Скачать презентацию Минеральные вяжущие Минеральными неорганическими вяжущими веществами называют Скачать презентацию Минеральные вяжущие Минеральными неорганическими вяжущими веществами называют

Минеральные вяжущие 6666666.pptx

  • Количество слайдов: 91

Минеральные вяжущие Минеральные вяжущие

Минеральными (неорганическими) вяжущими веществами называют порошкообразные тонкодисперсные материалы, образующие при смешивании (затворении) с водой Минеральными (неорганическими) вяжущими веществами называют порошкообразные тонкодисперсные материалы, образующие при смешивании (затворении) с водой пластичное тесто, затвердевающие со временем в результате физико химических процессов в прочное камневидное тело (магнезиальные вяжущие затворяются не водой, а водными растворами солей магния).

Для неорганических вяжущих характерны: гидрофильность (способность хорошо смачиваться водой); способность образовывать с водой тесто( Для неорганических вяжущих характерны: гидрофильность (способность хорошо смачиваться водой); способность образовывать с водой тесто( легко деформирующуюся массу); способность переходить в твердое состояние без воздействия извне. Вяжущие вещества в зависимости от состава, условий твердения и водостойкости продуктов твердения, а также областей применения разделяют на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие вещества после смешивания с водой способны твердеть, длительное время сохранять и повышать Воздушные вяжущие вещества после смешивания с водой способны твердеть, длительное время сохранять и повышать свою прочность на воздухе.

По химическому составу они делятся на: гипсовые вяжущие, основой которых является сульфат кальций По химическому составу они делятся на: гипсовые вяжущие, основой которых является сульфат кальций Ca. SO 4; магнезиальные вяжущие, содержащие каустический магнезит Mg. O; щелочно-силикатные вяжущие – силикат натрия Na 2 Si. O 3 или калия K 2 Si. O 3 (в виде водного раствора); известковые вяжущие. Воздушные вяжущие вещества применяют только в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды.

Гидравлические вяжущие вещества при затворении водой могут затвердеть на воздухе и после стадии начального Гидравлические вяжущие вещества при затворении водой могут затвердеть на воздухе и после стадии начального твердения на воздухе продолжают сохранять и наращивать свою прочность в воде.

Гидравлические вяжущие вещества применяют как в надземных, так и подземных и гидротехнических сооружениях, подвергающихся Гидравлические вяжущие вещества применяют как в надземных, так и подземных и гидротехнических сооружениях, подвергающихся воздействию воды

К ним относятся: портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановые цементы, шлаковые цементы, расширяющиеся цементы, гидравлическая известь К ним относятся: портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановые цементы, шлаковые цементы, расширяющиеся цементы, гидравлическая известь и другие разновидности этих вяжущих. Наряду с этим по заданиям крупных потребителей выпускают портландцементы, обладающие специальными свойствами и отличающиеся своим химическим, минералогическим и вещественным составом.

ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА 1. 1. ГИПСОВЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА Для производства гипсовых вяжущих веществ используют ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА 1. 1. ГИПСОВЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА Для производства гипсовых вяжущих веществ используют сырье, содержащее сульфат кальция Ca. SO 4: 1)природное – минерал гипс (гипсовый камень), представляющий собой двуводный сульфат кальция Ca. SO 4· 2 H 2 O, 2)минерал ангидрит (в природе обычно залегает под слоями гипса) – безводный сульфат кальция Ca. SO 4 и различные гипсосодержащие породы. 3)Кроме того, сырьем являются отходы промышленности, содержащие двуводный или безводный сульфат кальция (фосфогипс, фторогипс, борогипс и др. )

Каждая модификация получаемого гипсового вяжущего связана с особенностями тепловой обработки и, в частности, с Каждая модификация получаемого гипсового вяжущего связана с особенностями тепловой обработки и, в частности, с температурой нагревания исходного сырья. В зависимости от способа получения, а также особенностей твердения гипсовые вяжущие делят на: безобжиговые низкообжиговые (собственно гипсовые) -высокообжиговые (ангидритовые).

Безобжиговые гипсовые вяжущие Путем тонкого сухого или мокрого помола гипсового камня Ca. SO 4· Безобжиговые гипсовые вяжущие Путем тонкого сухого или мокрого помола гипсового камня Ca. SO 4· 2 H 2 O в шаровой мельнице получают гипсовый цемент. При помоле вводят сульфатные активизаторы твердения (K 2 SO 4, Na. HSO 4, Zn. SO 4, Al 2(SO 4)3 и др. ), а также портландцемент или известь в сочетании с кремнеземистыми компонентами.

Скорость твердения гипсового цемента зависит от вида применяемого активизатора твердения. При использовании сульфатных солей Скорость твердения гипсового цемента зависит от вида применяемого активизатора твердения. При использовании сульфатных солей начало схватывания происходит через 5 – 20 мин, конец – через 20 – 60 мин. При использовании в качестве активизатора портландцемента или извести схватывание и твердение происходит в течение 4 – 12 ч.

