Строительные материалы (стр. 7 )

Применение строительного гипса. Строительный гипс применяют для производства перегородочных плит и па­нелей, гипсокартонных листов, вентиляционных коробов' и других изделий и деталей, используемых в конструк­циях зданий и сооружений при относительной влажности воздуха не более 60%. Из строительного гипса изготов­ляют гипсовые и известково-гипсовые штукатурные рас­творы, декоративные, теплоизоляционные и отделочные материалы, а также различные архитектурные детали методом отливки.

Строительная воздушная известь

Строительная воздушная известь неорганическое вяжущее вещество, являющееся продуктом умеренного обжига при температуре 1000-1200 °С кальциево-магниевых горных пород (мела, известняков, доломита, доломитизированных известняков), содержащих не более 6 % глинистых примесей.

Основной составляющей известняка является карбонат кальция (СаСО3). Обжигают известняк при температуре 1000-1200 °С до возможно более полного удаления углекислоты СО2 по реакции:

СаСО3=СаО+СО2

Продукт обжига содержит кроме СаО (основной составной части) также и некоторое количество оксида магния, образовавшегося в результате термической диссоциации карбоната магния:

MgCO3=MgO+CO2

Чем выше содержание основных оксидов (СаО+MgO) в извести, тем пластичнее известковое тесто и тем выше ее сорт. Содержание непогасившихся частиц, к которым относятся частицы недожога и пережога, снижает качество извести.

Производство воздушной извести. Технологический процесс производства воздушной извести состоит из добычи в карьере карбонатной породы (известняка или мела), дробления и сортировки ее и последующего обжига в шахтных или вращающихся печах. В случае использования в качестве сырья плотных известняков их обжигают, как правило, в шахтных печах непрерывного действия. Шахтные печи бывают двух типов — пересыпные и газовые.

В результате обжига образуется продукт в виде кусков белого цвета, называемый негашеной комовой известью.

Комовую известь превращают в порошкообразную двумя путями: механическим – размолом в мельницах (молотая негашеная известь) или путем гашения водой (гашеная известь).

Воздушную известь используют для приготовления известково-песчаных и смешанных строительных растворов, применяемых для каменной кладки и штукатурки, в производстве силикатных изделий. Кроме того, воздушную известь молотую и пушонку употребляют при производстве известково-пуццолановых и известково-шлаковых цементов, которые обладают гидравлическими свойствами.

Магнезиальные вяжущие вещества

Магнезиальные вяжущие вещества представляют собой тонкомолотые порошки, содержащие оксид магния и твердеющие при затворении водными растворами хлористого или сернокислого магния. Магнезиальные вяжущие вещества в зависимости от применяемого сырья разделяют на два вида: каустический магнезит и каустический доломит.

Каустический магнезит — порошок, состоящий в основном из оксида магния. Его получают обжигом горной, породы магнезита МgСО3—в шахтных или вращающихся печах при 700—800 °С с последующим измельчением продукта обжига в тонкий порошок. При обжиге магнезит разлагается по реакции МgСО3 = МgО+СО2.

Каустический доломит — порошок, состоящий из оксида магния и углекислого кальция, получаемый обжигом природного доломита СаСО3·МgСО3 с последующим измельчением в порошок. В связи с содержанием инертного СаСО3 каустический доломит по качеству уступает каустическому магнезиту. Марки каустического доломита 100, 150, 200 и 300.

Жидкое стекло и кислотоупорный цемент

К воздушным вяжущим веществам относятся жидкое стекло и затворяемый им кислотоупорный цемент.

Жидкое стекло представляет собой натриевый Nа2·nSiO2 или калиевый силикат К2O·nSiO2 желтого цвета, который получают сплавлением в стекловаренных печах при 1300—1400°С измельченного чистого кварцевого песка с содой Na2СО3 или поташем К2СO3. Образовавшиеся после быстрого охлаждения расплава прозрачные куски и глыбы синеватого, зеленоватого и желтоватого цвета под действием пара (в автоклаве) под давлением 0,4—0,6 МПа растворяются, превращаясь в вязкий раствор, обычно называемый жидким стеклом. На строительство жидкое стекло (преимущественно натриевое, как более дешевое) поступает с истинной плотностью 1,32— 1,50 г/см3. Оно твердеет только на воздухе.

Кислотоупорный  цемент — тонкоизмельченная смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворенная жидким стеклом.

Тема 2 Гидравлические вяжущие вещества(1 час)

План лекции

1. Классификация гидравлических вяжущих. Понятие о гидравлическом модуле. Гидравлическая известь и романцемент: сырье, принципы производства, применение.

2. Портландцемент: сырьевые материалы и принципы производства цемента. Технические характеристики портландцемента: плотность, водопотребность, сроки схватывания и равномерность изменения объема. Химический, минеральный и вещественный (компонентный) состав портландцементного клинкера. Активность и марка портландцемента.

