Повітряні в’яжучі речовини. Хімічні процеси при твердінні.
1. Воздушная известь.
Воздушная известь получается путем обжига (900-1000°С) известняка,
мела, отходов ракушечника и других природных материалов, содержащих
карбонат кальция CaCO3. Главной составной частью обоженного материала
является окись кальция CaO. Продукт обжига называется негашеной известью
(кипелкой). Процесс гашения извести заключается в присоединении к окиси
кальция воды по схеме:
CaO + H2O = Ca(OH)2 - 65 кДж.
Реакция сопровождается значительным выделением тепла и увеличением
объема. Полученный продукт называется гашеной известью, или пушонкой.
Смесь гашеной извести с песком и водой называется известковым раствором.
Затвердевание извести происходит под воздействием диоксида углерода из
воздуха, в результате образуется карбонат кальция:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O.
Процесс затвердевания протекает очень медленно. При затвердевании
известкового раствора также протекает реакция:
Ca(OH)2 + SiO2 = CaSiO3 + H2O.
2. Алебастр (строительный гипс).
Природный двухводный гипс CaSO4 ⋅ 2H2O частично обезвоживается в
температурном интервале 150-170°С:
2CaSO4 ⋅ 2H2O = CaSO4 ⋅ 0,5H2O + CaSO4 + 3,5 H2O.
Образуется жженый гипс, или алебастр, который является смесью
полуводного гипса CaSO4 ⋅ 0,5H2O и высокодисперсного CaSO4.
При замешивании с водой алебастр быстро затвердевает, превращаясь в
CaSO4 ⋅ 2H2O.
3. Магнезиальный цемент.
При прокаливании природного магнезита MgCO3 в температурном
интервале 750-800°С образуется каустический магнезит MgO :
18
Mg CO3 = MgO + CO2.
Последний при измельчении в тонкий порошок и затворении растворами
солей хлорида магния MgCl2 или сульфата магния MgSO4 затвердевает в
прочное тело, называемое магнезиальным цементом (цементом Сореля).
Затвердевание можно объяснить тем, что основная соль, первоначально
образующаяся согласно уравнению:
MgO + MgCl2 + H2O = 2 MgOHCl,
затем полимеризуется в цепи типа – Mg – O – Mg – O – Mg – , на концах
которых находятся атомы хлора или гидроксильные группы.
Портландцемент. Отримання та твердіння.
Отримання:
При виготовленні портландцементу використовують карбонатні породою, що містять СaCO3(вапняк, крейду ) та глину.Співвідносять іх як 3:1. При виробництві портландцементу доцільно використовувати відходи промислового виробництва такі як шлаки (CaO, SiO2,Al2O3,Fe2O3,) нефеліновий шлам, утворений при виробництві глинозему.
Є два способи отримання портландцементу перший це сухий другий мокрий.
При сухому способі змішують й подрібнюють сухі вихідні матеріали, сировинну сіміш одержують у вигляді порошку.
При мокрому способі- змішування та подріблення вихідних матеріалів здійснюється у воді, сировинну суміш одержують у вигляді рідко текучої маси-шламу що містить 35-40% води.
Сухий спосіб буде більш економніший тому що тут витрачається менше теплоти ніж при мокрому способі.
Також випал сировинної суміші виконують у печах, які являють собою довгі цилінди.
1) Перший процес- це зона випару (відбувається висушування сировинної суміші при поступовому підігріві до 200 С )
2) Друга зона- це зона підігріву-підігрівають сировинну суміш з 200 до 700 С. Відбувається дегідратація (відділення води) глин.
3) Третя зона- це зона декарбонізації -температура підвіюється до 1100 С. Відбувається розкладання СaCO3 та MgCO3.
4) Четверта зона- це зона екзотермічних реакцій- йде підігрів до 1250 С. Тут йде утворення таких сполук як трикальцієвий алюмінат(3СaO*Al2O3 ), чотири кальцієвий алюмоферит(4CaO*Al2O3*Fe2O3) та двокальцієвий силікат(2CaOSiO2).
5) П'ята зона- це зона спікання у ній температура підвищується до 1450 С. Частина матеріалу плавится, відбувається спікання матеріалу утворюється з нього щільні гранули. Матеріал який вийде називається клінкером.
6) Шоста зона- це зона охолодження- температура знижується до 1000 С, при цьому формується його склаж та структура.
Твердіння
Портландцемент- у портландцементу є такі мінерали як трикальцієвий силікат, двокальцієвий силікат, чотирикальцієвий алюмоферит та трикальцієвий алюмінат.
Трикальцієвий силікат
Двокальцієвий силікат
.Оскільки при тепло вологій обробці процес взаємодії двокальцієвого силікату з водою різко підвищується тому тужавіння високобелітових центів ефективніше проходить в автоклавах.
Трикільцієвий алюмінат.
. Ця реакція відбувається занадто швидко і тому надмірно швидка взаємодія трикальцієвого алюмінату з водою призводить до раннього структуроутворення в цементному тісті, через що неможливо перемішування, укладання й ущільнення бетонної суміші. Для того зоб цього позбавитися до клінкеру додають гіпс, який реагує з трикальцієвим алюмінатом и утворює малорозчинний гідросульфоралюмінат кальцію або етрингіт.
Тільки після витрати усього гіпсу стане виділятися чистий гідро алюмінат кальцію й цемент почне схоплюватися.
Чотирицальцієвий алюмоферит
Постійна жорсткість води. Утворення та методи усунення.
Постійна жорсткість води- це некарбонатнка жорсткість обумовлена вона вмістом сульфатів, хлоридів та інших солей кальція Ca(HCO3)2 та магні Mg(HCO3)2. При нагріванні або кипятінні води вони залишаються у розчині. Спосіб боротьбі з жорсткістю
Вапняний спосіб з солями жорсткості
Содовий спосіб
Фосфадний спосіб
Пермутитний спосіб
