Классификация строительных материалов

• Название: Классификация строительных материалов
• Анкор: STROJMAT_33_shpory.doc
• Дата: 26.12.2017
• Размер: 305 Kb.
• Имя файла: STROJMAT_33_shpory.doc
• Тип: Документы; #13079
• страница: 5 из 6

Ангидритовое вяж. и высокообжиговый гипс — медленносхват-ся и медленнотверд-ие вяж-е, сост. из безвод­ного сульфата кальция CaSO₄ и активизат-в тверд-я. Безводный CaSO₄ сущ. в прир. в виде мин. - ангидрита (без вяж-х св-в).

Высокообжиговый гипс (эстрих-гипс) (двуводный) получ-т обжигом природн. гипсового камня CaSO₄ • 2Н₂О до выс. темп-р (800...950° С). При этом происх. его частичная диссоц-я с образов. СаО (активизатор твердения ангидрита). Оконч-м продуктом тверд-я такого вяж. явл. двуводный гипс.

Сроки схватывания эстрих-гипса: начало не ранее 2 ч, конец - не нормируется. Благодаря пониженной водопотребности (30...35 % против 50...60 % у обычного гипса) эстрих-гипс после затвердевания образ-т более плотн. и прочн. мат-л. Эстрих-гипс применяли в кон.XIX-нач.XXвв. для кладочных и штукат-х растворов, устройства бесшовных полов, оснований под чистые полы и т. п. В наст. время это вяж-е прим-ют ограниченно. Весьма вероятно появление интереса к этому вяжущему в недалеком будущем.
32. Магнезиальные вяжущие вещества. Получение, свойства и применение.

Магнезиальные вяжущие вещ-ва (каустический магнезит MgO и каустический доломит MgO + СаСО₃) — тонкодисперсные порошки, акт. частью кот. явл-ся оксид магния.

Получают магнезиальные вяжущие умеренным (до 700...800° С) обжигом магнезита (реже доломита). При этом карбонат магния дис­социирует с образованием оксида магния MgCO₃ → MgO + СО₂, а карбонат кальция СаСО₃ (в доломите) остается без изменения и является балластной частью вяжущего. Обожженный продукт разма­лывают.

При затворении водой оксид магния гидратируется очень медленно, проявляя слабые вяжущие свойства. Магнезиальные вяжущие принято затворять раствором хлорида или сульфата магния. В этом случае гидратация протекает значительно быстрее с образованием гидрата оксихлорида магния (3MgO • MgCl₂ • 6Н₂О), уплотняющего образующийся материал.

Сроки схватывания каустического магнезита зависят от темп. обжига и тонкости помола и обычно находятся в пределах: начало - не ранее 20 мин; конец - не позднее 6 ч.

Твердение начинается интенсивно, и через сутки вяжущее достигает прочности 10... 15 МПа; через 28 суток воздушного твердения прочность составляет 30...50 МПа. В жестких смесях прочность может достигать 100 МПа.

Магнезиальные вяжущие в XIX — начале XX в. применялись для устройства бесшовных монолитных, так называемых ксилолитовых полов. Ксилолит (от гр. xelon — древесина) — бетон на магнезиальном вяжущем с наполнителем из древесных опилок. Серьезных перспектив у магнезиальных вяжущих из-за дефицитности сырья (магнезиты необходимы для получения огнеупо­ров) нет, но в последнее время они вновь начали применяться в отеч. строи­тельстве.

33. Жидкое стекло и кислотоупорный цемент.

Жидкое стекло - коллоидный водный р-р силиката натрия или силиката калия, имеющий плотн-ть 1,3-1,5 при содерж. воды 50-70 %.

Состав щелочных силикатов выражается формулой R₂О∙mSiО₂, где R – Nа или К; m – модуль жидкого стекла; m натриевого стекла составляет 2,6 – 3,5; m калиевого стекла – 3 – 4. Натриевое стекло варят из кварцевого песка и соды в стеклоплавильных печах, как обычное стекло, и когда расплав застывает, образуются твердые прозрачные куски с желтоватым, голубоватым или слабо зеленым оттенком, называемые силикат-глыбой. Жидкое стекло получают, растворяя раздробленные куски силикат-глыбы в воде при повышенной темп-ре и давлении 0,6 – 0,7 МПа.

Натриевое стекло применяют для изготовления киcлотоупорных и жароупорных бетонов, для уплотнения грунтов. Калиевое стекло, более, дорогое, применяют преимущественно в силикатных красках.

