8. Высокообжиговые гипсовые вяжущие. Схема твердения и свойства. Применение.

(Можно взять начала из низкообжиговых)

Высокообжиговые (ангидритовые) вяжущие получают обжигом двуводного гипса при более высокой температуре до 700... 1000°С с полной потерей химически связанной воды и образованием безводного сульфата кальция — ангидрита CaSO₄

Состоят из ангидрита (CaSO4), в процессе обжига частично разлагается с образованием оксида кальция.

Ангидритовый цемент получают совместным помолом обожжённого при температуре 600...700 °С гипсового камня и щелочных или сульфатных активизаторов (добавки-катализаторы). Необходимость введения активизаторов обусловлена тем, что в результате обжига при температуре выше 400°С гипс переходит в так называемый нерастворимый («намертво обожженный») ангидрит CaS04, который медленно или совсем не схватывается и не твердеет.

Процесс твердения ангидритового цемента происходит в 2 стадии. На первой образуются нестабильные соединения CaSO4+FeSO4*nH2O=CaSO4*FeSO4*nH2O которое на следующей стадии перекристаллизовывается с образованием гипсового камня повышенной плотности CaSO4*FeSO4*nH2O=CaSO4*2H2O+FeSO4(n-2)H2O. Увеличенная плотность объясняется снижением водопотребности (30-35%).

Начало схватывания не ранее 30 мин, конец не позднее 24 часов с момента затворения. В отличие от строительного гипса ангидритовый цемент в процессе твердения незначительно уменьшается в объеме. Марки по прочности от 50 до 200 (кгс/см2). Морозостойкость >=15 циклов. Используется для изготовления бесшовных полов, легких бетонов, искусственного мрамора.

Эстрих-гипс отличается от ангидритового цемента увеличенной температурой обжига (900-1000 С). В результате этого происходит частичная диссоциация ангидрита с образованием СаО. 2CaSO4 -> (при 900-1000) 2CaO+2SO2+O2

Гидратация протекает медленно в течение нескольких месяцев. Оксид кальция переходит в гидроксид, часть его может взаимодействовать с CaS04, давая комплексные новообразования, а другая часть под действием углекислоты воздуха переходит в карбонат кальция.

Он медленно схватывается и твердеет: начало схватывания — не ранее 2 ч, конец — обычно через 8...12 ч. В зависимости от предела прочности при сжатии (кгс/см2) высушенных до постоянной массы образцов из теста нормальной густоты (без песка) в возрасте 1 сут. и 28 сут. установлено три марки эстрих-гипса: 100, 150 и 200.

Изделия из эстрих-гипса характеризуются небольшой тепло- и звукопроводностью, однако по сравнению с изделиями из низкообжиговых гипсовых вяжущих веществ отличаются высокой морозостойкостью, повышенной водостойкостью и меньшей склонностью к пластическим деформациям.

Основные потребительские качества эстрих-гипса совпадают с ангидритовым цементом.

9. Магнезиальные вяжущие. Получение, свойства, область применения.

Магнезиальными вяжущими называют порошкообразные материалы, в состав которых входит оксид магния. К ним относят каустический магнезит и каустический доломит. Каустический магнезит получают из природного магнезита, каустический доломит — из природного доломита. 

Изготовление магнезиальных вяжущих заключается в обжиге и помоле исходного сырья. Обжиг ведут в шахтных и вращающихся печах, помол — в шаровых мельницах. Разложение магнезита происходят при температуре 700-800 °С по реакции MgCO₃ = MgO + CO₂. Доломит разлагается при температуре 600-700 °С на MgO и СO₂. СаСО₃ не разлагается и остается балластом. Схватывание и твердение магнезиальных вяжущих происходит по реакции: MgO + H₂O = Mg(OH)₂. В отличие от других вяжущих они затворяются не водой, а растворами хлористого магния MgCl₂ x 6H₂O или сернокислого магния MgSO₄ x 7H₂O. Эти соли повышают растворимость MgO, и скорость взаимодействия ее с водой возрастает. Получаются высокопрочные изделия.

Процесс получения магнезиального вяжущего зависит от типа обжигаемой горной породы. Если используется доломит, то при температуре в 750 С при обжиге доломита получают каустический доломит, состоящий из MgO и CaCO3; при 850-900 С получают доломитовый цемент, состоящий из MgO, CaO и остатков CaCO3. Если температуру обжига увеличить до 1000 C, то получают доломитовую известь, состоящую из CaO и MgO.

При использовании в качестве сырья магнезит (MgCO3), начало его разложения начинается при 600 С. При температуре обжига более 1000 С активность получаемого MgO резко уменьшается.

Главный продукт – каустический магнезит (получают при 700 С). Это быстротвердеющее вяжущее, с началом схватывания 20 мин и концом в 6 ч. Марки каустического магнезита ПМК-88/87/83/75, где цифра указывает на содержание MgO в %. Прочность затвердевших растворов может достигать 50 и > МПа, при этом характерной особенностью является высокая адгезия к поверхности растительного (целлюлозосодержащего) заполнителя. Поэтому это вяжущее применяют для производства ксилолита (дерево-камень), который используют для производства наливных полов и плитных материалов.

Отличительной особенностью магнезиальных вяжущих является высокая гигроскопичность, поэтому продукты производства упаковывают в герметичные емкости (обычно металлические бочки).

10. Вяжущие на основе жидкого стекла. Получение, свойства и применение. Основы процесса твердения.

Жидкое стекольное вяжущее – это коллоидный раствор силикатов натрия или калия в водной среде. В производстве строительных материалов и конструкций получили более широкое применение на натрие (из-за доступности). Процесс получения жидкого стекла во многом аналогичен получению обычного (оконного) стекла, за исключением содержания в исходной обжиговой смеси компонентов, насыщающих расплав катионами кальция.

Различают 2 схемы получения жидкого стекла.

1. Состоит из 2ух основных стадий. На 1ой получают твердый продукт (силикат-глыбу), на 2ом силикат-глыбу измельчают и растворяют в воде с использованием автоклавов. Давление 4-8 атм, температура 100-150 С. Na2CO3+SiO2(кристаллы песка) = (при 900-1000) Na2SiO3(силикат-глыба) + CO2↑

K2CO3+SiO2=K2SiO3 + CO2

2. Одностадийный. Предусматривает использование в качестве оксида кремния предварительно подготовленные горные породы, состоящего из аморфного кремнезема.

2NaOH + SiO2 (аморф) = Na2SiO3 + H2O (все вместе в правой части жидко стекло)

2KOY + SiO2 = K2SiO3 + H2О

Процесс твердения жидкостекольных вяжущих может происходить как под воздействием окружающей среды (за счет поглощения двуокиси углерода), так и за счет специально вводимых веществ-отвердителей. В первом случае (естественный процесс) процесс протекает медленно и идет с поверхности, постоянно замедляясь к центру изделия, поэтому без отвердителей допускается использование данных вяжущих только в производстве веществ (материалов), применяемых в виде тонких пленок (пропитка, краски) Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + Si(OH)4

Механизм твердения объясняется образованием гелеобразного продукта (гидроксид кремния в формуле вроде как), который с течением времени частично полимеризуется и набирает прочность.

Для производства крупных изделий с применением жидкого стекла в качестве отвердителя используют кремнефтористый натрий Na2SiF6. В этом случае процесс твердения идет с одинаковой скоростью по всему объему материлала.

Жидкое стекло используют для изготовления жаростойких конструкционных бетонов, кислотоупорных бетонных изделий, а также в производстве огне- и биозащитных пропиток, производстве пористых теплоизоляционных материалов