Билет 24. Портландцемент: состав и способы производства.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее в-во, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80%). Это продукт тонкого помола клинкера с добавкой (3-5%) гипса. Клинкер – зернистый материал, полученный обжигом до спекания (1450С) сырьевой смеси, состоящий в основном из карбоната кальция и алюмосиликатов. Хим состав клинкера: определяется содержанием оксидов СаО 63-66%, SiO2 21-24, Al2O3 – 2-4. Так же могут входить другие оксиды, но меньше.

Минеральный состав: Алит 3СаО*SiO2 (C3S) определяет быстроту твердения, прочность, содержание 45-60%. В его состав входят 2-4% MgO, Al2O3, P2O5, Cr2O3. Белит – 2CaO*SiO2 (C2S) – 20-30%, медленно твердеет, достигает высокой прочности. Алит и белит составляет 75% и определяет основыне св-ва цемента, отслаьные 25% сост промежуточное в-во, заполн объем м/у кристаллами алита и белита. Трехкальцевый алюминат С3А содержится в клинкере 4-12%, очень быстро гидратируется и твердеет, образует твердые растворы, является причиной сульфатной коррозии. Четырехкальцевый алюмоферит – C4AF 10-20%, по скорости гидратации занимаетпромежуточное место м/у алитом и белитом, поэтому не оказывает влияние на скорость твердения.

Клинкерное стекло – промежуточное в-во 5-15% состоит из СаО Al2O3 Fe2O3 MgO K2O Na2O.

Принципы получения клинкера: сырьем служит известняк с высоким содержанием карбоната кальция. В сырье вводят специальные добавки. Так же используют побочные продукты промышленности (доменные шлаки, нефилиновый шлам). Приготовление смеси состоит в тонком помоле и смешивании. Ее приготавливают сухим, мокрым и комби способами. Сухой способ – измельчение и смешивание сухих сырьевых материалов, получается сырьевая мука. Мокрый способ – применяют если мягкое сырье имеет значительную влажность. Измельчение и смешивание осущ в водной среде, получается шлам с большим кол-вом воды. Комбинированный способ – на 20-30% снижает расход топлива, приготовленный шлам обезвоживается до попадания в печ, но возрастает расход электроэнергии.

Билет 25. Твердение портландцемента, его технические характеристики.

Сразу после затворения начинается хим реакция. Происходит быстрое взаимодействие алита с водой: 2(2CaO*SiO2)+4H2O=3CaO*2SiO2*3H2O+3Ca(OH)2. Аналогично происходит гидратация белита. Только медленнее.

При твердении портландцемента происходит ряд весьма сложных химических и физических явлений. Каждый из минералов при затворении водой реагирует с ней и дает различные новообразования. Все процессы взаимодействия отдельных клинкерных минералов с водой протекают одновременно, налагаются один на другой и влияют друг на друга. Получившиеся новообразования могут в свою очередь взаимодействовать как между собой, так и с исходными клинкерными минералами и давать новые соединения. Все это создает трудности при изучении твердения портландцемента.

Процесс твердения портландцемента определяется гидратацией силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция. В жидкой фазе образуется гидросиликат кальция C2SH2, который по мере выделения извести в твердую фазу переходит в CSH(B). Этому способствует также переход в раствор щелочей, снижающих в нем концентрацию извести. Трехкальциевый алюминат при взаимодействии с водой в присутствии двуводного гипса, гидратируясь при обычных температурах, образует комплексные соединения, трисульфогидроалюминат кальция (эттринит), который предотвращает дальнейшую быструю гидратацию СзА за счет образования защитного слоя и замедляет (до 3...5 ч) первую стадию процесса твердения — схватывание цемента. Вместе с тем добавка гипса ускоряет процесс твердения цемента в первые сроки гидратации. Алюмоферритная фаза.

