Значение строительных материалов в пром потенциале страны

Название	Значение строительных материалов в пром потенциале страны
Дата	26.12.2021
Размер	43.58 Kb.
Формат файла
Имя файла	Shpory_Stroymat_1.docx
Тип	Документы #318397

Значение строительных материалов в пром.потенциале страны

Основой строительства являются различные строительные материалы, номенклатура которых очень широка.

В настоящее время в строительстве применяется более 1000 различных материалов и изделий

Производство стр.материалов связано с добычей и переработкой более 2 млрд тонн сырья ежегодно

Только на минеральные приходится половина всех грузоперевозок в стране

Промышленность строительных материалов получило свое значительное развитие в 1920-1940х годах

Особенно быстрое развитие началось после 1956 года когда было принято решение о внедрении полносборного домостроения, развитие сборного железобетона и применение, а также расширение его в строительстве

Успехи промышленных строительных материалов объясняются не только созданием крупных промышленных предприятий, но и значительным вкладом ученых в развитии науки о строит.материалах. Байков, Юнг, Боженов, Будников – способствовали развитию науки о вяжущих и бетонах

2.Охрана окружающей среды

Вторжение современных технологий нарушает естественное протекание в природных процессах и вызывает нежелательное изменение в биосфере

Разработаны технологии использования металлургических и кислотных шлаков в качестве заполнителей в бетоны и заполнение легких пористых заполнителей

3.Что такое материаловедение

Материал- это вещество, обладающее необходимым комплексов свойств для выполнения заданной функции отдельно или в совокупности с другими веществами

Наука о стр.материалах, их составе, свойствах, внутренних строений, долговечности и надежности, технологиях изготовления и областях применения назыв. строительным материаловедением

5.Свойства строительных материалов. Истинная плотность, средняя (насыпная) плотность, пористость.

Св-во – это особенность вещества или материала проявляющиеся при взаимодействие с окружающей средой или другими веществами. Все св-ва разделяются условно на физические (напр.,истинная плотность), механические (прочность), физико-химические (дисперсность),химические ,технологические-способность материала подергаться обработке при изготовлении из него изделий
Свойства строит.мат-в: .

Истинная плотность – это масса единица вещества в абсолютно плотном состоянии

Средняя плотность – это масса единица вещества в естественном состоянии

Пористость – это степень заполнения объема материала порами

7.Природные каменные материалы, что такое горная порода, что такое минерал.

Природные каменные материалы получают из горных пород путем механической обработки ( дробление, распиливание, раскалывание)

Горные породы – это природные образования более или менее определенного состава и строения, образующие в земной коре самостоятельные геологические тела.

Минералом называют природное тело однородное по хим. составу и физическим свойствам
3. Структура материалов

Структура – это совокупность устойчивых связей тела, обеспечивающих его целостность

Различают макро- и микроструктуру

Макроструктура – структура материала, кот. Можно видеть невооруженным глазом (гранит)

Микроструктура – структура материала, которую можно изучать с помощью оптических, электронных и рентген. приборов

При изучении макроструктуры материала часто используют понятие текстура (это преимущественно ориентированное расположение элементов, составляющих материал, характеризующее рисунок его внутренних слоев или поверхности)

Макроструктуру подразделяют на:

-кристаллическая -аморфная -аморфно-кристаллическая

Крист.структ-это структура, которой свойственно упорядоченное расположение частиц в строго определенных точках пространства, которые образуют кристаллическую решетку (это позволяет полностью изучить структуру сил, взаимод. в кристаллических телах)

Аморфная структура – одно из физических состояний твердых тел.

Такие вещества характеризуются двумя особенностями:

-они изотропны (свойства такого материала одинаковы независимо от направления действия усилий)

-при повышении температуры происходит размягчение аморфного вещества и постепенный переход его в жидкое состояние

8.Породообразующие минералы. Кварц, кальцит, магнезит.

Некоторые минералы, образующие мономинеральные ГП, нашли широкое применение в строит-ве:

Кальцит (

бурно реагирует с кислотами мономинеральную породу известняк которая используется для получения извести воздушного вяжущего вещества

Кварц ( SiO₂ ) (опал,халцедон,аметист) один из самых прочных и распространенных минералов в земной коре из него получают искусственный камень.Стоек к действию кислот. Плавится при t=1710.Исп-ся в производстве обычноо оконного стекла и более чистого стекла.

