1.Общие сведения. Классификация неорганических вяжущих веществ
Вяжущие вещества делят на две группы:неорганические; органические.
Неорганическими называют тонкомолотые материалы, способные при смешивании с водой образовывать вязко-пластичную массу, которая постепенно затвердевает, превращаясь в прочное камневидное тело. Для них характерны следующие признаки:гидрофильность, способность образовывать с водой тестообразную легко формующуюся массу (тесто), способность переходить из тестообразного состояния в твердое.
К ним относятся известь, гипс, цемент, предназначенные для изготовления строительных растворов и бетонов, а также изделий из них.
Органические вяжущие гидрофобны. В отличие от неорганических, в рабочее состояние они переходят при нагревании или размягчении в органических жидкостях. К органическим вяжущим относят - битумы, смолы, дегти, пеки, применяемые для производства асфальтобетонов рулонные кровельных и гидроизоляционных материалов.
Неорганические вяжущие материалы
Все строительные минеральные вяжущие вещества в зависимости от их основного свойства твердеть и длительно противостоять воздействию различных факторов окружающей среды делят на три основные группы: воздушные, гидравлические, кислотостойкие. Воздушные вяжущие вещества характеризуются тем, что при взаимодействии с водой, твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в воздушной среде. При систематическом увлажнении бетоны, изделия и конструкции на воздушных вяжущих сравнительно быстро теряют прочность и разрушаются. К воздушным вяжущим веществам относят гипсовые и магнезиальные вяжущие, а также воздушную известь.Гидравлические вяжущие вещества
В первую подгруппу включают гидравлические вяжущие, не содержащие или содержащие не более 10…20% активных минеральных добавок. В эту подгруппу входят: портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий портландцемент без добавок и с добавками, белый портландцемент; глиноземистый цемент; романцемент; гидравлическая известь. Ко второй подгруппе относят смешанные гидравлические вяжущие, получаемые смешением чистых вяжущих друг с другом, а также отдельных вяжущих или их смесей с активными минеральными добавками, вводимыми в количестве более 10…20%. Вяжущие этой подгруппы:
на основе портландцемента - шлаковый и пуццолановый портландцемент, цемент для строительных растворов;
на основе воздушной и гидравлической извести - известково-пуццолановые цементы, известково-кварцевое вяжущее для бетонов автоклавного твердения, известково-белитовый (нефелиновый) и известково-шлаковый цементы;
на основе глиноземистого и портландцементов, а также гипса - расширяющиеся и безусадочные цементы;
на основе гипса, портландцемента и активных минеральных добавок - гипсоцементно-пуццолановые вяжущие;
на основе доменных гранулированных шлаков - сульфатно-шлаковый цемент, шлакощелочное вяжущее.
Вяжущие автоклавного твердения
Наряду с воздушными и гидравлическими вяжущими веществами в отдельную группу выделены вяжущие автоклавного твердения. Они наиболее эффективно твердеют при автоклавной обработке при давлении насыщенного пара 0,8…1,5 МПа. К их числу, относят известково-кварцевое, известково-шлаковые вяжущие и другие смеси, не способные к интенсивному твердению при 20…95°С.
Кислотостойкие вяжущие
К кислотостойким вяжущим веществам относится кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент , представляющий собой тонкомолотую смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяемую водным раствором силиката натрия или калия. Это вяжущее после начального твердения в воздушной среде может длительное время сопротивляться агрессивному воздействию неорганических и органических кислот, кроме фтористо-водородной.
2.Сырье для получения и принципы производства гипсовых вяжущих. Виды гипсовых вяжущих в зависимости от температуры тепловой обработки: низкообжиговые и высокообжиговые. Схема твердения, основные свойства и области применения.
Характеристика гипсовых вяжущих.
В строительстве и промышленности издавна применяют гипосвые вяжущие материалы (ГОСТ 125-79**) - строительный гипс, формовочный и высокопрочный, эстрих-гипс, ангидритовый цемент и др.
В зависимости от температуры тепловой обработки гипсовые вяжущие подразделяют на низкообжиговые и высокообжиговые.
Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества изготавливают путем термической обработки природного гипсового камня или фос-фогипса до полуводного гипса (CaSO40,5H2O) с последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок.
В настоящее время именно эти вяжущие вещества в основном используют для изготовления строительных изделий и производства строительных работ, для изготовления форм и моделей в фарфорофаянсовой, керамической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в медицине. Свойства и область применения обусловливают устаревшие, но часто используемые на практике термины: «строительный, высокопрочный, формовочный гипс».
Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества, состоящие из полуводного гипса (далее: гипсовые вяжущие), производят в соответствии с требованиями ГОСТ 125 по технологическим регламентам, утвержденным в установленном порядке.
Используемый для производства гипсовых вяжущих гипсовый камень должен удовлетворять требованиям ГОСТ 4013, а фосфо-гипс - действующей нормативно-технической документации. В зависимости от содержания CaS04-2H,0, % по массе, гипсовый камень подразделяют на 4 сорта: I > 95; II > 90; III > 80; IV > 70.
Низкотемпературная обработка двуводного сульфата кальция обеспечивает его частичную дегидратацию (выделение 15,76 % химически связанной воды)
В зависимости от технологии получения полуводный гипс может образовываться в двух модификациях - а и р.
Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества - медленно-схватывающиеся и медленнотвердеющие воздушные вяжущие, состоящие из безводного сульфата кальция и активизатора твердения. Наибольшую известность из этой группы вяжущих веществ получили ангидритовый цемент и эстрихгипс.
Ангидритовый цемент получают совместным помолом обоженного при температуре 600...700 °С гипсового камня и щелочных или сульфатных активизаторов.
Необходимость введения активизаторов обусловлена тем, что в результате обжига при температуре выше 400°С гипс переходит в так называемый нерастворимый («намертво обожженный») ангидрит, который медленно или совсем не схватывается и не твердеет. В присутствии воды и активизатора твердения CaS04 образует неустойчивый сложный гидрат вида (активизатор)тСа804пН20, распадающийся в дальнейшем на (активизатор)рН20 и m(CaS04-2H20).
Эстрихгипс - высокообжиговое гипсовое вяжущее вещество, получаемое из природного гипса или ангидрита путем обжига при температуре 800... 1100 °С и последующего помола в тонкий порошок.
Плотность эстрихгипса: истинная - 2800...3000 кг/м3, средняя в рыхлом состоянии - 900... 1200 кг/м3, в уплотненном - 1300...1700 кг/м3. Водопотребность эстрихгипса - 30.. .35 %.Изделия из эстрихгипса характеризуются небольшой тепло- и звукопроводностью, однако по сравнению с изделиями из низкообжиговых гипсовых вяжущих веществ отличаются высокой морозостойкостью, повышенной водостойкостью и меньшей склонностью к пластическим деформациям.
Производство гипсовых вяжущих .
При нагревании двуводного гипсового камня происходит частичная его дегидратация, при этом образуется полуводный гипс, обладающий вяжущими свойствами. Обжиг гипса протекает при низких температурах (110...180 °С) в открытых аппаратах - котлах (рис. 9); кристаллизационная вода при этом выделяется в виде водяного пара.
Из полуводного гипса Са504-0,5Н20 состоят все низкообжиговые гипсовые вяжущие.
Кристаллы полуводного гипса мелки, обладают большой поверхностью и высокой водопотребностью. Прочность при сжатии полуводного гипса невысокая - 2...25 МПа, плотность 2,6...2,75 г/см3; насыпная плотность 800...1000 кг/м; цвет порошка - белый или серый.
Из всех низкообжиговых гипсовых вяжущих промышленность выпускает главным образом строительный гипс, производство которого состоит в дроблении и варке (тепловой обработке) гипсового камня, а также тонком измельчении.
Твердение.
Порошок гипсового вяжущего, в смеси с водой, образует пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет, при этом полуводный гипс присоединяет воду и превращается в двуводный.
Реакция гидратации протекает быстро, с выделением теплоты и заканчивается через несколько минут после затворения. Процесс твердения вяжущего сложный, включает растворение, коллоидацию и кристаллизацию.
Так, из пластичного теста образуется довольно прочный искусственный гипсовый камень, прочность которого но мере высушивания и удаления воды повышается.
Для получения теста нормальной густоты строительный гипс потребляет 45...70 % воды, высокопрочный и-гипс - 30...40 %.
По сравнению с теоретической избыточная вода, удаляясь при сушке, создает поры, приводит к снижению прочности камня. Строительный и высокопрочный гипсы обладают рядом особенностей: быстро схватываются и твердеют, обладают повышенной водопотребностью и пористостью, в начальный период твердения увеличиваются в объеме, обладают низкой водостойкостью, подвержены деформациям ползучести.
Свойства гипсовых вяжущих.
Оценка качества гипсовых вяжущих зависит от сроков схватывания, тонкости помола, водопотребности, предела прочности при сжатии и изгибе.
По срокам схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы:
А - быстро схватывающиеся (начало схватывания не ранее 2 мин, конец- не позднее 15 мин);
Б - нормально схватывающиеся (начало схватывания не ранее б мин, конец - не позднее 30 мин);
В - медленно схватывающиеся (начало схватывания не ранее 20 мин, конец - не нормируется).
По тонкости помола , определяемой наибольшим остатком на сите с размером ячеек 0,2 мм, гипсовые вяжущие делят на три группы:
I - грубый помол, остаток на сите не более 23 %;
II - средний помол, остаток на сите не более 14 %;
III - тонкий помол, остаток на сите не более 2 %.
Водопотребность г ипсового вяжущего определяют количеством воды в % от массы вяжущего, необходимым для получения гипсового теста нормальной густоты, т. е. стандартной консистенции диаметр расплыва лепешки (180+5) мм.
Прочность гипсовых вяжущих определяют по результатам испытания образцов-балочек размером 40Х40х160мм из гипсового теста нормальной густоты через 2 ч после изготовления.
За это время гидратация и кристаллизация вяжущего завершаются.
По пределу прочности при сжатии и изгибе, гипсовые вяжущие делят на 12 марок.
Маркировка гипсового вяжущего дает информацию о его основных свойствах.
Например, маркировка Г-7-А-11 означает:
гипсовое вяжущее марки 7 (предел прочности при сжатии не менее 7 МПа);
А - быстротвердеющее;
II - среднего помола.
Гипсовые вяжущие неводостойки . Гипсовые изделия должны применяться в сухих условиях при относительной влажности воздуха не более 60 %.
При использовании схватывающегося гипсового теста его нельзя уплотнять трамбованием или продолжительно перемешивать, так как это вызывает разрушение образовавшегося кристаллического каркаса и тесто теряет вяжущие свойства.
Процесс схватывания водогипсовой смеси поддается регулированию, его можно замедлить или ускорить добавками.
Для замедления схватывания применяют добавки, повышающие пластичность смеси, - известково-клеевая эмульсия, хвойный настой, водный раствор столярного клея, ЛСТ.
Замедлителями схватывания являются также добавки, препятствующие росту кристаллов образованием защитных пленок на зернах полуводного гипса - фосфаты и бораты щелочных металлов, а также аммиак, лиловый спирт, бура, каратиновый замедлитель и др.
Применение гипсовых вяжущих.
В строительстве по масштабам применения тисовые вяжущие уступают цементам и извести, но используются весьма широко.
Затраты топлива на изготовление тонны гипсового вяжущего в четыре раза ниже, чем на производство тонны цемента.
Гипсовые изделия отличаются гигиеничностью, небольшой средней плотностью (1200...1500 кг/м3), высокой пористостью (30...60%), огнестойкостью, архитектурной выразительностью, высокими теплои звукоизоляционными свойствами.
В штукатурных работах применяют гипсовые вяжущие всех марок, среднего и тонкого помола, нормального и медленного твердения. Добавка гипсовых вяжущих ускоряет схватывание известково-песчаных растворов и повышает прочность штукатурного слоя, придает его поверхности гладкость и белизну.
Гипсовые вяжущие марок Г-2...Г-7 применяют для изготовления гипсовых деталей и гипсобетонных изделий - панелей для перегородок, листов сухой штукатурки, для приготовления растворов для внутренней штукатурки и получения гипсоцементно-пуццолановых вяжущих.
Гипсовые вяжущие марок Г-5...Г-25 тонкого помола с нормальными сроками схватывания применяют для изготовления форм и моделей фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий.
Гипсовые вяжущие служат основой для приготовления мастик для приклеивания листов сухой штукатурки.
3.Известь воздушная: сырьё и принципы производства, виды и области применения. Свойства воздушной извести
Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция.Сырьем для производства воздушной извести служат горные породы, содержащие в основном углекислый кальций - мел, известняк, известковые туфы и т.д. Строительная воздушная известь подразделяется: а) по виду содержащегося в ней основного окисла - на кальциевую, магнезиальную и доломитовую; б) по внешнему виду-негашеная комовая,молотая,гашеная в виде известкого молока,теста,гидратная(пушонка);в)по скорости гашения – медленно гасящаяся(более 25 мин),средне (от 8 до 25),быстро(менее 8 мин). Негашеная комовая известь (кипелка) представляет собой воздушную известь после ее обжига в печи. Известь молотую получают помолом в мельнице негашеной комовой извести совместно с металлургическими и топливными шлаками, кварцевым песком, золой и другими минеральными добавками. Гашеную известь получают действием определенного количества воды на негашеную воздушную известь, в результате которого образуется продукт в виде порошка (пушонки), известкового теста или известкового молока. Производство воздушной извести состоит из добычи сырья, дробления, сортировки его и обжига обычно в шахтных печах. Сырье и топливо загружают в печь сверху послойно через загрузочное устройство; двигаясь вниз, сырье обогревается отходящими горячими газами, образующимися при сгорании топлива. В средней части шахты (зона обжига), где температура достигает 1000-1200° С, происходит разложение углекислого кальция и образование извести-кипелки по реакции СаСО3-177,7 кДж. Проходя зону обжига, куски извести опускаются постепенно в нижнюю часть печи (зона охлаждения) и выгружаются с помощью специального устройства.
5. Классификация гидравлических вяжущих. Понятие о гидравлическом модуле.
Гидравлическая известь и романцемент: сырье, принципы производства, применение
гидравлические вяжущие , не содержащие или содержащие не более 10- 20 % активных минеральных добавок. В эту подгруппу входят: а) портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий портландцемент без добавок и с добавками, белый портландцемент; б) глиноземистый цемент; в) романцемеит; г) гидравлическая известь.
Ко второй подгруппе относят смешанные гидравлические вяжущие, получаемые смешением чистых вяжущих друг с другом, а также отдельных вяжущих или их смесей с активными минеральными добавками, вводимыми в количестве более 10-20%. Основные вяжущие этой подгруппы: а) на основе портландцемента - шлаковый и пуццолановый портландцемент, цемент для строительных растворов и др.; б) на основе воздушной и гидравлической извести - известково-пуццолановые цементы, известково-кварцевое вяжущее для бетонов автоклавного твердения, известково-белитовый (нефелиновый) и известково-шлаковый цементы и др.; в) на основе глиноземистого и портландского цементов, а также гипса - расширяющиеся и безусадочные цементы; г) на основе гипса, портландцемента и активных минеральных добавок- гипсоцементио-пуццолановые вяжущие и др.; д) на основе доменных гранулированных шлаков - сульфатно-шлаковый цемент, шлакощелочное вяжущее. Модуль гидравлический - насосный блок, являющийся универсальным гидравлическим приводом, выполненным на принципах ультраустойчивости, с регулятором типа "предиктор-корректор", позволяющим автоматически изменять подачу рабочей жидкости по фактической потребности гидросистемы в режиме реального времени. Гидравлическая известь способна диспергироваться частично при гашении водой, но чаще ее превращают в рабочее состояние помолом. Для твердения гидравлической извести вначале необходимы, как н для воздушной извести, воздушно-сухие условия, а затем - влажные, чтобы обеспечить гидратацию силикатов, алюминатов и ферритов кальция. Различают слабогидравлическую и сильногидравлическую известь. Романцемент является особой разновидностью сильногидравлической извести.Романцемент получают обжигом при 1000...1100 °С Гидравлическую известь и романцемент применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, в том числе во влажных условиях, бетонах низких марок, смешанных вяжущих и т. п., что позволяет экономить энергоемкий и дорогой портландцемент
6. Портландцемент: сырьевые материалы и принципы производства цемента. Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %). Это вид цемента, наиболее широко применяемый во всех странах. Основой портландцемента являются силикаты кальция (алитибелит). Портландцемент получают тонким измельчениемклинкера и гипса . Клинкер - продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция. Самые распространённые методы производства портландцемента так называемые «сухой» и «мокрый». Всё зависит от того, каким способом смешивается сырьевая смесь - в виде водных растворов или в виде сухих смесей. При измельчении клинкера вводят добавки: 1,5…3,5 % гипса СaSO 4 ∙2H 2 O (в перерасчёте на ангидрид серной кислоты SO 3) для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок - для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента. Сырьём для производства портландцемента служат смеси, состоящие из 75…78 % известняка и 22…25 % глин,либо известняковые мергели, использование которых упрощает технологию. При мокром способе производства уменьшается расход электроэнергии на измельчение сырьевых материалов, облегчается транспортирование и перемешивание сырьевой смеси, выше гомогенность шлама и качество цемента, однако расход топлива на обжиг и сушку составляет на 30-40 % больше чем при сухом способе. Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1 470° C в течение 2…4 часов в длинных вращающихся печах (3,6х127 м, 4×150 м и 4,5х170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Существуют следующие виды портландцемента:
быстротвердеющий;
пластифицированный;
гидрофобный ;
сульфатостойкий;
дорожный;
белый и цветной;
с умеренной экзотермией;
с поверхностноактивными органическими добавками.
