18. Классификация неорганических вяжущих веществ.

Неорганические вяжущие вещества - порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластичное вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние вяжущее вещество скрепляет между собой камни либо зерна песка, гравия, щебня. Это свойство вяжущих используют для изготовления: бетонов, силикатного кирпича, азбоцементных и других необожженных искусственных материалов, строительных растворов. Неорганические вяжущие вещества делят на воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительное время сохранять прочность только на воздухе. По химическому составу они делятся на 4 группы: гипсовые вяжущие, основой которых является сернокислый кальций, магнезиальное вяжущее, содержащее каустический магнезит MgO, жидкое стекло-силикат натрия или калия ( в виде водного раствора), известковые вяжущие, состоящие главным образом из CaO.  Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность или даже повышают ее, не только на воздухе, но и в воде. По своему хим.составу гидравлические вещества составляют сложную систему, состоящую в основном из соединений 4х видов: CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3. Эти соединения образуют 3 основные группы гидравлических вяжущих: силикатные цементы, состоящие преимущественно ( 75%) из силикатов кальция. К ним относятся ПЦ и его разновидности, алюминатные цементы, основой которых являются алюминаты, главным из них является глиноземистый цемент, гидравлическая известь и  романцемент. В отдельную группу выделяют вяжущие автоклавного твердения - это вещества, способные при автоклавном синтезе, происходящем в среде насыщенного водяного пара затвердевать с образованием плотного, прочного камня. В эту группу входят: известково-кремнеземистые, известково-зольные, известково-шлаковые вяжущие, нефеленовый цемент и др. Хотя по существу они тоже относятся к гидравлическим вяжущим.

19. Воздушная известь: сырье, основы производства, виды, свойства, применение.

Воздушная известь – самое древнее вяжущее ( примерно 3000 лет). Воздушная известь состоит из CaO (основная масса) и MgO ( примеси). CaO получается в виде пористых кусочков, которые очень активно реагируют с водой. Известь-это единственное вяжущее,которое можно перевести в тонко-дисперстныое состояние не только помолом, но и гашением. Если известь гасить в большом избытке воды, получается известковое тесто. После отстаивания тесто имеет следующий состав: примерно 50% Ca(OH)2+Mg(OH)2 и примерно 50% механической и адсорбционносвязанной воды. Виды извести ( классификация): по содержанию MgO ( магнезиальная, кальциевая, доломитовая). По скорости гашения ( быстрогасящая – до 8 мин, среднегасящая- 8-25 мин, медленногасящая >25 мин). На практике гашение извести может осуществится в течении 1-2 недель (извест.машины,ямы). Известь - единственное вяжущее, которое делится на марки по прочночти ,т.к.прочность извести маленькая. Поэтому известь делится по хим.составу: CaO+MgO ( 90,80,70%) b содержание непогасившихся зерен ( 7,11,14%)

Воздушная строит известь-вяжущ, получ равном и умер обжигом горных пород, содерж большее или меньшее кол-во углекисл кальция. Среди таких пород-известняки, мел. Дляполуч возд извести треб поддерж t обжига на уровне 900-1200⁰с. Образ белое огнестойк вещ-во, техн назв которого-негашеная известь. Различ след виды возд извести: известь негаш комовая, изв негаш молотая, изв гаш (пушонка), изв тесто. Осн комп возд изв служит оксид кальц, которому практ всегда сопутств оксид магния. Присутств MgO замедл скорость гашения извести Разл известь быстрогасящ-при скорости ее гаш 8 мин, среднегас-8-25мин, медленногас-более 25 мин. За скорость гаш изв приним время прошедш от мом прилив воды к извести до начала сниж максим тем-ры. Известь всех видов нах шир прим в кач вяж и водоудерж компонента в строит растворах для кладки, штукатурки, а также в произв строит матер как сост часть смеш вяж вещ и изд. Применение извести: кладочные и штукатурные растворы, вяжущие автоклавн.изделий, сухие смеси различного назначения, силикатный кирпич, силикатные бетоны плотные и пористые.

20. Гипсовые вяжущие вещества: сырье, основы производства, виды, свойства, применение.

