Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Строительное материаловедение. Учебное пособие
.pdf
а) негашеную;
б) гидратную (гашеную), получаемую гашением кальциевой,
магнезиальной и доломитовой извести.
- гидравлическая известь делится на:
а) слабогидравлическую;
б) сильногидравлическую.
- известь по фракционному составу делится на:
а) комовую, в т. ч. дробленую;
б) порошкообразную.
Порошкообразная известь, получается размолом или гашением
(гидратацией) комовой извести, делится на:
а) известь без добавок;
б) известь с добавками.
Негашеная известь по времени гашения делится на:
а) быстрогасящуюся – время гашения не более 8 мин;
б) среднегасящуюся - время гашения не более 25 мин;
в) медленногасящуюся - время гашения более 25 мин.
Воздушная известь должна соответствовать требованиям ГОСТ
9179-77 указанным в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Требования к воздушной извести
Норма для извести, %, по массе
Наименование
показателя
Активные
СаО+MgO, не
менее:
- без добавок
- с добавками
Активный MgO,
не более
СО2, не более:
- без добавок 3 5 7 5 8 11 3 5
- с добавками 4 6 - 6 9 - 2 4
Непогасившиеся
зерна, не более
Примечания: В скобках указано содержание MgO для доломитовой извести. СО2 в
извести с добавками определяют газообъемным методом. Для кальциевой извести 3-го
сорта, используемой для технологических целей, допускается по согласованию с
потребителями содержание непогасившихся зерен не более 20%.
кальциевой
1 2 3 1 2 3 1 2
90 80 70 85 75 65 67 60
65 55 - 60 50 - 50 40
5 5 5 20 (40) 20 (40) 20 (40) - -
7 11 14 10 15 20 - -
негашеной
магнезиальной и
доломитовой
сорт
гидратной
Воздушная негашеная известь без добавок делится на три сорта (1,
2 и 3), негашеная порошкообразная с добавками делится на два сорта
(1 и 2), гидратная (гашеная) без добавок и с добавками делится на два
сорта (1 и 2).
Для производства извести используют карбонатные породы,
минеральные добавки (гранулированные доменные или
электротермофосфорные шлаки, активные минеральные добавки,
кварцевые пески). Минеральные добавки вводят в порошкообразную
известь в количествах, допускаемых требованиями к содержанию в
ней активных CaO+MgO по п.2.4 ГОСТ 9179-77.
Влажность гидратной извести не должна быть более 5%. Сортность
извести определяют по величине показателя, соответствующего
низшему сорту, если по отдельным показателям она соответствует
разным сортам.
Гидравлическая известь по химическому составу должна
соответствовать требованиям ГОСТ 9179-77, указанным в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Химический состав гидравлической извести
Химический состав
Активные СаО+MgO:
- не более 65 40
- не менее 40 5
Активный MgO, не более 6 6
СО2, не более 6 5
слабогидравлической сильногидравлической
Норма для извести, %, по массе
Предел прочности образцов, МПа (кгс/см2), через 28 сут твердения
должен быть не менее:
а) при изгибе:
0,4 (4,0) - для слабогидравлической извести;
1,0 (10) - для сильногидравлической извести.
б) при сжатии:
1,7 (17) - для слабогидравлической извести;
5,0 (50) - для сильногидравлической извести.
Вид гидравлической извести определяют по пределу прочности при
сжатии, если по отдельным показателям она относится к разным
видам.
Содержание гидратной воды в негашеной извести не должно быть
более 2%.
Степень дисперсности порошкообразной воздушной и
гидравлической извести должна быть такой, чтобы при просеивании
пробы извести сквозь сито с сетками № 02 и № 008 по ГОСТ 6613
проходило соответственно не менее 98,5 и 85% массы просеиваемой
пробы.
Максимальный размер кусков дробленой извести не должен быть
более 20 мм.
По согласованию с потребителем допускается поставка комовой
гидравлической извести, используемой в технологических целях.
Воздушная и гидравлическая известь должна выдерживать
испытание на равномерность изменения объема.