7.Технические характеристики портландцемента: плотность, водопотребность, сроки схватывания и равномерность изменения объема. Химический, минеральный и вещественный (компонентный) состав портландцементного клинкера. Активность и марка портландцемента
Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %). Это вид цемента, наиболее широко применяемый во всех странах. Основой портландцемента являются силикаты кальция
Клинкер - продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция (3СаО∙SiO2 и 2СаО∙SiO2 70-80 %).
При измельчении клинкера вводят добавки: 1,5…3,5 % гипса СaSO4∙2H2O (в перерасчёте на ангидрид серной кислоты SO3) для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок - для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.
Сырьём для производства портландцемента служат смеси, состоящие из 75…78 % известняка (мела, ракушечника, известнякового туфа, мрамора) и 22…25 % глин (глинистых сланцев, суглинков), либо известняковые мергели, использование которых упрощает технологию. Для получения требуемого химического состава сырья используют корректирующие добавки: пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы.
Свойства портландцемент
К основным свойствам портландцемента (ГОСТ 10178-85) относятся тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема и прочность (марка): цемента. При необходимости оценивают и другие свойства: плотность и насыпную плотность, тепловыделение, стойкость в различных условиях среды и т. п.
Тонкость помола - один из факторов, определяющих быстроту твердения и прочность цементного камня. Обычный портландцемент измельчают довольно тонко - остаток на сите № 008 (4900отв/см2) не должен превышать 15%, что соответствует удельной поверхности цемента 2500...3000 ем2/г.
Водопотребность портландцемента характеризуется количеством воды (% массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, т. е. заранее заданной стандартной пластичности, определяемой погружением в тесто цилиндра пестика прибора Вика. Водопотребность зависит от минерального состава и тонкости помола цемента и колеблется в пределах 22...26 %.
Сроки схватывания и равномерность изменения объема цемента определяют на тесте нормальной густоты. Начало схватывания цементного теста должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания - tie позднее 10 ч. Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы этого прибора в тесто нормальной густоты. Для получения нормальных сроков схватывания при помоле клинкера вводят добавку двуводного гипса, а в случае необходимости - специальные добавки- замедлители или ускорители схватывания.
Прочность портландцемента является главным свойством, характеризующим его качество. В зависимости от предела прочности при сжатии и с учетом предела прочности при изгибе стандартных образцов-балочек через 28 сут твердения портландцемент разделяют на марки: 400, 500, 550, 600 (табл. 5.1),.
Фактическую прочность, полученную при испытании на осевое сжатие половинок указанных образцов, называют активностью цемента.
Активность и марка портландцемента
Активностью портландцемента называют его предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 сут. В зависимости от активности портландцементов с учетом их предела прочности при изгибе они подразделяются на марки: 400, 500, 550, 600. У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и начальная - 3-суточная. Цемент, которому присвоен государственный Знак качества, должен обладать стабильными показателями прочности на сжатие: коэффициент вариации прочности для цемента марок 300 и 400 не более 5%, марок 500, 550, 600 - не более 3%.
Портландцементный клинкер обычно получают в виде спекшихся мелких и более крупных гранул и кусков размером до 10-20 или до 50-60 мм в зависимости от типа печи.
По микроструктуре клинкер, получаемый спеканием, представляет собой сложную тонкозернистую смесь многих кристаллических фаз и небольшого количества стекловидной фазы.
Химический состав клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Главными окислами цементного клинкера являются окись кальция СаО, двуокись кремния Si02, окись алюминия А1203 и окись железа Fe203, суммарное содержание которых достигает обычно 95- 97%. Кроме них в состав клинкера в виде различных соединений в небольших количествах могут входить окись магния MgO, серный ангидрид S03, двуокись титана ТЮ2, окись хрома Сг203, окись марганца Мп203, щелочи Na20 и К20, фосфорный ангидрид P2Os и др.
8.Твердение цемента и других вяжущих: общая теория твердения, влияние тонкости помола, температуры и влажностных условий среды на твердение цемента, способы ускорения и замедления твердения.
В настоящее время твердение минеральных вяжущих рассматривают как сложный физико-химический процесс в системе «вяжущее - вода», заключающийся в преобразовании исходных веществ в смесь новых минералов, из которых слагается искусственный камень. Сущность теории твердения минеральных вяжущих обычно выражается следующей последовательностью процессов: растворение - коллоидация - кристаллизация.
Последовательность их сохраняется только в начальной стадии, а затем все три процесса протекают одновременно, налагаясь один на другой, дополняясь специфическими особенностями, свойственными каждому вяжущему.
Первый этап - растворение. Любое вещество, в большей или меньшей степени, растворяется в воде и, находясь в ней, стремится создать свой насыщенный раствор. Минералы, из которых состоят вяжущие вещества, обладают химической активностью по отношению к воде, и поэтому они не просто растворяются, а вступают с водой в реакцию с образованием новых соединений. Этот процесс протекает до тех пор, пока вся вода не превратится в насыщенный раствор, по отношению к новым кристаллогидратам.
Второй этап - коллоидация, характеризуется загустеванием, схватыванием смеси, повышением се вязкости. Растворение вяжущего вещества затормаживается и вокруг каждого зерна образуется студнеобразная клейковидная масса - гель. Он обладает склеивающей способностью, которая тем выше, чем меньше содержится воды. Так как процесс взаимодействия вяжущего вещества продолжается, то постепенно раствор из насыщенного переходит в пересыщенный, и из него начинают выкристаллизовываться мельчайшие кристаллы.
Твердение переходит в третий заключительный этап - кристаллизацию, при котором мелкие кристаллы укрупняются, срастаются между собой, и весь материал приобретает прочность камня. Скорость твердения в большей степени зависит от растворимости веществ, составляющих вяжущее вещество и растворимости образующихся в результате реакции с водой соединений.
Если растворимость составляющих вяжущее минералов велика, а образующихся соединений мала, то схватывание и твердение могут завершиться быстро, в течение нескольких минут, часов. Если же растворимость исходных мала, то формирование искусственного камня может продолжиться месяцы и даже годы. Следовательно, ускоряя растворимость вяжущего вещества путем повышения температуры, применением специальных добавок и другими методами можно регулировать скорость образования искусственного камня.
9.Коррозия цементного камня, её причины и меры защиты от неё.
Различают физическую, химическую, электрохимическую и биологическую коррозии.Физическая коррозияЭто выветривание, растворение, разрушение вследствие температурных колебаний характерных для всех видов горных пород.Химическая коррозия.Агрессивными по отношению к цементному камню являются все кислоты и многие соли.Этот вид коррозии имеет место чаще всего, а разрушение происходит наиболее интенсивно. Самым уязвимым веществом в цементном камне является известь. Коррозия выщелачивания.Кристаллогидраты (гидросиликаты, алюминаты и ферриты кальция), образующиеся при взаимодействии с водой клинкерных минералов и составляющие вместе с наполнителями цементный камень, имеют значительную равновесную растворимость в воде. Гидросиликаты и гидроалюминаты кальция имеют тем большую равновесную растворимость, чем выше их основность. Следовательно отщепление гидратов сначала происходит от высокоосновных гидратов, их основность при этом понижается, а устойчивость в данной среде повышается.Магнезиальная коррозияЕсли в окружающей цементный камень среде содержатся вещества, образующие с Са(ОН)2 малорастворимые соединения, то концентрация извести в ней будет поддерживаться на очень низком уровне.Углекислотная коррозияВ пластовых водах как правило присутствует то или иное количество углекислого газа. Он действует разрушающе, поскольку понижает содержание Са(ОН)2 окисляя ее сначала до СаСО3, которая мало растворима, что будет вызывать понижение основности гидратов цемента.Сульфатная коррозияЭто вид коррозии, который связан с образованием соединений кристаллизующихся с увеличением объема. Примером такой коррозии являются взаимодействие с сульфатами кальция и натрия. Сероводородная коррозия.Это один из распространенных на нефтяных и газовых месторождениях видов коррозии.Биологическая коррозия.Так имеется много бактерий, которые выделяют углекислоту, что повлечет углекислотную коррозию. Некоторые бактерии могут окислять сульфаты сначала до сероводорода, а затем до серной кислоты. Отсюда и характер разрушения камня.Электрохимическая и электроосмотическая коррозии.Источник - блуждающие токи (промышленные сети). Система обсадная колонна, цементный камень - земля являются проводниками. В этой системе всегда возможен перенос ионов, отсюда возможны и электрохимическая и электроосмотическая коррозии. Защита бетона и других материалов от коррозии меры для предотвращения коррозии, которые в общем виде сводятся к следующему: 1) правильный выбор цемента, 2) изготовление особо плотного бетона, 3) применение защитных покрытий.проведение следующих мероприятий:- усиление вентиляции в целях понижения влажности воздуха и концентрации газов, способствующих развитию опасных микроорганизмов;- герметизация с той же целью технологического оборудования;- периодическая очистка и дезинфекция поверхности конструкций;- нейтрализация агрессивных сред.Конструктивные:- придание поверхности конструкций формы, исключающей накопление на ней органических веществ, могущих служить пищей для микроорганизмов;- устройство уклонов полов и отводящих лотков для сточных жидкостей.Строительно-технологические:- нанесение на бетонную поверхность лакокрасочных материалов;- облицовка различными плитами;- понижение проницаемости бетона;- применение материалов, стойких к действию продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, преимущественно к кислотам.
10. Разновидности портландцемента
К разновидностям портландцемента, имеющим особые, ярко выраженные свойства, отличные от обычного портландцемента, относятся сульфатостойкий, с умеренной экзотермией, пластифицированный, гидрофобный, быстротвердеющий (БТЦ) и особо быстротвердеющий (ОБТЦ), белый и цветные, дорожный и некоторые другие разновидности портландцемента.
Сульфатостойкий портландцемент получают путем помола клинкера нормированного минералогического состава, он характеризуется повышенной сульфатостойкостью и малым тепловыделением в процессе схватывания и твердения.
При измельчении клинкера не разрешается вводить никаких добавок, кроме гипса. Этот цемент предназначается для железобетонных конструкций, работающих в условиях сульфатной агрессии при попеременном замораживании и оттаивании или увлажнении и высыхании.
Портландцемент с умеренной экзотермией изготовляют путем помола клинкера, содержащего С3А до 8% и C3S не более 50%. Этот цемент отличается пониженной экзотермией и несколько повышенной стойкостью к сульфатной коррозии. Пониженная экзотермия такого цемента обусловливается пониженным содержанием в нем высокотермических минералов С3А и C3S и повышенным содержанием малотермичных - C2S и алюмоферритной фазы. В соответствии с ГОСТ цемент выпускают двух марок: 300 и 400. Его применяют для строительства гидротехнических сооружений, а также для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, работающих в условиях слабоминерализованных сред и подвергающихся попеременному воздействию замораживания и оттаивания или высыхания и увлажнения.
Пластифицированный портландцемент изготовляют путем тонкого помола портландцементного клинкера совместно с пластифицирующей добавкой сульфитно-дрожжевой барды (СДБ) в количестве 0,15-0,25% от массы цемента. Добавка СДБ образует на поверхности частиц цемента коллоидные адсорбционные пленки, имеющие гидрофильный характер. Это приводит к ослаблению сил молекулярного взаимодействия между частицами твердой фазы цементно-водной суспензии, уменьшение трения и повышению подвижности цементного теста, пластичности бетонной смеси. Пластифицированный цемент имеет те же марки, что и портландцемент, и применяется в основном для тех же целей. Использование пластифицированного портландцемента позволяет повысить морозостойкость бетона и снизить расход цемента на 8-10%.
Гидрофобный (водоотталкивающий) портландцемент, созданный впервые в СССР проф. М. И. Хигеровичем и проф. Б. Г. Скрамтаевым, изготовляют путем тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с добавками 0,1-0,3% некоторых поверхностно-активных веществ (мылонафт, асидол, олеиновая кислота, окисленный петролатум и т. п.). Поверхностно-активные вещества, имея ассиметрично-полярное строение молекул, адсорбируются на поверхности цементных зерен (во время помола клинкера) неполярной группой наружу и придают цементу гидрофобизующие, водоотталкивающие свойства. Такой цемент при хранении или транспортировке водой не смачивается и, даже находясь в весьма влажных условиях, не комкуется и не теряет своей активности. Адсорбированные на поверхности цементных зерен весьма тонкие (практически мономолекулярные) гидрофобизующие пленки легко устраняются («счищаются» с цементного зерна) в процессе приготовления бетонной смеси при перемешивании составляющих материалов. Когда целостность водоотталкивающей пленки при перемешивании нарушается, гидрофобный цемент вступает во взаимодействие с водой как обычный портландцемент. При этом поверхностно-активные вещества, содержащиеся в цементе, оказывают пластифицирующее действие на бетонные смеси, уменьшают водопроницаемость и повышают морозостойкость бетона или раствора.
Быстротвердеющие и особо быстротвердеющие цементы отличаются от обычного портландцемента более интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. В клинкере этих цементов преобладают наиболее активные клинкерные минералы: трехкальциевый силикат (до 55% Для быст-ротвердеющих (БТЦ) и до 65% для особо быстротвердеющих цементов (ОБТЦ); трехкальциевого алюмината содержится 5-10%. При получении таких цементов должны соблюдаться определенные условия технологического процесса: равномерный обжиг сырья, обеспечивающий надлежащее образование клинкерных минералов и отсутствие свободной СаО, быстрое охлаждение клинкера, начиная примерно с температуры 1200°С, высокая степень измельчения клинкера и т. д. При этом особо быстротвердеющий цемент не должен содержать никаких добавок, кроме гипса. БТЦ и ОБТЦ применяют для приготовления высокопрочного сборного и монолитного железобетона.
Белый и цветной портландцементы. Белый портландцемент получают путем измельчения белого маложелезистого клинкера совместно с добавками гипса и белого диатомита (до 6%). Цветные цементы изготовляют путем совместного помола белого клинкера и свето-и щелочестойких красителей (сурика, ультрамарина, охры и др.). Клинкер белого портландцемента получают обжигом до спекания чистых известняков, и белых глин с малым содержанием железистых примесей. Цветные цементы имеют различную окраску: черную, голубую, зеленую, розовую разных оттенков, оранжевую, желтую. По прочности при сжатии их делят на марки 300, 400 и 500. Белый и цветные цементы имеют широкое применение для отделочных и декоративных работ (стеновые панели, искусственный мрамор и др.).
Пуццолановый портландцемент получают либо путем совместного помола портландцементного клинкера (75…60%), активной минеральной добавки (20…40%) и небольшого количества гипса, либо тщательным смешиванием этих же компонентов, но предварительно каждый из них измельчают.К активным минеральным добавкам относятся: вулканические туфы, пеплы и пемзы, диатомит, трепел, опока, золы ТЭС и другие вещества. Активные добавки связывают выделяющийся при твердении цемента Са(ОН)а в нерастворимые гидросиликаты, благодаря чему повышается водостойкость и коррозионная стойкость цементного камня. Пуццолановые цементы отличаются низким тепловыделением при твердении и пониженной скоростью твердения. Морозо - и воздухостойкость пуццолановых цементов ниже, чем портландцемента. Пуццолановый портландцемент выпускают трех марок: 200, 300 и 400. Применяют его для гидротехнического строительства, а также для подземных и подводных сооружений. Пуццолановый портландцемент еще в большей степени, чем шлакопортландцемент, нуждается в увлажнении во время твердения.
