Сессия 2. Физические, механические, химические

• Название: Физические, механические, химические
• Дата: 12.12.2022
• Размер: 1.66 Mb.
• Имя файла: Сессия 2.docx
• Тип: Документы; #840699
• страница: 3 из 7

Часть песка тонко измельчается и перемешивается с известью. Такую смесь называют силикатным вяжущим.

Принципы производства:

Заготовки силикатного кирпича («сырец») получают прессованием при давлении (20 – 25) МПа в специальных прессах циклического действия, после чего запаривают в автоклаве в среде насыщенного пара при давлении (0,8 – 1,2) МПа и температуре (180 – 200) °С. При этом происходит твердение, в основе которого лежит реакция между кварцем, известью и водой:

Са(ОН)2 + SiO2 + qH2O = CaO·SiO2·(q+1)H2O.

Известь реагирует как с тонко размолотой частью песка, так и с кварцем на поверхности более крупных зёрен песка.

После автоклавирования готовые кирпичи упаковываются и складируются.

В дальнейшем очень медленно происходит карбонизация оставшейся свободной извести.

Состав кирпича:

1) песок;

2) СаО·SiO2 · qH2O;

3) Ca(OH)2;

4) CaCO3. По ГОСТ 379-2015 выпускаются силикатные:

- кирпичи: одинарные 250 × 120 × 65 мм,утолщённые 250 × 120 × 88 мм, "Евро": 250 × 85 (60) × 65 мм;

- камни 250 × 120 × 138 мм;

- блокидлиной(123 – 300) мм, шириной(175 – 380) мм, высотой 188 или 248 мм;укрупнённые блоки: длиной(248 – 998) мм, шириной(175 – 380) мм, высотой 498 мм;

- плитыдлиной(248 – 998) мм, шириной(65 – 130) мм, высотой(198 – 248) мм.

Допускаются и другие размеры изделий.

Маркировка:

Марки по прочности силикатных изделий: 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300. Марки по морозостойкости F25, 35, 50, 75, 100. Водопоглощение должно быть не менее 6 %.

Основные требования:

Водопоглощение должно быть не менее 6 %.

Изделия следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному предприятием-изготовителем.
5.1.1.1 Лицевой кирпич изготовляют:
- с гладкой и рельефной (фактурной) лицевой поверхностью (рустированной и колотой);
- с лицевой поверхностью, офактуренной торкретированием, ангобированием или иным способом;
- с гидрофобизированной лицевой поверхностью.
Лицевой кирпич может быть естественного цвета, объемно окрашенным или с декоративным покрытием, нанесенным на поверхность изделия.
5.1.1.2 Лицевые кирпич и камни должны иметь две лицевые поверхности: тычковую и ложковую. По согласованию с потребителем допускается выпускать изделия с одной лицевой поверхностью.
5.1.1.3 Допускается выпускать изделия с закругленными вертикальными ребрами радиусом закругления не более 5 мм, а также фигурные….
Названия граней кирпича (Будет на экзамене!)

- самая большая пара граней — постель

- самая маленькая грань (торцовая) — тычок

- более длинная боковая грань — ложок

№10. Магнезиальные вяжущие вещества: сырьё, принципы изготовления, применение в строительстве, твердение

Сырье: магнезит или доломит. Вяжущие вещества носят названия каустический магнезит и каустический доломит.

Магнезиальные вяжущие − каустический магнезит и каустический доломит получают обжигом в твёрдом состоянии магнезиальных карбонатных горных пород – соответственно, магнезита и доломита.

Принципы изготовления:

Температура обжига (650 –900) ^oC. При обжиге происходит разложение минералов:

MgCO3→ MgO + CO2 ↑; (Ca, Mg)(CO3)2 → MgO + CaCO3 + CO2 ↑. После обжига материал размалывают. В зависимости от прочности затвердевших стандартных образцов магнезиальные вяжущие подразделяются на марки М400, М500, М600 – каустический магнезит; М100, М200, М300 – каустический доломит. Пониженная прочность последнего связана с наличием в нём неактивной составляющей – кальцита CaCO3, который не вступает в реакцию с затворителем.

