- •I. Керамічні матеріали
- •1. Класифікація керамічних виробів
- •2. Сировина для виробництва кераміки
- •2.1. Глини
- •2.2. Топники
- •3.1. Подрібнення матеріалів
- •3.2. Дозування і змішування матеріалів
- •3.3. Приготування маси
- •3.4. Формування виробів
- •3.5. Теплова обробка виробів
- •4. Технолгія деяких видів кераміки
- •4.1. Стінова кераміка
- •4.2. Фасадна кераміка
- •4.2.1. Личкувальни цегла
- •4.2.2. Керамічні плитки різного призначення
- •4.3. Покрівельна кераміка (черепиця)
- •4.4. Керамічні заповнювачі (керамзит)
- •II. Зв’язні матеріали
- •1. Гіпсові зв’язні речовини
- •1.1. Класифікація гіпсових зв’язних речовин
- •1.2. Сировинні матеріали
- •1.3. Термічні перетворення гіпсу при нагріванні
- •1.4. Технологія виробництва низьковипалених гіпсових зв’язних речовин
- •1.4.1. Отримання гіпсу в гіпсоварильних котлах
- •1.4.2. Отримання гіпсу в обертових печах (сушарках)
- •1.4.3. Отримання гіпсу в апаратах суміщеного розмелювання і випалу
- •1.4.4. Отримання гіпсу в середовищі насиченому парою
- •1.4.5. Отримання гіпсу варінням в рідкому середовищі
- •1.5. Твердіння низьковипалених гіпсових зв’язних речовин
- •1.6. Властивості низьковипалених гіпсових зв’язних речовин
- •1.7. Використання низьковипалених гіпсових зв’язних речовин
- •1.8. Отримання високовипалених гіпсових зв’язних речовин
- •1.8.1. Ангідритове зв’язне (високовипалений гіпсовий цемент)
- •1.8.2. Високовипалений гіпс (естріх гіпс)
- •1.9. Підвищення водостійкості гіпсових зв’язних
- •2. Будівельне повітряне вапно
- •2.1. Різновидності будівельного вапна
- •2.2. Сировинні матеріали для одержання повітряного вапна
- •2.3. Процеси випалу вапняку
- •2.4. Печі для випалу вапняку
- •2.5. Технологічні схеми одержання повітряного вапна
- •2.5.1. Отримання меленого негашеного вапна
- •2.5.2. Гасіння вапна
- •2.6. Тверднення повітряного вапна
- •2.7. Властивості і застосування повітряного вапна
- •2.8. Виробництво силікатної цегли
- •3. Магнезіальні зв’язні речовини
- •4. Розчинне скло
- •5. Газосилікатні вироби
- •6. Портландцемент
- •6.1. Мінералогічний склад портландцементу
- •6.2. Сировина для виробництва портландцементу
- •6.3. Технологічне паливо для випалу клінкеру
- •6.4. Способи вробництва портландцементу
- •Технологічна схема виробництва цементу за мокрим способом приготування сировинної суміші
- •Технологічна схема виробництва цементу за сухим способом приготування сировинної суміші
- •6.5. Процеси, що протікають при випалі клінкеру
- •6.6. Розмелювання клінкеру і додатків
- •6.7. Гідратація і твердіння портландцементу
- •6.8. Корозія портландцементу та боротьба з нею
- •6.9. Властивості портландцементу та його використання
- •6.10. Різновидності цементів
- •III. Вироби із скла
- •1 Склоподібний стан та особливості його структури
- •2 Хімічний склад силікатного скла
- •3 Сировина для скловаріння
- •4 Приготування сировинної суміші - шихти
- •5 Характеристика способів формування скла
- •Вертикальне безчовникове витягування труб
- •Вертикальне човникове витягування труб
- •Вертикальне витягування вниз
- •Горизонтальне витягування листового скла
- •Горизонтальне витягування трубок
- •Періодичне прокатування скла
- •Безперервне прокатування скла
- •Видування на трубці
- •Подвійне видування
- •II. Зв’язні матеріали
- •III. Вироби із скла
2.6. Тверднення повітряного вапна
В залежності від фізико-хемічних процесів, що призводять до утворення затверділої маси розрізняють наступні типи тверднення:
- карбонатне;
- гідратне;
- гідросилікатне.
Карбонатне тверднення відбувається при звичайних температурах для виробів на основі гашеного вапна після часткової втрати води. Воно складається з двох фізико-хемічних процесів: 1) випаровування механічної води і кристалізації Са(ОН)2 з насиченого водяного розчину; 2) карбонізації поверхневих шарів з утворенням СаСО3.