Магнезиальный цемент назван по одному из своих компонентов – магнезиту (доломиту). Используется в основном для заливки огнестойких полов. Магнезиты нашли свое основное применение при изготовлении огнеупоров. Оксид магния в свою очередь есть продукт умеренного обжига природных карбонатных пород магнезита или доломита. Многие свойства магнезиальных цементов лучше чем у портландцемента: стойкость к действию различных смазок, масел, солей, щелочей, органических растворителей; эластичность; высокая огнестойкость; низкая теплопроводность; хорошая износостойкость; прочность при изгибе и сжатии в раннем возрасте. Магнезиальные вяжущие вещества характеризуются повышенной прочностью сцепления с различными видами неорганических и органических заполнителей. Эти качества обусловливают их применение в абразивном производстве, для теплоизоляционных изделий (пено- и газомагнезит), перегородок, лестничных пролетов, подоконных плит, для облицовочных плиток, для внутренней отделки помещений.
Тампонажный цемент состоит из клинкера и большого количества гипса в качестве добавки. Тампонажный цемент используют для консервации газовых и нефтяных скважин. Тампонажный цемент 500 купить можно только по специальному заказу, хотя на тампонажный цемент 500 цена значительно ниже, чем на цемент без добавок. Это объясняется тем, что гипс (добавка в тампонажный цемент) стоит значительно дешевле клинкера.
Глиноземистый цемент получается, если вместо обычной глины в качестве сырья использовать бокситы. Глиноземистый цемент по прочности значительно превосходит портландцемент. Глиноземистый цемент - быстротвердеющее в воде и на воздухе высокопрочное вяжущее вещество, получаемое путем обжига до спекания или плавления смеси материалов, богатых глиноземом и окисью кальция, и последующего тонкого помола продукта обжига.
Глиноземистый цемент целесообразно применять:
1) для строительства бетонных и железобетонных конструкций, которые необходимо быстро ввести в эксплуатацию, при ликвидации аварий, ремонте после пожаров, быстром возведении фундаментов под действующие машины;
2) для возведения оборонительных и военно-транспортных сооружений;
3) для проведения бетонных и железобетонных работ в условиях низких температур,
4) для возведения сооружении, находящихся а минерализованных водах или подвергающихся действию сернистых газов;
5) для изготовления огнеупорных бетонов и растворов.
Шлакопортландцемент - вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса или путем тщательного смешения тех же, но раздельно измельченных компонентов. Шлакопортландцемент отличается от портландцемента, приготовленного из такого же клинкера и имеющего ту же тонкость помола, несколько меньшей прочностью. Согласно ГОСТ 970–61 в зависимости от прочности на сжатие выпускают шлакопортландцемент четырех марок: 300, 400, 500 и 600.
Шлакопортлаидцемент характеризуется пониженным или умеренным тепловыделением при твердении, а также меньшими объемными деформациями в растворе и бетоне - усадкой (на воздухе) и набуханием в воде. Шлакопортландцемент предназначен в основном для бетонных и железобетонных наземных, а также подземных и подводных конструкций, подвергающихся воздействию пресных, а также минерализованных вод с учетом норм агрессивности воды - среды. Известково-шлаковый цемент и сульфатно-шлаковый цемент. Шлаковый цемент применяют для получения строительных растворов и бетонов используемых преимущественно в подземных и подводных сооружениях. Известково-шлаковый цемент наиболее эффективен в производстве автоклавных материалов и изделий.
Расширяющиеся цементы. Отличительным свойством расширяющихся цементов является их способность к расширению в процессе схватывания и твердения, которое происходит в результате образования быстрорастущих криссталлов гидросульфоалюминатоа кальция на определенной стадии развития кристаллизационной структуры твердеющего цементного камня. В промышленном масштабе выпускают расширяющиеся цементы двух видов, водонепроницаемый расширяющийся цемент и гипсо-глиноземистый расширяющийся цемент, отличающиеся один от другого по составу и строительно-техническим свойствам. Водонепроницаемый цемент – быстро схватывающееся и твердющее вяжущее гидравлическое вещество. Получается этот цемент путем смешанного помола в шаровой мельнице мелко-мелко измельченного гипса, высокоосновного алюмината кальция и глиноземистого цемента. Цемент быстро схватывается от 4 до 10 минут. Используется для гидроизоляции и зачеканки швов, заделки трещин и стыков в железобетонных строениях и т.д.
Водонепроницаемый безусадочный цемент - получается при тщательном смешивании гашеной извести, полуводного гипса и глиноземистого цемента. Водонепроницаемый безусадочный цемент применяется для устройства гидроизолирующей оболочки железобетонных и бетонных сооружений, используемых во влажных условиях. Кроме того, он характеризуется повышенной стойкостью в углекислых средах благодаря защитному действию углекислого кальция.
11.Специальные виды портландцемента: особенности составов и назначение.
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) - портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения. Его выпускают М400 и 500. БТЦ обладает более интенсивным, чем обычный, нарастанием прочности в начальный период твердения. Это достигается путем более тонкого помола цемента, а также повышенным содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (60...65%). В остальном свойства его не отличаются от свойств портландцемента. БТЦ применяют в производстве железобетонных конструкций, а также при зимних бетонных работах. Ввиду повышенного тепловыделения его не следует использовать в массивных конструкциях.Сульфатостойкий портландцемент применяют для получения бетонов, работающих в минерализованных и пресных водах. Его получают из клинкера нормированного минералогического состава. Содержание C 3 S не более 50%, С 3 А не более 5%. Введение инертных и активных минеральных добавок не допускается. Этот цемент, являясь по существу белитовым, обладает несколько замедленным твердением в начальные сроки и низким тепловыделением. Сульфатостойкий портландцемент выпускают М400. Остальные требования к нему предъявляются такие же, как и к портландцементу.Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками выпускают М400 и 500. В качестве минеральной добавки вводят 10...20% от массы цемента гранулированный доменный шлак или электротермофосфорный шлак или 5... 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения (кроме глиежа). Клинкер для производства этого цемента не должен содержать соответственно более 5% С 3 А и MgO, а сумма С 3 А и C 4 AF не должна превышать 22%.Сульфатостойкий шлакопортландцемент выпускают М300 и 400. Его получают путем совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменного шлака в количестве 21...60% и небольшого количества гипса. В этом цементе содержание в клинкере С3А ограничивается до 8%, MgO - до 5%.Пуццолановый портландцемент выпускают М300 и 400. Его получают путем совместного помола клинкера и 25...40% от массы цемента активных минеральных добавок и гипсового камня. Клинкер для пуццоланового цемента не должен содержать более 8% С 3 А и не более 5% MgO. В остальном свойства его не отличаются от свойств портландцемента.Белый портландцемент получают из сырьевых материалов, имеющих минимальное содержание окрашивающих оксидов (железа, марганца, хрома). В качестве сырьевых материалов используют «чистые» известняки или мраморы и белые каолиновые глины, а в качестве топлива - газ или мазут, не загрязняющие клинкер золой. Помол цемента производят более тонкий: остаток на сите с сеткой № 008 должен быть не более 12%. Основным свойством белого цемента, определяющим его качество как декоративного материала, является степень белизны. По этому показателю белый цемент разделяют на три сорта: I, II и III. По прочности белый цемент выпускают М400 и 500. Портландцемент высшей категории качества должен обладать стабильными показателями прочности при сжатии, коэффициент вариации прочности портландцемента М400 не более 5%, а М500 не более 3%. Начало схватывания белого цемента должно наступать не ранее 45 мин, конец - не позднее 12 ч. Тонкость помола портландцемента должна быть такой, чтобы при просеивании сквозь сито с сеткой № 008 проходило не менее 88% массы просеиваемой пробы. Транспортируют и хранят белый цемент только в закрытой таре.Цветные портландцементы получают путем совместного помола клинкера белого цемента со свето- и щелочестойкими минеральными красителями: охрой, железным суриком, ультрамарином, оксидом хрома, сажей. П. И. Боженов предложил для получения цветных цементов в процессе приготовления сырьевой cмеси вводить оксиды некоторых металлов (0,05...1,0%). Эффективное окрашивание дают оксиды хрома (желто-зеленый цвет), марганца (голубой или бархатно-черный), кобальта (коричнеый). При этом получают цементы клинкеров редких цветов, трудно достигаемых при смешивании с пигментами. Цветные цементы производят трех марок: 300, 400 и 500.
1.Общие сведения. Классификация неорганических вяжущих веществ
Вяжущие вещества делят на две группы:неорганические; органические.
Неорганическими называют тонкомолотые материалы, способные при смешивании с водой образовывать вязко-пластичную массу, которая постепенно затвердевает, превращаясь в прочное камневидное тело. Для них характерны следующие признаки:гидрофильность, способность образовывать с водой тестообразную легко формующуюся массу (тесто), способность переходить из тестообразного состояния в твердое.
К ним относятся известь, гипс, цемент, предназначенные для изготовления строительных растворов и бетонов, а также изделий из них.
Органические вяжущие гидрофобны. В отличие от неорганических, в рабочее состояние они переходят при нагревании или размягчении в органических жидкостях. К органическим вяжущим относят - битумы, смолы, дегти, пеки, применяемые для производства асфальтобетонов рулонные кровельных и гидроизоляционных материалов.
Неорганические вяжущие материалы
Все строительные минеральные вяжущие вещества в зависимости от их основного свойства твердеть и длительно противостоять воздействию различных факторов окружающей среды делят на три основные группы: воздушные, гидравлические, кислотостойкие. Воздушные вяжущие вещества характеризуются тем, что при взаимодействии с водой, твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в воздушной среде. При систематическом увлажнении бетоны, изделия и конструкции на воздушных вяжущих сравнительно быстро теряют прочность и разрушаются. К воздушным вяжущим веществам относят гипсовые и магнезиальные вяжущие, а также воздушную известь.Гидравлические вяжущие вещества
В первую подгруппу включают гидравлические вяжущие, не содержащие или содержащие не более 10…20% активных минеральных добавок. В эту подгруппу входят: портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий портландцемент без добавок и с добавками, белый портландцемент; глиноземистый цемент; романцемент; гидравлическая известь. Ко второй подгруппе относят смешанные гидравлические вяжущие, получаемые смешением чистых вяжущих друг с другом, а также отдельных вяжущих или их смесей с активными минеральными добавками, вводимыми в количестве более 10…20%. Вяжущие этой подгруппы:
на основе портландцемента - шлаковый и пуццолановый портландцемент, цемент для строительных растворов;
на основе воздушной и гидравлической извести - известково-пуццолановые цементы, известково-кварцевое вяжущее для бетонов автоклавного твердения, известково-белитовый (нефелиновый) и известково-шлаковый цементы;
на основе глиноземистого и портландцементов, а также гипса - расширяющиеся и безусадочные цементы;
на основе гипса, портландцемента и активных минеральных добавок - гипсоцементно-пуццолановые вяжущие;
на основе доменных гранулированных шлаков - сульфатно-шлаковый цемент, шлакощелочное вяжущее.
Вяжущие автоклавного твердения
Наряду с воздушными и гидравлическими вяжущими веществами в отдельную группу выделены вяжущие автоклавного твердения. Они наиболее эффективно твердеют при автоклавной обработке при давлении насыщенного пара 0,8…1,5 МПа. К их числу, относят известково-кварцевое, известково-шлаковые вяжущие и другие смеси, не способные к интенсивному твердению при 20…95°С.
Кислотостойкие вяжущие
К кислотостойким вяжущим веществам относится кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент , представляющий собой тонкомолотую смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяемую водным раствором силиката натрия или калия. Это вяжущее после начального твердения в воздушной среде может длительное время сопротивляться агрессивному воздействию неорганических и органических кислот, кроме фтористо-водородной.
2.Сырье для получения и принципы производства гипсовых вяжущих. Виды гипсовых вяжущих в зависимости от температуры тепловой обработки: низкообжиговые и высокообжиговые. Схема твердения, основные свойства и области применения.
Характеристика гипсовых вяжущих.
В строительстве и промышленности издавна применяют гипосвые вяжущие материалы (ГОСТ 125-79**) - строительный гипс, формовочный и высокопрочный, эстрих-гипс, ангидритовый цемент и др.
В зависимости от температуры тепловой обработки гипсовые вяжущие подразделяют на низкообжиговые и высокообжиговые.
Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества изготавливают путем термической обработки природного гипсового камня или фос-фогипса до полуводного гипса (CaSO40,5H2O) с последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок.
В настоящее время именно эти вяжущие вещества в основном используют для изготовления строительных изделий и производства строительных работ, для изготовления форм и моделей в фарфорофаянсовой, керамической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в медицине. Свойства и область применения обусловливают устаревшие, но часто используемые на практике термины: «строительный, высокопрочный, формовочный гипс».
Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества, состоящие из полуводного гипса (далее: гипсовые вяжущие), производят в соответствии с требованиями ГОСТ 125 по технологическим регламентам, утвержденным в установленном порядке.
Используемый для производства гипсовых вяжущих гипсовый камень должен удовлетворять требованиям ГОСТ 4013, а фосфо-гипс - действующей нормативно-технической документации. В зависимости от содержания CaS04-2H,0, % по массе, гипсовый камень подразделяют на 4 сорта: I > 95; II > 90; III > 80; IV > 70.
Низкотемпературная обработка двуводного сульфата кальция обеспечивает его частичную дегидратацию (выделение 15,76 % химически связанной воды)
В зависимости от технологии получения полуводный гипс может образовываться в двух модификациях - а и р.
Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества - медленно-схватывающиеся и медленнотвердеющие воздушные вяжущие, состоящие из безводного сульфата кальция и активизатора твердения. Наибольшую известность из этой группы вяжущих веществ получили ангидритовый цемент и эстрихгипс.
Ангидритовый цемент получают совместным помолом обоженного при температуре 600...700 °С гипсового камня и щелочных или сульфатных активизаторов.
Необходимость введения активизаторов обусловлена тем, что в результате обжига при температуре выше 400°С гипс переходит в так называемый нерастворимый («намертво обожженный») ангидрит, который медленно или совсем не схватывается и не твердеет. В присутствии воды и активизатора твердения CaS04 образует неустойчивый сложный гидрат вида (активизатор)тСа804пН20, распадающийся в дальнейшем на (активизатор)рН20 и m(CaS04-2H20).
Эстрихгипс - высокообжиговое гипсовое вяжущее вещество, получаемое из природного гипса или ангидрита путем обжига при температуре 800... 1100 °С и последующего помола в тонкий порошок.
Плотность эстрихгипса: истинная - 2800...3000 кг/м3, средняя в рыхлом состоянии - 900... 1200 кг/м3, в уплотненном - 1300...1700 кг/м3. Водопотребность эстрихгипса - 30.. .35 %.Изделия из эстрихгипса характеризуются небольшой тепло- и звукопроводностью, однако по сравнению с изделиями из низкообжиговых гипсовых вяжущих веществ отличаются высокой морозостойкостью, повышенной водостойкостью и меньшей склонностью к пластическим деформациям.
Производство гипсовых вяжущих .
При нагревании двуводного гипсового камня происходит частичная его дегидратация, при этом образуется полуводный гипс, обладающий вяжущими свойствами. Обжиг гипса протекает при низких температурах (110...180 °С) в открытых аппаратах - котлах (рис. 9); кристаллизационная вода при этом выделяется в виде водяного пара.
Из полуводного гипса Са504-0,5Н20 состоят все низкообжиговые гипсовые вяжущие.
Кристаллы полуводного гипса мелки, обладают большой поверхностью и высокой водопотребностью. Прочность при сжатии полуводного гипса невысокая - 2...25 МПа, плотность 2,6...2,75 г/см3; насыпная плотность 800...1000 кг/м; цвет порошка - белый или серый.
Из всех низкообжиговых гипсовых вяжущих промышленность выпускает главным образом строительный гипс, производство которого состоит в дроблении и варке (тепловой обработке) гипсового камня, а также тонком измельчении.