MgO реагирует с водой очень медленно и не даёт высокой прочности, поэтому магнезиальные вяжущие затворяют растворами солей магния – хлоридом или сульфатом:

3MgO + MgCl2·6H2O + 3H2O → 3 MgO·MgCl2·6H2O + 3Mg(OH)2. MgO + MgSO4·7H2O + H2O → MgO· MgSO4·7H2O + Mg(OH)2.

Ксилолит – затвердевшая смесь древесных опилок с магнезиальным вяжущим 1 : (2 − 4) по объёму.

Применение в строительстве:

В гражданском и промышленном строительстве магнезиальные вяжущие вещества применяют в качестве связующего для изготовления ксилолита, фибролита, искусственного мрамора, теплоизоляционных материалов, штукатурных растворов, основания под «чистые» полы, искусственных жерновов, точильных и литографических камней и других

Твердение: Если затворить каустический магнезит водой, то затвердевший материал будет обладать сравнительно невысокой прочностью, тогда как при затворении раствором хлористого магния или сернокислого магния получится высокопрочное вяжущее вещество. В качестве затворителей для магнезиальных вяжущих могут применяться также растворы хлористого или сернокислого железа, хлористого цинка, рапы (отходы при извлечении брома из морских озер), искусственного карналлита.

Особенность магнезиальных вяжущих: если их затворять водой, то получается камень с очень низкой прочностью, поэтому их затворяют растворами магнезиальных солей.

Сейчас довольно широкую известность приобрели листы стекломагниевые.

№11. Жидкое стекло: сырьё, применение в строительстве, твердение

Жидкое стекло представляет собой водный раствор силиката натрия или калия: Na2O·nSiO2или К2O·nSiO2(n = 2,5 ... 3,5 – модуль стекла), без учёта модуля формулу записывают Na2SiO3 или К2SiO3. Обычно подбирают оптимальную плотность: примерно 1,4 кг/м3 для натриевого стекла и 1,6 кг/м3 для калиевого.

(Сырьем для получения жидкого стекла является кварцевый песок с добавлением соды или сульфата. Производится оно, как и обычное, в плавильных печах. Для его хранения нужна закрытая тара, что не совсем удобно, поэтому производят в твердом виде в виде глыб, которые растворяются уже непосредственно перед применением.)

Твердение:

В стекловаренных печах сплавляют молотый кварцевый песок и кальцинированную соду (Na2СO3) или сульфат натрия или поташ (К2СO3). При охлаждении масса распадается на крупные куски – "силикат-глыба". Растворение силикат-глыбы производится разными способами, в т.к. в автоклавах при температуре 150 oС и давлении (0,5 − 0,6) МПа.

Твердение жидкого стекла происходит за счёт испарения воды и выделения аморфного кремнезёма Si(OН)4 под действием углекислого газа: Na2SiO3 + СО2 + 2Н2О →Si(OН)4 + Na2СO3. Реакция протекает медленно (углекислого газа в растворе очень мало), поэтому всегда вводят в раствор катализатор твердения, например: кремнефтористый натрий в количестве (12 − 15) % от массы жидкого стекла:

Na2SiF6 + 2Na2SiO3 + 6Н2О → 3Si(OН)4 + 6NaF.

Применение:

Жидкое стекло применяется для изготовления кислотоупорных и жаростойких растворов и бетонов. Иногда его добавляют в строительные растворы для снижения их водопроницаемости.

№12. Портландцемент: сырьё, минералогический состав, принципы производства

Цемент – от латинского «caementum» – «битый камень», «щебень» – собирательное название большой группы гидравлических вяжущих веществ, в состав которых входят силикаты и алюминаты кальция.

По назначению цементы подразделяются на общестроительные и специальные.

