Скачать презентацию Минеральные неорганические вяжущие Минеральными неорганическими вяжущими Скачать презентацию Минеральные неорганические вяжущие Минеральными неорганическими вяжущими

Минеральные (неорганические) вяжущие слайды.ppt

  • Количество слайдов: 107

Минеральные (неорганические) вяжущие Минеральные (неорганические) вяжущие

§ Минеральными (неорганическими) вяжущими веществами называются порошкообразные минеральные материалы, которые при смешивании с водой § Минеральными (неорганическими) вяжущими веществами называются порошкообразные минеральные материалы, которые при смешивании с водой или водными растворами некоторых солей образуют пластичновязкое тесто, способное со временем затвердевать в результате физикохимических процессов. § Неорганические вяжущие вещества делят на воздушные и гидравлические.

§ Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительное время сохранять свою прочность только на воздухе. § Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительное время сохранять свою прочность только на воздухе. К таким вяжущим веществам относятся: строительная воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вещества, а также растворимое или жидкое стекло, которое, как исключение из общего числа вяжущих, не относится к порошкообразным материалам.

§ Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но § Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде. К таким вяжущим относятся портландцемент, глиноземистый цемент и ряд специальных цементов.

§ В отдельную группу выделяют вяжущие автоклавного твердения – это вещества, способные при автоклавном § В отдельную группу выделяют вяжущие автоклавного твердения – это вещества, способные при автоклавном синтезе, происходящем в среде насыщенного водяного пара, затвердевать с образованием плотного прочного камня. В эту группу входят: известково-кремнеземистые, известковозольные, известково-шлаковые вяжущие и др. , хотя они тоже относятся к гидравлическим вяжущим.

Схема технологии изготовления минеральных вяжущих веществ § - подготовка исходных компонентов сырья; § - Схема технологии изготовления минеральных вяжущих веществ § - подготовка исходных компонентов сырья; § - дозирование; § - придание сырью удобообжигаемого состояния (с учетом производственных факторов); § - обжиг; § - помол продукта обжига – в смеси с добавками или без добавок.

ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА И ИХ ПРОИЗВОДСТВО. ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА И ИХ ПРОИЗВОДСТВО.

Гипсовые вяжущие вещества. Гипсовые вяжущие вещества.

§ Гипсовыми вяжущими веществами называют вещества, получаемые из природного гипсового камня Са. SО 4. § Гипсовыми вяжущими веществами называют вещества, получаемые из природного гипсового камня Са. SО 4. 2 Н 2 О или ангидрита Са. SО 4 , реже – побочные продукты химической промышленности (фосфогипс - от переработки природных фосфатов в суперфосфат, борогипс). § Гипсовые вяжущие вещества подразделяются в зависимости от температуры тепловой обработки на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые.

§ При низкотемпературной тепловой обработке сырья в аппаратах, сообщающихся с атмосферой (например в открытых § При низкотемпературной тепловой обработке сырья в аппаратах, сообщающихся с атмосферой (например в открытых варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных печах), при температуре 110 -180˚С, продукт обжига (двуводный гипс) превращается в полуводный гипс: § Са. SО 4 · 2 Н 2 О = Са. SО 4 · 0, 5 Н 2 О + 1, 5 Н 2 О § Эта разновидность продукта обжига называется гипсом β - модификации и при измельчении его в тончайший порошок образуется вяжущее вещество, называемое строительным гипсом.

§ При низкотемпературной тепловой обработке сырья в герметически закрытых аппаратах (автоклавах) в которых температура § При низкотемпературной тепловой обработке сырья в герметически закрытых аппаратах (автоклавах) в которых температура поддерживается на уровне 95 - 100˚С, а давление пара – повышенное, равное 0, 15 - 0, 6 МПа, продукт после частичной дегидратации также становится полугидратом Са. SО 4 · 0, 5 Н 2 О, но другой α – модификации (хорошо просушенного и охлажденного полугидрата). § При измельчении в тончайший порошок образуется вяжущее вещество, называемое высокопрочным гипсом.

§ Различие между обеими модификациями низкотемпературного гипса состоит преимущественно в размере и характере кристаллов: § Различие между обеими модификациями низкотемпературного гипса состоит преимущественно в размере и характере кристаллов: кристаллы α – модификации – крупные в виде длинных прозрачных игл или призматические, § кристаллы β- модификации – мелкие с нечетко выраженными гранями.

§ При более тонком помоле продукта обжига из β-полугидрата сульфата кальция (Са. SО 4) § При более тонком помоле продукта обжига из β-полугидрата сульфата кальция (Са. SО 4) получают гипс формовочный, при использовании сырья повышенной чистоты – медицинский гипс.

1. Строительный и высокопрочный гипс. 1. Строительный и высокопрочный гипс.

а) твердение. § При твердении происходит химическая реакция присоединения воды и образования двуводного сульфата а) твердение. § При твердении происходит химическая реакция присоединения воды и образования двуводного сульфата кальция: Са. SО 4 · 0, 5 Н 2 О + 1, 5 Н 2 О = Са. SО 4 · 2 Н 2 О (1 кг -133 к. ДЖ тепла)

§ Поскольку растворимость полугидрата в воде в 4 раза больше двугидрата, то вскоре после § Поскольку растворимость полугидрата в воде в 4 раза больше двугидрата, то вскоре после затворения строительного гипса водой создаются условия для образования в пересыщенном растворе зародышей кристаллов двугидрата. Схватывание (загустевание) гипсового теста начинается с образования рыхлой пространственной коагуляционной структуры, в которой кристаллики двугидрата связаны слабыми Вандер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления. После схватывания происходит твердение, обусловленное ростом кристаллов новой фазы, их срастанием и образованием кристаллизационной структуры.