На першому етапі відбувається перекристалізація дрібних частинок гідрооксиду кальцію в присутності води в частинки більшого розміру. При цьому кристали Са(ОН)2 зростаючись один з одним, утворюють кристалічний каркас, який цементує в єдиний каменеподібний конгломерат частинки зв’язного і наповнювачів. Процес кристалізації гідрооксиду кальцію відбувається повільно, що обумовлює невелику міцність вапняних зв’язних у перші місяці тверднення. Стіни, покладені на вапняному розчині, довший час залишаються сирими, так як продовжується повільне виділення вологи.
На другому етапі значний вклад в тверднення вапняних зв’язних вносить процес карбонізації гідрооксиду кальцію вуглекислим газом повітря, який відбувається з помітною швидкістю тільки в присутності вологи. Цей процес описується рівнянням:
Ca(OH)2 + CO2 + nH2O = CaCO3 + (n+1)H2O.
При цьому вивільняється 84 кДж/кг СаО тепла. В подальшому, утворена на поверхні плівка з вуглекислого кальцію перешкоджає проникненню вуглекислого газу повітря у внутрішні шари, гальмуючи процес карбонізації.
Процес карбонізації відбувається тільки на повітрі. Швидкість тверднення залежить від можливості доступу повітря до окремих частинок вапна. Карбонізація вапняного розчину при його вологості від 0,3 до 4 % в перші 4-6 тижнів відбувається дуже швидко, а потім сповільнюється. Після 6 тижнів більша частина гідрооксиду кальцію перетворюється в карбонат, а через рік кристалічний гідрооксид кальцію у поверхневих шарах більше не фіксується. Є випадки, коли сухий чи навіть пластичний гідрооксид кальцію зберігався в стінах споруд, зведених десятки чи навіть сотні років тому.
Хемічна взаємодія вапна з кварцовим піском чи з породами, що містять активний SiO2 при звичайних температурних умовах тверднення відбувається надзвичайно повільно і практичного значення для наростання міцності немає.
Пористість при карбонізації змінюється незначно.
Гідратне тверднення відбувається при замішуванні водою меленого негашеного вапна. Його суть полягає в гідратації СаО в умовах, які забезпечують утворення міцного і щільного конгломерату, що складається переважно з Ca(OH)2 в гелеподібному та кристалічному стані. Після замішування з водою з пересиченого йонами Са2+ розчину спочатку утворюється значна кількість колоїдного гідрооксиду кальцію. Цей гідрат швидко коагулює в гель, що склеює зерна зв’язного і наповнювачів в єдиний каменеподібний конгломерат. Поступове відсмоктування води внутрішніми шарами зерен вапна, а також її випаровування призводить до ущільнення і зміцнення гелеподібного гідрооксиду кальцію. Подальша кристалізація гідрооксиду кальцію сприяє збільшенню міцності. Також підвищує міцність затверділого каменю і карбонізація Ca(OH)2.
Сильне тепловиділення і як наслідок інтенсивне паровиділення під час гідратаційного тверднення призводить до послаблення і руйнування структури. Розпушенню структури також сприяє збільшення об’єму твердої фази при переході СаО в гідрооксид. У зв’язку з цим при гідратаційному твердненні необхідно забезпечити низку умов:
1) рівномірного відведення теплоти гідратації;
2) використання жорстких форм, які не допускають збільшення об’єму маси, що твердне;
3) введення додатків (гіпс, СДБ та інші), які сповільнюють процес гідратації вапна.
Рівномірний випал і тонке подрібнення вапна покращують умови його гідратного тверднення.
Гідросилікатне тверднення відбувається у спеціальних апаратах – автоклавах в присутності водяних парів при підвищеній температурі (175-200 оС) і тиску (0,9-1,6 МПа). При цьому відбувається хемічна взаємодія між вапном і SiO2 наповнювачів з утворенням гідросилікатів кальцію, які цементують вапняно-піщану суміш в міцний каменеподібний матеріал. На даний час ідентифіковано понад 20 гідросилікатів кальцію. В загальному процес гідросилікатного тверднення описується рівнянням:
mCa(OH)2 + nSiO2 + kН2О mCaO*nSiO2*(k+m)Н2О
В даний час переважає думка, що при автоклавній обробці вапно та оксид силіцію розчиняються в рідкій фазі і взаємодіють в розчині, з якого викристалізовуються гідросилікати кальцію. В залежності від складу сировинної суміші та умов автоклавної обробки утворюється переважно той чи інший гідросилікат кальцію. Процес гідросилікатного тверднення лежить в основі одержання силікатної цегли і силікатних бетонів.