Лекции № 23 – 24. Тм на основе вяжущих веществ, металлургические шлаки, магнезиальный цемент, облегченные, утяжеленные тр. Гипсовые вяжущие вещества.

Гипсовые вяжущие вещества получают путем термической об­работки гипсового камня. Природный сульфат кальция — гипс— содержит две молекулы воды на одну молекулу суль­фата СаSО₄ 2Н₂О. При нагревании он разлагается, теряя воду и образуя полугидрат СаSО₄ 0,5 Н₂O.

Если термическая обработка гипса проводится в печах или открытых котлах при температуре 110—170 °С, то получается мелкокристаллический продукт, называемый α – полугидратом. Промышленный продукт, содержащий эту модификацию полу­гидрата сульфата кальция, называют строительным гипсом. Если же термическая обработка проводится в автоклаве при 115—200°С, то образуется продукт в виде более крупных кристаллов — β – полугидрат. Для получения в смеси с водой пла­стичного теста или достаточно подвижной суспензии требуется меньше воды, поэтому затвердевший камень оказывается менее пористым и более прочным. Этот продукт называют высоко­прочным гипсом.

Строительный и высокопрочный гипс — быстросхватывающиеся и быстротвердеющие вяжущие вещества. Гипсовая сус­пензия схватывается обычно за 15 мин, а конечную прочность она приобретает за несколько часов, при этом после высыхания строительный гипс дает прочность до 5 МПа, высокопрочный — до 20 МПа. Гипсовая суспензия затвердевает в результате при­соединения воды к полугидрату с вторичным образованием двугидрата сульфата кальция.

Искусственный камень образуется переплетением микроско­пических кристаллов двуводного гипса, имеющих форму игл. Вследствие сравнительно высокой растворимости сульфата кальция затвердевшие гипсовые вяжущие вещества размягча­ются в воде и поэтому относятся к воздушным вяжущим веще­ствам. Несмотря на этот недостаток, они применяются при це­ментировании скважин с добавлением веществ, замедляющих схватывание и повышающих водостойкость. Гипс можно ис­пользовать для цементирования скважин при температуре ниже 100° С и отсутствии контакта с напорными водоносными пла­стами.

Важное преимущество гипса как ТМ — небольшое увеличение объема при затвердевании. Двуводный и полуводный гипс применяется также, в качестве составных частей в других ТЦ.

Металлургические шлаки.

Шлаки приближаются по химическому составу к ПЦ клинкеру, отличаясь от него меньшим содержанием СаО. Химико-минералогический состав шлака и способ его охлаждения определяют физико-химические свойства цементов на их базе: сроки схватывания, подвижность, плот­ность, механическую прочность. При нормальных условиях гид­равлическая активность шлаков чрезвычайно низка и схваты­вание идет чрезвычайно медленно. Активность шлака возрастает в случае увеличения температуры и в результате щелочного или сульфатного воздействия. На основе щелочного возбужде­ния получены шлаковые цементы: известково-шлаковый и шлакопортландцемент, а на основе сульфатного — бесклинкер­ный шлаковый сульфатированный цемент и быстротвердеющий высокоактивный ангидрито-глиноземистый цемент. Состав шла­ков определяется окислами получаемого металла и его приме­сей, породообразующими минералами, флюсами, коксом, а также рядом специальных добавок для регулирования свойств шлаков.

Шлаки для цементирования скважины могут использоваться как в виде чисто шлакового ТМ, так и в виде добавок к ТПЦ, в составе шлакопортландцементов или в виде шлакопесчаных цементов.