Магнезит - распространённый минерал MgCO₃. Очень хрупкий минерал применяют для производства вяжущего вещества
4. Композиционные материалы

Многообразие стр.материалов можно разделить на:

*материалы, сост.из одного вещества

*композиционные материалы

Одним из компонентов входящих в состав композитов является матрица (цементное вяжущее в шифере) и армирующие элементы (выполняют упрочняющие функции).

Такие компоненты назыв. заполнителями

В качестве заполнителей могут выступать в первую очередь волокнистые материалы, в качестве матрицы – металлы и их сплавы, керамика, вяжущие вещества, полимеры и т.д.

Основные св-ва композиц.мат-в опред-ся 3мя параметрами (высокой прочностью упрощающих эл-в, жесткостью матрицы и прочностью связи между ними). Различают 2 гр.композ.мат-в: 1) дисперсно упрочненные, 2)волокнистый материал

26. Влияние 4х основных минералов ПЦ клинтера на скорость твердения. Сразу после затвердевания цемента водой начинают протекать хим реакции. Трехкальцевый силикат реагирует с водой: 2(3CaO*SiO₂)+6H₂O=3CaO*2SiO₂*3H₂O+3CO(OH)₂. 2(2CaO*SiO₂)+4H₂O=3CaO*2SiO₂*3H₂O+Ca(OH)₂ – обладает большой прочностью. 3CaO*Al₂O₃+6H₂O=3CaO*Al₂O₃*6H₂O. 4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃*mH₂O=3CaO*Al₂O₃*6H₂O+CaO*Fe₂O₃*nH₂O. Основная теория твердения разработаннаяакадемиком Байковым и уточнена профессором Волженским.

9.Породообразующие минералы. Доломит, ангидрит, гипс.

Ангидрит – (CaS

) путем обжига при температуре до 900 С получают вяжущие: ангидридовое ангидридовый цемент

Гипс – этот минерал входит в состав горных пород. В первую очередь гипсовый камень CaS

используется в строительстве для получения строительного гипса CaS

*0.5

или высокопрочного гипса .

Доломит ( CaMg(CO₃)₂) используется для отделки помещений, облицовки как снаружи, так и внутри
6.Свойства строительных материалов. Водопоглащаемость, коэффициент размягчения, морозостойкость, прочность.

Водопоглощаемость - это способность материала впитывать и удерживать в себе воду

,где

Коэффициент размягчения –

где,

насыщенном состоянии

- в сухом состоянии.

Морозостойкость – это способность материала выдерживать в водонасыщенном состоянии многократное попеременное замораживание и отмораживание без признаков разрушения

Коэффициент морозостойкости

где,

- предел прочности при сжатии

- предел прочности в насыщенном водой состоянии.

Прочность – это способность материала сопротивляться разрушению под действием напряжений возникающих при действие нагрузки. Rсж=F\A, Rизг=3\2 * (Fl\bh)
10. Генетическая классификация горных пород
По условиям образования все горные породы делятся на три группы : осадочные магматические метаморфические

Магматическими называют породы ,образовавшиеся при застывании в недрах земли или на её поверхности сложного силикатного расплава – магмы.
Осадочными являются породы, образовавшиеся в условиях поверхностей температуры и давления из продуктов разрушения любых пород и выпавшие в осадок на поверхности суши или на дне моря.
Метаморфические – это магматические и осадочные породы , видоизмененные под влиянием высокой температуры, большого давления и особых физико-химический условий.

25. Хим и минеральный состав ПЦ клинтера.

Химический: CaO – 63-66%, SoO – 24-32%, Al₂O₃ – 4-8%, Fe₂O₃ – 2-4% - суммированное количество их оксидов – 95-98%.

Основный минералы: 3CaO*SiO₂ – трехкальцевый силикат (амит) – 45-65%. 2CaO*SiO₂ – двухкальцевый силикат (белит) – 15-35%. 3CaO*Al₂O₃ – трехкальцевый силикат – 4-14%, 4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃ – четырехкальцевый алюминат – 10-18%.