§ Свежеизготовленные гипсовые изделия сушат (при температуре 6070˚С), что повышает прочность контактов срастания кристаллов § Свежеизготовленные гипсовые изделия сушат (при температуре 6070˚С), что повышает прочность контактов срастания кристаллов и самих изделий вследствие удаления пленочной воды.

б) свойства 1. Тонкость помола оценивают по остатку на сите 02: ТП = m(02) б) свойства 1. Тонкость помола оценивают по остатку на сите 02: ТП = m(02) / m · 100% m(02) – масса остатка на сите 02; m – масса пробы.

Ситовой анализатор: / — корпус, 2 — пружина, 3 — электродвигатель, 4 — муфта, Ситовой анализатор: / — корпус, 2 — пружина, 3 — электродвигатель, 4 — муфта, 5 — стойка, б — рамка, 7 — гайка, 8 — крышка, 9 — поддон, 10 — шатун, И — подвижная площадка, 12 — рычаг, 13 — кулачок, 14 — основание

Группа по тонкости помола Группа I II III Степень помола грубый средний тонкий Остаток Группа по тонкости помола Группа I II III Степень помола грубый средний тонкий Остаток на сите 02, не более 23 14 2

§ 2. Водопотребность (характеризуемая нормальной густотой) § НГ=В/Г · 100% § В – расход § 2. Водопотребность (характеризуемая нормальной густотой) § НГ=В/Г · 100% § В – расход воды; § Г – расход гипса. § Метод определения консистенции гипсового теста основан на его способности растекаться под действием силы тяжести.

§ Вискозиметр Суттарда: /-цилиндр, 2 - стеклянная пластинка, § Вискозиметр Суттарда: /-цилиндр, 2 - стеклянная пластинка,

§ Сущность метода количественной оценки стандартной консистенции (нормальной густоты) гипсового теста состоит в определении § Сущность метода количественной оценки стандартной консистенции (нормальной густоты) гипсового теста состоит в определении диаметра расплыва теста, вытекающего из полого цилиндра без дна (вискозиметра Суттарда). Диаметр расплыва теста стандартной консистенции должен быть равен (180+-5) мм

§ 3. Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика с иглой на тесте стандартной § 3. Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика с иглой на тесте стандартной консистенции.

§ § Прибор Вика (а) и приспособления к нему {б. г): 1 — станина, § § Прибор Вика (а) и приспособления к нему {б. г): 1 — станина, 2 — стержень, 3 — шкала, 4 — игла, 5 — пестик, 6 — указатель, 7— винт, 8 — кольцо, 9 — стеклянная пластина

§ Начало схватывания определяется временем, прошедшим с момента высыпания гипса в воду, до момента, § Начало схватывания определяется временем, прошедшим с момента высыпания гипса в воду, до момента, когда свободно опущенная игла при погружении в тесто впервые не дойдет до поверхности пластинки. § Концом схватывания считается время от момента высыпания гипса в воду, до момента, когда свободно опущенная игла погрузится в тесто не более чем на 1 -2 мм.

§ По срокам схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы: § А – быстротвердеющие § По срокам схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы: § А – быстротвердеющие (начало не ранее 2 мин, конец – не позднее 15 мин) § Б – нормальнотвердеющие (начало не ранее 6 мин, конец – не позднее 30 мин) § В – медленнотвердеющие (начало не ранее 20 мин, конец – не нормируется)

4. Марка гипсовых вяжущих (по прочности). Испытание заключается в определении пределов прочности стандартного образца-балочки 4. Марка гипсовых вяжущих (по прочности). Испытание заключается в определении пределов прочности стандартного образца-балочки размером 40 х40 х160 мм, которую испытывают на изгиб, а образовавшиеся половинки балочки – на сжатие. Rсж = N/F Rизг = 3 N·L / 2 b·h 2

Гипсовые вяжущие делят на 12 марок: от Г-2 до Г-25 (цифры в обозначении марки Гипсовые вяжущие делят на 12 марок: от Г-2 до Г-25 (цифры в обозначении марки показывают минимальный предел прочности при сжатии в МПа) Наиболее употребляемые в строительстве марки гипсовых вяжущих – Г- 4…Г-10

Марку гипсового вяжущего устанавливают по наименьшему значению предела прочности при изгибе и сжатии: Марка Марку гипсового вяжущего устанавливают по наименьшему значению предела прочности при изгибе и сжатии: Марка Rсж, МПа Г-3 Г-4 Г-5 Г-6 Г-7 Г-10 Г-13 3 4 5 6 7 Г-16 10 13 16 4, 5 5, 5 6, 0 Не менее Rиз, МПа Не менее 1, 8 2, 0 2, 5 3, 0 3, 5

Маркируют гипсовые вяжущие по трем показателям: прочности, скорости схватывания и тонкости помола. Например, гипсовое Маркируют гипсовые вяжущие по трем показателям: прочности, скорости схватывания и тонкости помола. Например, гипсовое вяжущее Г-7 АII – быстротвердеющее (А), среднего помола (II) с прочностью на сжатие не менее 7 МПа.

2. Воздушная строительная известь. 2. Воздушная строительная известь.

Воздушная известь - продукт умеренного обжига кальциево-магниевых карбонатных пород: мела, известняка, доломита с содержанием Воздушная известь - продукт умеренного обжига кальциево-магниевых карбонатных пород: мела, известняка, доломита с содержанием глинистых примесей до 6%. Основной составляющей известняка является карбонат кальция (Са. СО 3). Обжигают известняк при температуре 900 – 1200˚С до полного удаления углекислого газа (СО 2) по реакции: Са. СО 3 = Са. О + СО 2

Основным компонентом воздушной извести служит Са. О, которому практически всегда сопутствует оксид магния (Мg. Основным компонентом воздушной извести служит Са. О, которому практически всегда сопутствует оксид магния (Мg. О). По содержанию Мg. О известь разделяют на: - кальциевую (Мg. О) < 5% ; - магнезиальную (Мg. О) = 5 -20% ; - доломитовую (Мg. О) = 20 -40%.