Гипс (природный гипсовый камень) – сульфатная горная порода осадочного (химического) происхождения, состоящая из двуводного сульфата кальция, белого или светло-серого цвета. Обладает способностью к дегидратации при температуре 100-105°С с частичной или полной потерей кристаллизационной воды.

Гипсовые вяжущие – воздушные вяжущие вещества, состоящие из полуводного гипса или ангидрита, которые получаются путем тепловой обработки гипсовой породы, с предварительным или послеобжиговым помолом до порошкообразного состояния. Гипсовые вяжущие используют: для изготовления форм и моделей (в керамической, машиностроительной и ювелирной промышленности); для изготовления строительных изделий, декоративных деталей; штукатурных и лепных работ, заделки швов; а также в составе сухих смесей. Сырьем для производства гипсовых вяжущих служат природный гипсовый или ангидритовый камень; гипсосодержащие отходы различных отраслей промышленности. К гипсовым вяжущим относят: полуводный гипс (альфа и бета модификации), ангидрит, эстрих-гипс, вяжущие на основе техногенного сырья (в том числе, фосфогипс) и др. Гипсовое вяжущее или гипсовый камень применяется, в основном, в строительстве, медицине, прикладном и декоративном искусстве, сельском хозяйстве, цементной и химической промышленности. Гипс и изделия на его основе обладают рядом ценных свойств. Гипс не имеет запаха, не содержит и не выделяет вредных для здоровья субстанций, не является аллергеном. Благодаря макропористой структуре гипсосодержащие изделия способны регулировать влажность воздуха в помещениях: забирать из воздуха избыточную влажность, накапливать ее и отдавать при вентилировании помещения. Гипсовые покрытия содержат до 20% кристаллизационной воды, которую можно рассматривать как «встроенный источник» для замедления горения (или тушения огня) при пожаре. Гипсосодержащие материалы, имея невысокую теплопроводность и низкий коэффициент теплоусвоения, являются «теплыми на ощупь», то есть повышают общее ощущение комфорта. Именно эти свойства делают гипсосодержащие материалы привлекательными для строителей, дизайнеров интерьеров и архитекторов. Технология: 1. добыча и подготовка гипса (дробление и рассеивание), 2. подготовка обжига, 3. обжиг и варка в гипсоварочных котлах, вращающейся печи и установки совместного помола и обжига, 4. помол,применяются шаровые мельницы, 5. складирование гипса. Гипсовые вяжущие делятся на низкообжиговые ( CaSO4*0,5H2O) и высокообжиговые ( CaSO4=CaO+SO3),

21.Пц: определение, сырье, способы производства, основы технологии.

ПЦ- это гидравлическое вяжущее, получаемое путем тонкого совместного измельчения портландцементного клинкера с природным гипсом (3-5%). Произв п/ц включ в себя 3 стадии:

1. подг сырьевой смеси 2. обжиг 3.помол.

1.Различают сухой и мокрый способ произв п/ц. Выбор способа зависит от влажн сырья и его хим однор. При сухом способе произв исп-т однор сырье не высок влажн. Глину и известн раздельно измельч и потом совместно перемалыв в шаровых мельницах. При этом обр сырьевая мука с влажн1-2%. Этот способ эконом значит более выгоден чем мокрый т.к. на обжиг расх меньше энерг. Но чаще исп-т мокрый способ произв из-за низкого кач сырья и его высок влажн. Мокр способ произв: глину развод в воде и перемеш с измельч известн, образ суспензию перемалыв в шаровых мельницах, обр-ся сырьевой шлам с влажн 35-45% складир в шлам-бассейны где при необх происх коррект его состава.2.Обжиг произв-ся во вращающ-ся печах при t=1450⁰С.Рисунок. 1.Зона испарения-исп-ся физ-ки связа-я вода.T=200⁰С.2.Зона подогрева t=200-700.испар-ся хим-ки связ-я вода из алюмосиликатов глины. 3.Зона декарбонизации t=700-1100.идет разлож-е известняков.CaCO₂=CaO+CO₂.4.Зо-на экзотермических реакций.t=1100-1250. идет образ-е 3-хклинкерных матер-в C₂S;C₃A;C₄AF.5.Зона спекания.t=1250-1450.Образ-ся 3-хкальц-й силикат C₃S.6.Зона охлажд-я. t<1450.идет охлаж-е образ-ся клинкера.3.Помол клинкера вместе с добавкой 3-5% гипса для регулирования сроков схватывания осущ-ся в многосекци-й шаровой мельнице при действии мелющих тел,стальных шаров или цемента. Гидратация трехкальциевого силиката (алита) C₃S -3CaOSiO₂

