Вопрос 2:

Вяжущими веществами называют естественные или искусственные порошокобразные материалы, которые в смеси с водой образуют пластические массы (тесто), со временем затвердевающие и связывающие в монолит раздельные каменные материалы. Затвердевание пластической массы происходит под влиянием физико-химических процессов.

Простейшим примером вяжущего вещества является глина. Глина как вяжущее вещество в креплении горных выработок не применяется, так как под влиянием воды она теряет вяжущие свойства.

Органические вяжущие вещества (битумы, дегти, асфальты) не могут обеспечить хорошую механическую связь отдельных кусков.

Другие вяжущие вещества (известь,цемент) твердеют благодаря химическим процессам, происходящим между вяжущим веществом и водой или углекислым газом воздуха.

Вяжущие вещества называются гидравлическими, если твердение их происходит в результате химической реакции с водой. Гидравлические вяжущие вещества могут твердеть и на воздухе, но при обязательном присутствии воды.Воздушные вяжущие твердеют только на воздухе.

Гидравлические вяжущие вещества могут твердеть как в воде, так и на воздухе, если воды, входящей в состав раствора, достаточно для химической реакции. Эти вяжущие вещества в креплении горных выработок получили преимущественное распространение. К ним относятся различные цементы.

Цемент представляет собой продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого равномерным обжигом сырья до спекания. Для крепления горных выработок применяют различные цементы, из которых наибольшее распространение получили портландцемент, глиноземистый, шлакопортландцемент и цемент с гидравлическими добавками.

Портландцемент - продукт тонкого помола клинкера, получаемого путем спекания до обжига материалов содержащих углекислую известь и глину. Чем тоньше помол клинкера, тем больше химическая активность цемента и лучше его качество.

Смесь цемента с водой называют цементным тестом, в котором при нормальной густоте содержится 23-33% воды. Срок схватывания цементного теста зависит не только от состава цемента и топкости помола, но и от количества и температуры добавляемой воды, а также температуры и влажности воздуха. Срок схватывания цементного теста оказывает большое влияние на прочность крепи: если тесто поступило на место возведения крепи уже схватившимся, чего следует избегать, то прочность крепи резко снижается. Цементное тесто, схватившееся ранее нормативного срока, можно использовать только после его оживления. Но прочность крепи будет все же пониженной. Портландцемент выпускается шести марок: 200;250;300;400;500;600. Марка цемента определяется пределом прочности на сжатие (кг/см2) образца через 28 дней затвердения водой. При длительном хранении цемент стареет, марка его понижается через 1 год до 40%.

Портландцемент получил наиболее широкое применение для крепления горных выработок, но при отсутствии агрессивных вод.

Пуццолановые цементы ( портландцементы с активными гидравлическими добавками) получаются путем совместного помола цементного клинкера и активной кислой гидравлической добавки. В качестве гидравлической добавки применяют тонкоизмельченную смесь кремнеземистых пород- трепел, пемзу, трас, диатомит, туфы...

Свойства пуццолановых цементов почти такие же, что и портландцементов, однако твердение в первое время происходит менее интенсивно.

Шлакопортландцемент получают совместным или раздельным помолом цементного клинкера и гранулированного шлака. Прочность нарастает медленнее, чем у портландцемента, но стойкость против действия минерализованных вод - выше.

Шлаковые цементы изготовляют из гранулированного доменного шлака. В качестве возбудителей твердения шлака (активаторов) применяют сульфатные (природный ангидрит, полуводный или двуводный гипс) и щелочные (доломит, портландцементный клинкер или известь) добавки.

Устойчивость шлаковых цементов в агрессивных условиях выше, чем портландцементов.

Глиноземистый цемент является быстротвердеющим гидравлическим вяжущим веществом, изготовленного обжигом клинкера, бокситов и известняков. Главной, наиболее активной частью глиноземистого цемента, придающей ему высокую прочность в ранние сроки твердения при нормальном схватывании, является однокальциевый алюминат.

Расширяющийся цемент получают путем тщательного смешивания глиноземистого цемента со строительным гипсом и высокоактивным гидроалюминатом кальция. Цемент быстро схватываемся и быстро твердеет, при твердении увеличивается в объеме на 1-1,5%.

Быстротвердеющий цемент является обычным портландцементом с повышенным содержанием трехкальциевого силиката и гипса, помол его более тонок, чем портландцемента.

Строительные растворы.

Раствором называют смесь вяжущего вещества с мелким инертным заполнителем (песком, шлаком) и водой. Различают растворы известковые, цементные и смешанные. Состав известковых и цементных растворов обозначается формулой 1:П, что означает: на одну весовую часть вяжущего вещества добавляетсия П весовых частей песка.

Растворы могут быть жирными, нормальными и тощими. Нормальным называют раствор, в котором все пустоты между частицами песка заполнены вяжущим веществом (состав нормального цементно-песчаного раствора 1:3 по весу). Если раствор содержит вяжущего вещества больше чем необходимо, то его называют жирным. Если вяжущего вещества не хватает, называют тощим.

Свежеприготовленный раствор характеризуется консистенцией, удобоукладываемостью и способностью удерживать воду.

Для крепления горных выработок используют растворы марок 30;50;80. К смешанным растворам, применяемым для крепления горных выработок, относятся известково-цементные.

Добавки извести повышают пластичность и удобоукладываемость раствора, кроме того, раствор получает более высокую водоудерживающую способность.

Растворы приготовляют в растворомешалках, продолжительностьперемешивания около 1,5-2,5 мин. При введении добавок срок перемешивания увеличивается до 3,5-5,0 мин. Применение инертных добавок, требует также более длительного перемешивания.