Обжиг известняка чаще всего производят в шахтных печах, в которые известняк поступает в виде Обжиг известняка чаще всего производят в шахтных печах, в которые известняк поступает в виде кусков размером 8 -20 см, обжиг мелких кусков известняка может производиться во вращающихся печах. При обжиге известняка удаляется углекислый газ, составляющий 44% от массы Са. СО 3, поэтому комовая негашеная известь получается в виде пористых кусков, активно взаимодействующих с водой.

а) гашение Реакция гашения протекает с выделением большого количества теплоты: Са. О + Н а) гашение Реакция гашения протекает с выделением большого количества теплоты: Са. О + Н 2 О = Са(ОН)2 + Q (1160 к. ДЖ на 1 кг Са. О) Эта теплота вызывает вскипание воды, что послужило основанием именовать негашеную известь-кипелкой. Различают следующие виды воздушной извести: - известь негашеная комовая; - известь негашеная молотая; - известь гашеная (пушонка) – содержание воды ≈ 32% воды. - известковое тесто – содержание воды ≈ 50% воды.

б) свойства Наиболее важным показателем качества извести являются: 1. Активность (А) – процентное содержание б) свойства Наиболее важным показателем качества извести являются: 1. Активность (А) – процентное содержание оксидов, способных гаситься (активных Са. О и Мg. О). Подразделяется на 3 сорта: I сорт – А не менее 90%; II сорт – А не менее 80%; III сорт – А не менее 70%.

2. Количество непогасившихся зерен (недожог и пережог). 3. Время гашения различают: - быстрогасящуюся до 2. Количество непогасившихся зерен (недожог и пережог). 3. Время гашения различают: - быстрогасящуюся до 8 минут; - среднегасящуюся не более 25 минут; - медленногасящуюся более 25 минут. Прочность извести стандартам не нормируется, так как она невелика (у молотой извести через 28 суток 1, 0 -6. 0 МПа).

в) применение Известь находит широкое применение в качестве вяжущего и водоудерживающего компонента в строительных в) применение Известь находит широкое применение в качестве вяжущего и водоудерживающего компонента в строительных растворах для кладки, штукатурки, а также в производстве строительных материалов как составная часть смешанных вяжущих веществ и в производстве силикатного кирпича и силикатных бетонов.

Магнезиальные вяжущие. Магнезиальные вяжущие.

Продукт умеренного обжига природных карбонатных пород: магнезита и доломита с получением после тонкого помола Продукт умеренного обжига природных карбонатных пород: магнезита и доломита с получением после тонкого помола соответственно каустического магнезита и каустического доломита.

Каустический магнезит получается при температуре обжига 750 -850 о. С по реакции: Мg. СО Каустический магнезит получается при температуре обжига 750 -850 о. С по реакции: Мg. СО 3 = Мg. О + СО 2 Он представляет собой тонкий порошок белого или желтого цвета. Начало схватывания – не ранее 20 мин, а конец схватывания – не позднее 6 часов от момента затворения. Истинная плотность 3, 15 -3, 40 г/см 3. Предел прочности при сжатии образцов-кубиков (состава 3: 1 магнезит: сосновые опилки) 30 -50 МПа.

Каустический доломит получается при температуре обжига 650 -750 о. С по реакции: Са. СО Каустический доломит получается при температуре обжига 650 -750 о. С по реакции: Са. СО 3·Мg. СО 3 = Са. СО 3·Мg. О + СО 2 В получаемом после обжига и помола каустическом доломите карбонат кальция остается в виде неактивного порошкообразного наполнителя, поэтому реакционная активность каустического магнезита выше, чем каустического доломита, и соответственно выше его прочность. (Прочность каустического доломита 10 -30 МПа).

Оба вида магнезиальных вяжущих веществ затворяют в тесто не водой, а водным раствором некоторых Оба вида магнезиальных вяжущих веществ затворяют в тесто не водой, а водным раствором некоторых солей – хлористого магния, сернокислого магния. Это ускоряет твердение и значительно повышает прочность. Магнезиальные вяжущие вещества характеризуются повышенной прочностью сцепления с каменными и древесными материалами. Поэтому их применяют – изготовление ксилолита для бесшовных полов или фибролита для производства теплоизоляционных изделий и перегородок. Их используют также для растворов при штукатурных работах, на изготовление подоконных плит.

РАСТВОРИМОЕ СТЕКЛО. РАСТВОРИМОЕ СТЕКЛО.

Растворимое (жидкое) стекло представляет собой коллоидный водный раствор силиката натрия или силиката калия, имеющий Растворимое (жидкое) стекло представляет собой коллоидный водный раствор силиката натрия или силиката калия, имеющий желтый или коричневый цвет, плотность 1, 3 -1, 5 г/см 3 при содержании воды 50 -70%.