3. Твердение цемента и других вяжущих: общая теория твердения, влияние тонкости помола, температуры и влажностных условий среды на твердение цемента, способы ускорения и замедления твердения. Коррозия цементного камня, её причины и меры защиты от неё. Специальные виды портландцемента: особенности составов и назначение.

Гидравлические вяжущие вещества.

К вяжущим данной системы принадлежат гидравлическая известь, романцемент, портландцемент и его разновидности.

Гидравлическая известь и романцемент.

Гидравлическая известь. Такую известь получают обжигом в шахтных печах не до спекания (900-1100 єС) мергелистых известняков с содержанием 6-20% глинистых и тонкодисперсных песчаных примесей.

Мергели – горная порода, переходная от известняков к глинам. Мергель – тонкодисперсная смесь осадочного происхождения, состоит из 20-50% глинисто-песчаных веществ и 50-80% СаСО3.

Романцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом обожженных не до спекания (900 °С) известняковых и магнезиальных мергелей, содержащих 25% и более глины. Образующиеся при обжиге низкоосновные силикаты и алюминаты кальция придают романцементу гидравлические свойства.

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портландцементного клинкера совместно с гипсом и другими активными добавками или без добавок. Портландцемент – продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса до 3-5%.

Портландцементный клинкер образуется в виде мелких и крупных гранул размерами от 10-20 до 50-60 мм путем обжига до спекания при 1450єС сырьевой смеси, состоящей в основном из карбоната кальция (различных видов известняков) и алюмосиликатов (глин, мергеля, доменного шлака и др.).

3-5% гипса регулирует сроки схватывания портландцемента.

Выбор и соотношение компонентов сырьевой смеси производят с таким расчетом, чтобы полученный при ее обжиге портландцементный клинкер имел следующий химический состав (% по массе):

63—68 % СаО;

19—24 % SiO2;

4—8 % А12О3;

2—6 % Fе2О3

В сырье содержание MgO не должно превышать 6%, а SO3 – 3%.

Производство портландцемента состоит из следующих основных процессов: добычи сырья и подготовки сырьевой смеси (дробления, помола, перемешивания и т. д.), обжига смеси до спекания до 1450°С для получения клинкера, помола клинкера в тонкий порошок совместно с добавками.

Производство портландцемента состоит из следующих основных процессов: добычи сырья и подготовки сырьевой смеси (дробления, помола, перемешивания и т. д.), обжига смеси до спекания до 1450°С для получения клинкера, помола клинкера в тонкий порошок совместно с добавками.

Существует два основных способа производства портландцемента: мокрый и сухой.

Производство портландцемента мокрым способом. Мягкие горные породы (глину и мел), применяемые в качестве сырьевых компонентов предварительно дробят в валковых дробилках и измельчают в специальных бассейнах-болтушках в присутствии 35—45 % воды по массе. В шламе постоянно контролируется с помощью рентгеноспектрометра содержание основных химических компонетов. Однородная масса. Качество лучше при мокром, чем при сухом – однородная масса. Меньший износ механизмов, легче транспортировать (насосом), меньше пыли, чем при сухом.

Существенный недостаток – большой расход топлива на удаление воды из шлама.

При сухом способе производстве портландцемента сырьевые материалы измельчают в порошок в шаровых мельницах, где происходит одновременно помол и сушка до остаточной влажности 1-2%. Далее эту сырьевую муку направляют в силосы, где она корректируется и создается ее запас. Сухой способ производства портландцемента применяют в том случае, когда сырьевыми материалами являются мергели или смеси твердых известняков и глин влажностью 8—10%.

Минеральный состав клинкера. Цемент при смешивании с водой образует цементное тесто, которое твердеет и превращается в цементный камень. Свойства цементного камня зависят от минералогического состава портландцементного клинкера  и добавок к цементу, а также от условий твердения.

Состав портландцементного клинкера, %:

3СаО·SiO2– трехкальциевый силикат или С3S – алит – 45-60;

2СаО·SiO2– двухкальциевый силикат или С2S – белит – 20-30;

3СаО·А12О3 – трехкальциевый алюминат или С3А – 5-12;

4СаО·А12Fe2О3 – четырехкальциевый алюмоферрит С4АF – 10-20.

Клинкерное стекло присутствует в промежуточном веществе в количестве 5—15 %. Оксид магния и кальция 1и 5%. Щелочи 0,6%.

Свойства портландцемента.

Истинная плотность портландцемента – 3,1-3,15г/см3, насыпная плотность 900-1100кг/м3.

Тонкость помола цемента оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой № 000 (размер ячейки в свету 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не менее 85 % массы просеиваемой пробы.

Водопотребность цемента определяется количеством воды (% массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты.

Нормальной густотой цементного теста считают такую его подвижность, при которой цилиндр — пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5—7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо.