- •Кафедра «Производство строительных изделий и конструкций»
- •1. Введение
- •1.1. Общие сведения о вяжущих веществах, их значение для народного хозяйства
- •1.2. Краткие сведения о развитии производства вяжущих веществ
- •1.3. Классификация и номенклатура минеральных вяжущих материалов
- •2. Гипсовые и ангидритовые вяжущие
- •2.1. Сырье для производства гипсовых вяжущих
- •2.2. Дегидратация двуводного гипса и модификации водного и безводного СаSо4
- •2.3. Технология производства гипсовых вяжущих
- •2.4. Твердение гипсовых вяжущих
- •2.5. Свойства гипсовых вяжущих и их применение
- •2.6. Ангидритовые вяжущие вещества
- •3. Воздушная строительная известь
- •3.1. Разновидности строительной извести, ее состав
- •3.2. Сырьевые материалы для производства строительной воздушной извести
- •3.3. Технология производства строительной извести
- •3.4. Виды твердения воздушной строительной извести
- •3.5. Свойства строительной извести и ее применение
- •4. Магнезиальные вяжущие вещества
- •4.1. Сырье для производства магнезиальных вяжущих веществ
- •4.2. Производство каустического магнезита и каустического доломита
- •4.3. Твердение магнезиальных вяжущих веществ
- •4.4. Свойства магнезиальных вяжущих веществ
- •4.5. Применение магнезиальных вяжущих веществ
- •5. Гидравлическая известь
- •6. Портландцемент
- •6.1. Общая характеристика и вещественный состав портландцемента
- •6.2. Химический и минеральный состав клинкера
- •6.3. Сырьевые материалы для производства портландцемента
- •7. Технология производства портландцемента
- •7.1. Способы производства портландцемента
- •7.2. Добыча и транспортирование сырьевых материалов
- •7.3. Складирование сырья, добавок, топлива
- •7.4. Измельчение материалов и приготовление сырьевой смеси
- •7.5. Обжиг сырьевой смеси и получение клинкера
- •7.6. Помол клинкера и добавок и получение портландцемента
- •8. Физико-химические основы схватывания и твердения портландцемента. Структура цементного теста и камня
- •8.1. Взаимодействие цемента с водой и химический состав новообразований
- •8.2. Теория твердения портландцемента
- •8.3. Формирование структуры и свойств цементного теста
- •8.3. Структура цементного камня
- •10. Стойкость портландцемента к химической коррозии
- •11. Разновидностипортландцемента
- •11.1 Быстротвердеющий и высокопрочный портландцементы
- •11.2. Портландцемент с поверхностно-активными добавками
- •11.3. Сульфатостойкий портландцемент
- •11.4. Портландцемент с умеренной экзотермией
- •11.5. Портландцемент для дорожного строительства
- •11.5. Портландцемент для производства асбестоцементных изделий
- •11.6. Белый и цветные портландцементы
- •12. Многокомпонентные цементы с природными минеральными добавками
- •12.1. Активные минеральные добавки
- •12.2. Пуццолановый портландцемент
- •12.3. Известково-пуццолановое вяжущее вещество
- •12.4. Цементы с микронаполнителями
- •12.5. Композиционные гипсовые вяжущие
- •13. Шлаковые цементы
- •13.1. Шлаки и их свойства
- •13.2. Шлакопортландцемент
- •13.3. Извсстково-шлаковое вяжущее
- •13.4. Известково-зольное вяжущее
- •13.5. Сульфатно-шлаковые вяжущие
- •14. Цементы из специальных клинкеров
- •14.1. Глиноземистый цемент
- •14.2. Расширяющиеся и напрягающие цементы
- •14.3. Сверхбыстротвердеющие цементы
- •15. Органические вяжущие вещества
- •15.1. Полимерные вяжущие
- •15.2. Битумные и дегтевые вяжущие
- •15.3. Неорганические вяжущие с добавками полимерных веществ
2.6. Ангидритовые вяжущие вещества
Ангидритовые вяжущие состоят в основном из ангидрита – безводного сульфата кальцияCaSO4. В отличие от полуводного гипса они медленно схватываются и твердеют, но их прочность и водостойкость выше. Различают ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент) и высокообжиговый гипс (эстрихгипс).
Ангидритовое вяжущееполучают обжигом дробленого гипсового камня во вращающихся печах при 600-750 ºCи последующим тонким помолом продукта обжига с добавками катализаторов в количестве 5-7 % (извести, обожженных доломитов и т.д.) или одним только измельчением природного ангидрита с указанными добавками. Ангидритовое вяжущее состоит в основном из нерастворимого ангидрита, который с водой практически не взаимодействует. В присутствии указанных добавок-активизаторов ангидрит приобретает способность к взаимодействию с водой и твердению.
Начало схватывания ангидритового цемента наступает не ранее 30 мин, конец – не позднее 24 ч; предел прочности при сжатии через 28 суток твердения на воздухе составляет 10-20 МПа.
Высокообжиговый гипс получают путем тонкого помола продукта обжига двуводного природного гипса до температур 800-950С, когда добавка-активизатор (СаО) возникает в обжигаемом сырье за счет термической диссоциации сульфата кальция. Начало схватывания теста из высокообжигового гипса наступает не ранее 2 ч, но его можно ускорить добавками, напримерNHSО4; прочность при сжатии такая же, как у ангидритового цемента (через 28 суток 10-20 МПа).
Ангидритовые вяжущие применяют при устройстве бесшовных полов, в растворах для штукатурки (в том числе наружной), для изготовления «искусственного мрамора».
3. Воздушная строительная известь
3.1. Разновидности строительной извести, ее состав
Строительной воздушной известью называют вяжущее, состоящее в основном из активных оксидов кальция и магния и получаемое обжигом при температуре 900-1200 С кальциево-магниевых карбонатных горных пород, содержащих не более 6-8 % глинистых и песчаных примесей.
Различают негашеную(состоящую в основном из оксидов кальция и магния) игашеную (состоящую из соответствующих гидроксидов) извести. Непосредственно после обжига получаютнегашенуюкомовуюизвесть. Основные реакции, происходящие при обжиге известняка: СаСО3СаО + СО2и МgСО3МgО + СО2.
Получаемая в виде кусков комовая известь представляет собой состоящий из мелких кристаллов (0,5...2 мкм) оксида кальция и частично магния пористый материал, что обусловливает его большую реакционную способность с водой. При нормальной температуре обжига чистого известняка до полного удаления СО2 (теоретически 44 %) его масса уменьшается почти в 2 раза, объем продукта – всего на 10-12 %. Комовую известь превращают в порошкообразное вяжущее двумя путями: механическим – размолом в мельницах (молотая негашеная известь) или путем гашения водой (гашеная известь).
Молотая негашеная известь по химическому составу такая же как исходная комовая известь. При ее помоле разрешается вводить тонкомолотые минеральные добавки (шлак, золы, песок, пемзу, известняк и др.), которые улучшают свойства полученных известковых вяжущих.
Гашение заключается в том, что вода, соприкасаясь с кусками негашеной извести, поглощается ею и одновременно химически взаимодействует с оксидами кальция и магния, образуя их гидроксиды:
СаО + Н2ОСа(ОН)2+Qи МgО + Н2ОМg(ОН)2+Q.
При гашении 1 кг извести-кипелки выделяет 1160 кДж тепла. При этом температура гасящейся извести может достигать таких значений, при которых возможно не только кипение воды, но и возгорание дерева. При гашении идет самопроизвольный распад кусков извести на мельчайшие частицы.
В зависимости от количества воды, взятой при гашении, можно получить гидратную известь(пушонку),известковое тестоилиизвестковое молоко. Теоретически для перевода оксида кальция в гидроксид необходимо около 30 % воды от массы извести-кипелки. На практике для получения извести-пушонки воды берут в 2-3 раза больше (60-80 %), так как при гашении часть ее испаряется. Известь-пушонка представляет собой тонкий белый порошок, объем которого в 2-3 раза превышает объем исходной извести-кипелки. Выдержанное известковое тесто получают в виде пастообразной концентрированной водной суспензии (ρ ≈ 1400 кг/м3), которая содержит около 50 % воды. Известковое молоко имеет вид жидкости плотностью менее 1300 кг/м3.
В зависимости от содержания оксида магнияразличают следующие виды воздушной извести:кальциевую(содержание МgО не более 5 %),магнезиальную(МgО – 5…20 %),доломитовую(МgО – 20…40 %).
По скорости гашениявоздушная известь бывает:быстрогасящаясясо временем гашения менее 8 мин,среднегасящаяся– от 8 до 25 мин, имедленногасящаяся– более 25 мин. В зависимости от температуры, развивающейся при гашении, различают низкоэкзотермичную (температура гашения ниже 70С) и высокоэкзотермичную (температура гашения выше 70С) извести.
В зависимости от содержания свободных СаО и МgО, определяющих активность извести, содержания СО2, а также непогасившихся зерен, негашеная известь делится на три, а гашеная на два сорта.
На свойства извести большое влияние оказывают содержащиеся в известняках примеси: глина, углекислый магний, кварц и др. Известняк с минимальным количеством примесей при хорошем обжиге дает продукт, который при взаимодействии с водой быстро и полностью гасится. В присутствии указанных примесей в составе извести образуются силикаты, алюминаты, алюмоферриты кальция, оксид магния и другие соединения, затрудняющие ее гашение.
В зависимости от пластичности получаемого продукта, связанной с содержанием примесей, различают жирную и тощую извести. Жирная известь быстро гасится, выделяя при этом много теплоты, и дает после гашения пластичное, жирное на ощупь тесто. Тощая известь гасится медленно и дает менее пластичное тесто, в нем прощупываются мелкие зерна. Чем больше глинистых и песчаных примесей содержит известняк, тем более тощей получается изготовленная из него известь. Жирная известь позволяет получать удобообрабатываемые строительные растворы при введении большего количества песка.
При производстве молотой извести указанные выше примеси могут улучшать ее качество. Если глинистых примесей в известняке больше 6 %, то продукт обжига приобретает гидравлические свойства, в связи с чем его называют гидравлической известью; она делится на слабо- и сильногидравлическую.
В молотую негашеную, а также гашеную известь можно вводить молотые минеральные добавки: доменные и топливные шлаки и золы, вулканические пемзы, туфы и пеплы, кварцевые пески, карбонатные породы, цемянки, трепел, гипсовый камень.