Раздел 3. Лекция 3. Минеральные вяжущие материалы (неорганические)

Минеральные вяжущие материалы представляют собой обычно порошкообразные вещества, которые после затворения водой способны постепенно переходить из пастообразного состояния в твердое, приобретая свойства камня.

Минеральные вяжущие по характеру твердения делят на две группы:

воздушного твердения, обладающие способностью после затворения водой твердеть в сухой среде (воздушная известь, гипсовые и магнезитовые вяжущие, жидкое стекло);

водного твердения (или гидравлические вяжущие материалы), после затворения их водой твердеющие на воздухе и в воде, причем во влажной среде вяжущие приобретают большую прочность. Представителями этой группы являются цементы.

Гидравлическая известь и романцемент по составу и особенностям процессов твердения занимают как бы промежуточное место между воздушными и гидравлическими вяжущими: после затворения водой, начав твердеть на воздухе, они продолжают твердеть как на воздухе, так и во влажной среде. При дальнейшем твердении во влажной среде они приобретают большую прочность.

3.1. Воздушная известь

Воздушную известь получают в результате обжига до возможно полного разложения чистых или доломитизированных известняков или мела, содержащих глинистого вещества не более 6...8 %. Полученную таким способом известь СаО в виде кусков белого или сероватого цвета называют негашеной (комковой или кипелкой).

Производство воздушной извести заключается в том, что вращающиеся печи загружают мелкодробленым известняком, который при медленном вращении печи подвергается равномерному обжигу. В процессе обжига известняк (или мел), нагреваясь до температуры 900...1200°С, диссоциирует с большим поглощением тепла по реакции СаСО₃ + 180кДж → Са + СО₂. Недожог и пережог отрицательно сказываются на качестве извести. Пережженные куски при затворении водой медленно гасятся. Поэтому наличие зерен пережига в строительном растворе приводит к тому, что при гидротации зерен связанное с этим увеличение объема вызывает растрескивание уже затвердевшего раствора.

Гашение извести протекает по реакции:

СаО + Н₂О → Са(ОН)₂ + 66,52 кДж,

т.е. при гашении выделяется значительное количество тепла. Полученная при гашении малым количеством воды гидратная известь, значительно разрыхленная за счет резкого увеличения пустотности, называется пушонкой.

В дорожном строительстве известь используют для укрепления грунтов, а также в качестве активатора при приготовлении асфальтобетонных смесей.

3.2.Цементы.

Цемент - порошкообразный строительный вяжущий материал, который обладает гидравлическими свойствами, состоит из клинкера и, при необходимости, гипса или его производных и добавок

по назначению цементы подразделяют на:

- общестроительные;

- специальные.

По виду клинкера различают цементы на основе:

- портландцементного клинкера;

- глиноземистого (высокоглиноземистого) клинкера;

- сульфоалюминатного (-ферритного) клинкера.

По вещественному составу цементы подразделяют на типы, характеризующиеся различным видом и содержанием минеральных добавок. Общестроительные цементы подразделяют по скорости твердения на:

• нормальнотвердеющие — с нормированием прочности в возрасте 2 (7) и 28 сут;

• быстротвердеющие — с нормированием прочности в возрасте 2 сут, повышенной по сравнению с нормальнотвердеющими.

По срокам схватывания цементы подразделяют на:

• медленносхватывающиеся — с нормируемым сроком начала схватывания более 2 ч;

• нормальносхватывающиеся — с нормируемым сроком начала схватывания от 45 мин до 2 ч;

• быстросхватывающиеся — с нормируемым сроком начала схватывания менее 45 мин.

по прочности на сжатие цементы подразделяют на классы: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5. Для цементов конкретных видов, выпускаемых по ранее утвержденным нормативным документам до их пересмотра или отмены, сохраняется подразделение цементов по прочности на сжатие по маркам (в частности, для портландцемента и шлакопортландцемента по ГОСТ 10178).

Из многочисленных разновидностей цемента в дорож­ном строительстве применяются в основном портландцементы, портландцементы с минераль­ными добавками и шлакопортландцементы.

портландцемент и шлакопортландцемент подразделяют на следующие типы по вещественному составу:

• портландцемент (без минеральных добавок);

• портландцемент с добавками (с активными минеральными добав­ками в количестве не более 20 %);

• шлакопортландцемент (с добавками гранулированного шлака более 20 %).

По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте установлены следующие марки:

• портландцемент - 400, 500, 550 и 600;

• шлакопортландцемент - 300, 400 и 500;

• портландцемент быстротвердеющий - 400 и 500;

• шлакопортландцемент быстротвердеющий - 400.

Для быстротвердеющих портландцемента и шлакопортландцемента нормируется прочность в возрасте 3 суток.

*портландцементы, предназначенные для бетона дорожных и аэродромных покрытий, мостовых конструкций, железобетонных напорных и безнапорных труб, железобетонных шпал и др. выделяются в особую группу, к который предъявляются дополнительные требования по химико-минералогическому и вещественному составу и строительно-техническим свойствам.

По ГОСТ 10178 в качестве отдельных разновидностей предусмотрены также пластифицированный и гидрофобный цементы.

В настоящее время возможна поставка цементов по Европейскому стандарту EN 197-1, согласно которому цементы в зависимости от вещественного состава подразделяются на 5 основных типов:

• портландцемент;

• портланд-композитный цемент;

• шлаковый цемент;

• пуццолановый цемент;

• композитный цемент.