Порядок выполнения работы
1. Определение содержания активных оксидов кальция и
магния (активности извести)
Сущность метода заключается в определении объема соляной кислоты (титранта), израсходованной на нейтрализацию активных СaО и
MgО, содержащихся в известковом растворе с добавкой фенолфталеина, и расчета активности.
Порядок испытания
1. От пробы извести-кипелки, измельченной до полного
прохождения через сито с сеткой № 008, отбирают навеску в
количестве 1 г и поме-щают в коническую колбу объемом 250 мл.
Затем доливают 150 мл дистиллированной воды, закрывают стеклом и
воронкой и нагревают 5–7 мин на песчаной бане, не доводя до
кипения.
2. После чего колбу охлаждают до температуры 20–30 °С. Стенки
остывшей колбы омывают дистиллированной водой, добавляют 2–3
капли 1 %-ного спиртового раствора фенолфталеина и титруют с
помощью штатива и бюретки при постоянном взбалтывании
раствором соляной кислоты до исчезновения фиолетовой окраски и
полного обесцвечивания содержимого колбы.
3. Титрование следует проводить медленно, добавляя кислоту по
кап-лям. Титрование считается законченным, если по истечении 8 мин
цвет содержимого не изменится.
Содержание активных оксидов кальция и магния в негашеной изве-
сти, %:
где V – объем 1 н. раствора соляной кислоты, пошедшей на титрова-
ние, мл; K – поправка к титру 1 н. раствора соляной кислоты; G –
масса навески извести, г.
2. Определение скорости гашения
Сущность метода заключается в определении максимально высокой температуры гашения извести и времени, за которое произошло
повышение температуры.
=
.∙∙
, (3.1)
Порядок испытания
1. Для испытаний используют сосуд Дьюара. В данный сосуд поме-
щают навеску порошкообразной извести-кипелки, масса которой, г:
где А – содержание активных оксидов кальция и магния в извести,
определенное в п. 1 настоящих методических указаний, г.
Вливают в сосуд Дьюара 25 мл воды, имеющей температуру 20 °С,
и быстро перемешивают деревянной палочкой и закрывают пробкой со
вставленным в нее термометром на 100 °С. Ртутный шарик термометра
должен быть полностью помещен в реагирующую смесь.
2. Отсчет температуры ведут через каждую минуту, начиная с
момен-та добавления воды. Определение считается законченным, если
в те-чение 4 мин температура не повышается более, чем на 1°С.
3. По полученным данным строят график в координатах время –
температура, и отмечают на нем максимальную температуру и время
ее достижения.
3. Определение содержания непогасившихся зерен
Сущность метода заключается в определении массы высушенного
остатка на сите с сеткой № 063 после промывания на нем известкового
молока под непрерывной струей воды.
Порядок испытания
1. В металлический сосуд цилиндрической формы вместимостью
8– 10 л наливают 3,5–4 л нагретой до температуры 85–90 °С воды и
всы-пают 1 кг извести, непрерывно перемешивая содержимое до
окончания интенсивного выделения пара (кипения). Полученное тесто
закрывают крышкой и выдерживают 2 ч, затем разб
2. авляют холодной водой до консистенции известкового молока и
промывают на сите с сеткой 063 слабой непрерывной струей, слегка
растирая мягкие кусочки стеклянной палочкой с резиновым
наконечником.
3. Остаток на сите высушивают при температуре 140–150 °С до
постоянной массы.
Содержание непогасившихся зерен в процентах вычисляют по
формуле:
Н.З.=
=
∙
, (3.2)
, (3.3)
где m – остаток на сите после высушивания, г.
Таблица 3.3
Таблица 3.4
Сортность извести устанавливают по соответствию полученных
результатов испытаний с показателями табл. 3.3.
Технические требования к строительной извести
Значение показателя сорта.
Показатель
Содержание активных оксидов кальция и
магния в негашеной извести, не менее, %
Количество непогасившихся зерен в
негашеной извести, не более, %
I-й II-й
III-й
90 80 70
7 11 14
Скорость гашения, мин.