Из гипсового цемента изготавливают: стеновые камни для малоэтажных зданий, архитектурные детали для отделки Из гипсового цемента изготавливают: стеновые камни для малоэтажных зданий, архитектурные детали для отделки внешних фасадов зданий.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие Основной производства низкообжиговых гипсовых вяжущих веществ является термическая обработка двугидрата сульфата Низкообжиговые гипсовые вяжущие Основной производства низкообжиговых гипсовых вяжущих веществ является термическая обработка двугидрата сульфата кальция, при которой происходит обезвоживание (дегидратация) Ca. SO 4· 2 H 2 O до полуводного Ca. SO 4· 0, 5 H 2 O c последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок. Реакция дегидратации гипса является эндотермической и протекает с поглощением тепла: Ca. SO 4 · 2 H 2 O → t ºc → Ca. SO 4 · 0, 5 H 2 O + 1, 5 H 2 O (1)

Механизм и кинетика процесса дегидратации двуводного гипса изменяются в зависимости от технологических условий его Механизм и кинетика процесса дегидратации двуводного гипса изменяются в зависимости от технологических условий его проведения, в результате чего полуводный гипс может образовываться в двух модификациях – α и β.

При тепловой обработке гипсового камня Ca. SO 4· 2 H 2 O при При тепловой обработке гипсового камня Ca. SO 4· 2 H 2 O при температуре 140– 160 ºС в аппаратах, сообщающихся с атмосферой, в соответствии с реакцией (1) получается β модификация полуводного гипса β Ca. SO 4 · 0, 5 H 2 O. В таких условиях вода выделяется из гипса в виде водяных паров и образуются плохо окристаллизованные, мелкие, пластинчатые или волокнистые кристаллы β Ca. SO 4· 0, 5 H 2 O.

Твердение низкообжиговых гипсовых вяжущих обусловлено экзотермической реакцией гидратации полугидрата с образованием двуводного гипса. Этот Твердение низкообжиговых гипсовых вяжущих обусловлено экзотермической реакцией гидратации полугидрата с образованием двуводного гипса. Этот процесс по направлению химических реакций обратен процессу получения полуводного гипса из двуводного при температурной обработке: Ca. SO 4 · 0, 5 H 2 O + 1, 5 H 2 O = Ca. SO 4 · 2 H 2 O (2)

Гипсовое вяжущее, состоящее из β модификации полуводного гипса, характеризуется высокой водопотребностью для получения теста Гипсовое вяжущее, состоящее из β модификации полуводного гипса, характеризуется высокой водопотребностью для получения теста стандартной консистенции, невысокой прочностью и имеет тенденцию к ползучести. В строительной практике это вяжущее называют алебастром или строительным гипсом.

Во время гидратации полуводного гипса, по видимому, вследствие роста кристаллов в его влажной массе, Во время гидратации полуводного гипса, по видимому, вследствие роста кристаллов в его влажной массе, объем последней увеличивается примерно до 1%. Такое увеличение объема массы, еще не утратившей окончательно своей пластичности, способствует хорошему заполнению мельчайших деталей форм. В дальнейшем изделия из гипса не изменяются в объеме.

К характерным свойствам строительного гипса, ценным для многих областей применения, относятся такие: быстрое схватывание К характерным свойствам строительного гипса, ценным для многих областей применения, относятся такие: быстрое схватывание возможность получения отливок с гладкими поверхностями штукатурки и изделий с четкими формами белый цвет. Большим недостатком гипса является его низкая водостойкость, а вместе с нею и плохая морозоустойчивость влажных гипсовых изделий.

Строительный гипс применяется для изготовления панелей и плит перегородок, гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, камней, Строительный гипс применяется для изготовления панелей и плит перегородок, гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, камней, архитектурно декоративных изделий, вентиляционных коробов, штукатурных и шпаклевочных смесей и других целей.

При тепловой обработке гипсового камня в автоклавах (температура 120– 140 ºС) и давлении насыщенного При тепловой обработке гипсового камня в автоклавах (температура 120– 140 ºС) и давлении насыщенного водяного пара 0, 13– 0, 3 МПа или кипячении этого же сырья в растворах некоторых солей (хлоридов, сульфатов, нитратов) при температуре 100– 110 ºС и атмосферном давлении в соответствии с реакцией (1) получается α модификация полуводного гипса α-Ca. SO 4 · 0, 5 H 2 O. При этом вода выделяется из гипса в капельно жидком состоянии и образуются крупные, плотные, игольчатые или призматические кристаллы αCa. SO 4 · 0, 5 H 2 O.

Гипсовое вяжущее, состоящее преимущественно из α модификации полуводного гипса, медленнее гидратируется в соответствии с Гипсовое вяжущее, состоящее преимущественно из α модификации полуводного гипса, медленнее гидратируется в соответствии с реакцией (2), характеризуется меньшей водопотребностью, а затвердевший гипсовый камень – более высокой прочностью – высокопрочный строительный гипс, медицинский гипс.