Твердение.
Порошок гипсового вяжущего, в смеси с водой, образует пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет, при этом полуводный гипс присоединяет воду и превращается в двуводный.
Реакция гидратации протекает быстро, с выделением теплоты и заканчивается через несколько минут после затворения. Процесс твердения вяжущего сложный, включает растворение, коллоидацию и кристаллизацию.
Так, из пластичного теста образуется довольно прочный искусственный гипсовый камень, прочность которого но мере высушивания и удаления воды повышается.
Для получения теста нормальной густоты строительный гипс потребляет 45...70 % воды, высокопрочный и-гипс - 30...40 %.
По сравнению с теоретической избыточная вода, удаляясь при сушке, создает поры, приводит к снижению прочности камня. Строительный и высокопрочный гипсы обладают рядом особенностей: быстро схватываются и твердеют, обладают повышенной водопотребностью и пористостью, в начальный период твердения увеличиваются в объеме, обладают низкой водостойкостью, подвержены деформациям ползучести.
Свойства гипсовых вяжущих.
Оценка качества гипсовых вяжущих зависит от сроков схватывания, тонкости помола, водопотребности, предела прочности при сжатии и изгибе.
По срокам схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы:
А - быстро схватывающиеся (начало схватывания не ранее 2 мин, конец- не позднее 15 мин);
Б - нормально схватывающиеся (начало схватывания не ранее б мин, конец - не позднее 30 мин);
В - медленно схватывающиеся (начало схватывания не ранее 20 мин, конец - не нормируется).
По тонкости помола , определяемой наибольшим остатком на сите с размером ячеек 0,2 мм, гипсовые вяжущие делят на три группы:
I - грубый помол, остаток на сите не более 23 %;
II - средний помол, остаток на сите не более 14 %;
III - тонкий помол, остаток на сите не более 2 %.
Водопотребность г ипсового вяжущего определяют количеством воды в % от массы вяжущего, необходимым для получения гипсового теста нормальной густоты, т. е. стандартной консистенции диаметр расплыва лепешки (180+5) мм.
Прочность гипсовых вяжущих определяют по результатам испытания образцов-балочек размером 40Х40х160мм из гипсового теста нормальной густоты через 2 ч после изготовления.
За это время гидратация и кристаллизация вяжущего завершаются.
По пределу прочности при сжатии и изгибе, гипсовые вяжущие делят на 12 марок.
Маркировка гипсового вяжущего дает информацию о его основных свойствах.
Например, маркировка Г-7-А-11 означает:
гипсовое вяжущее марки 7 (предел прочности при сжатии не менее 7 МПа);
А - быстротвердеющее;
II - среднего помола.
Гипсовые вяжущие неводостойки . Гипсовые изделия должны применяться в сухих условиях при относительной влажности воздуха не более 60 %.
При использовании схватывающегося гипсового теста его нельзя уплотнять трамбованием или продолжительно перемешивать, так как это вызывает разрушение образовавшегося кристаллического каркаса и тесто теряет вяжущие свойства.
Процесс схватывания водогипсовой смеси поддается регулированию, его можно замедлить или ускорить добавками.
Для замедления схватывания применяют добавки, повышающие пластичность смеси, - известково-клеевая эмульсия, хвойный настой, водный раствор столярного клея, ЛСТ.
Замедлителями схватывания являются также добавки, препятствующие росту кристаллов образованием защитных пленок на зернах полуводного гипса - фосфаты и бораты щелочных металлов, а также аммиак, лиловый спирт, бура, каратиновый замедлитель и др.
Применение гипсовых вяжущих.
В строительстве по масштабам применения тисовые вяжущие уступают цементам и извести, но используются весьма широко.
Затраты топлива на изготовление тонны гипсового вяжущего в четыре раза ниже, чем на производство тонны цемента.
Гипсовые изделия отличаются гигиеничностью, небольшой средней плотностью (1200...1500 кг/м3), высокой пористостью (30...60%), огнестойкостью, архитектурной выразительностью, высокими теплои звукоизоляционными свойствами.
В штукатурных работах применяют гипсовые вяжущие всех марок, среднего и тонкого помола, нормального и медленного твердения. Добавка гипсовых вяжущих ускоряет схватывание известково-песчаных растворов и повышает прочность штукатурного слоя, придает его поверхности гладкость и белизну.
Гипсовые вяжущие марок Г-2...Г-7 применяют для изготовления гипсовых деталей и гипсобетонных изделий - панелей для перегородок, листов сухой штукатурки, для приготовления растворов для внутренней штукатурки и получения гипсоцементно-пуццолановых вяжущих.
Гипсовые вяжущие марок Г-5...Г-25 тонкого помола с нормальными сроками схватывания применяют для изготовления форм и моделей фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий.
Гипсовые вяжущие служат основой для приготовления мастик для приклеивания листов сухой штукатурки.
3.Известь воздушная: сырьё и принципы производства, виды и области применения. Свойства воздушной извести
Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция.Сырьем для производства воздушной извести служат горные породы, содержащие в основном углекислый кальций - мел, известняк, известковые туфы и т.д. Строительная воздушная известь подразделяется: а) по виду содержащегося в ней основного окисла - на кальциевую, магнезиальную и доломитовую; б) по внешнему виду-негашеная комовая,молотая,гашеная в виде известкого молока,теста,гидратная(пушонка);в)по скорости гашения – медленно гасящаяся(более 25 мин),средне (от 8 до 25),быстро(менее 8 мин). Негашеная комовая известь (кипелка) представляет собой воздушную известь после ее обжига в печи. Известь молотую получают помолом в мельнице негашеной комовой извести совместно с металлургическими и топливными шлаками, кварцевым песком, золой и другими минеральными добавками. Гашеную известь получают действием определенного количества воды на негашеную воздушную известь, в результате которого образуется продукт в виде порошка (пушонки), известкового теста или известкового молока. Производство воздушной извести состоит из добычи сырья, дробления, сортировки его и обжига обычно в шахтных печах. Сырье и топливо загружают в печь сверху послойно через загрузочное устройство; двигаясь вниз, сырье обогревается отходящими горячими газами, образующимися при сгорании топлива. В средней части шахты (зона обжига), где температура достигает 1000-1200° С, происходит разложение углекислого кальция и образование извести-кипелки по реакции СаСО3-177,7 кДж. Проходя зону обжига, куски извести опускаются постепенно в нижнюю часть печи (зона охлаждения) и выгружаются с помощью специального устройства.
5. Классификация гидравлических вяжущих. Понятие о гидравлическом модуле.
Гидравлическая известь и романцемент: сырье, принципы производства, применение
гидравлические вяжущие , не содержащие или содержащие не более 10- 20 % активных минеральных добавок. В эту подгруппу входят: а) портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий портландцемент без добавок и с добавками, белый портландцемент; б) глиноземистый цемент; в) романцемеит; г) гидравлическая известь.
Ко второй подгруппе относят смешанные гидравлические вяжущие, получаемые смешением чистых вяжущих друг с другом, а также отдельных вяжущих или их смесей с активными минеральными добавками, вводимыми в количестве более 10-20%. Основные вяжущие этой подгруппы: а) на основе портландцемента - шлаковый и пуццолановый портландцемент, цемент для строительных растворов и др.; б) на основе воздушной и гидравлической извести - известково-пуццолановые цементы, известково-кварцевое вяжущее для бетонов автоклавного твердения, известково-белитовый (нефелиновый) и известково-шлаковый цементы и др.; в) на основе глиноземистого и портландского цементов, а также гипса - расширяющиеся и безусадочные цементы; г) на основе гипса, портландцемента и активных минеральных добавок- гипсоцементио-пуццолановые вяжущие и др.; д) на основе доменных гранулированных шлаков - сульфатно-шлаковый цемент, шлакощелочное вяжущее. Модуль гидравлический - насосный блок, являющийся универсальным гидравлическим приводом, выполненным на принципах ультраустойчивости, с регулятором типа "предиктор-корректор", позволяющим автоматически изменять подачу рабочей жидкости по фактической потребности гидросистемы в режиме реального времени. Гидравлическая известь способна диспергироваться частично при гашении водой, но чаще ее превращают в рабочее состояние помолом. Для твердения гидравлической извести вначале необходимы, как н для воздушной извести, воздушно-сухие условия, а затем - влажные, чтобы обеспечить гидратацию силикатов, алюминатов и ферритов кальция. Различают слабогидравлическую и сильногидравлическую известь. Романцемент является особой разновидностью сильногидравлической извести.Романцемент получают обжигом при 1000...1100 °С Гидравлическую известь и романцемент применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, в том числе во влажных условиях, бетонах низких марок, смешанных вяжущих и т. п., что позволяет экономить энергоемкий и дорогой портландцемент
6. Портландцемент: сырьевые материалы и принципы производства цемента. Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %). Это вид цемента, наиболее широко применяемый во всех странах. Основой портландцемента являются силикаты кальция (алитибелит). Портландцемент получают тонким измельчениемклинкера и гипса . Клинкер - продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция. Самые распространённые методы производства портландцемента так называемые «сухой» и «мокрый». Всё зависит от того, каким способом смешивается сырьевая смесь - в виде водных растворов или в виде сухих смесей. При измельчении клинкера вводят добавки: 1,5…3,5 % гипса СaSO 4 ∙2H 2 O (в перерасчёте на ангидрид серной кислоты SO 3) для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок - для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента. Сырьём для производства портландцемента служат смеси, состоящие из 75…78 % известняка и 22…25 % глин,либо известняковые мергели, использование которых упрощает технологию. При мокром способе производства уменьшается расход электроэнергии на измельчение сырьевых материалов, облегчается транспортирование и перемешивание сырьевой смеси, выше гомогенность шлама и качество цемента, однако расход топлива на обжиг и сушку составляет на 30-40 % больше чем при сухом способе. Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1 470° C в течение 2…4 часов в длинных вращающихся печах (3,6х127 м, 4×150 м и 4,5х170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Существуют следующие виды портландцемента:
быстротвердеющий;
пластифицированный;
гидрофобный ;
сульфатостойкий;
дорожный;
белый и цветной;
с умеренной экзотермией;
с поверхностноактивными органическими добавками.
7.Технические характеристики портландцемента: плотность, водопотребность, сроки схватывания и равномерность изменения объема. Химический, минеральный и вещественный (компонентный) состав портландцементного клинкера. Активность и марка портландцемента
Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %). Это вид цемента, наиболее широко применяемый во всех странах. Основой портландцемента являются силикаты кальция
Клинкер - продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция (3СаО∙SiO2 и 2СаО∙SiO2 70-80 %).
При измельчении клинкера вводят добавки: 1,5…3,5 % гипса СaSO4∙2H2O (в перерасчёте на ангидрид серной кислоты SO3) для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок - для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.
Сырьём для производства портландцемента служат смеси, состоящие из 75…78 % известняка (мела, ракушечника, известнякового туфа, мрамора) и 22…25 % глин (глинистых сланцев, суглинков), либо известняковые мергели, использование которых упрощает технологию. Для получения требуемого химического состава сырья используют корректирующие добавки: пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы.
Свойства портландцемент
К основным свойствам портландцемента (ГОСТ 10178-85) относятся тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема и прочность (марка): цемента. При необходимости оценивают и другие свойства: плотность и насыпную плотность, тепловыделение, стойкость в различных условиях среды и т. п.
Тонкость помола - один из факторов, определяющих быстроту твердения и прочность цементного камня. Обычный портландцемент измельчают довольно тонко - остаток на сите № 008 (4900отв/см2) не должен превышать 15%, что соответствует удельной поверхности цемента 2500...3000 ем2/г.
Водопотребность портландцемента характеризуется количеством воды (% массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, т. е. заранее заданной стандартной пластичности, определяемой погружением в тесто цилиндра пестика прибора Вика. Водопотребность зависит от минерального состава и тонкости помола цемента и колеблется в пределах 22...26 %.
Сроки схватывания и равномерность изменения объема цемента определяют на тесте нормальной густоты. Начало схватывания цементного теста должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания - tie позднее 10 ч. Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы этого прибора в тесто нормальной густоты. Для получения нормальных сроков схватывания при помоле клинкера вводят добавку двуводного гипса, а в случае необходимости - специальные добавки- замедлители или ускорители схватывания.
Прочность портландцемента является главным свойством, характеризующим его качество. В зависимости от предела прочности при сжатии и с учетом предела прочности при изгибе стандартных образцов-балочек через 28 сут твердения портландцемент разделяют на марки: 400, 500, 550, 600 (табл. 5.1),.
Фактическую прочность, полученную при испытании на осевое сжатие половинок указанных образцов, называют активностью цемента.
Активность и марка портландцемента
Активностью портландцемента называют его предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 сут. В зависимости от активности портландцементов с учетом их предела прочности при изгибе они подразделяются на марки: 400, 500, 550, 600. У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и начальная - 3-суточная. Цемент, которому присвоен государственный Знак качества, должен обладать стабильными показателями прочности на сжатие: коэффициент вариации прочности для цемента марок 300 и 400 не более 5%, марок 500, 550, 600 - не более 3%.
Портландцементный клинкер обычно получают в виде спекшихся мелких и более крупных гранул и кусков размером до 10-20 или до 50-60 мм в зависимости от типа печи.
По микроструктуре клинкер, получаемый спеканием, представляет собой сложную тонкозернистую смесь многих кристаллических фаз и небольшого количества стекловидной фазы.
Химический состав клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Главными окислами цементного клинкера являются окись кальция СаО, двуокись кремния Si02, окись алюминия А1203 и окись железа Fe203, суммарное содержание которых достигает обычно 95- 97%. Кроме них в состав клинкера в виде различных соединений в небольших количествах могут входить окись магния MgO, серный ангидрид S03, двуокись титана ТЮ2, окись хрома Сг203, окись марганца Мп203, щелочи Na20 и К20, фосфорный ангидрид P2Os и др.
8.Твердение цемента и других вяжущих: общая теория твердения, влияние тонкости помола, температуры и влажностных условий среды на твердение цемента, способы ускорения и замедления твердения.
В настоящее время твердение минеральных вяжущих рассматривают как сложный физико-химический процесс в системе «вяжущее - вода», заключающийся в преобразовании исходных веществ в смесь новых минералов, из которых слагается искусственный камень. Сущность теории твердения минеральных вяжущих обычно выражается следующей последовательностью процессов: растворение - коллоидация - кристаллизация.
Последовательность их сохраняется только в начальной стадии, а затем все три процесса протекают одновременно, налагаясь один на другой, дополняясь специфическими особенностями, свойственными каждому вяжущему.
Первый этап - растворение. Любое вещество, в большей или меньшей степени, растворяется в воде и, находясь в ней, стремится создать свой насыщенный раствор. Минералы, из которых состоят вяжущие вещества, обладают химической активностью по отношению к воде, и поэтому они не просто растворяются, а вступают с водой в реакцию с образованием новых соединений. Этот процесс протекает до тех пор, пока вся вода не превратится в насыщенный раствор, по отношению к новым кристаллогидратам.
Второй этап - коллоидация, характеризуется загустеванием, схватыванием смеси, повышением се вязкости. Растворение вяжущего вещества затормаживается и вокруг каждого зерна образуется студнеобразная клейковидная масса - гель. Он обладает склеивающей способностью, которая тем выше, чем меньше содержится воды. Так как процесс взаимодействия вяжущего вещества продолжается, то постепенно раствор из насыщенного переходит в пересыщенный, и из него начинают выкристаллизовываться мельчайшие кристаллы.
Твердение переходит в третий заключительный этап - кристаллизацию, при котором мелкие кристаллы укрупняются, срастаются между собой, и весь материал приобретает прочность камня. Скорость твердения в большей степени зависит от растворимости веществ, составляющих вяжущее вещество и растворимости образующихся в результате реакции с водой соединений.
Если растворимость составляющих вяжущее минералов велика, а образующихся соединений мала, то схватывание и твердение могут завершиться быстро, в течение нескольких минут, часов. Если же растворимость исходных мала, то формирование искусственного камня может продолжиться месяцы и даже годы. Следовательно, ускоряя растворимость вяжущего вещества путем повышения температуры, применением специальных добавок и другими методами можно регулировать скорость образования искусственного камня.
9.Коррозия цементного камня, её причины и меры защиты от неё.
Различают физическую, химическую, электрохимическую и биологическую коррозии.Физическая коррозияЭто выветривание, растворение, разрушение вследствие температурных колебаний характерных для всех видов горных пород.Химическая коррозия.Агрессивными по отношению к цементному камню являются все кислоты и многие соли.Этот вид коррозии имеет место чаще всего, а разрушение происходит наиболее интенсивно. Самым уязвимым веществом в цементном камне является известь. Коррозия выщелачивания.Кристаллогидраты (гидросиликаты, алюминаты и ферриты кальция), образующиеся при взаимодействии с водой клинкерных минералов и составляющие вместе с наполнителями цементный камень, имеют значительную равновесную растворимость в воде. Гидросиликаты и гидроалюминаты кальция имеют тем большую равновесную растворимость, чем выше их основность. Следовательно отщепление гидратов сначала происходит от высокоосновных гидратов, их основность при этом понижается, а устойчивость в данной среде повышается.Магнезиальная коррозияЕсли в окружающей цементный камень среде содержатся вещества, образующие с Са(ОН)2 малорастворимые соединения, то концентрация извести в ней будет поддерживаться на очень низком уровне.Углекислотная коррозияВ пластовых водах как правило присутствует то или иное количество углекислого газа. Он действует разрушающе, поскольку понижает содержание Са(ОН)2 окисляя ее сначала до СаСО3, которая мало растворима, что будет вызывать понижение основности гидратов цемента.Сульфатная коррозияЭто вид коррозии, который связан с образованием соединений кристаллизующихся с увеличением объема. Примером такой коррозии являются взаимодействие с сульфатами кальция и натрия. Сероводородная коррозия.Это один из распространенных на нефтяных и газовых месторождениях видов коррозии.Биологическая коррозия.Так имеется много бактерий, которые выделяют углекислоту, что повлечет углекислотную коррозию. Некоторые бактерии могут окислять сульфаты сначала до сероводорода, а затем до серной кислоты. Отсюда и характер разрушения камня.Электрохимическая и электроосмотическая коррозии.Источник - блуждающие токи (промышленные сети). Система обсадная колонна, цементный камень - земля являются проводниками. В этой системе всегда возможен перенос ионов, отсюда возможны и электрохимическая и электроосмотическая коррозии. Защита бетона и других материалов от коррозии меры для предотвращения коррозии, которые в общем виде сводятся к следующему: 1) правильный выбор цемента, 2) изготовление особо плотного бетона, 3) применение защитных покрытий.проведение следующих мероприятий:- усиление вентиляции в целях понижения влажности воздуха и концентрации газов, способствующих развитию опасных микроорганизмов;- герметизация с той же целью технологического оборудования;- периодическая очистка и дезинфекция поверхности конструкций;- нейтрализация агрессивных сред.Конструктивные:- придание поверхности конструкций формы, исключающей накопление на ней органических веществ, могущих служить пищей для микроорганизмов;- устройство уклонов полов и отводящих лотков для сточных жидкостей.Строительно-технологические:- нанесение на бетонную поверхность лакокрасочных материалов;- облицовка различными плитами;- понижение проницаемости бетона;- применение материалов, стойких к действию продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, преимущественно к кислотам.
10. Разновидности портландцемента
К разновидностям портландцемента, имеющим особые, ярко выраженные свойства, отличные от обычного портландцемента, относятся сульфатостойкий, с умеренной экзотермией, пластифицированный, гидрофобный, быстротвердеющий (БТЦ) и особо быстротвердеющий (ОБТЦ), белый и цветные, дорожный и некоторые другие разновидности портландцемента.
Сульфатостойкий портландцемент получают путем помола клинкера нормированного минералогического состава, он характеризуется повышенной сульфатостойкостью и малым тепловыделением в процессе схватывания и твердения.
При измельчении клинкера не разрешается вводить никаких добавок, кроме гипса. Этот цемент предназначается для железобетонных конструкций, работающих в условиях сульфатной агрессии при попеременном замораживании и оттаивании или увлажнении и высыхании.
Портландцемент с умеренной экзотермией изготовляют путем помола клинкера, содержащего С3А до 8% и C3S не более 50%. Этот цемент отличается пониженной экзотермией и несколько повышенной стойкостью к сульфатной коррозии. Пониженная экзотермия такого цемента обусловливается пониженным содержанием в нем высокотермических минералов С3А и C3S и повышенным содержанием малотермичных - C2S и алюмоферритной фазы. В соответствии с ГОСТ цемент выпускают двух марок: 300 и 400. Его применяют для строительства гидротехнических сооружений, а также для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, работающих в условиях слабоминерализованных сред и подвергающихся попеременному воздействию замораживания и оттаивания или высыхания и увлажнения.
Пластифицированный портландцемент изготовляют путем тонкого помола портландцементного клинкера совместно с пластифицирующей добавкой сульфитно-дрожжевой барды (СДБ) в количестве 0,15-0,25% от массы цемента. Добавка СДБ образует на поверхности частиц цемента коллоидные адсорбционные пленки, имеющие гидрофильный характер. Это приводит к ослаблению сил молекулярного взаимодействия между частицами твердой фазы цементно-водной суспензии, уменьшение трения и повышению подвижности цементного теста, пластичности бетонной смеси. Пластифицированный цемент имеет те же марки, что и портландцемент, и применяется в основном для тех же целей. Использование пластифицированного портландцемента позволяет повысить морозостойкость бетона и снизить расход цемента на 8-10%.
Гидрофобный (водоотталкивающий) портландцемент, созданный впервые в СССР проф. М. И. Хигеровичем и проф. Б. Г. Скрамтаевым, изготовляют путем тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с добавками 0,1-0,3% некоторых поверхностно-активных веществ (мылонафт, асидол, олеиновая кислота, окисленный петролатум и т. п.). Поверхностно-активные вещества, имея ассиметрично-полярное строение молекул, адсорбируются на поверхности цементных зерен (во время помола клинкера) неполярной группой наружу и придают цементу гидрофобизующие, водоотталкивающие свойства. Такой цемент при хранении или транспортировке водой не смачивается и, даже находясь в весьма влажных условиях, не комкуется и не теряет своей активности. Адсорбированные на поверхности цементных зерен весьма тонкие (практически мономолекулярные) гидрофобизующие пленки легко устраняются («счищаются» с цементного зерна) в процессе приготовления бетонной смеси при перемешивании составляющих материалов. Когда целостность водоотталкивающей пленки при перемешивании нарушается, гидрофобный цемент вступает во взаимодействие с водой как обычный портландцемент. При этом поверхностно-активные вещества, содержащиеся в цементе, оказывают пластифицирующее действие на бетонные смеси, уменьшают водопроницаемость и повышают морозостойкость бетона или раствора.
Быстротвердеющие и особо быстротвердеющие цементы отличаются от обычного портландцемента более интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. В клинкере этих цементов преобладают наиболее активные клинкерные минералы: трехкальциевый силикат (до 55% Для быст-ротвердеющих (БТЦ) и до 65% для особо быстротвердеющих цементов (ОБТЦ); трехкальциевого алюмината содержится 5-10%. При получении таких цементов должны соблюдаться определенные условия технологического процесса: равномерный обжиг сырья, обеспечивающий надлежащее образование клинкерных минералов и отсутствие свободной СаО, быстрое охлаждение клинкера, начиная примерно с температуры 1200°С, высокая степень измельчения клинкера и т. д. При этом особо быстротвердеющий цемент не должен содержать никаких добавок, кроме гипса. БТЦ и ОБТЦ применяют для приготовления высокопрочного сборного и монолитного железобетона.
Белый и цветной портландцементы. Белый портландцемент получают путем измельчения белого маложелезистого клинкера совместно с добавками гипса и белого диатомита (до 6%). Цветные цементы изготовляют путем совместного помола белого клинкера и свето-и щелочестойких красителей (сурика, ультрамарина, охры и др.). Клинкер белого портландцемента получают обжигом до спекания чистых известняков, и белых глин с малым содержанием железистых примесей. Цветные цементы имеют различную окраску: черную, голубую, зеленую, розовую разных оттенков, оранжевую, желтую. По прочности при сжатии их делят на марки 300, 400 и 500. Белый и цветные цементы имеют широкое применение для отделочных и декоративных работ (стеновые панели, искусственный мрамор и др.).
Пуццолановый портландцемент получают либо путем совместного помола портландцементного клинкера (75…60%), активной минеральной добавки (20…40%) и небольшого количества гипса, либо тщательным смешиванием этих же компонентов, но предварительно каждый из них измельчают.К активным минеральным добавкам относятся: вулканические туфы, пеплы и пемзы, диатомит, трепел, опока, золы ТЭС и другие вещества. Активные добавки связывают выделяющийся при твердении цемента Са(ОН)а в нерастворимые гидросиликаты, благодаря чему повышается водостойкость и коррозионная стойкость цементного камня. Пуццолановые цементы отличаются низким тепловыделением при твердении и пониженной скоростью твердения. Морозо - и воздухостойкость пуццолановых цементов ниже, чем портландцемента. Пуццолановый портландцемент выпускают трех марок: 200, 300 и 400. Применяют его для гидротехнического строительства, а также для подземных и подводных сооружений. Пуццолановый портландцемент еще в большей степени, чем шлакопортландцемент, нуждается в увлажнении во время твердения.
Магнезиальный цемент назван по одному из своих компонентов – магнезиту (доломиту). Используется в основном для заливки огнестойких полов. Магнезиты нашли свое основное применение при изготовлении огнеупоров. Оксид магния в свою очередь есть продукт умеренного обжига природных карбонатных пород магнезита или доломита. Многие свойства магнезиальных цементов лучше чем у портландцемента: стойкость к действию различных смазок, масел, солей, щелочей, органических растворителей; эластичность; высокая огнестойкость; низкая теплопроводность; хорошая износостойкость; прочность при изгибе и сжатии в раннем возрасте. Магнезиальные вяжущие вещества характеризуются повышенной прочностью сцепления с различными видами неорганических и органических заполнителей. Эти качества обусловливают их применение в абразивном производстве, для теплоизоляционных изделий (пено- и газомагнезит), перегородок, лестничных пролетов, подоконных плит, для облицовочных плиток, для внутренней отделки помещений.
Тампонажный цемент состоит из клинкера и большого количества гипса в качестве добавки. Тампонажный цемент используют для консервации газовых и нефтяных скважин. Тампонажный цемент 500 купить можно только по специальному заказу, хотя на тампонажный цемент 500 цена значительно ниже, чем на цемент без добавок. Это объясняется тем, что гипс (добавка в тампонажный цемент) стоит значительно дешевле клинкера.
Глиноземистый цемент получается, если вместо обычной глины в качестве сырья использовать бокситы. Глиноземистый цемент по прочности значительно превосходит портландцемент. Глиноземистый цемент - быстротвердеющее в воде и на воздухе высокопрочное вяжущее вещество, получаемое путем обжига до спекания или плавления смеси материалов, богатых глиноземом и окисью кальция, и последующего тонкого помола продукта обжига.
Глиноземистый цемент целесообразно применять:
1) для строительства бетонных и железобетонных конструкций, которые необходимо быстро ввести в эксплуатацию, при ликвидации аварий, ремонте после пожаров, быстром возведении фундаментов под действующие машины;
2) для возведения оборонительных и военно-транспортных сооружений;
3) для проведения бетонных и железобетонных работ в условиях низких температур,
4) для возведения сооружении, находящихся а минерализованных водах или подвергающихся действию сернистых газов;
5) для изготовления огнеупорных бетонов и растворов.
Шлакопортландцемент - вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса или путем тщательного смешения тех же, но раздельно измельченных компонентов. Шлакопортландцемент отличается от портландцемента, приготовленного из такого же клинкера и имеющего ту же тонкость помола, несколько меньшей прочностью. Согласно ГОСТ 970–61 в зависимости от прочности на сжатие выпускают шлакопортландцемент четырех марок: 300, 400, 500 и 600.
Шлакопортлаидцемент характеризуется пониженным или умеренным тепловыделением при твердении, а также меньшими объемными деформациями в растворе и бетоне - усадкой (на воздухе) и набуханием в воде. Шлакопортландцемент предназначен в основном для бетонных и железобетонных наземных, а также подземных и подводных конструкций, подвергающихся воздействию пресных, а также минерализованных вод с учетом норм агрессивности воды - среды. Известково-шлаковый цемент и сульфатно-шлаковый цемент. Шлаковый цемент применяют для получения строительных растворов и бетонов используемых преимущественно в подземных и подводных сооружениях. Известково-шлаковый цемент наиболее эффективен в производстве автоклавных материалов и изделий.
Расширяющиеся цементы. Отличительным свойством расширяющихся цементов является их способность к расширению в процессе схватывания и твердения, которое происходит в результате образования быстрорастущих криссталлов гидросульфоалюминатоа кальция на определенной стадии развития кристаллизационной структуры твердеющего цементного камня. В промышленном масштабе выпускают расширяющиеся цементы двух видов, водонепроницаемый расширяющийся цемент и гипсо-глиноземистый расширяющийся цемент, отличающиеся один от другого по составу и строительно-техническим свойствам. Водонепроницаемый цемент – быстро схватывающееся и твердющее вяжущее гидравлическое вещество. Получается этот цемент путем смешанного помола в шаровой мельнице мелко-мелко измельченного гипса, высокоосновного алюмината кальция и глиноземистого цемента. Цемент быстро схватывается от 4 до 10 минут. Используется для гидроизоляции и зачеканки швов, заделки трещин и стыков в железобетонных строениях и т.д.
Водонепроницаемый безусадочный цемент - получается при тщательном смешивании гашеной извести, полуводного гипса и глиноземистого цемента. Водонепроницаемый безусадочный цемент применяется для устройства гидроизолирующей оболочки железобетонных и бетонных сооружений, используемых во влажных условиях. Кроме того, он характеризуется повышенной стойкостью в углекислых средах благодаря защитному действию углекислого кальция.
11.Специальные виды портландцемента: особенности составов и назначение.
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) - портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения. Его выпускают М400 и 500. БТЦ обладает более интенсивным, чем обычный, нарастанием прочности в начальный период твердения. Это достигается путем более тонкого помола цемента, а также повышенным содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (60...65%). В остальном свойства его не отличаются от свойств портландцемента. БТЦ применяют в производстве железобетонных конструкций, а также при зимних бетонных работах. Ввиду повышенного тепловыделения его не следует использовать в массивных конструкциях.Сульфатостойкий портландцемент применяют для получения бетонов, работающих в минерализованных и пресных водах. Его получают из клинкера нормированного минералогического состава. Содержание C 3 S не более 50%, С 3 А не более 5%. Введение инертных и активных минеральных добавок не допускается. Этот цемент, являясь по существу белитовым, обладает несколько замедленным твердением в начальные сроки и низким тепловыделением. Сульфатостойкий портландцемент выпускают М400. Остальные требования к нему предъявляются такие же, как и к портландцементу.Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками выпускают М400 и 500. В качестве минеральной добавки вводят 10...20% от массы цемента гранулированный доменный шлак или электротермофосфорный шлак или 5... 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения (кроме глиежа). Клинкер для производства этого цемента не должен содержать соответственно более 5% С 3 А и MgO, а сумма С 3 А и C 4 AF не должна превышать 22%.Сульфатостойкий шлакопортландцемент выпускают М300 и 400. Его получают путем совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменного шлака в количестве 21...60% и небольшого количества гипса. В этом цементе содержание в клинкере С3А ограничивается до 8%, MgO - до 5%.Пуццолановый портландцемент выпускают М300 и 400. Его получают путем совместного помола клинкера и 25...40% от массы цемента активных минеральных добавок и гипсового камня. Клинкер для пуццоланового цемента не должен содержать более 8% С 3 А и не более 5% MgO. В остальном свойства его не отличаются от свойств портландцемента.Белый портландцемент получают из сырьевых материалов, имеющих минимальное содержание окрашивающих оксидов (железа, марганца, хрома). В качестве сырьевых материалов используют «чистые» известняки или мраморы и белые каолиновые глины, а в качестве топлива - газ или мазут, не загрязняющие клинкер золой. Помол цемента производят более тонкий: остаток на сите с сеткой № 008 должен быть не более 12%. Основным свойством белого цемента, определяющим его качество как декоративного материала, является степень белизны. По этому показателю белый цемент разделяют на три сорта: I, II и III. По прочности белый цемент выпускают М400 и 500. Портландцемент высшей категории качества должен обладать стабильными показателями прочности при сжатии, коэффициент вариации прочности портландцемента М400 не более 5%, а М500 не более 3%. Начало схватывания белого цемента должно наступать не ранее 45 мин, конец - не позднее 12 ч. Тонкость помола портландцемента должна быть такой, чтобы при просеивании сквозь сито с сеткой № 008 проходило не менее 88% массы просеиваемой пробы. Транспортируют и хранят белый цемент только в закрытой таре.Цветные портландцементы получают путем совместного помола клинкера белого цемента со свето- и щелочестойкими минеральными красителями: охрой, железным суриком, ультрамарином, оксидом хрома, сажей. П. И. Боженов предложил для получения цветных цементов в процессе приготовления сырьевой cмеси вводить оксиды некоторых металлов (0,05...1,0%). Эффективное окрашивание дают оксиды хрома (желто-зеленый цвет), марганца (голубой или бархатно-черный), кобальта (коричнеый). При этом получают цементы клинкеров редких цветов, трудно достигаемых при смешивании с пигментами. Цветные цементы производят трех марок: 300, 400 и 500.