Сырьё:

По виду клинкера различают цементы на основе портландцементного клинкера, на основе глинозёмистого или высокоглинозёмистого клинкера, на основе сульфоалюминатного (сульфоферритового) клинкера.

В данном курсе рассматривается только портландцемент.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера и двуводного гипса (или другого материала) в качестве регулятора сроков схватывания. Расход гипса до 7,6 % от массы клинкера.

Портландцементный клинкер – обожжённая до спекания сырьевая смесь известняка (75 – 78) % и глины (22 – 25) % (часто вместо них применяют мергель аналогичного минералогического состава) с корректирующими добавками, обеспечивающая преобладание в ней силикатов кальция. Размеры зёрен клинкера – до 40 мм.

При помоле в цемент часто вводят активные минеральные добавки.

На сегодняшний день портландцемент является наиболее широко применяемым вяжущим веществом. Чем выше класс, тем меньше допускается начало схватывания

Принципы производства:

2 способа: мокрый и сухой. Сухой выгоднее.

Мокрый способ:

- глинястый компонент получается путём размешивания глины с водой в специальных ёмкостях (глиноболтушки)

- прочие компоненты измельчаются путём первичного дробления и дальнейшего помола с добавлением воды

- все компоненты размешиваются

- делается запас

- шлам поступает через дозаторы в печь
Сухой способ:

- компоненты подсушиваются

- грубое дробление, помол

-образуется порошок- крупа

-используют вращающиеся печи большой длины

-разлагаются все минералы.

-Начинается реакции силикатообразования.

-Появляется расплав.

-Температура повышается

-при помоле идет сильный нагрев материала.(150гр)

-Гипс разлагается.
Минералогический состав портландцементного клинкера:

3СаО·SiO2(сокращённая запись С3S) – трёхкальциевый силикат (алит) – (45 – 65) %;

2СаО·SiO2 (С2S) – двухкальциевый силикат (белит) − (15 – 37) %; 3CaO·Al2O3 (С3A)– трёхкальциевый алюминат – (5 – 15) %; 4CaO·Al2O3·Fe2O3(С4AF)– четырёхкальциевый алюмоферрит – (10 – 20) %; MgO ≤ 5 %;

СаОсв(свободная известь) ≤ 2,5 %;стеклофаза (различные соединения СаО, MgO, Al2O3, R2О).


№13. Твердение портландцемента

При перемешивании портландцемента с водой все минералы начинают растворяться, в растворе протекают различные реакции гидратации (реакции соединения с водой) и другие важные химические реакции, в результате которых образуются различные новообразования, важнейщими из которых являются:

- гидросиликаты кальция с общей формулой nСаО·SiO2·qН2Ос n = 0,8 – 4. Они формируют сумикрокристаллическую структуру цементного камня, называемую цементным гелем (состоит из частиц коллоидных размеров);

- гидроксид кальция Са(ОН)2 – составляет кристалличесую основу цементого камня. В составе цементного камня его часто называют портландитом;

- различные гидроалюминаты кальция, в основном 3CaO·Al2O3·6H2O.

Постепенно водный раствор пересыщается новообразованиями, и в то время, как цемент продолжает растворяться, новообразования начинают выкристаллизовываться из раствора, постепенно увеличиваясь в размерах и срастаясь между собой. При этом цементное тесто загустевает («схватывается»), постепенно превращаясь в единый кристаллический сросток, т.е. тесто превращается в камень.

В отличие от большинства минеральных вяжущих растворение портландцементных частиц происходит весьма долго: даже при благоприятных условиях твердения этот процесс может растянуться на несколько лет. В стеснённых условиях гидратация цемента происходит без перехода минералов в водный раствор, находящийся в порах. Такие химические реакции называются твёрдофазными или топохимическими. Твердение портландцемента окончательно прекращается тогда, когда прореагирует весь исходный цемент.

Механизм замедления схватывания до сих пор не установлен, и существует ряд гипотез. В одной из гипотез считается, что гидросульфоалюминат кальция кристаллизуется и формирует вокруг цементных зерен оболочки, но эти оболочки не лежат на зерне, а плавают вокруг, т.е между оболочкой и зерном остается жидкая фаза. Следовательно, под оболочкой продолжается гидратация и в раствор выводятся продукты гидратации и снаружи, и изнутри оболочки получается перепад концентрацию, а значит возникает давление — осмотическое. В конце концов давление становится на столько большим, что оболочка разрушается, но пока есть гипс эти оболочки появляются вновь и вновь, таким образом замедляется процесс гидратации. Это происходит до тех пор, пока весь гипс не превратится в гидросульфоалюминат кальция. Затем водный раствор постепенно насыщается продуктами гидратации, затем частицы начинают постепенно выпадать, кристаллизоваться, из водного раствора. Затем эти частицы срастаются с частицами цемента и превращаются в монолит — цементный камень.

Особенность портландцемента: весь цемент и все его частицы целиком не успевают прореагировать с водой.

Цементный камень имеет большое количество пор. В данном случае поры — это пространство между кристаллами новообразований.

№14. Разновидности цементов на основе портландцементного клинкера. Маркировка цементов по ГОСТ 31108

Наиболее распространён цемент на основе портландцементного клинкера. В процессе поиска эффективных составов для определённых целей, данный клинкер смешивали с различными минеральными добавками. Качественные показатели материала изменялись и, на основе наиболее оптимальных комбинаций, была составлена классификация с разделением цемента на типы.

Тип I или ЦЕМ I является чистым портландцементом, в нём не используются никакие минеральные добавки.

ЦЕМ II разделяется на А и В, основной компонентов обоих — тот же портландцементный клинкер, различаются только процентные показатели добавок в составе. ЦЕМ II/А имеет от 6% до 20% минеральных добавок, а ЦЕМ II/В содержит добавки в пределах от 21% до 35%.

ЦЕМ III — это шлакопортландцемент. В его составе также содержится значительная часть портландцементного клинкера, однако допустимое количество шлака различных видов составляет от 35% до 65%. В качестве шлака может быть использован топливный, доменный гранулированный или электротермофосфорный.

ЦЕМ IV называют пуццолановым цементом. В его составе кроме ПЦ клинкера содержится от 21% до 35% пуццоланы. Это такой мелкодисперсионный материал, который при взаимодействии с известью начинает проявлять гидравлические характеристики.

ЦЕМ V состоит из нескольких компонентов, поэтому носит название композитным. В него добавляют от 22% до 60% смеси шлака и пуццоланы, либо золы-уноса.

Маркировка:

По ГОСТ 31108-2003 основными показателями портландцемента являются:

- класс по прочности:22,5; 32,5; 42,5; 52,5. Класс определяется по результатам испытаний на изгиб и сжатие образцов-балочек 4×4×16 см, изготовленных из цементно-песчаного строительного раствора состава Ц:П = 1:3 по массе с отношением воды и цемента по массе В/Ц = 0,5. Балочки испытываются в возрасте 28 сут после изготовления. При определении класса цемента учитываются статистические показатели конкретного завода- изготовителя. Численное значение класса соответствует преду прочности образцов при сжатии в мегапаскалях. Прямого соответствия между классами и марками нет;

- начало схватывания: Тн ≥ 75 мин для ЦЕМ 22,5 и 32,5, Тн ≥ 60 мин для ЦЕМ 42,5 и Тн ≥ 45 мин для ЦЕМ 52,5;

- равномерность изменения объёма при кипячении;

- содержание хлорид-ионов Cl- ≤ 0,1%.
Разновидности портландцементов:

- бездобавочный с содержанием активных минеральных добавок (АМД) не более 5 % по ГОСТ 31108-2003 и без АМД по ГОСТ 10178-85;

- с АМД (до 20 % по ГОСТ 10178-85 и до 35 % по ГОСТ 31108-2003);

-шлакопортландцемент ШПЦ, содержащий АМД – доменный гранулированный шлак в количестве до 80 %;

- сульфатостойкий (в т.ч. пуццолановый. Пуццолана – магматическая горная порода, состоящая из слабосцементированных отложений вулкани- ческого шлака, состоящего в основном из SiO2< 50 %; Al2O3 до 26 %; СаО ≈ 9,5 %, проявляющая гидравлические свойства при взаимодействии с Са(ОН)2 с образованием гидросиликатов кальция);

- комбинированный (только по ГОСТ 31108-2003) – содержит две или более АМД;

- белый (принципиально ничем не отличается от обычного портландцемента, но требует чистого белого сырья. В настоящее время производится в РФ только на единственном цементном заводе в Подмосковье);

- цветной – производится из белого портландцементного клинкера с добавлением пигментов.
№15. Строительные растворы: классификация, основные свойства

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ.

Строительный раствор - это искусственный каменный материал получаемый в результате затвердевания спец подобранной растворной смеси состоящей из вяжущего мелкого заполнителя, затворителя и при необходимости различных добавок. Мелкий заполнитель — минеральные пески.

Песок в строительстве — смесь зерен размером от 0, 05мм до 5 мм.

Вяжущее - любое цемент, известь

Затворитель — вода, водный раствор магнезиальной соли.

До затвердевания это растворная смесь, а после каменный материал.

Различают растворные смеси готовые к применению и сухие. Сейчас это сухие строительные смеси. Смесь готовая к использованию это смесь, в который введен затворитель = вязкая жидкость.

Классификация строительных растворов по назначению:

1. Кладочные

Для кладки стен из штучных материалов. (выделяют монтажные, предназначенные для крупных стеновых моделей)

2. Отделочные

штукатурные растворы. Применяется мелкий песок до 1, 25 мм. Для изготовления фигурных деталей может быть использованы

3. Специальные

Растворы для спец целей. Жаростойкие, тампонажные(для заливки или закупорки боровых скважин), акустические, химически стойкие, радиационно защитные и др.

По виду вяжущего

1. Цементные

2. Гипсовые

3. Известковые

4. Смешанные (сложные)
По средней плотности

1. Тяжелые

2. легкие (пористый песок)
Граница через 1500кг на км3 (в сухом состоянии) применяется специальный пористый песок (керамзитовый например) главной характеристикой строительного раствора является марка по прочности

По прочности

По прочности при сжатии строительные растворы подразделяются на

марки: М4; М10; М25; М50; М75; М100; М150; М200; М300. Марку определяют по результатам испытаний на сжатие образцов кубов с ребром 70,7мм или половинок балочек 4×4×16 см. Возраст и условия хранения образцов определяются видом вяжущего и условиями применения строительного раствора. мин марка М4, а макс М300. (средний предел прочности-«4», «300»)

Используются формы без днища, которые укладываются на керамический кирпич, который всасывает часть воды.

По морозостойкости мин F10, а макс F100. По морозостойкости у строительных растворов предусматриваются марки F10; F15; F25; F50; F75; F100. Марка по морозостойкости не определяется при применении воздушных вяжущих веществ и для марок по прочности М4 и М10.

По подвижности

1-4 см маленькая осадка конуса, а большая 12-14 см, чаще применяется Пк8 и 15

У растворных смесей определяется марки по подвижности Пк4(ОК= 1-4 см), Пк8 (ОК св. 4-8 см), Пк12 (Ок св.8-12 см), Пк14 (ОК> 12-14см).

Состав обозначается:

1:3 (одна часть цемента на три части песка)

1:0,3:5 (одна часть цемента,0,3 части известкового теста и 5 частей песка) и т.п. (обычно по объёму)

Добавки

Если работы ведутся зимой, то вводят противаморозные добавки, потому что в замерзшем виде затвердевание прекращается, еще пластифицирующие добавки применяют (повышают связность удобоукладываемость без увеличения расхода воды) — например жирная глина и известковое тесто.

№16. Бетоны: классификация, основные технические свойства. Понятие о железобетоне; назначение и виды арматуры. Асфальтобетоны.