Высокопрочный строительный гипс применяют для изготовления форм и моделей в керамической и машиностроительной промышленности, Высокопрочный строительный гипс применяют для изготовления форм и моделей в керамической и машиностроительной промышленности, декоративных скульптурных изделий и отливок, для производства штукатурных и отделочных работ. Медицинский гипс применяется в хирургии, ортопедии и стоматологии.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества – медленно схватывающиеся и медленнотвердеющие воздушные вяжущие, состоящие из безводного Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества – медленно схватывающиеся и медленнотвердеющие воздушные вяжущие, состоящие из безводного сульфата кальция и активизатора твердения.

Путем обжига гипсового камня или природного ангидрита при температуре 600– 700ºС (с последующим помолом Путем обжига гипсового камня или природного ангидрита при температуре 600– 700ºС (с последующим помолом совместно со щелочными или сульфатными активизаторами твердения) получают ангидритовый цемент Ca. SO 4: Ca. SO 4 · 2 H 2 O → 600 -700 ºC → Ca. SO 4 + 2 H 2 O

Количество воды, необходимое для получения цементного теста нормальной густоты, составляет 30– 40%. Взаимодействие с Количество воды, необходимое для получения цементного теста нормальной густоты, составляет 30– 40%. Взаимодействие с водой безводного сульфата кальция – ангидрита Ca. SO 4 осуществляется по реакции: Ca. SO 4 + 2 H 2 O = Ca. SO 4 · 2 H 2 O Начало схватывания ангидритового цемента – не ранее 30 мин, конец – не позднее 24 ч.

Путем обжига гипсового или гипсоангидритового камня при температуре 800– 1100 ºС в восстановительной среде Путем обжига гипсового или гипсоангидритового камня при температуре 800– 1100 ºС в восстановительной среде с последующим помолом в тонкий порошок получают эстрихгипс (кальцинированный гипс): Ca. SO 4 + C → 800 - 1100 ºC → CO + SO 2 + Ca. O.

Кальцинированный гипс (эстрихгипс) содержит 5– 15% Ca. O. При затворении эстрихгипса водой оксид кальция Кальцинированный гипс (эстрихгипс) содержит 5– 15% Ca. O. При затворении эстрихгипса водой оксид кальция играет роль активизатора твердения теста.

При твердении эстрихгипса безводный сульфат кальция переходит в двуводный. Гидратация протекает медленно в течение При твердении эстрихгипса безводный сульфат кальция переходит в двуводный. Гидратация протекает медленно в течение нескольких месяцев. Оксид кальция переходит в гидроксид, часть его может взаимодействовать с Ca. SO 4, давая комплексные новообразования, а другая часть под действием углекислоты воздуха переходит в карбонат кальция.

Затвердевший гипсовый камень из эстрихгипса отличается: высоким сопротивлением к истиранию высокой морозостойкостью повышенной водостойкостью. Затвердевший гипсовый камень из эстрихгипса отличается: высоким сопротивлением к истиранию высокой морозостойкостью повышенной водостойкостью. Высокообжиговые вяжущие используются для кладочных растворов, устройства бесшовных набивных полов, изготовления искусственного мрамора.

МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА Магнезиальные вяжущие вещества – это тонкомолотые порошки, содержащие оксид магния и МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА Магнезиальные вяжущие вещества – это тонкомолотые порошки, содержащие оксид магния и твердеющие при затворении водными растворами хлорида или сульфата магния. Магнезиальные вяжущие вещества в зависимости от применяемого сырья бывают двух видов: каустический магнезит и каустический доломит.

Каустический магнезит – порошок, состоящий в основном из оксида магния. Его получают обжигом горной Каустический магнезит – порошок, состоящий в основном из оксида магния. Его получают обжигом горной породы магнезита Mg. CO 3 (реже доломита Ca. CO 3·Mg. CO 3) при температурах 700 800ºС согласно реакции: Mg. CO 3 = Mg. O + CO 2 Из за высокой гигроскопичности каустический магнезит не подлежит длительному хранению.

Каустический магнезит затворяют не водой, а водными растворами хлорида или сульфата магния. Это ускоряет Каустический магнезит затворяют не водой, а водными растворами хлорида или сульфата магния. Это ускоряет твердение и значительно повышает прочность. В присутствии солей магния в растворе происходит реакция: 5 Mg. O + Mg. Cl 2 + 12 H 2 O = Mg. Cl 2 · 5 Mg(OH)2 · 7 H 2 O

Образующееся комплексное соединение постепенно переходит в соединение Mg. Cl 2· 3 Mg(OH)2· 7 H Образующееся комплексное соединение постепенно переходит в соединение Mg. Cl 2· 3 Mg(OH)2· 7 H 2 O (цемент Сореля) и Mg(OH)2 и кристаллизуется в виде игл и волокон, создавая прочный каркас твердеющей системы.

При введении сульфата магния в растворе образуется комплексная соль Mg. SO 4· 5 Mg(OH)2· При введении сульфата магния в растворе образуется комплексная соль Mg. SO 4· 5 Mg(OH)2· 3 H 2 O, которая при температуре выше 45ºС переходит в Mg. SO 4 · 3 Mg(OH)2 · 8 H 2 O.