Для изготовления раствора в зависимости от цели его применения необходимы различные вяжущие, как, например, строительные извести, цементы, гипсы и составные вяжущие. Для бетона, как правило, применяется только цемент, для асфальтобетона в основном применяются битумы.
Выбор вяжущего вещества производится в основном на основе прочности, упругости и вязкости будущей строительной детали, для изготовления которой необходимо это вещество. Немаловажно также подобрать вяжущее вещество с учетом наполнителя и сочетаемости с ним.
Строительные извести
Строительные извести являются вяжущими для стеновых и штукатурных растворов. Различают воздушные извести и гидравлические извести. Строительные извести не обладают слишком крепкими вяжущими свойствами, поэтому применяются как вяжущее вещество в основном для второстепенных деталей.
Воздушные извести
Известняк (СаС03) или дополнительную известь приготавливают и обжигают в ротационных печах при температурах до 1250 °С. При этом удаляется двуокись углерода С02. Так образуется окись кальция (СаО), которую называют жженой известью. Жженая известь как вяжущее вещество входит в состав очень многих строительных смесей.
Куски жженой извести с помощью разбрызгивания поливаются водой до тех пор, пока они не распадутся на мельчайшие частицы (превратятся в порошок). Этот процесс называется гашением извести. При этом жженая известь соединяется с водой с выделением тепла и превращается в гидроксид кальция (Са(ОН)2), который называется гашенной известью или гидратом извести.
Жженая известь кальция
При твердении раствора гидрат извести забирает двуокись углерода (С02) из воздуха. Образуется известняк и вода.
Свободная вода в кладке называется строительной влажностью и медленно высыхает. При подаче тепла и двуокиси углерода (углекислый газ) можно ускорить процесс твердения раствора и высыхание сооружения (рис. 3.47).
Воздушные извести твердеют медленно на воздухе и не твердеют без подачи воздуха, например под водой.
Растворы из воздушной извести очень пластичны и хорошо укладываются. В жестких растворах не предъявляется требований к прочности на сжатие.
Воздушные извести поставляются в различных формах и упаковках как белая известь и доломитовая известь.
Нормативное обозначение: Белая известь DI 1060 - CL 90 означает, что это белая изве по DIN 1060 с 90% жженой извести СаО MgO в своем составе.
Гидравлические извести
При обжиге глиносодержащего известняка (мергеля) и последующем гашении и помоле образуются гидравлические извести (HL). Они содержат силикаты кальция, алюмината кальция и гидроксиды кальция. Поэтому их называют природными гидравлическими известями (NHL).
Гидравлические извести (HL) могут изготавливаться также путем смешивания подходящих материалов и гидроксида кальция. Если к нему примешивается до 20% подходящих пуццолановых (вулканических) или гидравлических материалов, то говорят о природных гидравлических известях с пуццолановыми добавками (NHL-Z).
Гидравлические извести для твердения гидроксида кальция используют углекислый газ из воздуха. Силикаты (Si02), алюминаты (А1203) и иногда примешиваемые окислы железа (Fe203) соединяются с водой в нерастворимые в воде материалы. Эти три материала называют также гидравлическими материалами или добавками. Твердение растворов с nopis-лическими известями происходит без подачи воздуха, например под Гидравлические извести по DIN 1060 приобретают прочность на сжатие через 28 дней. Она тем выше, чем более качественной является известь.
Нормативное обозначение: Гидравлическая известь DIN 1060 - HL 5 обозначает, что это гидравлическая известь по DIN 1060 с минимальной прочностью на сжатие в 5 Н/мм2 через 28 дней.
Цементы
Цементы - это вяжущие для растворов и бетонов. Процесс изготовления состав и свойства нормируются по DIN 1164 и подвергаются надзору. Соответствующие знаки этого напечатаны на разноцветных мешках с цементом и наклейках на силосах.
Изготовление цемента
Для изготовления цемента используется известняк и глина. Их смесь в природе встречается как мергель. Известняк является основной составной частью цемента; в глине содержатся гидравлические добавки - двуокись кремния, окись алюминия и окислы железа.
Известняк и глина должны быть смешаны в правильном соотношении. Для этого сырье смешивается собственным методом производителя в больших складских цехах, несколько раз перемешивается (гомогенизируется), чтобы избежать колебаний состава смеси. После этого сырье тонко размалывается в сырьевую муку.
Обжиг сырьевой муки происходит в ротационных туннельных печах. Они состоят из отделанной внутри огнеупорной стальной трубы диаметром до 6 м и длиной до 200 м. Труба слегка наклонена и вращается со скоростью полтора-два оборота в минуту. Печь нагревается на нижнем конце угольным, мазутным или газовым пламенем.
Сырьевая мука заполняется в верхнем конце ротационной печи. При этом она нагревается до температуры около 800 ; С и высыхает. Вследствие вращения печи материал движется медленно вниз и нагревается до 1100:С. Из известняка выводится углекислый газ С02. Остается жженая известь (СаО). В нижней части печи температура растет до 1450 «С, и сырье спекаете-, (агломерируется).
При этом жженая известь соединяется с гидравлическими добавками из глины цементный клинкер. Куски цементного клинкера имеют округлую форму и диаметр от 1 до 2 сантиметров.
После этого цементный клинкер тонко размалывают в трубчатых (шаровых) мельницах. При этом к цементу добавляется до 5% гипсового камня или ангидрита (искусственного гипсового камня). Это необходимо, чтобы замедлить начало схватывания. Тонкоразмолотый цемент отделяется от оставшихся зерен клинкера с помощью ветрового сепаратора и выдувается в силос.
Складирование. Цемент гигроскопичен, т.е. он может воспринимать влагу из воздуха и грунта. Пр;; этом он образует застывшие кучи цемента. Если такой кусок можно раздавить между пальцами, то такой цемент еще можно использовать, однако при этом прочность раствора или бетона уменьшится. В мешках цемент снаружи может складироваться для по возможности быстрейшего использования, если он тщательно защищен от влажности, дождя и поднимающейся влажности из земли.
Поэтому мешки с цементом нельзя класть непосредственно на сырую землю. Даже правильно складированный цемент через 3 месяца теряет около 10% прочности. При работе с цементом следует учитывать требования безопасности при работе с материалами (статьи Rh S).
Виды и состав цемента
Цемент по DIN EN 197 подразделяется на пять основных видов. Более подробные сведения приведены в Нормах для гражданского и промышленного строительства.
Доменный песок (S) или гранулированные каменные шлаки являются латентными (скрытыми) СЕМ
I.Портландцемент
Портландцемент с добавками еще какого-либо материала или сложный портландцемент с добавками всех составляющих. Существуют следующие виды портландцемента:
Доменный цемент
Пуццолановый цемент с добавками кремниевой пыли, пуццолана и летучей золы
Сложные (композитные) цементы с добавками доменного песка, пуццолана и летучей золы гидравлическими материалами, которые при взаимодействии с составляющей жженой извести придают цементу гидравлические свойства.
Кремниевая пыль (D), или микросиликат, - это стекловидный окисел кремния (SiO), который образуется, когда охлаждается фильтрованная пыль при изготовлении металла - кремния. При этом образуются почти правильные шарики диаметром 0,1 микрометра (десятитысячная доля миллиметра). В 10 раз меньше шарики искусственно изготовленного наносиликата.
Пуццоланы (Р) в природе встречаются как вулканические выбросы и как седиментарные (осадочные) породы, но они могут также производиться промышленным образом.
Летучая зола (V) получается с помощью электростатического или механического отделения пылевидных частичек из дымовых газов установок, работающих на угле. Шарообразные стекловидные частички имеют гидравлические свойства.
Обожженный шифер (Т) в молотом виде имеет ярко выраженные гидравлические свойства.
Известняк (L) может подмешиваться к цементу, если содержание в нем карбоната кальция (СаС03) составляет более 75%.
Свойства и применение цемента
Прочность - важнейшее свойство цемента. По прочности на сжатие цементы делятся на три класса, причем минимальная прочность в Н/мм2 после 28-дневной выдержки в обозначении укладывается цифрами. Для прогресса строительства важным является быстрый набор прочности за 2 и за 7 дней. Каждый класс прочности содержит два вида цемента, один цемент с обычной начальной прочностью обозначается буквой N, и другой цемент с высокой начальной прочностью обозначается буквой R (=рапид, т.е. быстрый). Различные классы прочности отдельных цементов можно определить по различной окраске мешков или поставочных накладных и наклеек на силосах, а также по цвету букв нормативного обозначения, названию завода-поставщика, знаку о надзорной проверке и веса. Вес пол мешка цемента составляет 25 кг.
Начало твердения для цементов классов прочности 32,5 и 42,5 начинается самое меньшее 1 60 минут, для класса прочности 52,5 - через 4: нут. Окончание твердения происходит не ранее I сов после укладки. Увеличение времени ж твердения достигается с помощью добавок.
Твердением называют дальнейший набор прочности на сжатие цемента в растворе и бетона не ограничено во времени. Однако имеются максимальные значения прочности на сжатие. т достигнуть цементы классов 32,5 и 42,5, 3.13).
Гидратационное тепло образуется после смешивания цемента с водой затворения. Алюминиевая составляющая в цементе очень быстро реагирует с материалами и поэтому является определяющим для развития тепла в цементе. При низких холодных температурах, например, зимой, это тепло является желательным. Летом, однако, оно может привести к температурным напряжениям и образованию трещин. Такие повреждения могут возникать три бетонировании массивных строительных объектов, как, например, плотин. Поэтому там применяют цементы с:
Низким выделением тепла при гидратации
Умеренным выделением тепла при гидратации (МН) и
Очень низким выделением тепла при гидрами (VLH).Сопротивление сульфатам имеют цемент! низкими составляющими алюминиевых соединений. Такие цементы имеют высокое сопротивление сульфатам и обозначаются SR. Это могут быть цементы СЕМ I и С Ш/В. Эти цементы применяются в подземно: гидротехническом строительстве.
Щелочность (алкалитет) может быть недостатком. Поэтому там, где заполнитель содержит составные части, реагирующие со щелочами, например, в определенных частях Северной Германии, применяются цементы с низкой щелочностью.
Строительные гипсы
Строительные гипсы - это строительный материал, применяемый для штукатурных и стяжечных растворов. Строительные гипсы не содержат гидравлических составляющих, как, например, цемента (Поэтому они твердеют только на воздухе.)
В качестве сырья применяется гипсовый камень. В природе он встречается как содержащий кристаллическую воду сульфат кальция. Одна молекула сульфата кальция связывает две молекулы воды как кристаллическую воду, обозначают как сульфат кальция - дигидрат (CaS04 2Н20). Гипсовый камень обжигается в ротационных туннельных печах в области низких температур 300°С и в области высоких температур до 1000 °С. При этом из гипсового камня частично или полностью удаляется кристаллическая вода.
Строительные гипсы порошкообразны и имеют цвет от белого до сероватого. При смешивании гипсового порошка с водой гипс воспринимает воду причной реакции и при этом нагревается.
Удерживающие добавки - это материалы, которые положительно влияют на такие свойства тип как консистенция, удерживание (сцепление) с оштукатуриваем поверхностью или время твердения.
Наполнители, такие, как песок, вспученный перлит и вспученная слюда, могут добавляться для повышения количества материала.
Нестандартные строительные гипсы
Гипс для стяжек обжигают при температуре 1000 °С в области высоких температур, и он больше не coдержит кристаллической воды. Он состоит из ангидрита (CaS04) и небольшого количества жженой извести. Так как сам ангидрит не может принимать воду, то составляющее жженой извести действует как возбудитель. Стяжечный гипс имеет время твердения 20 часов, и он значительно тверже, чем прочие гипсы. Прочность на сжатие должна достигать не менее 25. Мраморный гипс - это штукатурный гипс, который пропитан квасцами (двойное количество) и еще раз обожжен. Этот чисто-белый гипс твердеет медленно и применяется для изготовления внутренней штукатурки. К нему добавляются удерживающие добавки и наполнители.
Гипс применяется специально для изготовления внутренней штукатурки с помощью штукатурных машин. Удерживающие добавки в форме замедлителей схватывания позволяют непрерывное использовать машины при ведении штукатурных работ. Могут быть использованы наполнители, например, песок.
применяется для окончательной отделки при установке гипсокартонных строительных плит или гипсоволокнистых плит в качестве сухой штукатурки. Удерживающие добавки обеспечивают медленное твердение, повышенную водоудерживающую способность улучшают сцепление с гипсокартонными строительными плитами.
Гипс для заполнения швов применяется для соединения гипсовых строительных плит. Удерживающие добавки обеспечивают повышенную водоудерживающую способность и медленное твердение.
Гипс шпателевочный применяется в основном для заделки швов между гипсовыми строительными плитами. Его свойства аналогичны гипсу для швов.
Смешанные вяжущие
Смешанные вяжущие — это гидравлические вяжущие, содержащие тонкомолотый трасс, доменные шлаки или доменный песок, а также гидрат извести или цемент в качестве ингибитора для восприятия воды. Смешанные вяжущие твердеют как на воздухе, так и под водой. Их прочность на сжатие установлена не менее 15 Н/мм2 через 28 дней после укладки. Смешанные вяжущие могут применяться только для растворов и неармированного бетона.
Штукатурные и кладочные вяжущие
Штукатурные и кладочные вяжущие вещества, приготовленные на заводе гидравлические вяжущие. Они состоят в основном из портландцемента и неорганических материалов, таких, как песчаная мука. При смешивании с водой получают раствор, который применим для штукатурных и кладочных работ.
Штукатурные и кладочные вяжущие делятся на три класса по прочности.
Добавка порообразователя улучшает удобство укладываемости и долговечность.
Битумы
Битумы - это полученные при переработке нефти тяжелые темноцветные различных органических субстанций. Наряду с углеродом и водородом там присутствуют небольшие количества серы, кислорода и азота.
Производство битумов
Дистилляционные битумы, называемые также битумами для дорожного строительства, получают путем дистилляции нефти в несколько ступеней при температуре 350 °С в вакууме. Получаются мягкие до средней твердости битумы.
Высоковакуумные битумы и твердые битумы получаются с применением повышенного вакуума или путем дальнейшей обработки на дополнительной ступени переработки, причем происходит дальнейшее отделение кипящих при высокой температуре масел. Результатом являются твердые и упруго-твердые сорта битумов, которые называются также промышленными битумами.
Оксидированные битумы получают в продувных реакторах из мягких дистилляционных битумов, в которые вдувается воздух при темпе 230 до 290 °С. Оксидированные битумы особенно нечувствительны к холоду и теплу.
Полимер-модифицированные битумы (РтВ) - это смесь из дистилляционных битумов и полимеров, причем полимеры, например, меняют вязкость битумов.
Свойства битумов
Битумы — это термо-вискозный материал, консистенция которого изменяется постоянно с изменением температуры. Консистенция может быть твердой при низких температурах до очень жидкой при температурах от 150 до 200 °С. Это изменение состояния в умеренных областях температур часто повторяется и может переходить из одного состояния в другое.
Клеящее действие битумов основано на хороших смачивающих свойствах и на изменении их вязкости при изменяющихся температурах.