Сырьем для изготовления растворимого стекла служат чистый кварцевый песок Si. О 2, сода Nа Сырьем для изготовления растворимого стекла служат чистый кварцевый песок Si. О 2, сода Nа 2 СО 3 или сульфат натрия Nа 2 SО 4. Значительно реже вторым компонентом служит поташ К 2 СО 3. После варки тщательно перемешанной сырьевой смеси в стекловаренных печах при t=1300 -1400 о. С жидкое стекло быстро охлаждается на металлических листах. Образуются полупрозрачные, зеленоватого цвета куски силикат-глыбы. Nа 2 СО 3 +n Si. О 2 = Nа 2 О · n Si. О 2 + СО 2↑

Силикат-глыбу растворяют в автоклавах паром под давлением 0, 6 -0, 8 МПа и t=150 Силикат-глыбу растворяют в автоклавах паром под давлением 0, 6 -0, 8 МПа и t=150 о. С, переводя в состояние коллоидного раствора Nа 2 О · n Si. О 2 + m Н 2 О = Nа 2 О · n Si. О 2 · m Н 2 О Жидкое стекло склеивает и твердеет на воздухе вследствие высыхания, а также выделения аморфного или гелеобразного кремнезема под влиянием воды и углекислоты воздуха. Nа 2 О · n Si. О 2 · m Н 2 О + СО 2 = Nа 2 СО 3 + n Si. О 2 · m Н 2 О Для ускорения твердения и повышения водостойкости вводят различные катализаторы, главным образом кремнефтористый натрий Nа. Si. F 6. Они ускоряют выделение геля кремневой кислоты.

применение для затворения кислотоупорного цемента при изготовлении соответствующего бетона, предохранения поверхности природных камней от применение для затворения кислотоупорного цемента при изготовлении соответствующего бетона, предохранения поверхности природных камней от выветривания, изготовления огнезащитных (для древесины) красок, замазок, устройства силикатированного шоссе на основе известнякового щебня, жароупорных бетонов, силикатизации (пропитки) грунтовых оснований и др. целей.

КИСЛОТОУПОРНЫЙ ЦЕМЕНТ. КИСЛОТОУПОРНЫЙ ЦЕМЕНТ.

Представляет собой кварцевый порошкообразный материал, получаемый путем совместного помола чистого кварцевого песка и кремнефтористого Представляет собой кварцевый порошкообразный материал, получаемый путем совместного помола чистого кварцевого песка и кремнефтористого натрия (возможно смешение раздельно измельченных компонентов) в соотношении (1: 10); затворяется водным раствором жидкого стекла, которое и является вяжущим веществом.

применение для изготовления кислотоупорных бетонов, растворов. При этом берут кислотоупорные заполнители: кварцевый песок, андезит, применение для изготовления кислотоупорных бетонов, растворов. При этом берут кислотоупорные заполнители: кварцевый песок, андезит, гранит и др. Такие бетоны применяют на химических заводах для изготовления резервуаров, ванн и других емкостей, а растворы- при футеровке кислотоупорными плитками различных конструкций.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА.

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ Портландцемент – продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого в результате равномерного обжига до спекания ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ Портландцемент – продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого в результате равномерного обжига до спекания (при t=1450 о. С) природного сырья (мергеля) или однородной сырьевой смеси, содержащей известняк и глину (3: 1). В процессе помола клинкера добавляют гипсовый камень в количестве до 3, 5%. Клинкер представляет собой зернистый материал ( «горошек» ) серого цвета размером 10 -40 мм.

а) получение Схема технологии производства портландцемента. - добыча сырья в карьере; - транспортировка на а) получение Схема технологии производства портландцемента. - добыча сырья в карьере; - транспортировка на завод; - приготовление сырьевой смеси – дозирование сырьевых материалов и добавок корректирующие химический состав клинкера (опока, трепел – Si. O 2, колчеданных огарков – Fe 2 O 3, высокоглиноземистые глины – Al 2 O 3. ) и смешивание по выбранному способу производства:

1. мокрый Сырьевую смесь измельчают в шаровых мельницах в присутствии большого количества воды (36 1. мокрый Сырьевую смесь измельчают в шаровых мельницах в присутствии большого количества воды (36 -42%) и получают жидкотекучую массу (шлам). При этом способе облегчается транспортирование и перемешивание сырьевой смеси, однако расход топлива на обжиг ее в печи в 1, 5 -2 раза больше, чем при сухом способе.

2. сухой готовят сухой порошок смеси исходных материалов (сырьевая мука), который обжигают во вращающейся 2. сухой готовят сухой порошок смеси исходных материалов (сырьевая мука), который обжигают во вращающейся печи.

3. комбинированный Шлам обезвоживается до W=16 -18% и полученный «сухарь» (корж) перерабатывают в гранулы 3. комбинированный Шлам обезвоживается до W=16 -18% и полученный «сухарь» (корж) перерабатывают в гранулы на специальных грануляторах. Комбинированный способ, по сравнению с мокрым, дает до 20 -30% экономии топлива.

- обжиг сырьевой смеси до спекания (получение клинкера) – применяют шахтные и вращающиеся печи; - обжиг сырьевой смеси до спекания (получение клинкера) – применяют шахтные и вращающиеся печи; - охлаждение клинкера; - помол клинкера с добавкой гипса (получение портландцемента).

Качество клинкера определяет все свойства портландцемента, добавки же вводимые в цемент, лишь регулируют его Качество клинкера определяет все свойства портландцемента, добавки же вводимые в цемент, лишь регулируют его свойства. Качество клинкера зависит от его химического и минерального состава, тщательности подбора сырьевой смеси, условий проведения ее обжига и режима охлаждения получившегося клинкера.

Химический состав клинкера Са. О – 63 -66% Si. О 2 – 21 -24% Химический состав клинкера Са. О – 63 -66% Si. О 2 – 21 -24% Аl 2 О 3 – 4 -8% Fе 2 О 3 – 2 -4% 95 -97% В небольших количествах могут входить: Mg. O, Si. O 3, Na 2 O, K 2 O, Ti. O 2, Cr 2 O 3, P 2 O 5.