Жидкое стекло относят к воздушным вяжущим веществам.

Силикаты натрия и калия в воде подвергаются гидролизу с участием СО2 воздуха Nа2SiО3 + 2Н2О + СО2 = SiО2-2Н2О+ Nа2СО3. Выделяющийся гель кремневой кислоты Si02-2Н2О обладает вяжущими свойствами, а водный раствор имеет щелочную реакцию. Для ускорения твердеиия жидкого стекла к нему добавляют кремнефторид натрия, ускоряющий выпадение геля кремневой кислоты и гидролиз жидкого стекла.

Кислотоупорный кварцевый цемент – это порошкообразный материал, получаемый путем совместного помола чистого кварцевого песка и кремнефторида натрия (возможно смешение раздельно измельченных компонентов). Кварцевый песок можно заменить в кислотоупорном цементе порошком бештаунита или андезита. Кислотоупорный цемент затворяют водным раствором жидкого стекла, которое и является вяжущим веществом; сам же порошок вяжущими свойствами не обладает.

Кислотоупорный цемент применяют для изготовления кислотостойких растворов и бетонов, замазок. При этом берут кислотостойкие заполнители: кварцевый песок, гранит, андезит. Прочность при сж. кислотоупорного бетона достигает 50-60 МПа. Будучи стойким в кислотах (кроме фтористоводородной, кремнефтористо-водородной и фосфорной), кислотоуп. бетон теряет прочность в воде, а в едких щелочах разрушается.

Из кислотоупорного бетона изготовляют резервуары, башни и другие сооружения на химических заводах, ванны в травильных цехах. Кислотоупорные растворы применяют при футеровке кислотоупорными плитками (керамическими, стеклянными, диабазовыми) железобетонных, бетонных и кирпичных конструкций на предприятиях химической промышленности.

34. Гидравлические вяжущие вещества. Виды, общая характеристика.

Современные известьсодержащие вяжущие гидравлического твер­дения - группа низкомарочных (малопрочных) так называемых мест­ных вяжущих. В эту группу входят смешанные вяжущие (известково-пуццолановые и известково-шлаковые), а также гидравлическая из­весть.

Смешанные вяжущие получают совместным измельчением негаше­ной извести (10...30%), гидравлической добавки (85...70%) и гипса (до 5%). В качестве добавки используют горные породы, содержащие активный кремнезем: вулканический пепел, пемзу, туф, диатомит, трепел и др. Такие вяжущие называют известково-пуццолановыми. Если в качестве добавки взят доменный гранулированный шлак, такие вяжущие называют известково-шлаковыми.

Известьсодержащие гидравлические вяжущие на начальной стадии (около 7 дн) должны твердеть в сухих условиях, а затем во влажных. По пределу прочности при сжатии стандартных образцов через 28 суток твердения известьсодержащие вяжущие делятся на марки 50; 100; 150 и 200 (кг/см²).

Известьсодержащие гидравлические вяжущие применяют для при­готовления растворов для кладки подземных частей зданий и бетонов. Срок хранения таких вяжущих из-за наличия в них негашеной извести не должен превышать 30 суток, причем во время хранения их тщательно предохраняют от увлажнения.

Строительная гидравлическая известь — продукт умеренного об­жига при температуре 900... 1100° С мергелистых известняков (содер­жание глины 8..20 %). В состав гидравлической извести входят свободные оксиды кальция и магния (50...65 %) и низкоосновные силикаты и алюминаты кальция, которые и придают извести гидрав­лические свойства.

Гидравлическая известь, смоченная водой, полностью гасится, образуя пластичное тесто. В отличие от воздушной она быстрее твер­деет, приобретая со временем водостойкость. Однако первые 1...2 недели гидравлическая известь должна твердеть в воздушно-влажных условиях, и только после этого ее можно помещать в воду.

Предел прочности при сжатии затвердевшей гидравлической изве­сти 2...5 МПа. Применяют ее для низкомарочных растворов и бетонов, используемых в том числе и во влажных условиях.

35. Портландцемент. Сырье и основные способы производства.

Портландцементомназывают гидравлическоевяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70 – 80 %). Портландцемент – продукт тон- кого измельчения клинкера с добавкой (3 – 5%) гипса. Клинкер представляет собой зернистый материал (в виде горошка), полученный обжигом до спекания (при 1450 'С) сырьевой смеси, состоящей в основном из карбоната кальция (различных видов известняков) и алюмосиликатов (глин, мергеля, доменного шлака и др.). Небольшая добавка гипса регулирует сроки схват-я портландц. Допуск-я примен-е фосфогипса и борогипса.

Для производства портландцемента имеются неограниченные сырьевые ресурсы – побочные продукты промышленности (шлаки, золы, шламы) и распространенные карбонатные и глинистые горные породы. Автоматизация производственных процессов и переход к производству цемента на заводах-автоматах значительно снижают потребление энергии и трудоемкость, позволяют значительно увеличить выпуск цемента в соответствии с широким масштабом строительства.

Клинкер. Качество клинкера определяет все свойства портландцемента; добавки же, вводимые в цемент, лишь регулирует его свойства. Качество клинкера зависит от его химического и минерального состава, тщательности подготовки сырьевой массы, условий проведения её обжига и режима охлаждения. Хим состав клинкера определяется содержанием оксидов (% по массе): СаО 63-66, SiO2 21-24, Al2O3 4-8, Fe2O3 2-4; в небольших количествах в виде различных соединений могут входить MgO, SO3, Na2O, K2O, Ti2O и др. Минеральный состав клинкера: алит, белит, трёхкальциевый алюминат, алюмоферрит кальция.

36. Химический и минералогический состав цементного клинкера. Характеристика ос­новных материалов.

Клинкер сост. из след. основных клинкерных минералов: трехкальциевого силиката 3CaO·Si0₂ (алит) 40-65 %, двухкальциевого силиката 2CaO·Si0₂ (белит) 15-40%, трехкальциевого алюмината ЗСаО·А1₂0₃ 2-15%, четырехкальциевого алюмоферрита 4CaO·Al₂0₃·Fe₂0₃ 10-20%. Часто используют их сокращ. обозн-е: соответственно C₃S, C₂S, C₃A и C₄AF.

Кажд. из клинкерных мин-лов имеет свои специфич. св-ва:

Трехкальциевый силикат (алит) явл. химически активным мин-лом, он оказывает решающее влияние на прочность и скорость тверд-я цем. Взаимодей­ствие его с водой происх. с большим тепловыд-ем. Алит обладает способностью быстро твердеть и на­бирать выс. прочность, поэтому повышенное содер­жание трехкальциевого силиката обеспечивает получение из данного клинкера высокомарочного портландцемента.

Двухкальциевый силикат (белит), затворенный во­дой, в начальный период твердеет медленно, при этом выделяется очень мало теплоты. Продукт твердения в течение первого месяца обладает невысокой прочностью, но затем на протяжении нескольких лет при благопри­ятных условиях прочность его неуклонно возрастает.

Трехкальциевый алюминат хар-ся выс. хим. активностью, в первые сутки твердения он выделяет наиб. кол-во теплоты гидратации и быстро твердеет. Однако продукт его твердения имеет низкую долговечность и малую стойкость против воздей­ствия сернокислых соединений.

Четырехкальциевый алюмоферрит хар-ся умеренным тепловыделением, твердеет он значительно медленнее, чем алит, но быстрее, чем белит. Прочн-ть продуктов его гидратации несколько ниже, чем у алита.

Располагая данными о минералог-ом составе портландцементного клинкера и зная св-ва клинкер­ных мин-ов, можно заранее составить представ-е об основных св-вах портландцемента и особенностях его твердения в различных условиях.

37. Свойства портландцемента, методы их оценки.

Средняя плотностьпортландцемента в рыхлом со­ст. 1000-1100 кг/м³, а в уплотн-м -1400-1700 кг/м³. Ист. плотн-ть - 3,05-3,15 г/см³.

Тонкость помолацемента характеризуется остатком на сите № 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм) не более 15% или удельной поверхностью —величиной поверхно­сти зерен (в см²) в 1г цемента. Удельная поверхность портландцемента должна быть 2500—3000 см²/г. С уве­личением тонкости помола цемента до 4000—4500 см²/г возрастает скорость твердения и повышается прочность цементного камня.

Водопотреб-ть портландцем. опред-ся ко­л-вом воды (в %), кот. необх. для получ. цем. теста норм. густоты, т. е. задан­ной станд. пласт-ти.

Нормальной густотой цем. теста считается его консистенция, при кот. игла прибора Вика, погружа­ясь, не доходит до дна кольца на 5—7 мм. Во­допотребность портландцемента обычно колеблется в пределах 22—26 % и зависит от минералогического со­става и тонкости помола.