Плотность битумов зависит от сорта и изменяется в зависимости от температуры Она колеблется от 0,86 до 1,11 г/см3. Температурное расширение битумов в 20-30 раз больше, чем у минеральных материалов.
Битумы водостойки, устойчивы против агрессивных стоков, кислот, щелочей и солей. Это, например, важно при воздействии соли, применяющейся на улицах для таяния снега зимой. Устойчивость увеличивается с ростом твердости битумов, а при более высоких температурах она снижается. Битумы не стойки против действия жиров, масел, горючего, а также органических растворителей.
Битумы стареют под воздействием кислорода воздуха, света и тепла. Кислород окисляет составляющие части битумов, а под воздействием тепла испаряются мягкие составляющие нефти.
Это приводит к отвердению поверхности битума, которое распространяется в глубину. Под действием ультрафиолетовых лучей старение ускоряется. Битумы трудно воспламеняемы и не имеют класса опасности.
Полученные из нефти битумы, в отличие от полученного из угля дегтя, не опасны для здоровья. В законодательстве по защите воды битумы классифицированы как не вредящие вещества.
Метод испытаний битумов
Твердость битумов и их поведение в зависимости от температуры определяются с помощью соответствующих испытаний и имеют соответствующие численные значения.
Свойства битумов
Термопластичность (термовязкость)
Хорошее смачивание
Плотность, подобная воде
Высокая теплоизоляция
Мягкие битумы имеют меньший удельный вес, чем твердые, горячий битум легче, чем холодный
Устойчивы против воды, агрессивных стоков, большинства кислот, щелочей и солей
Не устойчивы против жиров, масел, горючего и некоторых органических растворителей
Стареют на поверхности за счет кислорода, света и тепла
Трудно возгораемые
Не вредны для здоровья
Не вредны для воды
Погружение иглы (глубина проникновения)
Этот метод определяет твердость битума. Она определяется расстоянием,
на которое опускается в битуме игла, нагруженная нагрузкой в 100г при 25 °С за 5 секунд. Твердость битума дается в 1/10 мм. Так, например, битум В 80 имеет глубину проникновения 80/10 мм = 8 мм.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ РАЗМЯГЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ КОЛЬЦА И ШАРИКА (EPRuK).
Переход от твердого состояния к жидкому состоянию у битумов - скользящий. Поэтому определяется не точка плавления, а точка размягчения. Взятый для измерения слой битума под действием веса шарика медленно нагревается и деформируется при этом. Точка размягчения кольцо и шарик (Ring und Kugel - RuK) - это температура, при которой деформация битума достигает установленной величины 25,4 мм. У дистилляционных битумов она лежит в пределах температуры от 37 до 65 градусов.
ТОЧКА РАЗРУШЕНИЯ ПО ФРААСУ
Поведение битумов при низких температурах оценивается по точке разрушения,
которая характеризует переход от вязко-пластичного состояния к твердому. Стальная жесть, покрытая слоем битума, охлаждается со скоростью на 1 градус в минуту и через минуту сгибается. Точкой разрушения будет температура, при которой битумный слой при изгибе разрушается или образует трещины.
Примечание
Битумы применяют как дорожно-строительные битумы в средствах для защиты сооружений и для изготовления кровельных и изоляционных рулонных материалов. Битумы можно укладывать только в жидком состоянии. Поэтому перед применением их нагревают. Чтобы их можно было применять в холодном виде, битумы должны быть растворены или превращены в битумную эмульсию. Твердение происходит при охлаждении, выпаривании растворителя или испарения воды из битумной эмульсии.
Дорожно-строительные битумы
Дистилляционные жидкости в основном применяются для производства асфальта в дорожном строительстве. Поэтому говорят о дорожно-строительных битумах. Они по твердости производятся пяти сортов: 16/220, 70/100; 50/70; 30/45 и 20/30. В жидком состоянии горячей смеси битумы действуют как смягчающее средства и улучшают укладку и обработку асфальта. Ниже 90 °С битумы вязки и пластичны, служат как вяжущее и достигают при нормальных температурах своего рабочего состояния.
Средства защиты для сооружений
Средства для защиты сооружений — это продукты, которые укладываются в большинстве случаев в жидкой форме и служат для защиты и изоляции зданий от влаги.
Для средств защиты сооружений на основе битумов применяются дистилляционные битумы. Если ожидаются большие колебания температур, то предпочитаются
оксидационные битумы.
Преимущество изоляции битумосодержащими материалами - это эластичность битума. В зависимости от вида такие материалы
могут перекрывать трещины до 5 мм шириной. Различают горячеукладываемые и
холодноукладываемые изоляционные материалы.
Горячеукладываемые средства для защиты сооружений состоят из чистого битума
или битума с наполнительными добавками, как, например, каменная мука,
стеклянная или минеральная вата или органические волокна. Они нагреваются
на месте укладки до 180 °С и наносятся разбрызгиванием, окраской, шпателем,
погружением или поливкой на сухое основание.
Для понижения температуры укладки дистилляционные битумы могут быть разбавлены гудроном. Гудроновые битумы могут смешиваться при температурах от 80 до 130 °С и наноситься на поверхности при температуре 40-110 «С.
Холодноукладываемые средства для защиты сооружений применяются чаще. С помощью добавок соответствующих материалов вязкость битумов так сильно снижается, что их можно укладывать без нагревания. Холодноукладываемые битумные материалы изготавливаются на базе растворителей или на базе битумной эмульсии.
Битумные растворы получаются при добавке легколетучего растворителя, например бензина. Растворитель испаряется, так что через короткое время снова достигается твердость исходного битума. Битумные растворы применяются для грунтовки сухих поверхностей из бетона, штукатурки, кирпичной кладки или металла, от густой жидкой окраски до паст с наполнителями для плоскостей, подверженных погодным воздействием, и как шпателевочная масса и замазка для выравнивания неровностей и пустот, а также для герметизации швов.
Битумные эмульсии изготавливаются путем тончайшего распределения
дистилляционных битумов в воде или добавлении эмульгатора (глин или бентонита). При добавке наполнителя они служат водоотталкивающими окрасками и шпателевочными массами. За один рабочий проход они могут наноситься слоями толщиной до 7 мм (толстая обмазка). Преимуществом битумных эмульсий является их большая смачивающая способность. Они держатся даже на мокром основании.
Кровельные и гидроизоляционные рулонные материалы
Кровельные и изоляционные лонные материалы - это ленты шириной 1,00 м и длиной до 10,00 м, которые поставляются в рулонах и складируются в стоячем состоянии. Они стоят из несущей основы, которая окунается в дистилляционные битумы (в большинстве 160/200 или 70/100) и затем покрывается с обеих сторон чистыми или с добавками оксидацонными битумами. Для верхнего слоя кровли применяются покрытия в несколько слоев из полимер-модифицированного битума.
В качестве несущей основы применяют строительной картон (R), джутовую ткань (J), стеклоткань (G), стеклохолст (V), холст из полиэстрового волокна (РУ).
Кровельные рулонные материалы — это покрытый с обеих сторон битумом, с посыпкой песком или без нее, строительный картон (R 500) или стеклохолст (V13). Важной областью применения является плоская крыша с многослойной гидроизоляцией, а также гидроизоляция под землей, а также гидроизонтальная гидроизоляция в стенах и под деревянными конструкциями.
Изоляционные рулонные материалы или кровельные изоляционные рулонные материалы (DD) для изоляции сооружений имеют в качестве несущего слоя строительный картон строительный картон, джутовую ткань (J 300), стеклоткань (j 220), стеклохолст (V 60) или холст из полиэстрового волокна и более толстое двухстороннее покрытие битумом. Изоляционные рулонные материалы имеют дополнительно тонкий внутренний слой из медной, алюминиевой фольги или синтетической пленки. В зависимости от материала несущей основы рулонные материалы должны иметь толщину не менее 3 мм.
Свариваемые рулонные материалы
Путем нагревания горелками привариваются полиэстровый холст, стеклохолст, стеклоткань или джутовая ткань, пропитанные битумной мастикой. Свариваемые рулонные материалы с двойным несущим слоем и алюминиевой или медной фольгой могут использоваться как пароизоляция или как защитный слой от корней растений в озеленененных кровлях.
Кровельные изоляционные рулонные материалы на основе полимерных битумов.
Имеют двухстороннее покрытие из полимер-битумов и в зависимости от применения могут быть посыпаны песком или шифером. Несущий слой - это в основном стеклоткань и полиэстровый холст.
Полимерно-битумные свариваемые рулонные материалы изготавливаются толщиной 4 или 5 мм. В качестве несущей основы применяется стеклоткань и полиэстровый холст. Покровные слои в зависимости от применения посыпаются шифером, тальком или снабжаются разделительной пленкой.
Преимуществом этих рулонных материалов является высокая гибкость в холодном состоянии и очень высокая стойкость против старения. В зависимости от примененного синтетического материала (эластомеры или пластомеры) полимерно-битумные свариваемые рулонные материалы имеют обозначение PYE или PYP.
Битумный кровельный гонт применяется для кровельных покрытий при уклонах
кровли от 15° до 85°. Он производится размерами 1000 мм х 333 мм. Вследствие
малого собственного веса при такой кровле достаточны легкие несущие конструкции крыши.
Битумные волнистые листы длиной 2 м и шириной 0,89 м применяются для легких конструкций крыш, например в цехах или сараях. Прессованные маты волокна пропитываются синтетической смолой и получают под давлением дополнительную пропитку твердым дистилляционным битумом.
Асфальт
Асфальт - это смесь из битумов в качестве вяжущих и минеральных материала в качестве заполнителя. Свыше 70% битумного производства используется для изготовления асфальта.
Минеральные материалы
Как и в бетонах, минеральные материалы в качестве заполнителя образуют главную составляющую асфальта. Они имеют задачу воспринимать возникающие усилия, обеспечивать сцепление шин с поверхностью дороги и противодействовать износу полотна.
Поэтому минеральные материалы должны быть прочными на сжатие и против ударов, устойчивы против выветривания и морозостойки, устойчивы против полировки и свободны от органических и глинистых примесей, а также иметь хорошее сцепление (химическое сродство)с битумами.
При поставках различают неразбитые минеральные материалы (круглозернистые), например гравий и природный песок минеральные материалы (дроблена зерна), например щебень, дробленый песок, благородный щебень, благородный дробленный песок и наполнитель.
Благородный щебень и дробленый песок — это многократно дробленые минеральные материалы. Наполнитель — это каменная мука, зерна которой менее 0,09 мм. Наполнители уменьшают пустоты в асфальте. Кроме того, они упрочняют битумы, делают их более твердыми и стабилизируют их свойства при высоких температурах.
Изготовление асфальтовой смеси
Изготовление асфальтовой смеси происходит в электронно-управляемых смесительных установках с производительностью до 350 т/час. Битум поставляется в термоизолированных автоцистернах и горяче-жидком состоянии и сливается в подогреваемые промежуточные баки. Минеральные материалы предварительно дозируются, т.е. согласно рецептуре грубо смешиваются, нагреваются в сухом барабане, высушиваются и обеспыливаются.
Горячая каменная порода проходит через систему сит, точно дозируется на весах и подается в мешалку, где перемешивается с подающимся туда при температуре 170- 180°С горячим битумом.
При изготовлении асфальтовой смеси часто применяется старый асфальт, вынутый из старого дорожного покрытия. Доля повторно применяемого асфальта может составлять от 20 до 80%. Содержащиеся в рециклованном асфальте битумы могут вследствие его термовязких свойств снова использоваться в качестве вяжущего.
Укладка вальцованного асфальта
Транспортировочные машины с укрывными брезентовыми тентами или с закрытыми емкостями перевозят асфальтовую смесь к месту укладки. Так уменьшают потерю температуры, задерживают встречный ветер при езде и предотвращают твердение вяжущего за счет окисления.
Асфальтоукладчики принимают смесь из самосвалов, распределяют ее с помощью шнеков по ширине укладки на определенную толщину слоя и уплотняют ее. Ширина укладки может быть от 2 до 12 м. Прежде чем смесь остынет на 100°, она уплотняется с помощью катков. Для этого подходят гладкие катки, вибрационные катки или катки с резиновыми колесами.
Виды смесей
Для различных слоев дорожного полотна - несущего слоя, связующего слоя и слоя покрытия применяются соединяющие смеси.
СМЕСИ ДЛЯ СЛОЕВ ПОКРЫТИЯ
Слой покрытия - это самый верхний слой в дорожном строительстве. Он должен быть как можно более долговечным и надежным с точки зрения ездь езды по нему. Для слоев покрытия применяют различные виды смесей. Различают укатанный (катковый) асфальт, асфальтобетон и гравийно-асфальтовую мастику, литой асфальт и асфальтовые слои с открытыми порами, например дренирующий асфальт. Наряду с приведенными примерами еще имеется похожая на литой асфальт асфальтовая мастика и похожие на дренирующий асфальт снижающие шум слои покрытия.
Смеси для связующих слоев
Связующий слой лежит между несущим слоем дороги и слоем покрытия. Он образует переход от грубозернистого несущего слоя к мелкозернистому слою покрытия. Смесь для связующих слоев должна содержать много крупного щебня и дробленого песка. Такие слои очень устойчивы, но требуют больших затрат на уплотнение.
Асфальтобетон
Подходит для всех нагрузок, встречается наиболее часто.
Смесь из благородного щебня, благородного дробленого песка, природного песка и наполнителя составляется по гранулометрической линии просеивания с величинами зерен 16, 11, 8 и 5 мм.
Для сильно нагруженных дорог применяются смеси минеральных материалов 0/16S и 0/11S, так как они имеют повышенную прочность,
В качестве вяжущего вещества применяют в основном дорожные строительные
битумы В 80.
Укладка происходит при температурах между 120 и 180°С.
После уплотнения катками остается остаточная пустотность от 2 до 6% объема, которая необходима для прочности слоя.
Гравийно-асфальтовая мастика
Область применения — дороги с интенсивным движением автобаны,
а также мероприятия по содержанию дорог в порядке.
Состав состоит из очень богатой щебнем минеральной смеси с неравномерным гранулометрическим составом, строительных дорожных битумов и стабилизирующих добавок в вяжущем веществе.
При обычной нагрузке на дорогу применяется гранулометрический состав 0/5 и 0/8, при особых нагрузках- 0/8S и 0/11S.
Пустоты укрепленного, крепко сжатого щебеночного каркаса заполняются
богатым битумом, похожим на мастику раствором.
Часто для улучшения свойств, например прочности, в качестве вяжущего применяют полимер — модифицированные битумы.
Литой асфальт
Очень насыщенный щебнем литой асфальт дает прочный, устойчивый против истирания и обладающий хорошим сцеплением слойпокрытия для сильно нагруженного полотна дороги.
Бедный на щебень литой асфальт подходит для велосипедных дорожек и тротуаров, для лотков уличных водостоков и для реконструкционных работ небольшой площади.
Минеральная смесь из благородного щебня, благородного дробленного песка и/или природного песка и наполнителя перемешивается с битумом таким образом, что пустоты полностью заполняются битумом и даже имеет место избыток битума.
Сорта литого асфальта 0/5, 0/8, 0/11 и 0/11S для особых нагрузок различаются по содержанию щебня и битума.
Наряду с битумами В45 и В25 применяются полимер — модифицированные
Дренирующий асфальт
Когда дождевая вода не может достаточно быстро уходить с полотна
из-за слишком малых продольных и поперечных уклонов дороги и должна отводиться через спой покрытия, применяется дренирующий асфальт. Он уменьшает брызги и скольжение по воде автомобилей.
Оправдывает себя дренирующий асфальт 0/8 с содержанием около 85% от веса благородного щебня и пористого от 15 до 25% по объему. При этом достигается также ощутимое снижение шума.
Однако из-за структуры с открытыми порами под этим слоем должна быть устроена гидроизоляция, например из полимер-
модифицированного битума.
Для вяжущей смеси применяются минеральные слои 0/22 и 0/16 мм. В качестве вяжущего вещества используется преимущественно дорожный строительный битум 50/70 и 70/100.
Смеси для несущих слоев асфальта
Несущие слои асфальта состоят из просеянных минеральных смесей и дорожных строительных битумов 50/70 или 70/100.
Среди минеральных материалов различают виды смесей АО, А, В, С. В основном различие в гранулометрическом составе каждой из ступеней ее более 2 мм, поскольку такая смесь влияет на зернистость и гладкость асфальтового покрытия лишь косвенно.