Полученный в результате обжига клинкер размалывается совместно с 1,5-3,5% двуводного гипса. Эта добавка служит для удлинения сроков схватывания.
11. Основные свойства горных пород и их применение в строительстве
Св-ва
1) Пористость ( зависит от происхождения, вяж примесей, деят-ть человека) (вулканический туф 0,8%, глина 0,5%, суглинок 0,4-0,5%)
2)Коэффицент пористости е=n/1-n
3)Число пластичности (для глины более 0,17) (суглинки 0,07-0,17) (супесь меньше 0,7)
4) Сжимаемость Е(МПа) модуль деформ. Только глина,суглинки пески. Для глины Е= 25-30 МПа
Rc (МПа) для всех прочных. Для кварциты Rc=550, для гранита 250 МПа

(применение) Осадочные исп. Для получения вяжущих и могут использоваться как заполнители в бетонах
магмаические исп как отделочные материалы в качестве заполнителей бетонов
Добыча и обработка природных каменных материалов по сред плотности делятся на легкие (меньше 1800 кг/м^3) и тяжелые (больше 1800 кг/м^3).
Легкие каменные материалы обладают высокой пористостью , что предопределят их применение в качестве стеновых камней или заполнители в легкие бетоны ( известняк ракушечник )
тяжелые применяются для кладки фундаментов облицовки строит конструкций и берегов рек, а так же после дробления как заполнители в тяжелые бетоны. Обладают высокой прочностью до 100МПа и морозостойкостью до 500 и более циклов, кроме тяж горных пород обл. высокой прочностью на износ и истирание. В зависимости от способа изготовления кам материалов : колотые , рваные
12. Добыча и обработка природных каменных материалов. Способы изготовления строительных материалов из горных пород. Защита каменных материалов от разрушения.
Каменные материалы делятся по средней плотности на легкие (плотность < 1800кг/см³), тяжелые (плотность >1800)

Легкие обладают высокой пористостью, что предопределяет их применение в качестве стеновых камней или заполнителей в легкие бетоны( известняк)

Тяжелые (гранит, базальт) примен.для кладки фундаментов, облицовки конструкций и берегов рек, а также после дробления как заполнитель в тяжелые бетоны. Они обладают высокой прочностью до 100 МПа и морозостойкостью до 500 и боле циклов.

В зависимости от способа изготовления кам. Материалов их делят на: пиленые, колотые, рваные, дробленые, молотые

Защита от разрушений: пропитка водоотталкивающими составами (лак, масло), флюатирование (пропитка солями кремнефтористой кислоты)
18. Области применения гипсовых вяжущих

Главная область-устройство перегородок и стен в домах монтажного строительства, при этом используются изделия (заваренного )(заводёного) изготовления-гипсо-волокнистые листы, гипсокартонные листы и.т.д. Гипсовое вяжущее может использоваться для изготовления гипсовых камней для кладки стен домов малой этажности.Небольшое колличество вяжущего используется в архитектуре, скульптуре.Так же используется для изготовления форм при изготовлении керамических изделий.Так же гипсовые вяжущие используются в медицине.
13. Минеральные вяжущие вещ-ва. Воздушные и гидравлические вяжущие вещ-ва.

Минеральные вяжущие вещества представляют собой порошкообразные материалы, способные при смешивании их с водой образовывать пластическое тесто, которое в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает в каменновидное тело.

Из минеральных вяжущих веществ производят растворы для кладки стен, фундаментов, печей, труб, а также изготавливают искусственные безобжиговые изделия, бетон, железобетон, детали и конструкции из них.

Минеральные вяжущие вещества делятся на воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие затвердевают и длительно сохраняют прочность только на воздухе. Гидравлические вяжущие затвердевают и длительно сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.

Воздушные вяжущие вещества. К воздушным вяжущим веществам относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие.

Твердеют, сохраняют и повышают свою прочность только на воздухе.

Гидравлические вяжущие вещества. Гидравлические вяжущие вещества являются более сложными по составу, чем воздушные. Гидравлические вяжущие вещества в отличие от воздушных затвердевают и сохраняют свою прочность не только на воздухе, но и в воде. К гидравлическим вяжущим веществам относятся: известь гидравлическая и различные цементы (роман-цемент, портландцемент, шлакопортландцемент и другие виды цементов). Гидравлические вяжущие вещества применяются как в сухих, так и во влажных условиях, там, где требуется высокая прочность и там, где нельзя применять воздушные вяжущие вещества. Их используют в кладочных и штукатурных растворах для наружных стен, фундаментов и получения бетона, железобетона, асбестоцементных и других изделий.