Минеральный состав клинкера 3 Ca. O. Si. O 2 (C 3 S) – алит Минеральный состав клинкера 3 Ca. O. Si. O 2 (C 3 S) – алит –самый важный минерал клинкера , определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента (45 -60%). 2 Ca. O. Si. O 2 (C 2 S) - белит – второй по важности и содержанию (20 -30%) силикатный минерал клинкера. Он медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительном твердении портландцемента

3 Ca. O. Al 2 O 3 (C 3 A) - трехкальцевый алюминат –в 3 Ca. O. Al 2 O 3 (C 3 A) - трехкальцевый алюминат –в клинкере в количестве (4 -12%) –самый активный минерал клинкера, быстро взаимодействует с водой. 4 Ca. O. Al 2 O 3. Fe 2 O 3 (C 4 AF)четырехкальцевый алюмоферрит – (1020%). Характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между C 3 S и C 2 S.

Клинкерное стекло – присутствует в промежуточном веществе в количестве 5 -15%, оно состоит в Клинкерное стекло – присутствует в промежуточном веществе в количестве 5 -15%, оно состоит в основном из Mg. O, Na 2 O, K 2 O, Fe 2 O 3 , Al 2 O 3, Са. О. Содержание свободных Mg. O и Са. О не должно превышать соответственно 1 и 5%. При более высоком содержании снижается качество цемента и может проявиться неравномерное изменение объема при твердении, связанное с переходом Са. О в Са(ОН)2 и Mg. О в Mg(ОН)2. Щелочи (Nа, К) – входят в алюмоферритную фазу клинкера, а также присутствуют в цементе в виде сульфатов содержание до 0, 6%.

б) твердение При затворении цемента водой образуется пластичное клейкое тесто, постепенно густеющее и приобретающее б) твердение При затворении цемента водой образуется пластичное клейкое тесто, постепенно густеющее и приобретающее камнеподобное состояние. При этом каждый из минералов клинкера гидратирует с определенной скоростью. Быстрее всего C 3 A затем C 3 S далее C 4 AF и наконец C 2 S. Тонкоизмельченный клинкер характеризуется очень короткими сроками схватывания 3 -5 минут.

Главная роль в этом процессе принадлежит C 3 A, который быстро гидратируется, а гидраты Главная роль в этом процессе принадлежит C 3 A, который быстро гидратируется, а гидраты его быстро уплотняются и кристаллизуются, вызывая схватывание массы. Однако прочность образующегося кристаллического сростка невысокая, т. к. характеризуется повышенной пористостью. Цемент «быстряк» - не успевают перемешать и уложить в форму. 3 Са. О. Аl 2 О 3 + 6 Н 2 О = 3 Са. О. Аl 2 О 3. 6 Н 2 О (1). Поэтому тонко молотый клинкер в чистом виде непригоден.

Замедлитель схватывания Са. SО 4. 2 Н 2 О 3 Са. О. Аl 2 Замедлитель схватывания Са. SО 4. 2 Н 2 О 3 Са. О. Аl 2 О 3 + 3 Са. SО 4. 2 Н 2 О +25 Н 2 О= 3 Са. О. Аl 2 О 3. 3 Са. SО 4. 31 Н 2 О (2). V(2) >> V(1) Эттрингит откладывается в виде тончайших пленок на зернах цемента, которые сдерживают диффузию воды к ним, что снижает скорость гидратации и соответственно скорость схватывания. Пока не израсходуется весь гипс свободный шестиводный гидроалюминат не образуется.

В присутствии гипса первым гидратирует C 3 S 2(3 Ca. O. Si. O 2) В присутствии гипса первым гидратирует C 3 S 2(3 Ca. O. Si. O 2) + 6 Н 2 О = 3 Ca. O. 2 Si. O 2 3 Н 2 О + 3 Са(ОН)2 Гидратация C 4 AF идет медленнее 4 Ca. O. Al 2 O 3. Fe 2 O 3 + m Н 2 О= 3 Са. О. Аl 2 О 3. 6 Н 2 О + Ca. O. Fe 2 O 3. n Н 2 О еще медленнее C 2 S 2(2 Ca. O. Si. O 2) + 4 Н 2 О = 3 Ca. O. 2 Si. O 23 Н 2 О + Са(ОН)2 и последним С 3 А по реакции (1) для предупреждения усадочных деформаций твердение портландцемента должна проходить в воде. При высыхании рост прочности прекращается.

Структура цементного камня Затвердевший цементный камень микроскопически неоднородная система, состоящая из: - негидратированных зерен Структура цементного камня Затвердевший цементный камень микроскопически неоднородная система, состоящая из: - негидратированных зерен клинкера; - кристаллического сростка; - гелеобразных масс; - пор в этих массах. Количество каждой фазы изменяется со временем. При влажностном твердении непрерывно уменьшается количество 1, 3, 4 фаз и увеличивается 2.

в) технические характеристики 1. Минеральный состав выражает содержание в клинкере (в % по массе) в) технические характеристики 1. Минеральный состав выражает содержание в клинкере (в % по массе) главных минералов. 2. Вещественный состав выражает содержание в цементе (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса, минеральных добавок, пластифицирующих и гидрофобизирующих добавок, он приводится в паспорте цемента. 3. Плотность - 3, 05 -3, 15. насыпная плотность в рыхлом состоянии 1100 кг/м 3, у сильно уплотненного – до 1600 кг/м 3, в среднем - 1300 кг/м 3.

4. Тонкость помола оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито 4. Тонкость помола оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито № 008(размер ячейки в свету 0, 08 мм); - остаток на сите не более 15%. ТП = m(008)/m *100% m(008) – масса остатка на сите 008, гр m – масса пробы, гр

5. Водопотребность - количество воды (в % от массы цемента), которое необходимо для получения 5. Водопотребность - количество воды (в % от массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Водопотребность п/ц в пределах от 22 до 28%. При введении активных минеральных добавок водопотребность цемента повышается и может достигнуть 3237%. 6. Сроки схватывания – определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. Начало схватывания должно наступать не ранее 45 минут, а конец схватывания – не позднее 10 часов.

§ § Прибор Вика (а) и приспособления к нему {б. г): 1 — станина, § § Прибор Вика (а) и приспособления к нему {б. г): 1 — станина, 2 — стержень, 3 — шкала, 4 — игла, 5 — пестик, 6 — указатель, 7— винт, 8 — кольцо, 9 — стеклянная пластина

7. Равномерность изменения объема. Причиной неравномерного изменения объема цементного камня являются местные деформации, вызываемые 7. Равномерность изменения объема. Причиной неравномерного изменения объема цементного камня являются местные деформации, вызываемые расширением свободной Са. О в следствии их гидратации. По стандарту изготовление из теста нормальной густоты образцы-лепешки через 24 ч предварительного твердения выдерживают в течение 3 ч в кипящей воде. Лепешки не должны деформироваться, не допускаются радиальные трещины.

8. Активность и марка. Активность - показатель предела прочности, получаемый при испытании на осевое 8. Активность и марка. Активность - показатель предела прочности, получаемый при испытании на осевое сжатие половинок образцов-балочек 4 х4 х16 см, изготовленных из цементного раствора состава 1: 3 и В/Ц=0, 4, в возрасте 28 суток. По активности судят о марках цемента. Маркой принято именовать величину его активности, но с округлением до нижнего предела и с учетом его предела прочности при изгибе. –М 400, М 550, М 600. в соответствии с ГОСТ 30515 -97 предусматривается введение классов цементов (МПа): 22, 5; 32, 5; 42, 5; 52, 5.

9. Выделение тепла при твердении. Гидратация цемента сопровождается выделением тепла. (температурные напряжения в массивных 9. Выделение тепла при твердении. Гидратация цемента сопровождается выделением тепла. (температурные напряжения в массивных конструкциях). Цементы хранят раздельно по видам и маркам, смешивание разных цементов не допускается.

Коррозия цементного камня Несмотря на разнообразие агрессивных веществ, основные причины коррозии можно разделить на Коррозия цементного камня Несмотря на разнообразие агрессивных веществ, основные причины коррозии можно разделить на три вида: I вид – разложение составляющих цементного камня, растворение и вымывание гидроксида кальция; II вид – образование легкорастворимых солей в результате взаимодействия гидроксида кальция и др. составных частей цементного камня с агрессивными веществами и вымывание этих солей; III вид – образование в порах новых соединений, занимающих большой объем, чем исходные продукты реакции, это вызывает появление внутренних напряжений в бетоне и его растрескивание.

Коррозия первого вида. Выщелачивание гидроксида кальция происходит интенсивно при действии мягких вод (воды оборотного Коррозия первого вида. Выщелачивание гидроксида кальция происходит интенсивно при действии мягких вод (воды оборотного водоснабжения, конденсат, дождевые воды, воды горных рек и равнинных рек в половодье, болотная вода). Выщелачивание Са(ОН)2 в количестве 15 -30% от общего содержания в цементном камне вызывает понижение его прочности на 40 -50% и более. Выщелачивание можно заметить по появлению белых подтеков на поверхности бетона.

Коррозия второго вида. Магнезиальная коррозия наступает при взаимодействии на гидроксид кальция магнезиальных солей (грунтовые Коррозия второго вида. Магнезиальная коррозия наступает при взаимодействии на гидроксид кальция магнезиальных солей (грунтовые воды): Са(ОН)2 + Mg. Cl 2 = Са. Cl 2+Mg(ОН)2 В результате образуется растворимая соль (хлористый кальций), вымываемая из бетона.

Коррозия третьего вида. Сульфоалюминатная коррозия возникает при действии на гидроалюминат цементного камня воды, содержащей Коррозия третьего вида. Сульфоалюминатная коррозия возникает при действии на гидроалюминат цементного камня воды, содержащей сульфатные ионы: 3 Са. О. Аl 2 О 3. 6 Н 2 О + 3 Са. SО 4 +25 Н 2 О= 3 Са. О. Аl 2 О 3. 3 Са. SО 4. 31 Н 2 О Образование в порах цементного камня малорастворимого трехсульфатного кальция (эттрингита) сопровождается увеличением объема в 2 раза. Развивающееся в порах кристаллизационное давление приводит к растрескиванию защитного слоя бетона.

Кристаллы эттрингита в порах бетона Кристаллы эттрингита в порах бетона

Борьба с коррозией цементного камня Борьба с коррозией цементного камня

Исключить или ослабить коррозию ц. к можно: 1. Конструктивными мерами – устройство гидроизоляции, водоотводов, Исключить или ослабить коррозию ц. к можно: 1. Конструктивными мерами – устройство гидроизоляции, водоотводов, дренажей; 2. Улучшение технологии бетона: интенсификация уплотнения бет. cмеси, уменьшение В/Ц, тщательным подбором заполнителей; 3. Применение цементов определенного химического состава; 4. Использование активных минеральных добавок.

Специальные виды портландцемента Специальные виды портландцемента

1. Сульфатостойкий портландцемент получают при совместном тонком помоле клинкера специального состава (с малым содержанием 1. Сульфатостойкий портландцемент получают при совместном тонком помоле клинкера специального состава (с малым содержанием алюминатов кальция с гипсом до 8%). Химический состав: С 3 S – не более 50% С 3 А – не более 5% С 3 А+С 4 АF – не более 22% Мg. О - не более 5% При таком составе уменьшается возможность образования в цементном камне эттрингита и повышается стойкость к сульфатной коррозии. Имеет марку 400, не должен содержать минеральных добавок, если они снижают морозостойкость бетонов. Применяют для бетонов, эксплуатирующихся в условиях агрессивной сульфатной среды (в подземном и подводном строительстве), в морской воде, и для бетонов повышенной морозостойкости.