Внимание! Данная статья написана эксклюзивно для сайта www.сайт. Полная или частичная перепечатка материалов возможна только при условии размещения прямой (индексируемой поисковыми системами) ссылки на источник (например: ).
Исходные материалы для бетонов и растворов
Строительными растворами называют смесь вяжущего, мелкозернистых (размер зерен до 4 мм) минеральных заполнителей и воды.
В индивидуальном строительстве используют различные виды бетонов: обычный бетон, бутобетон, шлакобетон, газобетон и др.
Обычный бетон готовят из смеси цемента, мелкого и крупного заполнителей (песок, гравий, щебень и др.) и воды. Различают минеральные и органические вяжущие вещества. Минеральные вяжущие (гипс, известь, глина, цемент и др.) при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное самопроизвольно затвердевать в результате происходящих в нем физико-химических процессов. Органические вяжущие вещества (битум, полимеры и др.) представляют собой природные или искусственные твердые вязкопластичные либо жидкие (при комнатной температуре) продукты, способные изменять свои физико-механические свойства в зависимости от температуры.Для приготовления бетонов и растворов используют неорганические вяжущие вещества, которые могут быть воздушными и гидравлическими. Воздушные вяжущие (гипс, известь, глина) способны в тестообразном состоянии твердеть и длительно сохранять свою прочность только на воздухе, поэтому их применяют в наземных конструкциях, не подвергающихся воздействию воды. Гидравлические вяжущие (разные цементы, гидравлическая известь) после предварительного твердения на воздухе продолжают твердеть и в воде, увеличивая со временем свою прочность. Их можно применять в наземных и подземных конструкциях, подверженных периодическому или систематическому воздействию воды.
вяжущие вещества. Классификация и характеристика
Вяжущие - вещества, способные затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущее вещество скрепляет между собой камни либо зёрна песка, гравия, щебня. Это свойство вяжущих используется для изготовления: бетонов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожжённых искусственных материалов; строительных растворов - кладочных, штукатурных и специальных.Вяжущие вещества по составу делятся на1. неорганические (известь, цемент, строительный гипс, магнезиальный цемент, жидкое стекло и др.), которые затворяют водой (реже водными растворами солей). Включают: вяжущие воздушные, вяжущие гидравлические, вяжущие автоклавного твердения.2. органические (битумы, дёгти, животный клей, полимеры), которые переводят в рабочее состояние нагреванием, расплавлением или растворением в органических Вяжущие вещества делят на две группы:неорганические;органические.
Неорганическими называют тонкомолотые материалы, способные при смешивании с водой образовывать вязко-пластичную массу, которая постепенно затвердевает, превращаясь в прочное камневидное тело. Для них характерны следующие признаки:гидрофильность,способность образовывать с водой тестообразную легко формующуюся массу (тесто),способность переходить из тестообразного состояния в твердое.К ним относятся известь, гипс, цемент, предназначенные для изготовления строительных растворов и бетонов, а также изделий из них.
Органические вяжущие гидрофобны. В отличие от неорганических, в рабочее состояние они переходят при нагревании или размягчении в органических жидкостях. К органическим вяжущим относят - битумы, смолы, дегти, пеки, применяемые для производства асфальтобетонов рулонные кровельных и гидроизоляционных материалов.Неорганические вяжущие материалы
Все строительные минеральные вяжущие вещества в зависимости от их основного свойства твердеть и длительно противостоять воздействию различных факторов окружающей среды делят на три основные группы:воздушные,гидравлические,кислотостойкие.
К атегория: Выбор стройматериалов
Вяжущие материалы
Вяжущие материалы придают инертным материалам в специальных смесях дорожных одежд необходимое сцепление в единую массу. К вяжущим естественным материалам относятся:
Глина - лучшей для садово-парковых смесей верхних покрытий является тощая каолиновая: содержание глинистых частиц в ней составляет от 30 до 40%; порошкообразные с частицами глины от 0,5 мм и меньше.
Суглинок - подразделяется по физико-механическим свойствам на: тяжелый - глинистых частиц от 20 до 30%; средний - глинистых частиц от 15 до 20%; легкий - глинистых частиц от 10 до 15%. Вводится в состав верхнего дорожного покрытия тяжелый или средний суглинок до 30 %, который может заменить глину.
Строительная гидратная воздушная известь (пушонка) - получают путем обжига известняков, доломита, мела и т. д., не доводимых при этом до спекания, с последующим гашением при ограниченном количестве воды. Используется в виде порошка с частицами от 0,5 мм и меньше в верхнем покровном слое дорожек и площадок до 5 % объема. При введении в него извести-пушонки понижается набухание и устраняется липкость смеси и повышается ее устойчивость к механическим и атмосферным воздействиям.
Сланцевая зола сухого отбора тепловых электростанций укрепляет грунт и инертные материалы.
Портландцемент - продукт тщательного измельчения клинкера, который образуется при обжиге до спекания смеси известняков, глин и мергелей определенного состава. Применяют в верхнем покрытии дорог.
Цемент - вяжущий материал, проявляющий свои свойства только при взаимодействии с водой (вместе они составляют активную часть бетона, а песок, щебень или гравий - инертную часть или его заполнители).
Битум - получают в результате переработки нефти. Применяется для приготовления асфальтового бетона, для поверхностной обработки дорожных покрытий и оснований.
Асфальтобетон - искусственный материал, состоящий из специально приготовленной смеси щебня или гравия, песка, минерального порошка и битума, укладывается либо в горячем-состоянии (125-180 °С), либо при температуре воздуха во время производства работ - холодном при обязательной укатке или уплотнении вибраторами. Подразделяется по крупности зерен инертного материала на крупнозернистый (до 35 мм); среднезернистый (до 25); мелкозернистый (до 16); песчаный (до 5 мм).
Упругие материалы - придают верхнему покрову упругие и эластичные свойства.
Торф - Для дорожного строительства применим волокнистый торф с малой степенью разложения (до 20-30 %) в смеси с пиритовыми огарками в промежуточном, влагоемком слое.
Лигнин - является одним из отходов гидролизных предприятий и имеет темно-коричневый цвет. Практически не подвержен гниению, состоит из мелких и упругих кусочков обработанной древесины. Может применяться в верхнем покрове.
Хлопковая шелуха - представляет собой отход при производстве хлопка, пригодна для устройства нижнего упруговлагоемкого и верхнего изоляционного слоев дорожной одежды.
Мох - материал для устройства площадок для отдыха и некоторых других строительных целей; применим сфагновый мох верхового болота и гипновые мхи низинных болот. Мох используется как дренажный материал.
Для выполнения различного рода каменных работ, таких, как укладка фундаментов домов, цоколей, столбов, стен, печей, дорожек, бордюров, а также в качестве заполнителей бетонов и растворов используются различные каменные материалы.
Кирпич
Бывает 4 видов:
1. Красный. Из него кладут фундаменты, стены, столбы, перегородки, печи, печные трубы и т. д. Он имеет следующие размеры: длина - 250, ширина - 120 и толщина - 65 мм.
2. Силикатный. Применяют только для кладки стен, столбов, перегородок; для печных работ непригоден. Он имеет следующие размеры: длина - 250, ширина - 120, толщина может быть 65, 88 и 103 мм. Кирпич толщиной 88 мм называют полуторным, 103 мм - двойным. Одинарный кирпич весит от 3,5 до 4 кг, полуторный - около 5, а двойной - около 5,7 кг.
3. Пустотелый, дырчатый, пористый. Применяют только для кладки стен, столбов, перегородок; для печных работ он непригоден.
Кирпич должен быть правильной формы, с прямыми ребрами, без трещин. Нормально обожженный глиняный кирпич красного цвета при ударе издает чистый звук. Недожженный кирпич имеет желтоватый оттенок и издает глухой звук; пережженный кирпич-железняк имеет оплавленные поверхности, непригоден для кладки стен, но хорош при устройстве фундамента. В печных работах, особенно для арок, сводов и топливников, следует применять лишь красный кирпич самого хорошего качества.
4. Огнеупорный и тугоплавкий. Применяют этот вид кирпича для кладки топливников или внутренних поверхностей печей. Срок службы его выше красного в несколько раз. Размеры: 250×123×65 мм, вес - 3,4 кг; 230×113×65 мм, вес - 2,9 кг.
Автоклавный ячеистый бетон (искусственный камень). Легкий, не тонет в воде, прочен, обрабатывается легко, как дерево. В построенном из такого материала помещении создается микроклимат, близкий к микроклимату деревянных домов.
Известь воздушную получают путем обжига известняков, содержащих не более 6% примеси глины. Обжиг производится при температуре 1100-1200° до возможно полного удаления углекислоты (обычно до 44%). Известняки теряют при этом почти половину своего веса.
В результате обжига получаются пористые легкие куски весом от 800 до 1000 кг/м3, называемые негашеной известью-кипелкой. После обжига получается недожог и пережог. Недожог безвреден, так как в воде и в штукатурных растворах он не гасится. Опаснее пережог, куски которого гасятся медленно (иногда через две-три недели). Попав в штукатурку, мелкие кусочки пережога разрывают ее, и на поверхности получаются дутики. Содержание непогасившихся зерен в комовой извести после ее гашения должно быть не более 10% в I сорте и не более 20% - во II сорте.
Известь-кипелка для приготовления штукатурных растворов требует соответствующей подготовки - гашения или перемалывания.
Кипелка опасна в пожарном отношении. Ее нужно хранить в сухих складах с настланными полами, поднятыми от земли не менее 50 см.
Когда кипелка гасится в небольшом количестве воды, она превращается в мелкий порошок- пушонку с объемным весом в рыхлом состоянии 450-550 кг/м3.
Чтобы получить известковое тесто, кипелку или пушонку гасят в большом количестве воды на постройках или заводах готовых растворов. На заводах гашение производят на специальных известегасильных машинах. Гашеную известь выдерживают, а затем развозят в виде теста или молока. Этот метод гашения самый выгодный, быстрый и экономичный.
На постройках для гашения извести роют так называемую творильную яму и обшивают ее досками. Для безопасности сверху ее закрывают досками, оставляя место для люка, куда сливается гашеная известь. Около творильной ямы ставят гасильный ящик с отверстием и задвижкой с наклоном в сторону люка. Задвижка делается так, чтобы она могла свободно ходить в своих пазах. Отверстие задвижки обшивается сеткой с ячейками 1 X 1 см.
Чтобы получить более чистую известь, внизу лотка прибивают еще одну сетку с ячейками 0,5×0,5 см таким образом, чтобы известь проходила через нее.
Ввиду того что различные сорта извести гасятся по-разному, при гашении необходимо соблюдать следующие правила, улучшающие качество известкового теста.
Извести насыпают не более одной четверти объема ящика.
Быстрогасящуюся известь с началом гашения менее 20 минут следует заливать водой сразу, т. е. наполнить ящик полностью. Медленногасящуюся с началом гашения более 20 минут следует залить водой только наполовину насыпанного слоя извести. После начала гашения вода постепенно добавляется до необходимого количества.
В процессе гашения известь размешивают мешалками и льют воду в таком количестве, чтобы получить известковое молоко. Загасив известь, открывают задвижку и сливают ее в творильную яму, в которой она выдерживается не менее двух недель, а еще лучше - двух месяцев. Этот срок необходим для того, чтобы в извести могли погаситься все кусочки.
При употреблении свежегашеной извести в растворах ее процеживают через сито с ячейками сечением 0,5Х0,5 мм.
Из 1 кг кипелки I сорта должно получиться после гашения не менее 2,4 л известкового теста нормальной густоты, из 1 кг кипелки II сорта - не менее 2 л теста, а из 1 кг кипелки III сорта - не менее 1,6 л.
Для сохранения известкового теста творильную яму заливают водой слоем не менее 10 см. Это предохраняет известковое тесто от образования на нем сухой корки.
Подзол (отходы кожевенной промышленности) представляет собой известковое тесто, засоренное до 10% органическими примесями - волосом и обрывками кожи.
Окшара (отходы текстильной промышленности) - известковое тесто, содержащее 2-4% хлористого кальция.
Карбидный ил (отходы ацетилена) - известковое тесто синеватого цвета с содержанием 40-45% воды.
Все эти заменители применяются так же, как и известковое тесто.
Цемент является самым лучшим вяжущим материалом, твердеющим на воздухе и в воде. Цвет цемента серо-зеленоватый. Объемный вес в среднем равняется 1400 кг/м3.
Начало схватывания цемента наступает не ранее 45 минут и не позднее 12 часов со времени затворения. В теплое время года или в теплом помещении цемент схватывается быстрее, в холодное время - медленнее. Процесс превращения цементного теста в твердое тело происходит долгие годы, однако уже на 28-й день цементный камень приобретает необходимую прочность. Предел прочности на сжатие портланд-цемент имеет пять марок: «300», «400», «500», «600» и «700». Марка «300» означает, что раствор из цемента и песка в соотношении 1:3 через 28 дней твердения разрушается на сжатие при нагрузке в 300 кг/см2, марка «400» - при нагрузке в 400 кг/см2 и т. д. Кроме портланд-цемента имеются шлаковые, сульфитно-шлаковые, расширяющиеся, цветные и другие цементы. Для строительных растворов применяют цемент марок «300» и «400» в условиях повышенной влажности.
Строительный гипс широко применяется в штукатурных работах.
В чистом виде применяется редко, в основном как добавка к известковым растворам для ускорения их схватывания при оштукатуривании деревянных поверхностей и вытягивании карнизов. Кроме этого, он нахо: дит широкое применение для изготовления различных изделий.
Для производства гипсовых вяжущих применяют гипсовый камень. Гипс иногда содержит примеси песка, глины и т. д. Количество этих примесей должно быть не более 15%.
Гипс разделяется на строительный, формовочный, технический (высокопрочный) и ангидритовый. Объемный вес гипса в молотом, рыхлом состоянии 800- 1000 кг/м3. Цвет гипса белый, а также белый с синеватым или слегка желтоватым оттенком.
Строительный гипс - это продукт умеренного обжига природного двуводного гипса при температуре 150- 160°, до превращения в полуводный гипс.
Тонкость помола строительного гипса I сорта должна быть следующая: при просеивании через сито с 900 отверстиями в 1 см2 остаток на сите должен быть не более 15% по весу, а для II сорта - не более 30%.
Схватывание строительного гипса I сорта должно начинаться не ранее 4 минут после затворения и заканчиваться в пределах 6-30 минут.
Гипс - единственное вяжущее вещество, которое применяется без заполнителей. При твердении гипс не уменьшается в объеме, а увеличивается примерно до 1%. При схватывании гипсовый раствор не дает трещин, так как увеличение объема происходит до схватывания. Гипсовые штукатурки в значительной степени теряют прочность в сырых местах, а при долгом нахождении в них разрушаются. Из-за этого гипсовые штукатурки используют только в сухих помещениях. Для штукатурных работ применяют главным образом строительный гипс. Для замедления схватывания в гипс добавляют известковое молоко, буру, малярный клей и другие замедлители.
Армирование гипсовых штукатурок производится в основном деревом. При армировании металлом его необходимо покрывать защитными красками для предохранения от быстрого окисления.
Затворенный водой гипс или растворы с добавлением гипса долго перемешивать не рекомендуется. От продолжительного перемешивания гипс перестает схватываться (отмолаживается).
Активные минеральные добавки бывают естественные и искусственные. Эти вещества, размолотые и затворенные водой, сами по себе не твердеют, но, будучи смешаны с воздушной известью, придают ей гидравлические свойства. После предварительного твердения на воздухе они продолжают твердеть под водой. К ним относятся диатомовая земля, туфы, трепел, цемянка, молотый кирпич или бой глиняной посуды.
Химические добавки (церазит, жидкое калийное и натриевое стекло) применяют в цементных растворах для придания им водонепроницаемости.
Церезит - сметанообразная масса с запахом аммиака. Для приготовления раствора 1 часть церезита размешивают с 10 частями воды и замешивают на этой эмульсии цементную смесь.
Жидкое стекло - густая жидкость желтоватого цвета. Одну часть стекла растворяют в 5 или 10 частях воды и на этой эмульсин разводят цементную смесь. Цементный раствор с таким стеклом быстро твердеет. Приготовлять его надо небольшими порциями.
Вяжущие материалы