2(3CaOSiO₂)+6H₂O=3CaO2SiO₂3H₂O+3Ca(OH)₂-реакция протекает достаточно быстро с образованием в ранние сроки твердения прочного гидросиликата кальция. При протеканиии этой реакции выдел большое кол-во тепла. Твердение двухкальциевого силиката (белита):2(2СaOSiO₂)+4H₂O=3CaO2SiO₂3H₂O+Ca(OH)₂. Эта реакция протек медленно с образованием в поздние сроки твердения прочного гидросиликата кальция. Тепловыделение при твердении белита незначительные. Твердение трехкальциевого алюмината:3CaOAl₂O₃+6H₂O=3CaOAl₂O₃6H₂O. Эта реакция протекает крайне быстро с большим выделением тепла, но с образованием рыхлого непрочного гидроалюмината кальция. Если этой реакции дать осущ это приведет к так называемому ложному схватыванию цемента (к образованию через 15-20 минут структуры очень невысокой прочности)..

Для того чтобы это не случилось связывают трехкальциевый алюминат добавкой гипса вводимой при помоле 3CaOAl₂O₃+3CaSO₄2H₂O+25H₂O=3CaOAl₂O₃3CaSO₄31H₂O. В результате образуется гидросульфоалюминат кальция обладающий высокой прочностью и дополнительно упрочняющий твердеющий гипс. Твердение четырехкальциевого алюмоферрита - C₄AF - 4CaOAl₂O₃Fe₂O₃. 4CaOAl₂O₃Fe₂O₃+2Ca(OH)₂+10H₂O= =3CaOAl₂O₃6H₂O+3CaOFe₂O₃6H₂O

По скорости твердения и тепловыделения четырехкальциевый алюмоферрит находится м/у алитом и белитом и большого влияния на твердение цемента не оказывает. Вещественный состав ПЦ. Вещественный состав показывает содержание клинкера,гипса и добавок. Выделяют: -бездобавочный ПЦ, - ПЦ с минеральными добавками до 5% (горные породы вулканического происхождения и отходы промышленности-золы, шлаки), - ПЦ с минеральными добавками (шлак до 20%, осадочные горные породы до 10%, вулканические породы до 15%),- ШПЦ (шлак ПЦ) ( шлак 21-80%), - пуццолановый ПЦ (до 40% мин добавок- пуццоли SiO2. Активные мин.добавки-горные породы или отходы промышленности, содержащие в активной форме кремнезем ( SiO2), который способен реагировать с известью с образованием гидросиликата калия. Ограничения для осадочных горных пород-до 20%.), - с органическими добавками ( 1. пластифицирующий цемент. 2. гидрофобная добавка обволакивает частички цемента и предохраняет от воды. 3. сульфатно-дрожжевая брашка В/Ц конст Ц падает. Твердение ПЦ. При смешивании цемента с водой практически сразу начинается взаимодействие с водой минералов клинкера. Эти реакции можно ускорять и замедлять различными способами. Три периода твердения цемента: 1) растворение клинкерных минералов с поверхности частичек и образование насыщенного раствора. Возникновение в насыщенном растворе зародышей новых фаз.2) гидратация клинкерных минералов в насыщенном растворе, выделение на поверхности частиц гелевидных новообразований, их накопление, образование рыхлой пространственной коагуляционной структуры цементного теста. Процесс схватывания. 3) кристаллизация новообразований. Образование кристаллических сростков, возникновение кристаллизационной структуры цементного камня. При благоприятных условиях твердения цемент может продолжаться годами до полного израсходования клинкерного фонда. Юнг назвал цементный камень микро-бетоном, выделил в нем: -гелевидные и кристаллические новообразования, - непрогидратированные зерна клинкера, - поры геля до 0.1мкм(-78градусов), капелярные до 10 мкм, воздушные поры до 2 мм.