Классификация вяжущих веществ
ВВ подразделяют на минеральные и органические.
Минеральные (неорганические) и органические вяжущие вещества.
- материалы, обычно в порошкообразном состоянии, способные при смешивании с водой или растворами некоторых солей, образовывать пластичное тесто, необратимо переходящее со временем в камневидное состояние.
- органические вяжущие вещества – это природные или техногенные материалы, состоящие из высокомолекулярных соединений в жидком, вязко-пластичном или твёрдом состоянии (комнатной темп.), обладающие высокими адгезионными свойствами, по отношению к каменным материалам.
Минеральные вяжущие вещества
1) Воздушные. Твердеют и сохраняют основные свойства только на воздухе.
2) Гидравлические. твердеют и сохраняют свойства на воздухе и в воде. (большинство цементов)
Гипсовые вяжущие вещества: разновидности, технические требования к ним, технология производства гипсовых вяжущих, минералогический состав, твердение, применение в строительстве.
Гипсовое вяжущее – тонкоизмельченные продукты термической обработки природных или техногенных разновидностей сульфата кальция, способные при затворении водой схватываться, твердеть и сохранять прочность в воздушно-сухих условиях.
Гипсовые вяжущие делятся на:
1. Низкообжиговые вяжущие вещества могут состоять из бета-модификации и из кристаллов альфа-модификации. Алебастром часто называют низкообжиговый гипс.
Кристаллы бета-модификации более мелкие и имеют высокую удельную поверхность, поэтому на смачивание вяжущего требуется повышенное количество воды.
Альфа-модификация состоит из более крупных кристаллов, водопотребность заметно меньше. пористость камня получается 35%. Данной модификации присущи высокие марки по стандарту.
2. К высокообжиговым гипсам относятся:
а) ангидритовый цемент, его получают либо высокотемпературным обжигом гипсового камня, либо помолом горных пород ангидрита.
Это вяжущее крайне медленно твердеет и для ускорения процесса вводят от 3 до 5% извести CaO. Сроки схватывания: начало не ранее 30 минут, конец не позднее 24 часов. Rсж от 5 до 20 Мпа.
б) эстрих-гипс. Его получают обжигом гипсового камня при температуре 800-1000 градусов.
Катализатор твердения CaO (ускоритель) образуется в процессе обжига, т.е. Исключается технологическая операция его введения. В остальном эстрих-гипс имеет те же свойства и марки, что и ангидритовый цемент.
Технические требования:
В зависимости от предела прочности на сжатие различают следующие марки гипсовых вяжущих:
Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25
(цифра - предел прочности образцов-балочек размерами 40х40х160 мм в возрасте 2ч, МПа, не менее).
В зависимости от сроков схватывания различают вяжущие видов (быстротсхват (А) 2-15мин; нормальсхват (Б) 6-30мин; медленносхват (В) 20- бесконечно мин).
По тонкости помола: грубый (1 римская) 23%, средний (2) 14%, тонкий (3) 2% (Максимальный остаток на сите с размерами ячеек в свету 0,2 мм, %, не более)
Производство строительного гипса:
1. Производство в варочных котлах. Наиболее популярно.
Технологический процесс состоит из трёх операций. Дробление гипсового камня, помол с подсушиванием, тепловая обработка (варка гипса в варочном котле). Продолжительность варки оценивается от 1,5-4 часов. Чем дольше варится гипс, тем меньше получается водопотребность. Нередко в котёл добавляют поваренную соль. Расход от 0,1 до 0,15%. Это в разы увеличивает растворимость гипса в воде, снижает в дальнейшем водопотребность вяжущего.
2. Совмещенный помол и обжиг.
3. В демпферах (алюминиевые цилиндры, [полые внутри, снизу открытые, а сверху снабженные крышкой]).
Минералогический состав:
В состав гипса входят Окись кальция (СаО) 32,6%, трехокись серы (SO3) 46,5%, вода (Н2О) 20,9%.
Твердение гипсового вяжущего:
При твердении строительного гипса происходит гидратация полуводного гипса с превращением его в двуводный по уравнению:
Происходит твердение из-за способности веществ при взаимодействии с водой образовывать пересыщенные растворы. Пересыщенные по отношению к гипсу растворы неустойчивы и стремятся перейти в стабильное состояние (выкристаллизоваться)
Применение гипсовых вяжущих:
Гипсовые вяжущие должны применяться только в сухих или нормальных условиях при влажности до 65%.
Водостойкость можно повысить введением добавки. Это могут быть добавки гидрофобизаторы, шлаков или других вяжущих веществ.
Из строительного гипса делают изделия. Перегородки, плиты, стеновые панели, гипсокартонные листы (сухая штукатурка), гипсоволокнистые листы, гипсовая плитка для стен, гипсовая лепнина.
На основе гипса изготавливают многочисленные строительные смеси.
Крайне редкий материал – гипсоцементопуццолановые вяжущие. Эта комбинация вызывает появление бациллы.
