15. Вычислить расход глины (по массе и объему), необходимый для изготовления 1000 шт. кирпича 1 НФ, если средняя плотность полученного кирпича 1600 кг/м3, средняя плотность сырой глины в карьере 1500 кг/м3, ее влажность 12 %, потери при прокаливании при обжиге сырца (сырой глины) в печи 6 % от массы сухой глины.

3. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

3.1. Общие сведения

Неорганическими (минеральными) вяжущими веществами называются порошкообразные вещества, которые при затворении водой образуют пластичное тесто, способное в результате физикохимических процессов с течением времени затвердевать и переходить в камневидное состояние.

Неорганические вяжущие вещества подразделяются на воздушные, которые обладают способностью твердеть и длительно сохранять прочность только на воздухе, и гидравлические, которые твердеют и длительно сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.

Квоздушным вяжущим веществам относятся: известь воздушная, гипсовые вяжущие, магнезиальные вяжущие, жидкое стекло.

Кгидравлическим вяжущим веществам относятся: портландцемент и его разновидности, глиноземистый цемент.

Воздушная известь – вяжущее вещество, получаемое путем обжига до возможно более полного разложения чистых и доломитизированных известняков или мела, содержащих не более 6 % глины. При содержании в извести до 5 % оксида магния ее называют каль-

высокомагнезиальной или доломитовой.

Технические требования к извести нормируются требованиями ГОСТ 9179-77* (прил. 5). Качество извести характеризуют следующие показатели: содержание активных оксидов CaO и MgO; содержание активного MgO; количество непогасившихся зерен; скорость гашения; потери при прокаливании. По содержанию активных оксидов CaO и MgO воздушная известь делится на три сорта.

Гипсовые вяжущие, получаемые путем термической обработки природного двуводного гипса и ангидрита, подразделяются на низко-

20

обжиговые (быстротвердеющие) и высокообжиговые (медленнотвердеющие).

К низкообжиговым вяжущим относят строительный и высокопрочный гипс. К высокообжиговым вяжущим относят ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс (эстрихгипс).

Технические требования к гипсу строительному нормируются ГОСТ 125-79* (прил. 6). Качество строительного гипса характеризуют следующие показатели: тонкость помола; нормальная густота гипсового теста, сроки схватывания; предел прочности гипсового камня при изгибе и сжатии. По пределу прочности гипсового камня при сжатии и изгибе строительный гипс подразделяется на марки: Г-2; Г-

3; Г-4; Г-5; Г-6; Г-7; Г-10; Г-13; Г-16; Г-19; Г-22; Г-25.

Цемент – собирательное название группы гидравлических вяжущих, главной составной частью которых являются силикаты и алюминаты кальция, образующиеся при обжиге сырьевой смеси до спекания или до плавления. Из числа цементов разных видов наиболее важное значение имеет портландцемент.

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70 – 80 %). Портландцемент получают тонким помолом цементного клинкера и природного гипса (3 – 5 %).

Портландцемент с минеральными добавками содержит до 10 % активных минеральных добавок осадочного происхождения или до 20 % гранулированного доменного шлака. Регулируя минералогический состав цементного клинкера, вид и количество добавок, получают следующие разновидности портландцемента: сульфатостойкий, быстротвердеющий, пуццолановый, пластифицированный, гидрофобный, шлакопортландцемент, декоративные и другие специальные цементы.

Технические требования к портландцементу нормируются ГОСТ 10178-85 и ГОСТ 31108-2003. Качество портландцемента характеризуют следующие показатели: тонкость помола; нормальная густота цементного теста и сроки его схватывания; равномерность изменения объема цемента; предел прочности при изгибе и сжатии образцов-балочек, изготовленных из цементно-песчаного раствора.

По пределу прочности при сжатии и изгибе портландцемент подразделяют по ГОСТ 10178-85 на марки 300; 400; 500; 550; 600 (табл. П.7.1). В соответствии с ГОСТ 31108-2003 по прочности на сжатие в возрасте 28 суток цементы подразделяются на классы: 22,5;

21

32,5; 42,5; 52,5. По прочности на сжатие в возрасте 2 (7) суток (скорости твердения) каждый класс цементов, кроме класса 22,5, подразделяют на два подкласса: Н (нормальнотвердеющий) и Б (быстротвердеющий). Требования к физико-химическим свойствам цементов приведены в табл. П.7.2.

3.2. Примеры решения задач

1. Сколько комовой извести можно получить при обжиге 100 т известняка, имеющего влажность 5 %, содержание глинистых и песчаных примесей по 10 %?

Решение. Масса сухого известняка после испарения воды И = 100 / (1 – 0,05) = 95 т.

Из глинистых примесей Al2O3·2SiO2·2H2O, молекулярная масса которых 102+120+36 (прил. 3), происходит удаление химически связанной воды. Ее содержание

36 / (102+120+36) = 0,14.