Каустический доломит – порошок, состоящий из оксида магния и карбоната кальция, получаемый обжигом природного Каустический доломит – порошок, состоящий из оксида магния и карбоната кальция, получаемый обжигом природного доломита с последующим измельчением в порошок.

Обжиг проводят при температуре 650 -750ºС по реакции: Ca. CO 3 · Mg. CO Обжиг проводят при температуре 650 -750ºС по реакции: Ca. CO 3 · Mg. CO 3 = Ca. CO 3 + Mg. O + CO 2 В составе каустического доломита находится гидратационноактивный оксид магния, а карбонат кальция является инертной составляющей вяжущего.

При твердении каустического доломита происходят аналогичные реакции с образованием комплексных соединений магния. В гражданском При твердении каустического доломита происходят аналогичные реакции с образованием комплексных соединений магния. В гражданском и промышленном строительстве магнезиальные вяжущие вещества применяют в качестве связующего для изготовления ксилолита (наполнитель – опилки хвойных пород), фибролита (наполнитель – костра, древесная шерсть или любой волокнистый органический материал), искусственного мрамора, теплоизоляционных материалов, штукатурных растворов и др.

ЩЕЛОЧНО-СИЛИКАТНЫЕ ВЯЖУЩИЕ Высокодисперсные гели кремниевых кислот обладают вяжущими свойствами. Силикаты общей формулы Me 2 ЩЕЛОЧНО-СИЛИКАТНЫЕ ВЯЖУЩИЕ Высокодисперсные гели кремниевых кислот обладают вяжущими свойствами. Силикаты общей формулы Me 2 O · n. Si. O 2, где Me 2 O – оксиды натрия или калия, называются растворимым стеклом. Величина n называется силикатным модулем, который показывает отношение числа молей Si. O 2 к числу молей Me 2 O, и характеризует растворимость и другие свойства растворимого стекла.

В технике его получают сплавлением измельченного кварцевого песка с содой в стеклоплавильных печах: В технике его получают сплавлением измельченного кварцевого песка с содой в стеклоплавильных печах: Na 2 CO 3 + 3 Si. O 2 = CO 2 + Na 2 O · 3 Si. O 2 или из смеси кварцевого песка с сульфатом натрия при температуре 1350 – 1400ºС: Na 2 SO 4 + 3 Si. O 2 + C = CO + SO 2 + Na 2 O · 3 Si. O 2 или обработкой аморфного кремнезема концентрированными растворами щелочей: 2 Na. OH + Si. O 2 = Na 2 Si. O 3 + H 2 O

Полученный продукт охлаждают и получают куски (силикат – глыба). В строительстве растворимое стекло Полученный продукт охлаждают и получают куски (силикат – глыба). В строительстве растворимое стекло используют в жидком виде. Силикат – глыбу измельчают и растворяют при температуре 160– 170ºС и давлении 0, 6– 0, 7 МПа. Раствор содержит 50– 70 % воды.

Если вяжущее – основа тонких защитных слоев и упрочняется на воздухе, то твердение описывается Если вяжущее – основа тонких защитных слоев и упрочняется на воздухе, то твердение описывается уравнением Na 2 O · 3 Si. O 2 + CO 2 + 6 H 2 O = Na 2 CO 3 + 3(Si. O 2 · 2 H 2 O).

Выделяющийся гель кремниевой кислоты обладает вяжущими свойствами. Для ускорения твердения жидкого стекла к нему Выделяющийся гель кремниевой кислоты обладает вяжущими свойствами. Для ускорения твердения жидкого стекла к нему добавляют кремнефторид натрия Na 2 Si. F 6: 2(Na 2 O · 3 Si. O 2) Na 2 Si. F 6 +14 H 2 O → 6 Na. F + 7 (Si. O 2 · 2 H 2 O) Указанный процесс используется, когда необходимо работать с крупноразмерными материалами.

Щелочно силикатные вяжущие применяют для затвердевания кислотоупорного цемента и бетона, предохранения поверхности камней от Щелочно силикатные вяжущие применяют для затвердевания кислотоупорного цемента и бетона, предохранения поверхности камней от выветривания, приготовления огнезащитных красок, замазок, керосинонепроницаемых штукатурок по бетону, устройства силикатированных дорожных покрытий при использовании низкопрочного каменного щебня (с целью увеличения его прочностных характеристик), для пропитки тканей, дерева, бумаги и других материалов с целью придания им водонепроницаемости и огнестойкости.

СТРОИТЕЛЬНАЯ ВОЗДУШНАЯ ИЗВЕСТЬ Строительная воздушная известь – это вяжущее вещество, получаемое обжигом (не до СТРОИТЕЛЬНАЯ ВОЗДУШНАЯ ИЗВЕСТЬ Строительная воздушная известь – это вяжущее вещество, получаемое обжигом (не до спекания) известняков, мела, ракушечника и других природных материалов, содержащих карбонат кальция. Главнейшими примесями перечисленных пород являются глинистые вещества, состоящие из кремнезема, глинозема и оксидов железа в различных соотношениях, а также карбонат магния.