После добавления к цементу воды образуется раствор, который пересыщен относительно гидроксида кальция и содержит ионы Са2+, OH~, Na+, K+. Из этого раствора в качестве первичных новообразований осаждаются гидросульфоалюминат и гидроксид кальция. На этом этапе упрочнения системы не происходит, гидратация минералов носит как бы скрытый характер.

Второй период гидратации (схватывание) начинается примерно через час с образованием вначале очень тонких кристаллов гидросиликатов кальция. Образуется пористая матрица, которая постепенно упрочняется и заполняется продуктами гидратации. В результате подвижность твердых частиц снижается и цементное тесто схватывается. Такая первая высокопористая с низкой прочностью структура, обусловливающая схватывание, состоит главным образом из продуктов взаимодействия с водой С3А и гипса.

В течение третьего периода (твердения) поры постепенно заполняются продуктами гидратации клинкерных минералов, происходит уплотнение и упрочнение структуры цементного камня в результате образования все большего количества гидросиликатов кальция. 0 конечном виде цементный камень представляет собой неоднородную систему — сложный конгломерат кристаллических и коллоидных гидратных образований, непрореагировавших остатков цементных зерен, тонкораспределенных воды и воздуха. Его называют иногда микробетоном.

Билет 28 Коррозия цементного камня. Коррозия происходит под действием мягкой воды, растворов кислот, солей и кислых газов на составные части цементного камня, в основном на Ca(OH)2 и 3CaO*Al2O3*6H2O.

Коррозия 1-го вида: выщелачивание Ca(OH)2 при действии воды обратного водоснабжения, конденсата, дождевой воды, воды горных рек, болотная вода. Выщелачивание гидроксида на 15-30% вызывает понижение его прочности на 40-50%. Процесс можно заметить по появлению белых пятен на бетоне. Для ослабления коррозии в цемент вводят активные минеральные добавки, содерж аморфниый кремнезем, хим связывающий гидроксид в нерастворимый гидросиликат: Ca(OH)2+SiO2+mH2O=CaO*SiO2*nH2O. Выщелачевание замедляется при образовании на поверхности CaCO3, вследствие взаимод Ca(OH)2 и CO2 в воздухе.

Коррозия 2-го вида: Углекислотная коррозия – развивается при нахождении в воде диоксид углерода, разрушающий CaCO3: CaCO3+CO2=Ca(HCO3)2- хорошо растворим. Общекислотная коррозия: при действии любой кислоты с рН<7. Кислоты вступают во взаимодействие с гидроксидом кальция, при это образуя растворимые соли Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O. Они так же могут разрушать силикат кальция. Защищают слоем кислотоупорных материалов. Магнезиальная коррозия: наступает при воздействии на Ca(OH)2 магнезиальных солей (грунт воды, морская вода): Ca(OH)2+2MgCl2=CaCl2+Mg(OH)2; Ca(OH)2+MgSO4+2H2O=CaSO4*2H2O+Mg(OH)2. обр растворимое в-во. Органичесике кислоты- разрушают цементный камень, самые опасные уксусная, молочная, винная. Под действием удобрений – особо вредны аммиачные: Ca(OH)2+ 2NH4NO3+ 2H2O= Ca(NO3)2*4H2O+ 2NO3. нитрат хорошо растворим.

Коррозия 3-го вида – при воздействии на бетон раствора сульфатов и едких щелочей. Сульфоальминатная коррозия при действии на гидроалюминат морской воды, грунтовой и др вод, содерж сульфатные ионы: 3CaO*Al2O3*6H2O+ 3CaSO4+ 25H2O= 3CaO*Al2O3*3CaSO4*31H2O – сопровождается увеличением объема в 2 раза. Щелочная коррозия- 2 формы: под действием конц растворов щелочей и под влиянием щелочей, имеющихся в клинкере. Под действием щелочей разрушение вследствие карбонизации щелочи в порах, в порах накапливаются кристаллы --- внутреннее давление. Коррозия щелочей цемента – в результате этого идет реакция разрушения камня, вспучивание, шелушение. Вводят добавки, химически связывающие щелочи.

Билет 26. Структура и свойства цементного камня.

Цементный камень включает:

1) продукты гидратации цемента: а) гель гидросиликата кальция б) крупные кристаллы Ca(OH)2 эттрингита

2) непрореагировавшие зерна клинкера.

3) поры: а)поры геля б) капиллярные поры в) воздушные поры.

Вода является активным элементом структуры цементного камня, участ в образовании гидратных соединений и в формировании пор. Цементный камень должен обладать собственной прочностью и адгезией. Степень гидротации – при ее увеличении возрастает объем новообразований и уменьшается пористость, повышается прочность и долговечность. Пористость – слагается из гелевой, капиллярной и воздущной.

Свойства: прочность цементного камня определяется активностью цемента, пористостью, которая зависит от В/Ц и степени гидротации. Морозостойкость – определяется капиллярной пористостью, т.к. вода в порах геля не замерзает даже в сильные морозы. Воздухостойкость – способность сохранять прочность в сухих условиях, при сильном нагреве солнцем, при переменном увлажнении и высыхании.

Билет 27. Способы ускорения гидратации и твердения ПЦ.

Ускоряет твердение:

повышение тонкости помола цемента, повышенное содержание C3S(не менее 50%) при предельной добавке гипса (содержание SO3 в цементе не должно превышать 3,5%),

подогрев цемента с увеличением влажности,

введение минеральных добавок, таких как: CaCl2 1%, NaCl 1%, NaNO3 1%, AlCl3 1%, Ca(NO3)2 3%.

Билет 60. Классификация полимерных материалов и строительных изделий из пластмасс.

Полимерные строительные материалы и изделия классифицируют по виду полимера и области применения их в строительстве.

Назначение в строительстве – материалы ограждающих и несущих конструкций, покрытиям полов и отделки стен, кровельным, гидроизоляционным и герметизирующим, тепло- и звукоизоляционным материалам, материалам для трубопроводов и санитарно-технических изделий, лакам, краскам и клеям. Полимерами называют высокомолекулярные соединения, в которых молекулы состоят из многократно повторяющихся элементарных звеньев одинаковой структуры. Полимеры могут находится в жидком или твердом состоянии. Для твердых полимеров характерна аморфная или кристаллическая структура.

Билет 61. Полимерные материалы для полов. Декоративные изделия.

Низкая истираемость, гигиеничность, необходимые тепло- и звукоизоляционные св-ва в сочетании с возможностью индустриализации строительных работ обусловили широкое применение полимерных материалов для покрытия полов. Из всего объема рулонных, плиточных, мастичных и погонажных полимерных материалов для полов около 70% падает на долю поливинилхлоридного линолеума.

Линолеум - рулонный материал из поливинилхлоридных, алкидных, резиновых и других полимеров. Линолеумы предназначены для устройства покрытий полов в жилых, общественных и некоторых промышленных зданиях. Лин-ы изготавливают тремя способами: каландровым и экструзионным (л-ы без подосновы), промазным (л-ы на подоснове). Материалы для покрытия полов:

I. Линолиумы:

1. Глифталевый (алкидный) л-м изготавливают на тканевой подоснове с

применением полимерной массы, получаемой из глицерина, модифицирующих добавок. Его основной недостаток – повышенная хрупкость, особенно при отриц-х температурах.

2. Коллоксилиновый (нитроцеллюлозный) л-м производится однослойным без подосновы. Коллоксолин – продукт нитрации древесной или хлопковой целлюлозы. Характерен красный или коричневый цвет, высокая гибкость даже при отриц-х температурах. Недостаток – повышенная возгораемость.

3. Резиновый линолеум – релин, изготавливают многослойным. Для верхнего слоя – цветную резину, для нижнего – обычно смесь старой дробленной резины и битума. Релин также выпускают на теплозвукоизолирующей подоснове и поставляют в виде ковров размером на комнату. Для него характерны высокая водо- и химическая стойкость, звукопоглощаемость.