Сроки схватыванияцементного теста нормальной гус­тоты определяют на приборе Вика по глубине проника­ния иглы. Начало схватывания должно наступить не ра­нее чем через 45 мин, а конец схватывания — не позднее 10 ч от начала затворения. У портландцемента обычно начало схватывания наступает через 1—2 ч, а конец — через 4—6 ч. На сроки схватывания портландцемента влияют его минералогический состав, тонкость помола и другие факторы. Равномерность изменения объемаце­мента устанавливают на образцах-лепешках, изготов­ленных из цементного теста нормальной густоты, при кипячении их в воде и выдерживании над паром. Це­мент считают доброкачественным, если на лицевой сто­роне лепешек, подвергнутых испытаниям, нет радиаль­ных, доходящих до краев трещин или сетки мелких тре­щин, видимых в лупу или невооруж. глазом, а также каких-либо искривлений. Одной из причин нерав­ном. изменения объема цем. камня при твердении явл. наличие в цементе свободных СаО и MgO, которые гидратируются с увеличением объема в уже затвердевшем цементном камне, разрушая его.

Прочностьпортландцемента характеризуется его маркой. Марку цемента устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов призм размером 40Х40Х X160 мм и при сжатии их половинок, изготовленных из цем.-песчаного р-ра состава 1 :3 (по массе) на станд. песке при водоцементном отно­шении В/Ц=0,4 и испытанных через 28 сут. Предел прочности при сжатии в возрасте 28 сут называют ак­тивностьюцемента, по ее величине устанавливают мар­ку цемента. Например, если при испытании цемента ус­тановлена активность 43 МПа, то его относят к марке 400.

Портландцемента разделяют на марки М400, М500, М550 и М600.

38. Твердение портландцемента и структура цементного камня.

Твердение портландцемента. При затворении порт­ландцемента водой сначала образуется пластичное клей­кое цементное тесто, которое затем постепенно загусте­вает, переходя в камневидное состояние. Твердение и есть процесс превращения цементного теста в цемент­ный камень.

Различают три периода: растворение, коллоидация и кристаллизация.

При смешивании портландцемента с водой в началь­ный период происходит растворение клинкерных мине­ралов с поверхности цементных зерен, взаимодействие минералов с водой и образование насыщенного по отно­шению к клинкерным минералам раствора. По достиже­нии насыщения растворение клинкерных минералов прекращается; но реакции между ними и водой продол­жаются. Реакции присоединения воды к клинкерным ми­нералам называют реакциями гидратации, а реакции разложения клинкерных минералов под действием воды на другие соединения — реакциями гидролиза.

Во втором периоде в насыщенном растворе идут ре­акции гидратации клинкерных минералов в твердом со­стоянии, т. е. происходит прямое присоединение воды к твердой фазе вяжущего без предварительного его раст­ворения. Продуктами этих реакций являются гидратные новообразования в коллоидном виде. Период коллоида-ции сопровождается повышением вязкости цементного теста, обусловливающим схватывание цемента.

В третьем периоде протекают процессы перекристал­лизации мельчайших коллоидных частиц новообразова­ний, т. е. растворение мельчайших частиц и образований крупных кристаллов. Кристаллизация сопровождается твердением цементного теста и ростом прочности образо­вавшегося цементного камня.

Минералы C₃S и C₄AF, взаимодействуя с водой, подвергаются гид­ролизу, т. е. разложению, и минералы C₂S и С₃А гидратируются, т. е. присоединяют воду.

По скорости взаимодействия с водой клинкерные ми­нералы располагаются в следующей последовательнос­ти: С₃А, C₄AF, C₃S и C₂S. Скорость гидратации клинкер­ных минералов в значительной мере определяет и скорость их твердения. Чем быстрее гидратирует минерал, тем быстрее происходит его схватывание и твердение.

В результате процессов коллоидации, кристаллиза­ции, уплотнения гидратных новообразований и карбони­зации образуется прочный цементный камень. Проч­ность цементного камня нарастает довольно быстро в течение первых 3—7 сут, затем в интервале 7—28 сут рост прочности замедляется. В дальнейшем повышение прочности относительно невелико, но может продол­жаться в течение многих лет, особенно во влажной и теплой среде. В сухой среде или при отрицательных тем­п-рах процессы твердения цементного камня при­останавливаются и рост прочности прекращается. За­мерзший цементный камень обладает способностью пос­ле оттаивания продолжать набирать прочность. Твердение портландцемента сопровождается выделе­нием теплоты.