43. Жидкое (растворимое) стекло – получение, характеристики и назначение.

Жидкое стекло (растворимое) — водный раствор силиката натрия (натриевой соли кремниевой кислоты). Оно известно с середины XVI в., но доступным для технического использова­ния стало после работ Фукса (1818 г). Поэтому раньше его на­зывали «фуксовым стеклом».

В настоящее время жидкое стекло получают при сплавле­нии в стекловаренных печах при температуре 1300... 1400 °С из­мельченного чистого кварцевого песка с содой (Na₂C0₃) или сульфатом натрия (Na₂S0₄). После охлаждения образующиеся куски стекла (силикат-глыбы) растворяют паром в автоклавах под давлением 0,6...0,8 МПа и температуре 150 °С до сиропо­образной консистенции. В результате образуется вязкий ра­створ с истинной плотностью 1,40... 1,55 г/см³, называемый натриевым жидким стеклом, способным в дальнейшем раство­ряться в воде и затвердевать на воздухе.

Значительно реже в качестве второго компонента использу­ется поташ (К₂С0₃) и тогда получают калиевое жидкое стекло. Оно более дорогое и применяется в основном для изготовле­ния силикатных красок и клеящих составов.

В строительстве чаще всего используется натриевое жидкое стекло. Его применяют при изготовлении кислотоупорных и огнеупорных растворов и бетонов, огнезащитных красок и за­мазок, стабилизации грунтов и в других целях.

44. Кислотоупорный цемент (получение, характеристики и назначение).

Кислотоупорный цемент получают из смеси, приготовлен­ной путем совместного помола или тщательного перемешива­ния раздельно измельченных кварцевого песка и кремнефто- ристого натрия в соотношении 10 : 1, и затворенной на водном растворе натриевого жидкого стекла. Твердеет такой цемент в воздушно-сухих условиях и при положительной температуре. Через 28 сут прочность изделий на кислотоупорном цементе достигает 20 МПа.

Применяют кислотоупорный цемент для изготовления ки­слотостойких растворов, бетонов, замазок, обмазок, устрой­ства кислотостойких полов. Изделия и конструкции из кисло­тоупорного раствора или бетона рекомендуется обрабатывать крепкой минеральной кислотой, например соляной, т.е. откисловать. В результате протекания химических реакций смесь уплотняется, обезвоживается и происходит образование твер­дого опаловидного кремнезема (Si0₂ • Н₂0). Прочность кисло­тоупорного бетона, обработанного концентрированной кисло­той, достигает 50...60 МПа.

45. Гипсовые вяжущие вещества (сырье, получение, разновидности, характеристики и назначение).

Гипсовыми вяжущими (ГОСТ 125) называют вещества, со­стоящие из полуводного гипса CaS0₄ • 0,5Н₂0 или ангидрита CaS0₄. Получение их основано на способности двуводного гипса CaS0₄ • 2Н₂0 в процессе нагревания частично или пол­ностью дегидратироваться, т.е. отдавать воду.

На такое свойство гипсового камня обратили внимание еще в Древнем Египте. Египтяне еще 5...6 тыс. лет назад заделыва­ли швы сложенных из камней пирамид. Такие швы были обна­ружены, в частности, в пирамиде Хеопса. Сырьем служил при­родный сернокислый известняк, залежи которого располага­лись близ города Алебастрон (алебастровый камень от греч. alebastros - название двух различных минералов: гидросульфа­та кальция и карбоната кальция). Будучи размолот в тонкий порошок и хорошо высушенный на солнце, алебастровый ка­мень после затворения водой вначале способен был превра­щаться в пластичное тесто, которое затем в течение нескольких минут затвердевало и превращалось в монолит (камень). Этим и объясняется ранее существовавшее название строительного гипса — алебастр. Позднее греки дали минералу название ги- прос, означающее «кипящий камень». Современное название гипс (от греч. gypsos) — мел, известняк, сернокислый камень.