Содержание в известняке глинистых примесей после испарения

воды

Г = 0,1·95·(1 – 0,14) = 8,17 т.

Содержание песчаных примесей в известняке П = 0,1·95 = 9,5 т.

Масса чистого известняка Ич = 95 – (8,17+9,5) = 77,33 т.

Реакция разложения известняка

CaCO3 = CaO+CO2.

Молекулярные массы веществ (см. прил. 3) следующие: 100 = 56+44.

Масса извести, изготовленной из 1 т CaCO3,

И1 = 1·56 / 100 = 0,56 т.

Масса чистой комовой извести из 77,33 т известняка Ички = 0,56·77,33 = 43,304 т.

Выход комовой извести с учетом примесей Ики = 43,304+8,17+9,5 = 60,974 т.

2. Какой объем известкового теста будет получен при гашении 10 т негашеной извести, если активность извести (содержание СаО) 80 %, содержание воды в тесте 50 %, средняя плотность известкового теста 1400 кг/м3?

22

Решение. Образование гашеной извести происходит по реакции

СаО+Н2О = Са(ОН)2 Молекулярные массы веществ (см. прил. 3) таковы: 56+18 = 74.

При указанной активности извести в химическую реакцию с водой вступит 80 % извести

И = 10 000∙0,8 = 8000 кг.

Примеси составят П = 10 000 – 8000 = 2000 кг.

Тогда масса гидратной извести Са(ОН)2 с учетом массы примесей будет равна

Иг = (8000∙74 / 56)+2000 = 10 571+2000 = 12 571 кг.

В известковом тесте известь и вода составляют по 50 % массы. Тогда масса теста Ит = 12 571∙2 = 25 142 кг.

Объем известкового теста

Vт = 25 142 / 1400 = 17,96 м3.

3. Сколько содержится в 1 м3 известкового теста гидроксида кальция и воды, если средняя плотность известкового теста равна 1400 кг/м3? Истинная плотность гидроксида кальция равна 2050 кг/м3.

Решение. Содержание воды в 1 м3 известкового теста В = 1400 – x,

где х – содержание гидроксида кальция.

Сумма объемов извести и воды равна 1 м3 (1000 л), тогда

х / 2,05 + (1400 – х) /1 = 1000,

откуда

х = 780 кг, или 781 ∙ 100/1400 = 55 %.

Содержание воды В = 1400 – 781 = 619 л, или 100 – 55 = 45 %.

4. Сколько полуводного (строительного) гипса можно получить после термической обработки 50 т гипсового камня?

Решение. Определяют соединения, входящие в сырье и продукты его термической обработки:

СаSO4 2Н2О =СаSО4 0,5Н2О +1,5Н2О

Молекулярные массы этих соединений (см. прил. 3)

172,13 = 145,13+27.

Масса полуводного гипса: 50 000∙145,13 / 172,13 = 42 155 кг.

23

5. Привести условное обозначение гипсового вяжущего, имеющего следующие показатели. Сроки схватывания: начало – 8 мин, конец – 25 мин. Остаток на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм – 2 %. Предел прочности образцов-балочек размером 40 х 40 х 160 мм в возрасте 2 ч составляет на изгиб 4,6 МПа, на сжатие 12 МПа (прил. 6).

Решение. Г-10 Б III.

6. Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении В/Ц = 0,35, если химически связанная вода составляет 18 % от массы цемента, плотность которого 3100 кг/м3.

Решение. Состав цементного теста (по массе) Ц:В = 1:0,35. Примем, что для приготовления цементного теста взято 1000 кг цемента (Ц). Тогда количество воды (В) будет 350 кг, а количество химически связанной воды (Вхим) – 180 кг.

Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом,

Vцт = Ц + В =1000 + 350 = 0,67 м3.

ρц ρв 3100 1000

Абсолютный объем, занимаемый цементным камнем,

Относительная плотность цементного камня

Vцк/Vцт =0,50/0,67 =0,746.

Пористость цементного камня

П =(1−Vцк ) 100 = (1 – 0,746)∙100 = 25,4 %.

Vцт

7. При испытании образцов-балочек размером 40 х 40 х 160 мм в возрасте 7 суток показатели предела прочности при изгибе были: 3,6; 3,4; 3,0 МПа. Среднеарифметическое значение предела прочности при сжатии составило 29,8 МПа. Определить марку и класспортландцемента.

Решение. Среднеарифметическое значение предела прочности при изгибе

R7изг = (3,4 + 3,6) / 2 = 3,5 МПа.

Зависимость между пределом прочности образцов в возрасте 28 суток и пределом прочности образцов в возрасте 7 суток имеет логарифмический характер

R28 = Rn∙lg28 / lgn,

где n – время твердения, сут.

24