовления.

Промышленность выпускает портландцемент следующих марок: 300, 400, 500 и 600, соответственно в системе СИ – 30; 40, 50 и 60 МПа. Начало схватывания цементного теста должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее 12 часов от начала затворения водой.

Портландцемент применяют при производстве бетонных и железобетонных конструкций, работающих в подземных, наземных и подводных условиях. Его не используют для изготовления конструкций, подвергающихся действию морской, пресной, проточной, подаваемой под большим давлением воды и агрессивных сред.

Пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент получают совместным помолом портландцемента с активными добавками (диатомит, трепел), которые достигают 20-40% массы портландцемента, а для шлакового – 30-70% (доменные гранулированные шлаки).

Пуццолановый портландцемент не разрушается при воздействии пресной и проточной воды, устойчив против воздействия агрессивных вод. Он применяется наряду с обычным для изготовления бетонных или железобетонных конструкций, преимущественно в канализационных, водопроводных и морских гидротехнических сооружениях.

Шлаковый портландцемент водостоек, прочность его примерно такая же, как у портландцемента, но он менее активен и менее морозостоек. Он применяется для бетонных и железобетонных конструкций, подверженных действию пресных и минерализованных вод, а также для сборных железобетонных изделий с применением гидротермальной обработки. Портландцементы следует хранить в закрытых складах, но и при самых благоприятных условиях хранения активность его со временем снижается.

Глиноземистый цемент – быстродействующее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. Он получается в результате обжига до сплавления смеси сырья, богатого глиноземом, с известью или известняком и последующего тонкого помола. Выпускается трех марок: 400, 500 и 600 (СИ – 40, 50, 60). Через cyтки после изготовления образцы обладают прочностью 80-90% марочной.

Глиноземистый цемент – дорогой материал, его применяют при аварийных работах, когда требуются высокая стойкость против пресных и сульфатных вод, высокая прочность, а также в конструкциях, подверженных попеременному воздействию воды и мороза. Его нельзя употреблять в бетонных и железобетонных конструкциях, подвергающихся пропариванию.

Расширяющиеся и безусадочные цементы отличаются от других видов цемента, дающих усадку при твердении на воздухе. В их состав входят, кроме глиноземистого цемента, известь и гипс. Этот цемент быстро схватывается, твердеет, дает высокую прочность и водонепроницаемость. Он применяется для гидроизоляции сооружений, заделки стыков, а также для аварийных работ.

Напрягающий портландцемент. Для него характерна при твердении энергия расширения в 3-4 МПа. Применяют его для изготовления железобетонных изделий, арматура которых должна быть напряжена в нескольких направлениях (напорные трубы, тонкостенные конструкции).

Цемент для строительных растворов выпускается марки 150 (СИ – 15 МПа) и предназначается для кладочных и штукатурных растворов и бетонов марки не выше 100 (СИ – 10 МПа).

Воздушные вяжущие вещества. Наибольшее использование в строительстве имеют воздушные вяжущие: воздушная известь, строительный гипс, каустический магнезит и каустический доломит.

Воздушную известь получают обжигом (в специальных печах) известняка или других горных пород, содержащих углекислый кальций, который разлагается на негашеную известь (кипелку) и углекислый газ. Кипелка поступает на строительство в виде крупных кусков, которые при соединении с небольшим количеством воды (1:1) превращается в порошок (пушонку), и при избытке воды (1:3) – в известковое тесто или молоко. Гасится известь (кипелка) в гасильных ямах или в гидраторах непрерывного действия.

В настоящее время широко внедряется негашеная молотая известь. Она отличается от гашеной тем, что быстрее схватывается и твердеет и не дает отходов. Ее рационально употреблять в зимнее время, так как тепло, выделяемое при гашении, поддерживает положительную температуру в первый период твердения, и нет необходимости в подогреве раствора.

Воздушную известь используют при приготовлении кладочных и штукатурных растворов, искусственных каменных материалов: известково-песчаного (силикатного) кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, покрасочных соста­вов и т.д. Изделия на основе воздушной извести применяются в наземных сухих частях зданий с сухим режимом эксплуатации.

Известь-кипелку следует хранить в помещениях, защищенных от влаги, но длительное ее хранение снижает качество.

Гипс строительный получают из природного гипсового камня обжигом при определенных условиях и последующего тонкого помола. При затворении строительного гипса водой происходит быстрое схватывание. Он используется для штукатурных растворов, изготовления сухой штукатурки, перегородочных плит, лепных архитектурных деталей и т. д. Изделия из гипса неводостойки, и их нельзя применять во влажных помещениях. Гипс не рекомендуется долго хранить и всегда следует оберегать от увлажнения.