Быстрогасящаяся, не менее
Среднегасящаяся, не более
Медленногасящаяся, более
8 8
25 25
25
25
8
25
25
Результаты испытаний строительной извести представляют в виде
табл. 3.4.
Результаты испытаний строительной извести
Показатель Установлено испытанием
Активность, %
Скорость гашения, мин
Содержание непогасившихся зерен, %
Сорт
4. Определение содержания гидратной воды
Порядок испытания
1. В предварительно прокаленный и взвешенный платиновый или
фарфоровый тигель отвешивают около 1 г извести и помещают на 2 ч в
муфельную печь, нагретую до температуры (520±10)°С.
2. Тигель с навеской охлаждают в герметически закрытом
эксикаторе в присутствии влагопоглощающего вещества, а затем
взвешивают.
3. Проба гидратной извести предварительно высушивается при
температуре 105-110°С.
Содержание гидратной воды в процентах вычисляют по формуле
=
∙100 , (3.4)
где − разность в массе тигля с навеской до и после прокаливания,
г; − масса навески извести, г.
5. Определение влажности гидратной извести
Порядок испытания
1. Массу навески 10 г помещают в предварительно высушенный до
постоянной массы и взвешенный бюкс с крышкой и сушат в
сушильном шкафу при температуре 105-110°С.
2. В сушильном шкафу должен быть бюкс с натронной известью
для улавливания CO2 воздуха. Во время сушки крышку бюкса
приоткрывают.
3. Через 2 ч бюкс плотно закрывают крышкой, извлекают из
сушильного шкафа, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.
4. Высушивание повторяют до постоянной массы. Время
контрольного высушивания 30 мин.
Влажность извести W в процентах вычисляют по формуле:
=
∙100, (3.5)
где m - масса навески извести, г; m1- масса навески извести после
высушивания, г.
6. Определение степени дисперсности порошкообразной извести
Порядок испытания
1. Массу навески 50 г, предварительно высушенную при
температуре 105-110°С до постоянной массы, просеивают через сита с
сетками № 02 и 008.
2. Просеивание считают законченным, если при контрольном
просеивании в течение 1 мин через указанные сита проходит не более
0,1 г извести.
Степень дисперсности С.Д. в процентах вычисляют по формуле:
С.Д.=
∙
, (3.6)
где m- остаток на сите, г
7. Определение предела прочности при изгибе и сжатии образцов
из гидравлической извести
Определение предела прочности при изгибе и сжатии производят
на образцах-балочках по ГОСТ 310.1 и ГОСТ 310.4 со следующими
изменениями.
Порядок испытания
1. Одну часть гидравлической извести смешивают с тремя частями
нормального песка, вливают воду в количестве около половины от
общего объема, потребного для получения раствора с расплывом
конуса 110-115 мм.
2. Перемешанную массу охлаждают до 25-30°С, добавляют
остальное количество воды до достижения раствором указанной
консистенции, перемешивают в течение 2 мин и переносят в мешалку.
3. В ванне с гидравлическим затвором образцы, освобожденные от
форм, выдерживают 5-6 сут над водой и 21 сут в воде.
Предел прочности при сжатии и изгибе определяют в соответствии
с лабораторной работой №2 настоящих методических указаний.
Контрольные вопросы
1. Что называют строительной известью?
2. Классификация воздушной извести.
3. Какие показатели характеризуют сортность извести?
4. Как определить активность извести?
5. Как определяют количество непогасившихся зерен в
строительной извести?
6. Какова методика определения прочностных характеристик
строительной извести?
7. Как определить влажность извести?
8. Что такое степень дисперсности? Как ее определить?
9. Где используется строительная воздушная известь?
Лабораторная работа № 4
ИСПЫТАНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА
Цель работы: изучить строительно-технические свойства гипса;
произвести оценку качества образца гипса.
Аппаратура и материалы: сито №02, весы технические, чаша и
лопатка, мерные цилиндры, прибор Суттарда, секундомер, прибор
Вика, металлические разъемные формы размером 40×40×160 мм,
гидравлический пресс, гипс строительный, вода.