Портландцементы с органическими добавками 2. Поверхностно-активные добавки можно разделить на гидрофилизующие и гидрофобизующие. К Портландцементы с органическими добавками 2. Поверхностно-активные добавки можно разделить на гидрофилизующие и гидрофобизующие. К гидрофилизующим добавкам относятся лигносульфонаты кальция (ЛСТ). К гидрофобизующим добавкам относят мылонафт, асидол, синтетические жирные кислоты.

2. 1. Пластифицированный п/ц Изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0, 25 % 2. 1. Пластифицированный п/ц Изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0, 25 % ЛСТ. При этом увеличивается подвижность цементного теста. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения В/Ц, повышения морозостойкости и водонепроницаемости бетона. Если же сохранить В/Ц, то можно снизить расход цемента (10 – 15 %) без ухудшения качества бетона

2. 2. Гидрофобный П/Ц Получают, вводя при помоле клинкера 0, 1 – 0, 2 2. 2. Гидрофобный П/Ц Получают, вводя при помоле клинкера 0, 1 – 0, 2 % мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот. Он обладает пониженной гигроскопичностью, лучше сохраняет свою активность при хранении и перевозках. Повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона

2. 3. Вяжущие низкой водопотребности (ВНВ) получают совместным помолом портландцемента и поверхностно-активного вещества суперпластификатора 2. 3. Вяжущие низкой водопотребности (ВНВ) получают совместным помолом портландцемента и поверхностно-активного вещества суперпластификатора С-3. При этом зерна цемента капсулируются тончайшими оболочками из суперпластификатора. ВНВ обладает следующими свойствами: - ↑ тонкостью помола, что создает повышенную реакционную способность; - ↓ водопотребностью 15 -18% (у обычного 25 -27%);

- замедление начала схватывания до 6 -7 часов при сохранении конца схватывания до 10 - замедление начала схватывания до 6 -7 часов при сохранении конца схватывания до 10 часов; - быстрым набором прочности в ранние сроки (через сутки предел прочности при сжатии составляет 25 -30 МПа) М 700 – 1000 – применение целесообразно лишь в высокопрочных бетонах. Для получения ВНВ М 500 -600 при помоле вводят минеральные добавки 30 -50% от массы цемента (тонкомолотый кварцевый песок, зола-унос).

3. Портландцементы с минеральными добавками Активными минеральными добавками (гидравлические) называют природные или искусственные вещества, 3. Портландцементы с минеральными добавками Активными минеральными добавками (гидравлические) называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с воздушной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой.

Активные минеральные добавки могут быть: - природные (естественные)- горные породы (диатомит, трепел, опоку; вулканический Активные минеральные добавки могут быть: - природные (естественные)- горные породы (диатомит, трепел, опоку; вулканический пепел, туф, пемзу, трасс); - искусственные – представляют собой побочные продукты и отходы промышленности доменные шлаки, зола-унос (при сжигании твердого топлива улавливаемый электрофильтрами).

3. 1. Пуццолановый портландцемент (итал. г. Роzzuoli; рыхлая вулканическая порода – пуццолана применялась в 3. 1. Пуццолановый портландцемент (итал. г. Роzzuoli; рыхлая вулканическая порода – пуццолана применялась в Древнем Риме, в качестве добавки к извести) изготовляют путем совместного помола клинкера и активной минеральной добавки с необходимым количеством гипса. Добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) 20 -30% магматических (пемзы и туфа), топливной золы 25 -40%.

Активная минеральная добавка вначале адсорбирует, а затем химически связывает гидроксид кальция, образующиеся при взаимодействии Активная минеральная добавка вначале адсорбирует, а затем химически связывает гидроксид кальция, образующиеся при взаимодействии алита с водой: m Са(ОН)2 + Si. О 2 акт + n Н 2 О →(0, 8 -1, 5) Са. О Si. О 2 р Н 2 О В результате этого процесса, происходящего во влажных условиях и при положительной температуре, растворимый гидроксид кальция связывается в практически нерастворимый гидроксид кальция.

Вследствие этого значительно возрастает стойкость бетона в отношении выщелачивания Са(ОН)2 Плотность 2, 7 -2, Вследствие этого значительно возрастает стойкость бетона в отношении выщелачивания Са(ОН)2 Плотность 2, 7 -2, 9 г/см 3, насыпная плотность в рыхлом состоянии 800 -1000 кг/м 3. НГ=30 -38%. Сроки схватывания начало не ранее 45 мин, конец не позднее 10 ч. Марки по прочности М 300, М 400.

Этот цемент следует применять для бетонов, постоянно находящихся во влажных условиях (подводные и подземные Этот цемент следует применять для бетонов, постоянно находящихся во влажных условиях (подводные и подземные части сооружений, подверженных действию мягких и сульфатных вод), так как на воздухе дает большую усадку и теряет прочность (выветривание воды из гидратных соединений). Бетоны на этом цементе имеют низкую морозостойкость. Нельзя применять при зимних бетонных работах, так как твердеет медленнее П/Ц. Пуццолановый П/Ц обладает сравнительно небольшим тепловыделением и часто применяется для бетонов внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов).

3. 2. Шлакопортландцемент (ШПЦ) получают путем совместного помола клинкера и гранулированного доменного шлака (активный 3. 2. Шлакопортландцемент (ШПЦ) получают путем совместного помола клинкера и гранулированного доменного шлака (активный компонент) с необходимым количеством гипса (21 -80% от массы цемента). Допускается замена до 10% шлака трепелом или другой активной добавкой. Доменный шлак взаимодействует с Са(ОН)2 с образованием низкоосновных гидросиликата (Са. О Si. О 2 2, 5 Н 2 О) и гидроалюмината (2 Са. О Аl 2 О 3 8 Н 2 О) кальция. Плотность 2, 8 -3, 0 г/см 3, насыпная плотность в рыхлом состоянии 1000 -1300 кг/м 3. НГ=26 -30%. М 300, М 400, М 500.