Магнезиальные вяжущие вещества (каустический магнезит и каустический доломит) получают обжигом горных пород магнезита и доломита с последующим их помолом. Затворяют их водными растворами солей хлористого или сернокислого магния. Магнезиальные вяжущие необходимы при изготовлении ксилолита (смесь с опилками), который используют для устройства полов. На их основе производят фибролит, облицовочные материалы для внутренней отделки помещений (плитки искусственного мрамора) и пр.

Органические вяжущие вещества. К этой группе относятся битумные и дегтевые вяжущие вещества.

Битумы получают при переработке нефти (нефтяные битумы), они также встречаются в природе в чистом виде (природные битумы). Битумные вяжущие вещества широко применяют для устройства асфальтобетонных покрытий автодорог, асфальтовых полов, гидроизоляции, наклейки и изготовления рулонных кровельных материалов, приготовления мастик и эмульсий.

Дегтевые вяжущие вещества получают в процессе перегонки каменного угля. Они нужны при устройстве дорожных покры­тий, изготовлении и наклейке кровельных рулонных материалов.

Бетоны

Бетоном называют искусственной каменный материал, получаемый при твердении рационально подобранной смеси из вяжущего вещества, воды и заполнителей – мелкого песка и крупного гравия или щебня. Бетоны классифицируют в зависимости от объемной массы, вида вяжущего вещества, назначения и других признаков.

За основу принята классификация бетона по средней плотности:

а) особо тяжелый бетон имеет среднюю плотность более 2500 кг/м 3 (заполнитель – чугунная дробь, баритовый щебень, песок и другие тяжелые горные породы) и применяется при строительстве зданий и сооружений спецназначения;

Читайте также:  Пластифицирующие добавки для бетонов и растворов

б) тяжелый бетон (обычный) имеет среднюю плотность от 1800 до 2500 кг/м 3 (заполнитель – песок и щебень из плотных камней) и применяется для фундаментов, полов, железобетонных несущих конструкций;

в) легкий бетон имеет среднюю плотность от 500 до 1800 кг/м 3 (заполнитель – песок и щебень из шлака, керамзита, аглопорита, пемзы и других легких материалов) и применяется для изготовления стен, перекрытий;

г) особо легкий бетон со средней плотностью до 500 кг/м 3 (заполнитель – легкие пористые материалы).

К особо легким бетонам также относятся ячеистые бетоны: пенобетон, получаемый смешиванием вяжущего, воды и песка с пеной, и газобетон, получаемый смешиванием аналогичной смеси с газообразователем. Они применяются так же, как и легкие бетоны, в качестве изоляционного материала.

Вяжущие вещества и вода – активные составляющие бетона, так как благодаря реакции между ними образуется цементный камень и происходит сцепление его с заполнителями. Заполнители чаще инертны, так как не вступают в химическое соединение с вяжущим веществом и водой. Заполнители (инертные) образуют жесткий скелет бетона и уменьшают его усадку, которая возникает из-за усадки цементного камня при твердении. В качестве заполнителя используют дешевые местные материалы, чем снижается стоимость бетона.

Бетоны классифицируются по видам вяжущего вещества на цементные, силикатные, гипсовые, асфальтобетоны, кислотостойкие бетоны, полимербетоны, пластобетоны. Наиболее широко в строительстве используют цементные бетоны, остальные виды применяют реже и в определенных условиях.

В качестве вяжущего в цементных бетонах используют портландцемент различных видов и марок, выбор их зависит от назначения возводимой конструкции. Вода для приготовления бетона должна быть чистой. Чистыми должны быть мелкий и крупный заполнители.

Прочность бетона зависит от количества и марки цемента, водоцементного отношения (В/Ц) и правильного подбора состава бетона. Прочность бетона характеризует марка. Нормами установлены марки бетона в зависимости от плотности (в 28-дневиом возрасте):

а) для тяжелых бетонов – 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, в системе СИ соответственно 5-80 МПа;

б) для легких бетонов – 25, 35, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, в системе СИ соответственно 2,5-40 МПа.

Запись состава бетонной смеси выражается отношением. Например: 1:2,5:4,5 при В/Ц = 0,65, где числа означают: 1 – масса цемента, 2,5 – песка, и 4,5 – щебня.

В настоящее время бетон приготовляют централизованно на механизированных бетонных заводах.

Бетон, доставляемый к рабочему месту, укладывают в onaлy6ку, деревянные или металлические формы, внутренняя поверхность которых имеет очертания и размеры изготовляемой детали. Для повышения плотности и прочности бетона бетонная смесь после укладки в опалубку подвергается вибрации с помощью вибратора. Вид и конструкция вибратора зависят от очертаний и размеров бетонной конструкции.