Основные понятия
Одним из первых вяжущих, которым пользовался человек, была
необожженная глина. Этот материал применяется и до сих пор для
возведения простейших сооружений, когда от изделий и конструкции
не требуется высокой прочности. Вследствие слабых вяжущих
свойств, а главное, вследствие малой стойкости во влажных условиях
необожженная глина со временем перестала соответствовать
возросшим требованиям строительной техники. За 2500– 3000 лет до
н. э. были найдены искусственные способы изготовления вяжущих
веществ, в первую очередь гипса и извести, получаемых обжигом
соответствующих горных пород. Гипс использовали уже при
сооружении пирамид в Египте.
Гипсовыми вяжущими материалами называют тонкомолотые
вещества, состоящие из полуводного гипса или ангидрида. В качестве
сырья для их производства используют природный каменный материал
– гипс. Гипс представляет собой осадочную породу, образовавшуюся
почти 200 миллионов лет назад в результате испарения участков
Мирового океана. Кроме этого, в качестве дополнительного источника
сырья служат такие отходы химической промышленности, как
фосфогипс и борогипс.
Получение гипсовых вяжущих материалов основано на
способности двуводного гипса в процессе нагревания частично или
полностью отдавать кристаллизационную воду – дегидратировать. По
условию тепловой обработки, от которой в дальнейшем зависят
свойства полученных веществ, гипсовые вяжущие подразделяют на
низкообжиговые и высокообжиговые.
Строительный и высокопрочный гипсы относятся к
низкообжиговым. Строительный гипс, полученный путем «варки»
сырья при температуре 140…160 градусов, представляет собой мелкие
пластинчатые кристаллы, требующие для получения пластичного теста
большого раствора воды. В связи с тем, что в химической реакции
участвует только 19 % воды, а 30…50 % в процессе отвердения
испаряется, гипсовый камень обладает высокой пористостью,
легкостью, пониженной теплопроводностью и звукопоглощением.
Максимальная прочность изделий из него не превышает 25 МПа.
Чтобы снизить водопотребности и повысить прочность, при
изготовлении гипсовых изделий вводят добавки-пластификаторы,
обеспечивающие заданную пластичность при уменьшении расхода
воды на 20 %.
Повысить прочность гипсовых изделий можно также за счет
использования высокопрочного крупнокристаллического гипса,
который получают путем обработки сырья насыщенным паром в
специальных автоклавах при температуре более 120 градусов. Его
водогипсовое отношение равное 0,3…0,4, следовательно, свободной
испаряющейся воды содержится значительно меньше и изделия
получаются более плотные и прочные.
Низкообжиговые гипсовые вяжущие материалы характеризуются
быстрым схватыванием и твердением, что сопровождается большим
выделением тепла. Начало схватывания, контролируемое по
загустеванию гипсового теста нормальной густоты (НГ), должно
наступать: для быстротвердеющего – не ранее 2 минут (А),
нормальнотвердеющего – 6 минут (Б) и медленнотвердеющего – 20
минут (В). Конец схватывания, т.е. образование искусственного камня,
соответственно – не позднее 15 минут (А), 30 минут (Б) после
затворения гипса водой. Для медленногустеющего гипсового
вяжущего (В) конец схватывания не нормируется.
В зависимости от применяемой технологии строительных работ на
объекте или технологического процесса получения гипсовых изделий
на предприятии твердение замедляют или ускоряют путем введения
специальных добавок. Качество гипса контролируется в лаборатории
по следующим показателям:
– тонкости помола (остаток на сите 0,2 мм): не более 23 % –
грубого (I), 14 % – среднего (II) и 2% – тонкого помола (III);
– нормальной густоте (НГ) или водопотребности гипсового теста
для обеспечения заданной пластичности;
– срокам схватывания;
– пределу прочности на изгиб и сжатие.
