Вяжущие вещества Лекция 4 1 Вяжущие вещества

Вяжущие вещества Лекция 4 1

Вяжущие вещества - материалы, способные образовывать пластично-вязкое тесто, которое при определенных условиях затвердевает и переходит в камневидное состояние. Органические Неорганические Битумы Глина Дегти Цементы Полимерные смолы Известь Гипс 2

Неорганические вяжущие вещества – это порошки, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем затвердевать и переходить в камневидное состояние. По условиям твердения неорганические вяжущие делятся: 1. Воздушные вяжущие гипсовые вяжущие вещества (строительный гипс, ангидритовый цемент); магнезиальное вяжущее (Μg. О) – каустический магнезит; жидкое стекло- Na 2 O(К 2 О)· n Si. O 2; известковые вяжущие – Са. О 2. Гидравлические вяжущие (гидравлическая известь, романцемент, портландцемент и его разновидности или аналоги) 3. Вяжущие вещества автоклавного твердения 3

Воздушные вяжущие вещества Гипсовые вяжущие вещества По температуре обжига различают: • низкообжиговые гипсовые вяжущие, Тобж = 110 -160°С (строительный гипс, формовочный, медицинский, высокопрочный) • высокообжиговые гипсовые вяжущие, Тобж= 600 -900°С (ангидритовый цемент, эстрих-гипс). Сырье: - природный гипсовый камень (Са. SO 4· 2 Н 2 О); - ангидрит (Са. SO 4), - отходы промышленности: • борогипс – отход производства борной кислоты; • фосфогипс- – отход производства фосфорной кислоты; • фторангидрит - отход производства плавиковой кислоты. 4

Технология производства строительного гипса Процесс дегидратации гипсового камня (T=140 -160 o. C): Са. SO 4· 2 Н 2 О→ βСа. SO 4 · 0, 5 Н 2 О +1, 5 Н 2 О↑ 5 1 - мостовой грейферный кран; 2 - бункер гипсового камня; 3 - лотковый питатель; 4 - щековая дробилка; 5 - ленточный транспортер; 6 - бункер гипсового щебня; 7 - тарельчатый питатель; 8 шахтная мельница; 9 - сдвоенный циклон; 10 - батарея циклонов; 11 - вентилятор; 12 - рукавные фильтры; 13 - пылеосадительная камера; 14 - шнеки; 15 - бункер сырого молотого гипса; 16 - камера томления; 17 - гипсоварочный котел; 18 - элеватор; 19 - бункер готового гипса; 20 - скребковый транспортер.

Гипсоварочный котел 1 - днище; 2 - мешалка; З - электродвигатель; 4 - котел; 5 - жаровые трубы; 6 выгрузочный желоб. 6

Твердение строительного гипса При затворении водой полуводного гипса (Са. SO 4 · 0, 5 Н 2 О) протекает реакция гидратации Са. SO 4 · 0, 5 Н 2 О + 1, 5 Н 2 О → Са. SO 4· 2 Н 2 О; образуется двуводный сульфат кальция; выделяется некоторое количество тепла; происходит расширение в объёме ~ 1%. 7

Взаимодействие гипса с водой (теория Байкова) Растворение и присоединение воды (гидратация) с образованием в пересыщенном растворе продукта реакции с меньшей растворимостью. Са. SO 4× 0, 5 Н 2 О+1, 5 Н 2 О → Са. SO 4× 2 Н 2 О Коллоидация – в этот период твердения образуются мельчайшие частицы Са. SO 4 × 2 Н 2 О в виде студня (геля, коллоидной массы). Происходит потеря подвижности гипсовым тестом, наблюдается схватывание. Перекристаллизация – из геля образуется кристаллизационная структура. Происходит рост кристаллов новой фазы в виде игл, пронизывающих всю массу гипсового теста, идет процесс твердения и набора прочности, через 2 часа определяют Rсж. 8

Свойства строительного гипса ГОСТ 127 -79 Вяжущие гипсовые. Технические условия 1. Тонкость помола (остаток на сите № 02 (918 отв/см 2)), %. Гипс грубого помола (I) < 23% Гипс среднего помола (II) < 14% Гипс тонкого помола(III) < 2% 2. Плотность истинная, ρи =2, 6 -2, 75 г/см³. 3. Насыпная плотность, ρо = 800 -1100 кг/м³. 4. Гигроскопичность строительного гипса – высокая, необходимо хранить его в сухих условиях. 9

Свойства строительного гипса 5. Водопотребность – количество воды, требуемое на 100 граммов строительного гипса, для получения теста нормальной пластичной консистенции. Определяется водогипсовым отношением (В/Г). - Определяют величину В/Г на приборе Суттарда по реакции Са. SO 4 · 0, 5 Н 2 О + 1, 5 Н 2 О → Са. SO 4· 2 Н 2 О требуется 18, 6% воды на 100 г гипса; для нормальной консистенции необходимо воды 50 -70% (В/Г=0, 50, 7). лишняя вода испаряется, оставляя поры и снижая прочность. 10