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 Ca. CO 3, поэтому комовая негашеная известь получается в виде пористых кусков, активно взаимодействующих с водой. Наличие в сырье примесей не дает права называть продукт обжига оксидом кальция, его называют известью. В результате обжига образуется продукт в виде кусков белого цвета – негашеная комовая известь (кипелка). Основной составляющей известняка является карбонат кальция Ca. CO 3.

Обжигают известняк при температуре 900 1200ºС до возможного более полного удаления CO 2 по Обжигают известняк при температуре 900 1200ºС до возможного более полного удаления CO 2 по реакции: Ca. CO 3 = Ca. O + CO 2 Продукт обжига содержит кроме Сa. O (основной составной части) также и некоторое количество оксида магния, образовавшегося в результате термической диссоциации карбоната магния: Mg. CO 3 Mg. O + CO 2

Оставшиеся после обжига оксиды кальция и магния (Ca. O + Mg. O) являются активными Оставшиеся после обжига оксиды кальция и магния (Ca. O + Mg. O) являются активными составляющими извести; их количество определяет качество полученного материала как вяжущего вещества.

Негашеная комовая состоит из пористых кусков плотностью 900 – 1100 кг/м 3 и является Негашеная комовая состоит из пористых кусков плотностью 900 – 1100 кг/м 3 и является полупродуктом, который затем измельчают или гасят для превращения в товарную продукцию. В зависимости от содержания в извести оксида магния различают следующие виды воздушной извести: кальциевую (не более 5% Mg. O), магнезиальную (5 – 20 % Mg. O) доломитовую высокомагнезиальную (20 – 40% Mg. O). В зависимости от характера последующей обработки различают следующие виды воздушной извести: негашёная молотая, гашеная гидратная (пушонка), известковое тесто, известковое молоко.

Гашение извести. При гидратации негашеной извести (комовой или молотой) водой происходит ее самопроизвольное химическое Гашение извести. При гидратации негашеной извести (комовой или молотой) водой происходит ее самопроизвольное химическое диспергирование с образованием тонких частиц Ca(OH)2 размером в несколько микронов (тоньше, чем у цемента). Воздушная известь является единственным вяжущим веществом, которое превращается в тонкодисперсное состояние химическим диспергированием. Громадная удельная поверхность частиц Са(ОН)2 обуславливает большую водоудерживающую способность и пластичность известкового теста. В основе этого процесса лежит химическое взаимодействие оксида кальция с водой с образованием гидроксида кальция.

В технологии этот процесс, идущий с выделением 65, 1 к. Дж теплоты на 1 В технологии этот процесс, идущий с выделением 65, 1 к. Дж теплоты на 1 г моль Са. О, называется гашением извести и протекает по следующей реакции: Са. О + Н 2 О = Са(ОН)2, ΔН = – 65, 1 к. Дж/моль

Процесс сопровождается интенсивным парообразованием (именно в связи с этим негашеную известь обычно называют кипелкой). Процесс сопровождается интенсивным парообразованием (именно в связи с этим негашеную известь обычно называют кипелкой). Каждая частица окружена тонким слоем адсорбированной воды, играющей роль своеобразной гидродинамической смазки. Высокая пластичность известкового теста в смеси с песком – это свойство, которое ценится при изготовлении строительных растворов.

В зависимости от количества воды, взятой при гашении, получают гидратную известь (пушонку), известковое тесто В зависимости от количества воды, взятой при гашении, получают гидратную известь (пушонку), известковое тесто или известковое молоко. I. Порошкообразный продукт (пушонка) получается при добавлении воды в небольшом количестве, соответствующем реакции образования гидроксида кальция. 2. Известковое готовое тесто получается при избытке воды. 3. Известковое молоко получается при добавлении еще большего избытка воды к извести.

Известковое тесто в чистом виде не применяется, так как при твердении оно дает значительную Известковое тесто в чистом виде не применяется, так как при твердении оно дает значительную усадку, сопровождаемую растрескиванием. В строительной технике обычно используют смесь известкового теста с песком (I часть извести + 3 части песка). Эта смесь называется известковым раствором. Песок является жестким скелетом, который предотвращает появление трещин и усадку теста при твердении, увеличивает прочность раствора, так как сцепление зерен извести с зернами песка более значительно, чем сцепление частиц извести между собой.

Твердение извести. Известковое тесто, обладающее пластичностью, затвердевает постепенно. Известь является медленно твердеющим вяжущим. Процесс Твердение извести. Известковое тесто, обладающее пластичностью, затвердевает постепенно. Известь является медленно твердеющим вяжущим. Процесс твердения ее заключается в следующем: испаряющаяся с поверхности известкового теста влага способствует выделению Са(ОН)2 в кристаллическом состоянии как внутри, так и на поверхности теста.

Находящийся на поверхности гидроксид кальция поглощает из воздуха углекислый газ СО 2 и происходит Находящийся на поверхности гидроксид кальция поглощает из воздуха углекислый газ СО 2 и происходит очень медленное образование карбоната кальция, называемое реакцией карбонизации: Са (ОН)2 + СО 2 = Са. СО 3 + Н 2 О, ∆Н = – 106, 7 к. Дж/моль.