Воздушная строительная известь: классификация, технические требования, технология производства извести, минералогический состав, карбонатное и гидратное твердение извести, применение в строительстве.
CaO – кипелка (негашенная). Ca(OH)2 – пушонка (гашенная известь)
Строительная известь продукт обжига карбонатных горных пород или смесь этого продукта с минеральными добавками.
Классификация:
Строительную известь подразделяют на воздушную и гидравлическую.
Воздушная негашеная делится на кальцевую (не более 5% MgO), магнезиальную (5-20% MgO), доломитовую (20-40% MgO).
Гидравлическую известь делят на слабогидравлическую (до 10% глины), сильногидравлическую (10-20% глины).
В зависимости от размера фракции известь бывает комовая (смесь комков), порошкообразная (в порошке).
Порошкообразную известь подразделяют на известь без добавок и с добавками.
Негашеную известь по времени гашения подразделяют на быстрогасящуюся - не более 8 мин, среднегасящуюся - не более 25 мин, медленногасящуюся - более 25 мин.
Технические требования:
-Влажность гидратной извести не должна быть более 5%.
-Содержание гидратной воды в негашеной извести должно быть не более 2%.
- Крупность фракции порошкообразной воздушной и гидравлической извести должна быть такой, чтобы при просеивании пробы извести остаток на сите 02 составлял не более 2%, остаток на сите 009 не более 15% массы просеиваемой пробы.
- Максимальный размер кусков дробленой извести должен быть не более 20 мм.
- Воздушная и гидравлическая известь должна выдерживать испытание на равномерность изменения объема.
Технология производства извести:
Мокрый способ. Мел из карьера поступает на склады, откуда поступает в аппарат глиноболтушку, таким образом измельчается порода. Полученный шлам, насосом транспортируется в несколько шламовых бассейнов одновременно. Бассейн снабжён смесительной установкой, которая постоянно перемешивает эту массу. Затем насос подаёт шлам в шламовый питатель. Далее шлам поступает в печь. Печь вращается 1 оборот в минуту. Чтобы обеспечивать горение нужно не только топливо, но и воздух. В печи по мере высыхания образуются гранулы. Выходят гранулы и попадают в холодильник. По принципу действия похоже на вращающуюся печь.
Полусухой способ. Здесь сырьё сначала измельчается в валковой дробилке, а затем поступает во вращающуюся печь. Здесь обжигается не шлам, а мелкий щебень. Дальше технология повторяется.
В печах кипящего слоя. Здесь теплоноситель подаётся снизу и постепенно нагревает материал, который подаётся сверху. Здесь высокий КПД использования топлива. Материал здесь подаётся с одного этажа на другой. Таким образом нагревается, охлаждается и идёт дальше.
Два недостатка этой печи:
- сложное устройство
- большее капиталовложение
CaO – кипелка (негаш) Ca(OH)2 – пушонка (гаш)
Заводы могут производить как негашёную, так и гашённую известь.
Существуют гидраторы периодического и непрерывного действия. В гидраторах известь гасят водой, но их недостаток — это большое количество не погасившихся зёрен. Для ускорения гашения известь либо дробят до крупности 10-20мм, либо размалывают. Если гасится щебень, то после гашения предусматривают операция рассева. Для этого используют грохоты с размером ячейки. Полученную после просева известь обычно размалывают.
Молотая негашёная известь – это весьма активное вяжущее вещество, которое активно поглощает пары воды при хранении.
Карбонатное и гидратное твердение извести:
Карбонатным твердением называют процесс постепенного затвердевания растворных или бетонных смесей, изготовленных на гашеной извести, при воздействии на них углекислоты. Твердение при этом обусловлено одновременным протеканием двух процессов: кристаллизации гидроксида кальция из насыщенного водного раствора и образования карбоната кальция по реакции:
Ca(OH)2+CO2-> CaCO3+H2O
Объем твердой фазы увеличивается, что приводит к дополнительному уплотнению и упрочнению, твердеющего раствора, появляется карбонатная пленка (закрывается газом CO2), следовательно, процесс идет медленнее.
Гидратным твердением называют процесс постепенного превращения в твердое камневидное тело известковых растворных и бетонных смесей на молотой негашеной извести в результате взаимодействия такой извести с водой и образования гидроксида кальция. Применение негашеной извести позволяет сократить суммарный объем воды в системе, следовательно, уменьшить пористость и увеличить прочность. Но выделяется много тепла, это тепло ведет к трещинам и нарушению структуры. Для уменьшения тепла используют замедлители твердения. Химическая формула гидратного твердения:
CaO/MgO+H2O-> Ca(OH)2/Mg(OH)2+Q
Применение в строительстве:
Применяют в качестве вяжущего вещества для приготовления кладочных и штукатурных растворов, силикатного кирпича, ячеистых бетонов, в дорожном строительстве для укрепления грунтов.