Определение, классификация минеральных вяжущих веществ

 

Минеральные вяжущие вещества – это неорганические порошкообразные материалы, которые после смешивания с водой образуют пластичную массу, затвердевающую в результате физико-химических процессов. По сути это клеи, применяющиеся для скрепления между собой зерен заполнителей – песка, щебня, гравия и др. – при получении растворов, бетонов, силикатного кирпича, асбестоцементных изделий и других материалов.

Минеральные вяжущие, в зависимости от условий, в которых они способны твердеть и сохранять прочность делят на воздушные, гидравлические и автоклавные.

Воздушныевяжущие–твердеют и сохраняют прочность только на воздухе – воздушная известь, гипс и др.

 Гидравлические вяжущие–твердеют, сохраняют или даже повышают прочность не толькона воздухе, но и в воде – портландцемент и др.

Автоклавные вяжущие – твердеют в герметичных сосудах (автоклавах) в среде насыщенного водяного пара при температуре 175–190 °С и давлении 0,9–1,3 МПа (8–12 атмосфер) – известково-песчаные, известково-шлаковые и другие известково-кремнеземистые смеси.

Воздушная известь

Воздушная известь– это оксид кальция СаО. Её получают обжигом известняка СаСО₃. Обжиг осуществляют преимущественно в шахтных печах (рисунок 8). В печи происходит разложение известняка по реакции:

СаСО₃  СаО + СО₂­

 

Рисунок 8 – Схема шахтной печи

 

Негашеную известь называют комовой известью или известью-кипелкой. Перед использованием известь гасят, либо размалывают. Гашение – это гидратация извести водой:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Гашеную известь применяют в качестве вяжущего в штукатурных растворах, в качестве пластифицирующей добавки в цементно-известковых растворах, для окраски (побелки). Материалы на основе гашеной извести твердеют в результате высыхания, кристаллизации Ca(OH)₂ и взаимодействия Ca(OH)₂ с атмосферным СО₂ в присутствии влаги по реакции:

Ca(OH)₂ + CO₂ + nH₂0 ® CaCO₃ + (n+1)H₂0

Известь размалывают и используют совместно с молотым кремнеземистым компонентом (песок, шлак, зола и др.) в качестве автоклавного вяжущего при производстве силикатного кирпича и ячеистого бетона (см. ниже).

 

Строительный гипс

 

Строительный гипс – воздушное вяжущее, светлый порошок с химической формулой CaSO4×0,5H2O. Получают помолом и обжигом (или обжигом и помолом) горной породы – гипса:

CaSO4×2H2O  CaSO4×0,5H2O + 1,5 H2O

Строительный гипс делят на марки по прочности, обозначаемые как Г–2, Г–3 и т.д. (прочность при сжатии 2 МПа; 3МПа и т.д.).

Твердение гипса. При смешивании строительного гипса с водой происходит реакция гидратации, в результате которой полуводный гипс, связывая воду, вновь превращается в двуводный гипсовый камень:

CaSO4×0,5H2O + 1,5H₂O = CaSO₄×2H₂O

Применение – для изготовления материалов и изделий, служащих при относительной влажности воздуха не более 60 %: перегородочные панели и плиты, гипсокартонные и гипсоволокнистые листы, облицовочные материалы, гипсовые растворы и т.д.

 

Портландцемент

Портландцемент (ПЦ)– это гидравлическое вяжущее вещество, серый порошок, получаемое совместным помолом ПЦ клинкера и около 5 % двуводного гипса. ПЦ клинкер получают из известняка (около 75 %) и глины (около 25 %).

Известняк дробят, а затем размалывают вместе с глиной сухим или мокрым (с 35–45 % воды) способами в шаровых мельницах (рисунок 9). Полученную сырьевую смесь обжигают во вращающихся печах, аналогичных печам для обжига керамзита (рисунок 6), но имеющих значительно бóльшие размеры – длину до 185 м и диаметр до 5 м.

 

 

Рисунок 9 – Схема шаровой мельницы

 

В печи известняк СаСО₃ разлагается и образуется CaO. Компоненты глины, разлагаясь, образуют оксиды SiO₂, Al₂O₃, и Fe₂O₃. СаО взаимодействует с оксидами глины. Максимальная температура в печи 1450 °С. При этой температуре завершается взаимодействие CaO с другими оксидами, в результате чего образуются минералы, называемые клинкерными:

– 3CaO×SiO₂ (С₃S)[1] – трехкальциевый силикат (алит);

– b-2CaO×SiO₂ (b-С₂S) – бета-двухкальциевый силикат (белит);

– 3CaO×Al₂O₃ (С₃А) – трехкальциевый алюминат;

– 4CaO×Al₂O₃×Fe₂O₃ (С₄АF) – четырехкальциевый алюмоферрит.

Клинкер представляет собой округлые гранулы размером 5–40 мм. Для получения ПЦ клинкер размалывают совместно с двуводным гипсовым камнем СаSО₄×2Н₂О (около 5 %) в шаровых мельницах (см. выше) и отгружают потребителям в вагонах-цементовозах, автомобилях-цементовозах, мешках.

ПЦ делят на марки 400, 500, 550, 600 – прочность при сжатии 40–60 МПа образцов из ПЦ и песка 1:3 через 28 суток твердения (одни сутки на воздухе и 27 – в воде).

Твердение ПЦ.Обусловлено взаимодействием с водой клинкерных минералов:

(С₃S, b-С₂S, С₃А, С₄АF) + H₂O

Образующиеся гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция обеспечивают по мере их накопления схватывание и твердение ПЦ.

Применение ПЦ – для получения бетонных и железобетонных изделий, растворов, работающих в надземных, подземных и подводных условиях в промышленном, гражданском, дорожном и гидротехническом строительстве. 

Шлакопортландцемент. Если при помоле вместо 21–80 % клинкера добавляют гранулированный доменный шлак, то полученный цемент называют шлакопортландцемент (ШПЦ). По свойствам он близок к обычному ПЦ и имеет марки 300, 400, 500, 550.

 

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 537; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!