По пределу прочности на изгиб и сжатие гипсу присуждают
следующие марки: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г22, Г-25. Число показывает предел прочности при сжатии (МПа)
образцов балочек размером 40 х 40 х 160 мм, отформованных из
гипсового теста определенной пластичности (НГ) и твердеющих на
воздухе в течение 2 часов. При этом предел прочности при изгибе
должен оставлять соответственно от 1,2 до 8 МПа.
В условное обозначение гипсового вяжущего материала входят
марка по прочности, индекс сроков твердения и степени помола.
Например, Г-5АII обозначает гипс с прочностью на сжатие не менее 5
МПа, сроками схватывания: начало до 6 минут и конец не позднее 15
минут, тонкостью помола до 14 %.
По сравнению с другими вяжущими материалами одной из
особенностей полуводного гипса является способность гипсового
теста при твердении расширяться до 1 %. Так как увеличение объема
происходит еще в незатвердевшей массе, то она хорошо уплотняется и
заполняет форму, что обеспечивает широкое применение гипса для
отливки художественных изделий сложной конфигурации.
Высокое содержание кристаллизационной воды позволяет
эффективно использовать гипсовые изделия и штукатурные растворы
на его основе как огнезащитные средства.
Сырьем для гипса служит в основном природный гипсовый камень,
состоящий из двуводного сульфата кальция (CaS04 * 2Н20) и
различных механических примесей (глины и др.). В качестве сырья
могут использоваться также гипсосодержащие промышленные отходы,
например фосфогипс, а также сульфат кальция, образующийся при
химической очистке дымовых газов от оксидов серы с помощью
известняка. Все это указывает на то, что проблем с сырьем для
гипсовых вяжущих нет.
Получение гипса включает две операции:
– термообработку гипсового камня на воздухе при 150… 160 °С;
при этом он теряет часть химически связанной воды, превращаясь в
полуводный сульфат кальция Р-модификации.
– тонкий размол продукта, который можно производить как до, так
и после термообработки; гипс – мягкий минерал (твердость по шкале
Мооса – 2), поэтому размалывается он очень легко.
При предварительном размоле гипс обжигают в гипсоварочных
котлах. Таким способом производят обычный гипс р-модификации
(далее просто «гипс»).
При нагревании природного двуводного гипсового камня
происходит частичная его дегидратация, при этом образуется
полуводный сульфат кальция р-модификации
СаSО4 ∙ 2Н2О = СаSО4 ∙ 0,5Н2О + 1,5Н2О.
Обжиг тонкоизмельченного природного гипса протекает при
низких температурах (110… 180 °С) в котлах; кристаллизационная
вода при этом выделяется в виде водяного пара, поэтому говорят, что
гипс «варят» в котле. Из полуводного гипса СаSО4 ∙ 0,5Н2О состоят все
низкообжиговые гипсовые вяжущие. Прочность при сжатии полуводного гипса невысокая – 2….25 МПа, плотность – 2600…2750 кг/м,
насыпная плотность – 800… 1000 кг/м3; цвет порошка – белый или
серый.
Доступность сырья, простота технологии и низкая энергоемкость
производства (в 4…5 раз меньше, чем для получения
портландцемента) делают гипс перспективным, дешевым и
экологичным вяжущим.
Порошок гипсового вяжущего, затворенный водой, образует
пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет, при этом
полуводный (строительный) гипс присоединяет воду и превращается в
двуводный:
СаSО4 ∙ 0,5Н2О + 1,5Н2О= СаSО4 ∙ 2Н2О.
Реакция гидратации протекает быстро, с выделением теплоты и
заканчивается через несколько минут после затворения. Внешне это
выражается в превращении пластичного теста в твердую
камнеподобную массу.
Полуводный гипс растворяется в воде почти в 4 раза лучше, чем
двуводный (растворимость соответственно 8 и 2 г/л в пересчете на
CaSО4). При смешивании с водой полуводный гипс растворяется до
образования насыщенного раствора и тут же гидратируется, образуя
двугидрат, по отношению к которому раствор оказывается
пересыщенным. Кристаллы двуводного гипса выпадают в осадок, а
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]