43. Ефективні керамічні стінові матеріали. Переваги та недоліки.

Незважаючи на певні успіхи у виробництві індустріальних стінових матеріалів (великих блоків, панелей), на частку дрібноштучних виробів (цегли і дрібних блоків) доводиться все ще близько 2/з загального випуску стінових кам'яних матеріалів, в тому числі випуск керамічної цегли становить майже половину всіх стінових матеріалів. Поряд з цеглою звичайним керамічним в групу стінових керамічних матеріалів входять різні види більш ефективних керамічних матеріалів (цегла пустотіла, пористо-пустотіла, легкий, пустотілі камені), а також великорозмірні стінові цегляні блоки і панелі заводського виготовлення. По щільності і теплотехнічними властивостями керамічні цегла та камені для стін ділять на три групи Ефективні керамічні вироби мають меншу середню щільність і більш низьку теплопровідність, ніж суцільна цегла. Вони мають достатньою міцністю, а деякі з них (камені) мають великі розміри, ніж звичайний цегла. Застосування ефективних виробів дає можливість знизити товщину і масу огороджувальних конструкцій, витрата керамічних матеріалів і розчину для кладки і знизити вартість будівництва. Наприклад, застосування высокопустотного керамічного каменю дозволяє скоротити товщину зовнішніх стін з 64 до 38 см, тобто на 40 %. Але цегла, в тому числі і ефективний, і дрібні камені є дрібноштучних матеріалом. Виготовлення з них стінових панелей і великих блоків у заводських умовах дозволяє отримувати індустріальні вироби. Стінові керамічні матеріали характеризуються пористістю, яка контролюється водопоглинанням (за Гостом не менше 6...8 % залежно від виду стінового керамічного виробу і його марки). Це вимога стандарту означає, що керамічний матеріал, що має водопоглинання менше вказаної величини, недостатньо порист і відрізняється підвищеною теплопровідністю і буде погано зчіплюватися з будівельним розчином. Морозостійкість стінових керамічних матеріалів повинна бути не менш 15 циклів, крім цегли будівельного легкого, який повинен витримувати не менше 10 циклів.

44. Портландцемент. Виготовлення, властивості, застосування.

Портландцеме́нт  — гідравлічна в’яжуча суміш, високоякісний цемент, який використовується для цементування свердловин. Одержують подрібненням суміші клінкеру, гіпсу і активних добавок. У складі портландцементу переважають силікати кальцію (70-80%). Цей вид цементу найбільш широко застосовуваний у всіх країнах.

Назву дістав від однойменного острова Портланд (англ. Portland) в Англії, позаяк за кольором схожий на природний камінь, що там видобувається.

Основою портландцементу є силікати кальцію (аліт та беліт).

Процес виробництва

Портландцемент одержують тонким подрібненням клінкеру і гіпсу. Клінкер — продукт рівномірного випалу до спікання однорідної сировинної суміші, що складається з вапняку і глини певного складу, що забезпечує переважання силікатів кальцію (3СаО ∙ SiO₂ і 2СаО ∙ SiO₂ 70-80%).

Найпоширеніші методи виробництва портландцементу так звані «сухий» і «мокрий». Все залежить від того, яким способом змішується сировинна суміш — у вигляді водних розчинів або у вигляді сухих сумішей.

При подрібненні клінкеру вводять добавки: 1,5 … 3,5% гіпсу CaSO₄ ∙ 2H₂O (у перерахунку на ангідрид сірчаної кислоти SO₃) для регулювання термінів схоплювання, до 15% активних мінеральних добавок — для поліпшення деяких властивостей і зниження вартості цементу.

Сировиною для виробництва портландцементу служать суміші, що складаються з 75 … 78% вапняку (крейди, черепашнику, вапнякового туфу, мармуру) і 22 … 25% глин (глинистих сланців, суглинків), або вапнякові мергелі, використання яких спрощує технологію. Для отримання необхідного хімічного складу сировини використовують коригуючі добавки: піритні недогарки, колошниковий пил, боксити, піски, опоки, трепели.

При мокрому способі виробництва зменшується витрата електроенергії на подрібнення сировинних матеріалів, полегшується транспортування і перемішування сировинної суміші, вище гомогенність шламу і якість цементу, однак витрата палива на випал і сушіння становить на 30-40% більше ніж при сухому способі.

Випалення сировинної суміші проводиться при температурі 1470 ° C протягом 2 … 4:00 в довгих обертових печах з внутрішніми теплообмінними пристроями, для спрощення синтезу необхідних мінералів цементного клінкеру. В обпікає матеріалом відбуваються складні фізико-хімічні процеси. Обертову піч мокрого способу умовно можна поділити на зони:

сушіння (температура матеріалу 100 … 200 ° C — тут відбувається часткове випаровування води);

підігріву (200 … 650 ° C — вигорають органічні домішки і починаються процеси дегідратації і розкладання глинистого компонента). далі при температурах 600 … 1000 ° C відбувається розпад алюмосилікатів на оксиди і метапродукти.

декарбонізації (900 … 1200 ° C) відбувається декарбонізація вапнякового компонента: СаСО₃ → СаО + СО₂, одночасно триває розпад глинистих мінералів на оксиди. В результаті взаємодії основних (СаО, MgO) і кислотних оксидів (Al₂O₃, SiO₂) у цій же зоні починаються процеси твердофазових синтезу нових сполук (СаО ∙ Al₂O₃ — скорочений запис СА, який при більш високих температурах реагує з СаО і врешті жідкофазового синтезу утворюється С₃А), що протікають ступінчасто;

екзотермічних реакцій (1200 … 1350 ° C) завершется процес твердофазових спікання матеріалів, тут повністю завершується процес утворення мінералів 3 з 4 основних мінералів клінкеру;

спікання (1300 → 1470 → 1300 ° C) часткове плавлення матеріалу, в розплав переходять клінкерні мінерали крім C₂S, який взаємодіючи з рештою в розплаві СаОутворює мінерал Аліт (С₃S);

охолодження (1300 … 1000 ° C) температура знижується повільно. Частина рідкої фази кристалізується з виділенням кристалів клінкерних мінералів, а частина застигає у вигляді скла.

Дізнатися даний вид цементу можна за зовнішнім виглядом — це зеленувато-сірий порошок. Як і всі цементи, якщо до нього додати воду, він при висиханні приймає камнеподібний стан і не має суттєвих відмінностей за своїм складом та фізико-хімічними властивостями від звичайного цементу.

Різновиди портландцементу:

• звичайний,

• швидкотверднучий,

• гідрофобний,

• пластифікований,

• сульфатостійкий,

• тампонажний (призначений для кріплення нафтових і газових свердловин, для капітального ремонту свердловин; Марки Т.ц. за міцністю на стиск 400 і 500),

• білий,