Свойства строительного гипса 6. Сроки схватывания строительного гипса Термин «схватывание массы» - означает потерю пластичности, подвижности массы со временем за счет протекания физико-химических реакций между порошком вяжущего и водой. Различают начало схватывания и конец схватывания (определяют на приборе Вика) Строительный гипс по срокам схватывания делят на три группы: ◦ Быстросхватывающийся (индекс А) – начало схватывания не ранее 2 минут, конец схватывания не позднее 5 минут. ◦ Нормально схватывающийся (индекс Б) – начало > 6 минут, конец ≤ 30 минут ◦ Медленносхватывающийся (индекс В) - начало≤ 20 минут, конец не нормируется. 11

Свойства строительного гипса - Ускорить схватывание гипсового теста можно, вводя: порошок Са. SO 4× 2 Н 2 О (природный гипс) – центры кристаллизации; порошок Nа. Cl , который повышает растворимость полуводного гипса; подогретую воду (горячая вода обеспечивает почти мгновенное схватывание) - Замедлить схватывание гипсового теста можно, вводя добавкипластификаторы, которые разобщают частицы и замедляют схватывание. 12

Свойства строительного гипса 7. Прочность при сжатии – марка строительного гипса. Ее определяют на образцах - балочках 40× 160 мм, изготовленных из гипсового теста нормальной густоты и испытанных в возрасте 2 часа воздушного твердения. Образцы - балочки испытывают на Rизг, а каждую половинку балочки на Rсж. Марка гипса обозначается Г-2; Г-3; Г-4; Г-5; Г-6; Г-7; …. Г-25. Цифры обозначают величину Rсж, МПа. Маркировка строительного гипса: Г-4 Б-II – Rсж ≥ 4 МПа, по срокам схватывания гипс - нормально твердеющий (индекс Б) – начало схватывания >6 минут, конец ≤ 30 минут, по тонкости помола гипс – среднего помола. • • • 13

Свойства строительного гипса 8. Гигроскопичность строительного гипса – высокая, необходимо хранить его в сухих условиях. 9. Водостойкость. Кразм = 0, 4 -0, 5. 10. Расширение при твердении. Гипсовое тесто при твердении нагревается и расширяется в объеме до 1 % (заполнение формы полное – усадки нет). 11. Огнестойкость. Это – несгораемый материал (медленно прогревается из-за высокой пористости, при действии огня разрушается через 6 -8 часов 12. Нельзя закладывать стальную арматуру в гипсовое тесто. Ее надо защищать обмазками, т. к. при конденсации паров воды в гипсе образуется слабый раствор Н 2 SO 4 и идет коррозия металла (р. Н = 6, 5 -7, 5). Для армирования гипсовых изделий могут применяться деревянные рейки. 14

Материалы на основе гипса По назначению гипсовые и гипсобетонные изделия разделяют: • плиты и панели для перегородок; • изделия для перекрытий; • листы для облицовки стен (гипсовая сухая штукатурка) • стеновые камни; • акустические плитки (потолочные перфорированные); • теплоизоляционные изделия (пеногипс; газогипс); • архитектурно-декоративные детали (карнизы, потолочные розетки, плафоны и др. ). Гипсовые вяжущие вещества применяют для изготовления сухих строительных смесей. 15

Технологическая схема производства перегородчатых плит на карусельной машине 1 — элеватор; 2 — промежуточный бункер; 3 - дозатор гипса; 4 — дозатор опилок; 5 — подача воды; 6 — быстроходный горизонтальный гипсосмеситель; 7 — карусельная формовочная машина; 8 — приемный транспортер; 9 - сушильная вагонетка; 10 — туннельное сушило. 16

Материалы на основе гипса Гипсовые изделия изготовляют из гипсового теста. Можно вводить тонкомолотые органические или минеральные добавки с целью улучшения цвета, сокращения расхода гипса, снижения В/Г, повышения водостойкости. Гипсобетонные изделия изготовляют из гипсового теста и пористых минеральных или органических заполнителей. В качестве заполнителей используют керамзит, шлак, известняк – ракушечник, пемзу, туфы, древесные опилки, солому измельченную и т. п. материалы. ü üДля ü получения ячеистого материала вводят вещества – порообразователи. Пеногипс, газогипс – ячеистые материалы. 17

Линия изготовления гипсобетонных перегородочных панелей методом проката между двумя движущимися лентам 1 - прокатный агрегат; 2 - растворосмеситель; 3, 4, 5 - бункера гипса, песка и опилок; 6 - дозатор; 7 - обгонный рольганг; 8 - кантователь. 18

Разновидности гипсовых вяжущих веществ Формовочный гипс – применяют для изготовления форм при производстве фарфорово-фаянсовых изделий. Отличается от строительного гипса меньшей величиной объемного расширения ≤ 0, 15%, ↑ Rсж, Вm ≥ 30% Медицинский гипс – отличается от строительного гипса большей чистотой, быстрыми сроками схватывания Высокопрочный гипс 19

Технология производства высокопрочного гипса Высокопрочный гипс получают термической обработкой гипсового камня с малым содержанием примесей в автоклаве при Р=0, 2 -0, 3 МПа и Т= 160 -180°С с последующей сушкой при Т= 105 -110°С. Кристаллы полуводного гипса хорошо оформленные, крупные, представлены α–модификацией Са. SO 4 · 0, 5 Н 2 О, водопотребность их меньше, за счет чего меньше пористость, больше прочность. Высокопрочный гипс используют в металлургической промышленности для изготовления форм при литье цветных и благородных металлов. 20