Бетон должен иметь необходимую влажность и температуру, особенно при жаркой погоде и в зимнее время. В заводских условиях твердение бетона ускоряют пропариванием и электропрогревом.

Типы неорганических вяжущих веществ: известковые, магнезиальные и воздушные минеральные неорганические вяжущие вещества

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. БЕТОНЫ

Неорганические вяжущие вещества.

Неорганическими (минеральными) вяжущими называются порошкообразные материалы, способные при смешивании с водой (или другими затворителями) образовывать пластичное тесть, которое под влиянием физико-химических процессов постепенно затвердевает и приобретает камневидное состояние.

Все минеральные вяжущие вещества подразделяют на две основные группы:

– воздушные вяжущие вещества (затвердевают и повышают свою прочность только на воздухе (гипс, воздушная известь и др.));

– гидравлические вяжущие вещества (обладают перечисленными выше свойствами не только на воздухе, но и в воде (гидравлическая известь, портландцемент и др.)).

Строительный гипс (алебастр) получают в результате нагревания до 150-170ºС природного гипсового камня с предварительным или последующим измельчением продукта нагрева. При нагреве происходит удаление из молекулы гипса воды, а при затворении водой – присоединение к молекуле гипса молекулы воды, при этом пластичная масса затвердевает до камневидного состояния. Гипс применяют для приготовления штукатурных растворов (внутренняя отделка), для лепных изделий.

Воздушная известь получается путем обжига карбонатных пород – известняка, мела, ракушечника и пр. При обжиге молекулы вещества разлагаются с выделением углекислоты. В результате реакции получается негашеная известь (кипелка). После обжига вещество размельчают. Для получения известкового раствора известь гасят – затворяют водой, при этом выделяется большое количество тепловой энергии и получается вещество – гашеная известь. Затвердевание раствора происходит при добавлении в негашеную известь воды, при этом молекулы вещества присоединяют к себе углекислый газ. Известь применяют для приготовления бетонов и растворов, в отделочных работах.

Магнезиальные вяжущие вещества представлены магнезитом или доломитом, которые предварительно обжигают при температурах 800-850ºС. Магнезиальные растворы затворяются на водных растворах хлористого или сернокислого магния. Порошок магнезиального вяжущего, затворенный водным раствором сернокислого магния, называется магнезиальным цементом. Магнезиальные вяжущие применяются для устройства (заливки) полов, при выполнении облицовочных работ и пр.

Гидравлические вяжущие вещества получили в строительстве наиболее широкое распространение.

Гидравлическая известь получается путем обжига сложных природных неорганических соединений на основе кальция и кремния. Обожженный материал размельчают и используют при приготовлении строительных растворов и бетонов.

Портландцемент является наиболее распространенным вяжущим веществом. Материал получают путем спекания исходных материалов, в число которых входят окислы кальция, кремния, алюминия и железа. Портландцемент выпускают следующих марок: М300, М400, М500, М600, М700, М800. Плотность застывшего портландцемента 1400-1700 кг/м 3 .

Схватывание цемента должно происходить не раньше 45 минут и не позднее 12 ч после его затворения.

Строительными растворами называют смеси, состоящие из минерального вяжущего вещества, мелкого заполнителя, воды, затвердевающие после их укладки.

Состав раствора записывается в виде соотношения составляющих: цемент – песок. Например: цементный раствор 1:4 – одна часть цемента и четыре части песка. Вяжущее всегда на первом месте. Вода добавляется, как правило, до густоты сметаны. Состав растворов, имеющих в своем составе несколько вяжущих, записывается так: на первом месте основное вяжущее, на втором – второстепенное, на третьем – заполнитель. Например: цементно-известковый раствор 1:2:8 – одна часть цемента, две части – извести, три – песка.

Строительные растворы классифицируются по ряду признаков:

1) по плотности в сухом состоянии:

– обыкновенные (тяжелые) – плотность свыше 1500 кг/м 3 , заполнителями являются речные и горные пески;

– легкие – плотность менее 1500 кг/м 3 , в качестве заполнителей выступают пемзовые или керамзитовые пеки (искусственные);

2) по виду вяжущего:

-смешанные (когда в растворе применяют несколько вяжущих, например: цементно-известковый);

3) по прочности и морозостойкости: существуют следующие марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300; по морозостойкости – Мрз от 10 до 300;

4) по назначению:

– для отделочных работ;

– специальные растворы (гидро- и теплоизоляционные, огнеупорные и пр.).

Бетоны. Железобетон. Изделия на основе вяжущих.

Бетоном называют искусственный камень, получаемый в результате твердения смеси вяжущего, заполнителей и воды.

По плотности бетоны бывают:

– особо тяжелые (плотность выше 2500 кг/м 3 );

– тяжелые (плотность от 1800 до 2500 кг/м 3 );

– легкие (плотность от 500 до 1800 кг/м 3 );

– особо легкие (плотность менее 500 кг/м 3 ).

В зависимости от используемого вяжущего бетоны бывают: цементные, известковые, гипсовые и на основе органических вяжущих.

Наиболее широкое распространение получили бетоны на основе портландцемента.

По назначению бетоны (далее – только цементные) бывают: гидротехнические, для санитарно-технических сооружений, для стен зданий, для полов.

Основная характеристика бетона – это его плотность, зависящая, в основном, от характера заполнителей, которые могут быть мелкозернистые (размер зерен до 10 мм) и крупнозернистые (размер зерен свыше 10 мм). В качестве заполнителей в бетонах применяют щебень, кварцевый песок, пемзу, керамзит, пузырьки воздуха (особо легкий бетон – пеноблоки).

Бетонная смесь может быть жесткой (слегка влажной) и пластичной (тестообразная масса). Чем выше влажность смеси – тем проще транспортировать и укладывать бетонную смесь, однако при этом прочность бетона снижается.

Прочность готового бетона характеризуется пределом прочности на сжатие в 28-дневном возрасте бетона. Для бетонов установлены следующие марки: 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600.

Состав бетонной смеси определяют, как правило, по массе, записывая его следующей формулой: цемент – песок – щебень, с указанием необходимой для затворения раствора воды. Например: цементный бетон с щебневым заполнителем 1:2:4, В/Ц = 0,65: цемента одна часть песка – две части, щебня – четыре части, масса воды по отношению к массе цемента равна 0,65 доли единицы.

С целью контроля прочности бетона во время закладки смеси бетонной смесью заполняют небольшие кубы длиной ребра 20 см. Кубы хранят в тех же условиях, что и залитый бетон, при этом проверяют кубы на прочность раздавливанием в специальной машине. Последний куб, характеризующий конечную прочность бетона. раздавливается на 28 сутки заливки бетонной смеси.

Железобетон представляет собой материал, в котором сочетается совместная работа бетона и стали. Бетон хорошо работает на сжатие и гораздо хуже – на растяжение, что не позволяет применять его в конструкциях, работающих на изгиб и растяжение (например: плиты перекрытий). Сталь хорошо работает на растяжение. Эти факты позволили соединить бетон и сталь: бетон располагают в тех местах, которые работают на сжатие, а сталь – где действуют растягивающие силы. Изделия из железобетона (плиты, балки и пр.) могут выдерживать нагрузки сжатия, растяжения, изгиба. Железобетон применяют при изготовлении несущих конструкций зданий.

К изделиям на основе вяжущих (безобжиговым) относят бетонные камни, конструктивнее элементы зданий, силикатные и асбестоцементные изделия.

По способу производства работ различают два вида бетонных и железобетонных изделий: монолитные и сборные.

Монолитные изделия выполняются на месте строительства (фундаменты, и пр.)

Сборные конструкции выполняются на заводах и поставляются к месту строительства. Примеры сборных бетонных и железобетонных конструкций: колонны, блоки, панели, бетонные камни, фермы, кольца, трубы, лестничные марши и пр.

Силикатные изделия изготавливаются из извести и кварцевого песка. К изделиям такого рода относят силикатный кирпич, размеры которого совпадают с размерами кирпича глиняного обыкновенного, кирпич применяют для кладки стен, однако окружающая среда должна иметь влажность не выше 75%, что делает недопустим применение силикатного кирпича для кладки фундаментов, колодцев. дымоходов и т.д. Пеносиликат представляет собой вспененную смесь гашеной извести, тонкоразмолотого кварцевого песка и пенообразователя. Плотность пеносиликата от 300 до 1000 кг/м 3 . Из данного материала изготавливают панели для перегородок, его применяют как теплоизоляционный материал. Прочность пеносиликата – от 10 до 75 кгс/см 2 . Асбестоцемент изготавливают из смеси портландцемента, асбеста и воды. Из асбестоцемента изготавливают кровельные и облицовочные плиты, трубы для канализации и водоснабжения (в ряде случаев их применяют для устройства футляров подземных электрокабелей). Асбестоцемент обладает высокой огнестойкостью, малой водопроницаемостью и малой теплопроводностью.

Добавить комментарий