В настоящее время сырьем для производства гипсовых вяжу­щих служат гипсовый камень (CaS0₄ • 2Н₂0) и гипсосодержа- щие отходы (фосфогипс, борогипс и др.). В зависимости от вида и режимов термической обработки гипсового камня получают две разновидности гипсового вяжущего: α- и β-модификации.

Если природный гипс подвергают термической обработке в герметически закрытых аппаратах и, следовательно, при повы­шенном давлении, то получают α-модификацию. Такое вяжущее имеет более крупнокристаллическое строение, меньшую ра­створимость и водопотребность, увеличенные сроки схватыва­ния и повышенную прочность.

Гипсовое вяжущее β-модификации получают в атмосфере не насыщенной парами воды. В результате частицы вяжущего имеют капиллярно-пористую структуру, более развитую вну­треннюю поверхность и более реакционноспособны. Водопо­требность их выше, а прочность при той же консистенции ниже.

Применение. В штукатурных работах применяют гипсовые вяжущие всех марок, среднего и тонкого помола, нормального и медленного схватывания. Добавка гипсовых вяжущих ускоряет схватывание известково-песчаных растворов и повышает проч­ность штукатурного слоя, придает его поверхности гладкость и белизну. Гипсовые вяжущие марок Г-2...Г-7 применяют для изготовления гипсовых деталей и гипсобетониых изделий: панелей для перегородок, листов сухой штукатурки, растворов для внут­ренней штукатурки 'и гипсоцементно-пуццолановых вяжущих; марок Г-5...Г-25 тонкого помола с нормальными сроками схва­тывания - для изготовления форм и моделей фарфоровых, фаян­совых и других керамических изделий (формовочный гипс). Гипсовые вяжущие служат основой для приготовления мастик для приклеивания гипсокартонных листов.

Ангидритовое вяжущее и высокообжиговый гипс - медлен- носхватывающиеся и медленнотвердеющие вяжущие, состоящие из безводного сульфата кальция CaS0₄ и активйзаторов твер­дения.

Безводный сульфат кальция существует в природе в виде ми­нерала - ангидрита, однако даже в тонкоразмолотом состоянии он не обнаруживает вяжущих свойств.

Ангидритовый цемент получают обжигом природного гипса при 600...700 °С до полной дегидратации, т. е. до образования ангидрита с последующим помолом с добавками минеральных веществ; возможно также использование природного ангидрита, подвергаемого только сушке и размолу. Используют щелочные активизаторы: известь (3...5 %) или основные шлаки (10... 15 %) и растворимые сульфаты: Na₂S0₄, A1₂(S0₄)₃, FeS0₄ и др. (0,5... 1 %). В присутствии указанных добавок ангидрит взаимо­действует с водой и приобретает способность схватываться и твердеть. Предел прочности при сжатии у ангидритового цемен­та составляет 10...20 МПа, начало схватывания наступает не ра­нее 30 мин, конец - не позднее 24 ч.

Высокообжиговый гипс (эстрих-гипс) получают при обжиге гипсового сырья при температуре 850...900 °С. При этом проис­ходит его частичная диссоциация с образованием СаО, который служит активизатором твердения ангидрита. Тонкоизмельчен- ный порошок и является высокообжиговым гипсом (эстрих- гипсом). Начало схватывания теста из эстрих-гипса наступает не ранее чем через 2 ч, конец схватывания не нормируется.

Благодаря пониженной водопотребности (у эстрих-гипса она составляет 30...35 % против 50...60 % у обычного гипса) эст- рих-гипс после затвердевания образует более плотный и проч­ный материал. По прочности при сжатии образцов-кубов разли­чают марки эстрих-гипса 100, 150 и 200. Его применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов и из­делий, например искусственного мрамора, штукатурных раство­ров и др.

Перевозят гипсовые вяжущие в мешках или без упаковки, навалом. При этом их защищают от увлажнения и загрязнения. Даже при хранении в сухих условиях гипсовые вяжущие быстро утрачивают активность, так как обладают высокой гигроскопич­ностью (после трех месяцев хранения потеря активности состав­ляет примерно 30 %).