Материал предмет или вещество, которое используется для изготовления чеголибо (конструкции, сооружения, машины, одежда и т д.), сырье.

• Название: Материал предмет или вещество, которое используется для изготовления чеголибо (конструкции, сооружения, машины, одежда и т д.), сырье.
• Анкор: Stroitelnye_materialy.doc
• Дата: 27.04.2017
• Размер: 0.81 Mb.
• Имя файла: Stroitelnye_materialy.doc
• Тип: Документы; #6003
• страница: 4 из 8

Огнестойкость (способность материала выдерживать воздействие открытого огня в течение определённого времени) высокая (прогревается медленно, разрушается через 6 – 8 часов прогрева).


Применение гипсовых вяжущих веществ
Чаще применяют при влажности до 60% для огнезащитных покрытий и перегородок, для изготовления гипсобетонов для изготовления отдельных плит, для вентиляционных решёток, для изготовления архитектурных украшений, в медицине.


Теория твердения гипса
Существуют несколько теорий твердения гипса. Наиболее распространённой и применяемой является теория А. А. Байкова о твердении вяжущих веществ. В процессе твердения гипса выделяют следующие периоды:

1^ый период – подготовительный период: происходит частичное растворение гипсового вяжущего и взаимодействие твёрдых частиц гипса с водой; происходит растворение полугидрата и образование его насыщенного раствора;

2^ой период – период коллоидации: вода взаимодействует с полуводным гипсом с образованием двуводного гипса в виде высокодисперсных кристаллических частиц:

;

двуводный гипс имеет плохую растворимость, в результате чего раствор быстро становится пересыщенным, и частицы двугидрата выделяются в растворе в виде коллоида или геля, что сопровождается схватыванием массы; коллоидное состояние вещества является неустойчивым из-за избытка внутренней энергии, и система стремится перейти в энергетически более выгодное состояние (кристаллизационное);

3^ий период – период кристаллизации, когда из пересыщенного раствора начинает выкристаллизовываться двуводный гипс (), вначале в виде мелких кристаллов, которые затем растут, переплетаются, затем происходит повышение прочности и уплотнение твердеющей системы. Кристаллы придают гипсовому камню весь комплекс эксплуатационных свойств.

Эти периоды не следуют строго один за другим, они налагаются так, что в твердеющей системе происходит одновременно и растворение, и коллоидация, и кристаллизация.
Воздушная известь
Воздушная известь – продукт обжига кальциево-магниевых карбонатных горных пород (известняк, доломит). Представляет собой воздушное вяжущее вещество гидратационного способа твердения.

;

;



При температуре обжига 900–1200 °С удаляется углекислый газ (в известняке его до 44%) и образуется оксид кальция CaO; кроме оксида кальция в известняке содержится оксид магния MgO. Эти два оксида – основные составляющие воздушной извести.

В зависимости от содержания в извести оксида магния (MgO) различают:

1. 
   Кальциевую известь (MgO ≤ 5%);
   
2. 
   Магнезиальная известь (5% < MgO < 10%);
   
3. 
   Доломитовая известь (MgO = 20–40%).
   

В результате обжига получается негашеная комовая известь («кипелка»), активно взаимодействующая с водой.

Чем выше в извести содержание CaO и MgO, тем пластичнее известковое тесто и выше сорт извести. Содержание частиц недожога и пережога ухудшает качество. Недожог – оставшиеся зёрна известняка. Пережог – остеклованный, трудногасящийся оксид кальция, уплотнённый при высокой температуре.

При взаимодействии негашеной извести с водой образуется гашёная известь, которая называется известь «пушонка», а процесс называется гашением:

↔.

В зависимости от скорости гашения воздушная известь подразделяется:

1. 
   Быстрогасящаяся, скорость гашения которой не превышает 8 минут;
   
2. 
   Среднегасящаяся, скорость гашения которой не более 25 минут;
   
3. 
   Медленногасящаяся, скорость гашения которой не менее 25 минут.
   

При гашении извести следует соблюдать следующие условия:

─ Объём жидкости, в которой происходит гашение, должен быть в 2,5 раза больше объёма взятой негашёной извести, т. к. при гашении происходит процесс диспергации и увеличение объёма гашёной извести в 2–2,5 раза;

─ Реакция гашения является обратимой, поэтому чтобы процесс протекал в нужном направлении необходимо использовать 2х – 3х кратный объём воды;

─ При гашении выделяется большое количество тепла, поэтому следует соблюдать технику безопасности.
Свойства извести

1. 
   Истинная плотность: негашеной извести кг/м³; гашеной извести кг/м³;
   
2. 
   Насыпная плотность негашеной извести кг/м³; гашеной извести кг/м³;
   
3. 
   Известь очень пластична (т. к. обладает очень высокой удельной поверхностью и на своей поверхности абсорбирует молекулы воды), поэтому её используют в качестве пластификатора (пластифицирующей добавки) в строительных растворах;
   
4. 
   Водопотребность извести до 35%;
   
5. 
   Сроки схватывания до 24 часов;
   
6. 
   Прочность негашёной извести до 10 МПа, гашёной – до 2 МПа;
   
7. 
   Водостойкость низкая;
   
8. 
   Долговечность извести зависит от условий эксплуатации: в сухих условиях – высокая, во влажных – низкая.
   

Применение извести. Для изготовления красочных составов, автоклавных материалов, строительных растворов, смешанных вяжущих веществ.

Теория твердения А. А. Байкова применима к извести.
Магнезиальные вяжущие
Магнезиальные вяжущие – это тонкие (тонкомолотые) порошки, главной основой которых является оксид магния MgO. Это каустический магнезит (MgO) и каустический доломит (MgO + ).

Сырьё:

Магнезит MgCO₃;

Доломит CaCO₃ + MgCO₃.
Этапы производства

1. 
   Добыча сырья;
   
2. 
   Обработка;
   
3. 
   Обжиг (при температуре 750–900 °C): .
   

Отличительные особенности магнезиальных вяжущих

1. 
   Затворяются не водой, а водным раствором солей: или
   5 - 10%^ной концентрации. Такое затворение этих вяжущих ускоряет процесс твердения и значительно повышает твёрдость;
   
2. 
   Характеризуются большой адгезионной способностью к поверхности органических заполнителей (опилки и т. д.), поэтому магнезиальные вяжущие применяют для изготовления фибролита и магнезиально-опилочных полов (ксилолитовые полы);
   
3. 
   Органические заполнители не гниют в магнезиальных вяжущих веществах.
   

Свойства магнезиальных вяжущих

1. 
   Истинная плотность кг/м³;
   
2. 
   Насыпная плотность кг/м³;
   
3. 
   Тонкость помола: остаток на сите № 008 не более 25%;
   
4. 
   Водопотребность ≈ 35%;
   
5. 
   Сроки схватывания: не ранее 20 минут, не позднее 3 часов;
   
6. 
   Прочность высокая (до 100 МПа – каустический магнезит; до 30 МПа – каустический доломит);
   
7. 
   Водостойкость низкая.
   

Гидравлические вяжущие вещества
К гидравлическим вяжущим веществам относятся: гидравлическая известь; романцемент; портландцемент и его разновидности.

Степень гидравличности вяжущих веществ теоретически определяется при помощи модуля основности:



Гидравлический модуль выражает содержание основного оксида CaO по отношению к суммарному количеству кислотных оксидов. Чем выше модуль основности, тем более воздушным является вяжущее вещество. Большое количество оксида кальция – это воздушные свойства, а оксидов , , – гидравлические свойства.
Гидравлическая известь
Гидравлическая известь – это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое в процессе обжига (при температуре 900–1000 °C) недоспеканием мергелистых известняков. Чем больше примесей глины, тем ниже температура обжига. В процессе обжига мергелистых известняков часть образовавшегося оксида кальция остаётся свободной, а другая часть соединяется с оксидом железа, входящим в состав глинистых примесей.

По химическому составу гидравлическая известь представляет собой:

1. 
   – свободный оксид кальция;
   
2. 
   – двухкальциевый силикат;
   
3. 
   – двухкальциевый алюминат;
   
4. 
   – феррит.
   

Три последние оксида – низкоосновные соединения, придающие извести гидравлические свойства.

Особенностью твердения гидравлической извести является то, что ей вначале нужно создавать воздушные условия твердения, причём чем больше содержание CaO, тем больше время воздушного твердения, а затем гидравлические (влажные) условия твердения. Поэтому по ГОСТу гидравлическая известь 7 суток твердеет на влажном воздухе и 21 день в воде.
Свойства гидравлической извести

1. 
   Истинная плотность: кг/м³;
   
2. 
   Насыпная плотность: кг/м³ ;
   
3. 
   Водопотребность: ≈ 30%, меньше, чем у воздушной извести, но больше, чем у портландцемента;
   
4. 
   Сроки схватывания: твердеет медленно ≈ 16 часов;
   
5. 
   Прочность низкая: 5–7 МПа;
   
6. 
   Пластичность низкая.
   

Применение
Для изготовления низкомарочных бетонов и растворов, которые будут использованы во влажных условиях;

Как добавка для приготовления смешанных вяжущих веществ.
Романцемент
Романцемент – это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом обожжённых не до спекания (t ≈ 900 °C) известковых или магнезиальных мергелей (глинистых > 20%). Образующиеся при обжиге низкоосновные силикаты и алюминаты кальция придают романцементу гидравлические свойства.