Незначительное содержание в цементном камне Са(ОН)2 повышает стойкость ШПЦ в мягких и сульфатных водах Незначительное содержание в цементном камне Са(ОН)2 повышает стойкость ШПЦ в мягких и сульфатных водах по сравнению с П/Ц. Тепловыделение при твердении ШПЦ в 2 -2, 5 раза меньше, чем у П/Ц, поэтому он является самым подходящим цементом для бетона массивных конструкций. У ШПЦ водопотребность ↓ , ↑ воздухостойкость и морозостойкость, ↑ жаростойкость чем у П/Ц. Стоимость его на 15 -20% ниже стоимости П/Ц. ШПЦ твердеет также медленно как и пуццолановый П/Ц, процесс твердения ускоряется при тепловлажностной обработке, поэтому его эффективно применять в сборных изделиях, изготовляемых с пропариванием.

3. 3. Тампонажный портландцемент изготовляют измельчением клинкера, гипса и добавок. Он предназначен для цементирования 3. 3. Тампонажный портландцемент изготовляют измельчением клинкера, гипса и добавок. Он предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Основная прочностная характеристика цемента – предел прочности при изгибе образцов-балочек размером 4 х4 х16 см, изготовленных из цементного теста с В/Ц=0, 5.

3. 4. Глиноземистый цемент – быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого 3. 4. Глиноземистый цемент – быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельченного клинкера, содержащего преимущественно низкоосновные алюминаты кальция. Однокальциевый алюминат Ca. O Al 2 O 3 определяет быстрое твердение и другие свойства глиноземистого цемента. В небольших количествах в нем содержатся другие алюминаты кальция, например Ca. O 2 Al 2 O 3. Влияние на качество цемента оказывает алюмосиликат кальция – геленит Ca. O Al 2 O 3 Si. O 2. Силикаты кальция представлены небольшим количеством белита.

Сырье: известняк Ca. CO 3 и породы, содержащие глинозем (Al 2 O 3 n. Сырье: известняк Ca. CO 3 и породы, содержащие глинозем (Al 2 O 3 n. H 2 O), например, бокситы. Получают глиноземистый цемент путем плавления сырьевой смеси в доменных печах, электропечах при t=1500 0 С. Полученный расплав отличается высокой твердостью и прочностью, трудно размалывается, оборудование быстро изнашивается, большой расход энергии. Поэтому глиноземистый цемент очень дорогой.

Глиноземистый цемент обладает высокой прочностью , если твердеет при t не выше 25 0 Глиноземистый цемент обладает высокой прочностью , если твердеет при t не выше 25 0 С. Поэтому его нельзя применять для бетонирования массивных конструкций из-за разогрева бетона, а также подвергать тепловлажностной обработке. Тонкость помола по остатку на сите № 008 не более 10 %. Глиноземистый цемент отличается быстрым твердением. Марка, определяется по результатам испытания образцов 3 -суточного возраста М 400, М 500 и М 600 (через 5 -6 ч 30 % марочной прочности).

Сроки схватывания: - НС не ранее 30 мин; - КС не позднее 12 ч. Сроки схватывания: - НС не ранее 30 мин; - КС не позднее 12 ч. Тепловыделение при твердении в 1, 5 раза больше, чем у портландцемента. В продуктах гидратации глиноземистого цемента не содержится гидроксида кальция и трехкальциевого шестиводного гидроалюмината (если температура не превышает 25 0 С) , поэтому бетон на гл/ц более стоек по сравнению с портландцементом против выщелачивания Ca(OH)2, а также в растворах сульфата кальция и магния (в частности, в морской воде).

Однако затвердевший гл/ц разрушается в растворах кислот и щелочей, поэтому его нельзя смешивать с Однако затвердевший гл/ц разрушается в растворах кислот и щелочей, поэтому его нельзя смешивать с портландцементом и известью. Применение: с учетом специфических свойств и высокой стоимости гл/ц предназначается для получения быстротвердеющих, а также жаростойких бетонов и растворов, для расширяющихся цементов.

Напрягающий цемент (НЦ) Быстросхватывающееся, быстротвердеющее, расширяющееся вяжущее вещество, получаемое тщательным смешиванием в определенной дозировке Напрягающий цемент (НЦ) Быстросхватывающееся, быстротвердеющее, расширяющееся вяжущее вещество, получаемое тщательным смешиванием в определенной дозировке при совместном помоле силикатного, алюминатного и сульфатного компонентов. Силикатный компонент (6575%) – портландцемент или его клинкер, алюминатный (18 -20%) – глиноземистый цемент или его клинкер, сульфатный (6 -15%), в пересчете на SО 3 является строительный гипс или природный гипсовый камень. Начало схватывания не ранее 2 мин и конец не позднее 6 мин. С помощью добавок можно замедлить сроки схватывания.

НЦ обладает способностью к значительному расширению (до 4%) при твердении в состоянии цементного теста НЦ обладает способностью к значительному расширению (до 4%) при твердении в состоянии цементного теста НГ. В ж/б НЦ создает после отвердевания в арматуре предварительное напряжение. Этим свойством как функцией химической энергии цемента пользуются при изготовлении предварительно напряженных ж/б конструкции. М 400 и 500. Применяют для изготовления конструкции из самонапряженного ж/б, гидроизоляции шахт, подвалов, зачеканки швов, в спортивных сооружениях, подземных гаражах и т. д