- •Isbn 978-9965-876-43-1
- •Isbn 978-9965-876-43-1
- •Содержание
- •Введение
- •1 Неорганические вяжущие вещества
- •1.1 Цемент
- •1.1.1 История
- •1.1.2 Экономика
- •1.1.3 Определение клинкера, цемента и добавок, вводимых при помоле
- •1.1.4 Состав сырьевой муки
- •1.1.5 Портландцементный клинкер
- •1.1.5.1 Номенклатура фаз клинкера
- •1.1.5.2 Алит
- •1.1.5.3 Белит
- •1.1.5.4 Фазы алюмината
- •1.1.5.5 Фаза феррита
- •1.1.5.6 Другие фазы клинкера
- •1.1.5.7 Состав и место происхождения
- •1.1.6 Анализ сырьевой муки, клинкера и цемента
- •1.1.7 Производство цемента
- •1.1.7.1 Сырье и топливо
- •1.1.7.1.1 Сырьевые материалы
- •1.1.7.1.2 Отходы
- •1.1.7.1.3 Добыча, переработка сырья, помол сырьевой муки и гомогенизация
- •1.1.7.2 Процесс обжига цементного клинкера
- •1.1.7.2.1 Процессы обжига
- •1.1.7.2.2. Топливо
- •1.1.7.2.3. Помол цемента
- •1.1.7.2.4. Тонкость помола и гранулометрический (зерновой) состав цемента
- •1.1.7.3. Хранение, упаковка, отгрузка цемента потребителю
- •1.1.8. Компоненты стандартного цемента
- •1.1.8.1. Основные составляющие портландцементного клинкера (k)
- •1.1.8.2 Мелкие составляющие
- •1.1.8.3 Сульфат кальция
- •1.1.8.4 Добавки к цементам
- •1.1.9 Цемент в соответствии со стандартом
- •1.1.9.1. Физические и химические свойства цементов по европейскому стандарту
- •1.1.9.2 Цементы со специальными свойствами
- •1.1.9.3 Тампонажный цемент
- •1.1.10 Гидратация
- •1.1.10.1 Реакция силикатов (c3s, c2s)
- •1.1.10.2 Реакции гидратации алюмината (c3a)
- •1.1.10.3 Гидратация феррита (c4af)
- •1. Модель Тейлора
- •2. Модель Старка
- •1.1.10.4 Гидратация цементов
- •1.1.10.5 Реакции вторичных составляющих
- •1.1.10.6 Гидратация цемента содержащего гранулированный шлак
- •1.1.10.7 Реакции пуццолановых материалов
- •1.1.10.8 Замедление затвердевания
- •1.1.11 Структура цементного камня
- •1.2 Строительная известь
- •1.2.1 Историческое и экономическое положение
- •1.2.2 Месторождения сырья
- •1.2.3 Производство извести
- •1.2.3.1 Добыча и переработка известняка
- •1.2.3.2 Обжиг извести
- •1.2.3.2.1 Шахтная печь на коксовом (угольном) и газовом топливе
- •1.2.3.2.2 Вращающаяся трубчатая печь
- •1.2.3.2.3 Противоточная регенеративная печь (ggr-печь)
- •1.2.3.2.4 Шахтная кольцевая печь
- •1.2.3.3 Помол и отгрузка обожженной извести
- •1.2.3.4 Гашение извести
- •1.2.4 Применение известковых продуктов
- •1.2.5 Требования гост 9179–79 к строительной извести
- •1.3 Гипс
- •1.3.1 История и экономика
- •1.3.2 Физико-химические основы гипсовых вяжущих
- •1.3.2.1 Фазы в системе CaSo4 - h2o
- •1.3.2.2 Кристаллические структуры, двойные соли, смешанные кристаллы
- •1.3.3 Месторождения и сырьё
- •1.3.3.1 Природный гипс, природный ангидрит
- •1.3.3.2 Химический гипс
- •1.3.3.3 Уддг-гипс
- •1.3.4 Производство кальциево-сульфатных вяжущих
- •1.3.4.1 Технологические процессы при производстве кальциево-сульфатных вяжущих
- •1.3.4.1.1 Автоклавный способ производства α-полугидрата
- •1.3.4.1.2 Гипсоварочный котел для производства ß-полугидрата
- •1.3.4.1.3 Метод высокотемпературного обжига гипса (многофазового гипса) на колосниковой решетке
- •1.3.4.2 Свойства способных к затвердеванию сульфатов кальция
- •1.3.5 Гидратация CaSo4-вяжущих
- •1.3.5.2 Природный -, уусдг - и химический ангидрит
- •1.3.5.3 Свойства обработанных гипсовых строительных материалов
- •1.3.5.4 Другие области применения
- •1.3.5.5 Нормы, химический анализ и фазовый анализ
- •1.3.5.6 Требования гост 125-79 к качеству строительного гипса
- •1.4 Другие неорганические вяжущие материалы
- •1.4.1 Глинозёмистый цемент
- •1.4.1.1 Производство
- •1.4.1.2 Химический и минералогический состав
- •1.4.1.3 Гидратация
- •1.4.1.4 Области применения
- •1.4.2 Магнезиальное вяжущее
- •1.4.3 Фосфатные вяжущие
- •1.4.3.1 Магнезиально-фосфатные вяжущие
- •1.4.3.2 Кальциево-фосфатные вяжущие
- •1.4.3.3 Алюминиево-фосфатные вяжущие
- •2 Строительно-химические добавки
- •2.1 Пластификаторы (разжижители), добавляемые при изготовлении бетона
- •2.2 Пластификаторы (разжижители), добавляемые в бетонные смеси
- •2.2.1 Поликонденсаты
- •2.2.1.1 Нафталинсульфоновая кислота-формальдегид-смола
- •2.2.1.2 Меламин-формальдегид-сульфитные смолы
- •2.2.2 Поликарбоксилаты
- •3 Системы стройматериалов
- •3.1 Бетон
- •3.1.1 Передвижные бетонные заводы
- •3.1.2 Бетон для сборных железобетонных элементов
- •3.1.3 Самоуплотняющийся бетон
- •3.2 Строительный раствор
- •3.2.1 Стяжка
- •3.2.2 Выравнивающие массы
- •3.2.3 Плиточный клей
- •3.2.4 Затирка и массы
- •3.2.5 Цементный раствор
- •3.2.6 Штукатурка
- •3.3 Гипсокартон
- •3.4 Краски и лаки
- •3.5 Цементирование глубинных скважин
- •4 Обзор (Заключение)
- •Литература
- •Химия строительных материалов
- •Химия строительных материалов учебник
1.4.3 Фосфатные вяжущие
Фосфатные вяжущие являются негидравлическими вяжущими материалами, которые могут рассматриваться как наиболее важные представители кислотно-основных вяжущих и способны затвердевать как гидратно, так и при помощи нейтрализации. Основанием для процесса схватывания и затвердевания является реакция одного скорее кислотного с другим скорее основным компонентом; продукт является солью или гидратизированной солью. Кислым компонентом может быть какая-либо неорганическая кислота или кислая соль (например, кислые фосфаты и полифосфаты аммония и щёлочи) или даже органические хелатообразователи. Основной компонент состоит обычно из основного или слабо амфотерного оксида металла (например, Al2O3, MgO, CaO, ZnO), или гидроксида (например, (Al(OH)3, Mg(OH)2) или других соединений, которые должны быть более основными, чем кислые компоненты. Из множества других возможных систем некоторые были исследованы более детально [33, 210].
1.4.3.1 Магнезиально-фосфатные вяжущие
Основной состав магнезиально-фосфатных вяжущих базируется на порошкообразном MgO и растворимом в воде кислом фосфате. Важнейшим представителем при этом является гидрогенный фосфат аммония ((NH4)2HPO4), который либо добавляется к MgO вместе с водой для затворения, либо перед затворением подмешивается к нему в сухом виде. Во время схватывания и затвердения протекает следующая реакция:
MgO + (NH4)2HPO4 + 5H2O → NH4MgPO4·6H2O + NH3 Уравнение 40
Основным продуктом этой реакции является струвит (NH4MgPO4·6H2O), в качестве нежелательных побочных продуктов могут возникнуть диттмарит (NH4MgPO4·H2O), шертелит (NH4)2Mg(HPO4)2·4H2O) и фосфаты магния.
Для производства хорошо перерабатываемой массы 30-50 мл насыщенного раствора (NH4)2HPO4 (растворимость 57,5 г в 100 мл воды при 100 С) перемешиваются со 100 г MgO. Эта реакция сильно экзотермическая и уже через 1 час вяжущее средство затвердевает. Более чем 50% окончательной твёрдости достигается в течение 4 часов. Прочность на сжатие 28d хорошего магнезиально-фосфатного вяжущего составляет более 50 мегапаскаль. Чтобы замедлить очень быструю реакцию, могут использоваться, например, борная кислота и её соли, бура или силикат натрия. Для того, чтобы не оказать негативного влияния на конечную твёрдость, можно использовать до 10 весовых % буры. Основными областями применения магнезиально-фосфатных вяжущих являются растворы и бетоны для срочных ремонтных работ, например, для ремонта выбоин на бетонных дорожных покрытиях. Этот вяжущий материал достигает при этом очень хорошую связь с грунтовой поверхностью, имеет примерно такой же коэффициент теплового расширения как у бетона и обладает высокой морозоустойчивостью. Несмотря на начинающееся с 2000 С постепенное обезвоживание продукта гидратации, снижение прочности и усадка при нагревании до 10000 С являются умеренными и поэтому это вяжущее пригодно для высокотемпературного использования [210].
1.4.3.2 Кальциево-фосфатные вяжущие
Кальциево-фосфатные вяжущие состоят из основного ортофосфата кальция Ca3(PO4)2·CaO (в литературе обозначается и как Ca4(PO4)2O - тетрафосфат кальция) и фосфата, который является более кислым, чем гидроксиапатит, преимущественно гидрофосфат кальция с CaНPO4·2Н2O или без кристаллизационной воды (CaНPO4). После затворения смеси этих компонентов водой оба этих фосфата растворяются до тех пор, пока величина pH не достигнет 7,4. Начиная с этой величины, данный раствор будет перенасыщен гидроксиапатитом, из-за чего он выпадет в осадок и начнётся схватывание и твердение:
CaHPO4·2H2O + Ca4(PO4)2O → Ca5(PO4)3OH + 2H2O Уравнение 41
В качестве метастабильных побочных продуктов осаждения могут выступать также и трикальциевый фосфат Ca3(PO4)2 и октафосфат кальция Ca8Н2(PO4)6 ·5Н2O. Так как растворимость обоих соединений выше, чем у гидроксиапатита, то со временем они также преобразуются в гидроксиапатит.
Так как эти реакции протекают относительно медленно, то для ускорения схватывания и повышения прочности часто используются разбавленная фосфорная кислота или органические кислоты. Время схватывания кальциево-фосфатного вяжущего может регулироваться изменением величины pH, что возможно, например, с помощью системы XН2PO4/ X2НPO4 (с X= NH4´, Na´ или K´). Другой возможностью для сокращения времени схватывания является использование кристаллического гидроксиапатита, который может служить центром кристаллизации. Дозировка может составлять от нескольких весовых процентов до 40.
Основными областями применения кальциево-фосфатных вяжущих являются медицина и стоматология [210].