Из насыщенной жидкой фазы известкового теста, вследствие малой растворимости, выделяется Са(ОН)2 и Са. СО Из насыщенной жидкой фазы известкового теста, вследствие малой растворимости, выделяется Са(ОН)2 и Са. СО 3 сначала в коллоидном состоянии, затем — в кристаллическом. За счет кристаллизации идет нарастание прочности известкового теста и превращение его в камневидное тело. Таким образом, к получению твердого продукта приводят процессы гелеобразования, кристаллизации и карбонизации.

При карбонизации выделяется вода, поэтому штукатурку и стены, в которых применены известковые растворы, подвергают При карбонизации выделяется вода, поэтому штукатурку и стены, в которых применены известковые растворы, подвергают сушке. Известковые растворы твердеют медленно, сушка ускоряет процесс их твердения.

Известь применяют, главным образом, для изготовления известково песчаных, известково шлаковых и др. растворов, употребляемых Известь применяют, главным образом, для изготовления известково песчаных, известково шлаковых и др. растворов, употребляемых для кладки кирпичных и каменных стен и для штукатурки. В большом количестве известь используется для производства силикатного кирпича и стеновых силикатобетонных изделий, а также для изготовления смешанных вяжущих, например, известково шлакового цемента.

Известь в виде известкового молока служит связующим веществом при изготовлении известковых красок. Известь применяется Известь в виде известкового молока служит связующим веществом при изготовлении известковых красок. Известь применяется в производстве соды, в химводоочистке, обработке почвы.

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА 2. 1. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ Цементы — это важнейшие строительные материалы, предназначенные 2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА 2. 1. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ Цементы — это важнейшие строительные материалы, предназначенные для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляций и др.

Цементы представляют собой гидравлический вяжущий материал, который после смешивания с водой и предварительного затвердения Цементы представляют собой гидравлический вяжущий материал, который после смешивания с водой и предварительного затвердения на воздухе, продолжает сохранять и наращивать прочность в воде. По вещественнному составу цементы подразделяются на виды: портландцемент; портландцемент с минеральными добавками; шлакопортландцемент и др.

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путём совместного Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путём совместного размола портландцементного клинкера и гипса, который добавляют для регулирования сроков схватывания.

Клинкер — главный компонент цемента — получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси, Клинкер — главный компонент цемента — получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей из природных горных пород - карбонатных (75 -80 %) и глинистых (20 -25%) - А 12 О 3 · 2 Si. O 2 · Н 2 О - каолинит (основной минерал глин). В качестве сырьевых компонентов применяют также промышленные отходы (нефелиновые шламы, доменные шлаки и др. ), заменяющие глинистую и частично карбонатную или только глинистую составляющую сырьевой смеси.

Для обеспечения нужного состава сырьевой смеси вводят корректирующие добавки: кварцевый песок (Si. O 2), Для обеспечения нужного состава сырьевой смеси вводят корректирующие добавки: кварцевый песок (Si. O 2), колчеданные огарки (Fe 2 O 3). Можно использовать в качестве сырьевой смеси мергели (смеси известняка и глины). Чтобы активизировать реакции при обжиге, сырьевая смесь измельчается.

Изменяя состав клинкера, можно получать цементы с разнообразными физическими и химическими свойствами. Изменяя состав клинкера, можно получать цементы с разнообразными физическими и химическими свойствами.

характеризуется содержанием в клинкере различных оксидов, а минералогический количественным соотношением образующихся в процессе обжига характеризуется содержанием в клинкере различных оксидов, а минералогический количественным соотношением образующихся в процессе обжига минералов. По химическому составу портландцементный клинкер состоит в основном из (% по массе): Са. О 62 63, Si. O 2 21 24, А 12 О 3 4 8, Fe 2 O 3 2 4, суммарное количество которых составляет 95 97 %. Кроме

Главнейшие оксиды - Са. О, Si. O 2, A 12 O 3 и Fe Главнейшие оксиды - Са. О, Si. O 2, A 12 O 3 и Fe 2 O 3 при обжиге взаимодействуют между собой, образуя клинкерные минералы, соотношение которых определяет свойства портландцемента. Основными минералами клинкера являются: трёхкальциевый силикат – алит двухкальциевый силикат – белит трёхкальциевый алюминат четырехкальциевый алюмоферрит-целит

Алит 3 Ca. O·Si. O 2 – собирательное название твёрдых растворов в трёхкальциевом силикате: Алит 3 Ca. O·Si. O 2 – собирательное название твёрдых растворов в трёхкальциевом силикате: алюминия, магния, фосфора, хрома, натрия и др. элементов. Он самый важный минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента; содержится в клинкере в количестве 45 60 %.

Белит 2 Ca. O·Si. O 2 – собирательное название твёрдых растворов различных элементов в Белит 2 Ca. O·Si. O 2 – собирательное название твёрдых растворов различных элементов в двухкальциевом силикате. Является вторым по важности и содержанию (20 30 %) силикатным минералом клинкера. Он медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительном твердении портландцемента.

Трёхкальциевый алюминат ЗСа. О·А 12 О 3 – в клинкере содержится в количестве 4 Трёхкальциевый алюминат ЗСа. О·А 12 О 3 – в клинкере содержится в количестве 4 12 % самый активный клинкерный минерал, быстро взаимодействует с водой. Является причиной сульфатной коррозии бетона, поэтому в сульфатостойком портландцементе содержание ЗСа. О·А 12 О 3 ограничено до 5 %.

Четырехкальциевый алюмоферрит 4 Ca. O·Al 2 O 3·Fe 2 O 3 – в клинкере Четырехкальциевый алюмоферрит 4 Ca. O·Al 2 O 3·Fe 2 O 3 – в клинкере содержится в количестве 10 20 % в веществе, заполняющем промежутки между зернами элита и белита. Характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между 3 Ca. O·Si. O 2 и 2 Ca. O·Si. O 2.

Гидратация и твердение портландцемента обусловлены сложным комплексом физико химических процессов взаимодействия воды с указанными Гидратация и твердение портландцемента обусловлены сложным комплексом физико химических процессов взаимодействия воды с указанными минералами, составляющими клинкер. Начало современной теории схватывания и твердения цемента заложено в классических исследованиях А. А. Байкова.

В результате взаимодействия цемента с водой образуется цементный камень, в составе которого появляются новые В результате взаимодействия цемента с водой образуется цементный камень, в составе которого появляются новые соединения, которых не было в цементном клинкере. Т. к. минералы, составляющие клинкер, являются солями очень слабых кислот и сильного основания, то они при взаимодействии с водой могут подвергаться гидролизу. Алит (C 3 S) под действием воды подвергается гидролизу: ЗСа. О · Si. O 2 + (n+1)Н 2 O = 2 Са. О · Si. O 2 · n. Н 2 О + Са(ОН)2, где n зависит от температуры (при t. K 0 MH. близко к 2).

В обычных условиях твердения гидролиз останавливается на этой первой ступени, так как высокая концентрация В обычных условиях твердения гидролиз останавливается на этой первой ступени, так как высокая концентрация ионов Са 2+ и ОН будет препятствовать дальнейшему протеканию этого процесса. Белит C 2 S, находясь в одной системе с C 3 S, гидролизу не подвергается, но гидратируется по уравнению: 2 Са. О · Si. O 2 + n. Н 2 О = 2 Са. О · Si. O 2 · n. Н 2 О. Имеет место только гидратация. В этих условиях гидролиз не идет, так как вода уже насыщена гидроксидом кальция. Таким образом, двухкальциевый гидросиликат это основной минерал цементного камня, обеспечивающий прочность.

Для трехкальциевого алюмината общепринятым является следующее уравнение реакции гидратации: ЗСа. О · А 12 Для трехкальциевого алюмината общепринятым является следующее уравнение реакции гидратации: ЗСа. О · А 12 О 3 + 6 Н 2 О = 3 Са. О · А 12 О 3 · 6 Н 2 О.

Целит (C 4 AF) гидролитически расщепляется с образованием шестиводного трехкальциевого алюмината и гидроферрита кальция: Целит (C 4 AF) гидролитически расщепляется с образованием шестиводного трехкальциевого алюмината и гидроферрита кальция: 4 Са. О · Аl 2 О 3 · Fe 2 O 3+(n+6)H 2 O = 3 Са. О · А 12 О 3 · 6 Н 2 О + Са. О · Fe 2 O 3 · n. Н 2 О.

При помоле цементного клинкера добавляют небольшое количество двуводного гипса Ca. SO 4· 2 H При помоле цементного клинкера добавляют небольшое количество двуводного гипса Ca. SO 4· 2 H 2 O (3 5 % от массы цемента) для регулирования сроков схватывания цементного теста. Без добавки двуводного гипса цементное тесто может схватываться очень быстро, так как реакция С 3 А с водой протекает с большой скоростью, что затрудняет или делает невозможным операции перемещения, укладки и уплотнения бетонных смесей.

Замедление указанной реакции достигается введением двуводного гипса, который взаимодействует с С 3 А с Замедление указанной реакции достигается введением двуводного гипса, который взаимодействует с С 3 А с образованием гидросульфоалюмината кальция (минерал эттрингит) в начале гидратации: 3 Ca. O·Al 2 O 3+3(Ca. SO 4· 2 H 2 O)+25(26)H 2 O=3 Ca. O·Al 2 O 3· 3 Ca. SO 4· (31. . . 32)Н 2 О.

эттрингит сначала выделяется в коллоидном состоянии. На поверхности С 3 А образуются гелевидные пленки эттрингит сначала выделяется в коллоидном состоянии. На поверхности С 3 А образуются гелевидные пленки гидросульфоалюмината кальция, которые сдерживают диффузию воды. Когда эттрингит образуется в виде длинных иглоподобных кристаллов, то сплошность пленки нарушается, гидратация ускоряется и наступает схватывание цементного

После израсходования двуводного гипса эттрингит взаимодействует с ЗСа. О·А 12 О 3 с образованием После израсходования двуводного гипса эттрингит взаимодействует с ЗСа. О·А 12 О 3 с образованием моносульфата кальция: 2(3 Са. О · А 12 О 3) + 3 Са. О · А 12 О 3 · 3 Ca. SO 4 · 32 Н 2 О + 22 Н 2 О 3(3 Са. О · А 12 О 3 · Ca. SO 4 · 18 Н 2 О).

Более 80% цементных бетонов изготовляется с использованием разнообразных по составу добавок; одни имеют свойство Более 80% цементных бетонов изготовляется с использованием разнообразных по составу добавок; одни имеют свойство ускорять твердение, другие замедлять твердение. Например, ускорители твердения: Са. С 12, Na 2 SO 4, Ni. Cl 2, K 2 Cr. O 4; замедлители твердения: Cu. Cl 2, Sn. Cl 2, Zn. Cl 2.

При 5 25°С длительность твердения цемента с достижением марочной прочности занимает 28 сут. Этот При 5 25°С длительность твердения цемента с достижением марочной прочности занимает 28 сут. Этот процесс можно провести за 12 18 часов в пропарочной камере (80 90°С) и даже за 8 12 часов в автоклаве (175 180°С).

Портландцемент является основным вяжущим материалом для производства бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций, Портландцемент является основным вяжущим материалом для производства бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций, строительных растворов. На портландцементе также изготовляют асбестоцементные, теплоизоляционные и другие материалы.

2. 2. ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ (АЛЮМИНАТНЫЙ ЦЕМЕНТ) Глиноземистый цемент получают из сырьевой смеси, состоящей из 2. 2. ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ (АЛЮМИНАТНЫЙ ЦЕМЕНТ) Глиноземистый цемент получают из сырьевой смеси, состоящей из бокситов (40 55% А 12 О 3·n. Н 2 О) и известняка. В России разработан и используется способ производства глиноземистого цемента в доменной печи. Доменная печь выдает и чугун, и цемент.

В шихту добавляют в качестве флюсов известняк (Са. СО 3) и доломит (Ca. CO В шихту добавляют в качестве флюсов известняк (Са. СО 3) и доломит (Ca. CO 3·Mg. CO 3). Образующийся за счет реакции декарбонизации оксид кальция вступает в реакцию с оксидом алюминия: Са. СО 3 =Са. О + СО 2 Са. О + А 12 О 3 = Са. О ·А 12 О 3. Основной минерал клинкера глиноземистого однокальциевый алюминат Са. О · А 12 О 3.

Химические реакции гидратационного твердения глиноземистого цемента сильно зависят от температуры. Низкие температуры (менее 10°С) Химические реакции гидратационного твердения глиноземистого цемента сильно зависят от температуры. Низкие температуры (менее 10°С) наиболее благоприятны для гидратации однокальциевого алюмината согласно уравнению: Са. О · А 12 Оз +10 Н 2 О = Са. О · А 12 О 3 10 Н 2 О.

Если температура в пределах 10 25°С, то однокальциевый гидроалюминат сразу же подвергается разложению: 2(Са. Если температура в пределах 10 25°С, то однокальциевый гидроалюминат сразу же подвергается разложению: 2(Са. О · Аl 2 О 3 · 10 Н 2 О) = 2 Са. О · А 12 О 3 · 8 Н 2 О + 2 А 1(ОН)3 +9 Н 2 О Или 2(Са. О · А 12 О 3) +11 Н 2 О) = 2 Са. О · А 12 О 3 · 8 Н 2 О + 2 А 1(ОН)3.

Процесс протекает по стадиям. Сначала при гидратации Са. О·А 12 О 3 образуется Са. Процесс протекает по стадиям. Сначала при гидратации Са. О·А 12 О 3 образуется Са. О·А 12 О 3·n. Н 2 О (n = 10), который сравнительно быстро (в течение нескольких часов) переходит в гель. Получающийся гель неустойчив, из него выделяются и кристаллизуются восьмиводный двухкальциевый гидроалюминат и гидроксид алюминия: 2(Са. О · А 12 О 3 · 10 Н 2 О) = 2 Са. О · А 12 О 3 · 8 Н 2 О + 2 А 1(ОН)3 +9 Н 2 О.

Эта реакция протекает быстро. Вода, образующаяся в ходе реакции, вступает во взаимодействие с еще Эта реакция протекает быстро. Вода, образующаяся в ходе реакции, вступает во взаимодействие с еще не прореагировавшими частицами цемента, при этом выделяются новые количества кристаллов гидроалюмината кальция и гель гидроксида алюминия. Дальнейшее повышение температуры приводит к следующему превращению: 3(2 Са. О · А 12 О 3 · 8 Н 2 О) = 2(ЗСа. О · А 12 О 3 · 6 Н 2 О) + 2 Аl(ОН)3 +9 Н 2 О.