Романцемент выпускают 3^х марок по прочности: М25; М50; М100 (кг/см²).

Романцемент должен выдерживать испытания на равномерность изменения объёма.

Применяется для изготовления бетонов низкой марки и строительных растворов.


Портландцемент (1824 г.)
Портландцемент – это высокоактивное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера и гипса. Портландцементный клинкер – вещество, полученное в результате обжига до спекания () сырьевой смеси, состоящей из известняка с большим количеством (≈ 75%) и глинистых пород (≈ 25%). Из 1,5 тонны минерального сырья получается 1 тонна портландцементного клинкера (цементный камень). Гипс вводится в портландцементный клинкер для регулирования (увеличения) сроков схватывания в размере до 3,5%. В портландцемент разрешается вводить различные добавки. Если добавок до 15%, то название портландцемента не меняется, если > 15%, то меняется. В настоящее время применяются побочные продукты промышленности (доменные шлаки, нефелиновый шлам (отход при производстве глинозёма)).
Получение портландцемента

1. 
   Добыча сырья;
   
2. 
   Подготовка сырья;
   
3. 
   Обжиг до ;
   
4. 
   Совместный помол с гипсом.
   

Подготовка сырья
Подготовка сырьевых компонентов осуществляется сухим, мокрым или комбинированным способом.

Сухой способ: сырьевые компоненты измельчаются и смешиваются в сухом виде, сырьевая смесь получается в виде минерального порошка (минеральной муки). Влажность ≈ 1–2%. В этом случае гомогенизация (однородность) недостаточна, поэтому качество клинкера невысокое, но на обжиг такого сырья расходуется в 2 раза меньше тепла, чем при мокром способе.

Мокрый способ: тонкое измельчение и смешивание осуществляют в водной среде. Сырьевая смесь получается в виде жидкой, текучей массы с большим (до 35%) содержанием воды. При этом получается гомогенная сырьевая смесь, дающая клинкер повышенного качества. Недостатком такого способа является большой расход тепла при обжиге на испарение воды.

Комбинированный способ: гомогенная жидкая сырьевая смесь подаётся на вакуумные фильтры, где удаляется вода. И почти сухая смесь поступает на обжиг.
Обжиг
Обжиг сырьевой смеси производится во вращающихся печах (диаметр до 7 метров, длина до 300 метров), где сырьевая смесь проходит различные температурные зоны:

1. 
   Зона испарения (зона сушки): ;
   
2. 
   Зона подогрева: ;
   
3. 
   Зона кальцинирования: ;
   
4. 
   Зона экзотермических реакций: ;
   
5. 
   Зона спекания: ;
   
6. 
   Зона охлаждения: .
   

Цементный клинкер выходит из вращающейся печи в виде мелких гранул ("горошек"), затем интенсивно (быстро) охлаждается с до , после чего его хранят на складе 1–2 недели.

Затем осуществляют совместный помол портландцементного клинкера с гипсом.

В настоящее время появился новый способ получения портландцементного клинкера (алинитовый способ). В этом случае обжиг сырьевой смеси осуществляется в среде раствора хлористого кальция (). Преимущества: помол "горошка" в 3 раза меньше, температура обжига снижается на . Недостаток: присутствие ионов хлора в главном минерале алите, которые вызывают коррозию цементного камня.
Минералогический состав портландцементного клинкера
Четыре основных оксида (; ; ; ) образуют алюминаты, силикаты, алюмофериты кальция в виде минералов кристаллической формы.

1. 
   Алит;
   
2. 
   Белит;
   
3. 
   Трёхкальциевый алюминат;
   
4. 
   Четырёхкальциевый алюмоферит.
   

Алит – (трехкальциевый силикат ). В портландцементном клинкере его содержится 45–60% – это важнейший клинкерный минерал, определяющий высокую прочность и быстроту твердения портландцемента. Повышенное содержание алита способствует быстрому росту высокой прочности, особенно в начальные сроки твердения, но снижает водостойкость портландцемента.

Белит – (двухкальциевый силикат ).
20 ─ 30 %. Отличается медленным твердением, но обеспечивает достижение высокой прочности при длительном твердении портландцемента, снижает усадку и тепловыделение.

Трёхкальциевый алюминат (). В портландцементном клинкере его содержится от 3 до 15% – это самый активный минерал цементного клинкера, являющийся причиной сульфатной коррозии. При повышенном содержании в портландцементном клинкере происходит быстрый рост прочности в начальные сроки твердения, увеличение содержания ведёт к повышению усадки и экзотермии.