16. Свойства гипсовых вяжущих. Нормальная густота. Сроки схватывания.

Оценка качества гипсовых вяжущих зависит от сроков схватывания , тонкости помола, водопотребности, Предела прочности при сжатии и изгибе. Следует отметить что из природного гипсового камня получают так же 1) ангидритовый цемент, который получают путём обжига при Т=600-700 градусов до полного удаления связанной воды. Ангидритовый цемент затворяют водой с добавлением 2-5 % извести CaO . Вяжущее медленно твердеющее.Нормальная густота гипсового вяжущего _стандартная консистенция гипсового теста которая характеризуется диаметром расплыва теста.Сроки схватывания зависят от свойств сырья, технологии изготовления, длительности хранения,колличества вводимой воды, температуры вяжущего вещества и воды, условий перемешивания, наличия добавок и ДР.Быстрее всех схватывается полуводный гипс. Схватывание гипса значительно ускоряется при за-творении его пониженным колличеством водыпо сравнению с тем которое требуется для теста нормальной густоты, и наоборот. При Т=90-100 схватывание и твердение прекращаются. Для регулирования сроков схватывания в гипс при затворении вводят различные добавки.
15.Три этапа твердения гипс.вяж.веществ

Твердение гипсовых вяжущих проходит по следующей схеме.

На первом этапе гипс, приходя в соприкосновение с водой, начинает растворяться с поверхности до образования насыщенного раствора. Этот период характеризуется пластичным состоянием теста.

На втором этапе (коллоидации) происходит прямое присоединение воды к твердому гипсу. Это приводит к возникновению гипса в виде высокодисперсных кристаллических частичек. выделяясь из раствора образуется коллоидно-дисперснаю масса в виде геля. Этот период характеризуется загустеваннем теста (схватыванием).

На третьем этапе (кристаллизации) образовавшийся неустойчивый гель перекристаллизовывается в более крупные кристаллы, которые срастаются между собой в кристаллические сростки, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности.

Указанные этапы не следуют строго друг за другом, а налагаются один на другой и продолжаются до тех пор, пока весь полуводный гипс не перейдет в двуводный (практически через 20...40 мин после затвердения). К этому времени достигается максимальная прочность системы во влажном состоянии. Дальнейшее увеличение прочности гипсового камня происходит вследствие его высыхания. При этом из водного раствора выделяется частично оставшийся в нем двуводный гипс, упрочняющий контакты между кристаллическими сростками. При полном высыхании рост прочности прекращается. Сушка является необходимой операцией в технологии гипсовых изделий, но проводить ее надо осторожно (при температуре не выше 6О...7О°С), чтобы не допустить дегидратацию образовавшегося двугидрата сульфата кальция.
21. Гидросиликатное твердение извести.

Подразумевает процесс превращения известково кремнезёмистых смесей в твёрдое камневидное тело. Этот процесс обусловленобразование гидросиликатов кальция: mCa*nSiO2 kH2O при обработке смеси извести и молотого кварца SiO2 насыщенным водным паром при его давлении от 0,8 до 1.6 MПА и t = 175-200 С. Использование гидросиликатного твердения извести после 6-15 часов автоклавной обработки позволяют получить изделия с прочностью 16-40 МПА и более. ГИДРОСИЛИКАТНОЕ ТВЕРДЕНИЕ ИСПОЛЬЗУЮТ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА.
22. Изделия на основе извести(сил кирпич) Крупноразмерные изделия из силикатного бетона.

Силикатный кирпич, часто называемый известково-песчаным, изготовляют из смеси тонкомолотой негашеной извести (5—8% по весу) и кварцевого песка (92—95%) путемпрессования и последующего запаривания в автоклаве насыщенным паром под давлением 8 ати и температуре 175°.Для производства силикатного кирпича применяют свежеобожженную быстрогасящуюся известь, содержащую более 70% СаО (без пережога) и пески (желательно горные); В качестве пластификатора применяется глина в виде тонкой пыли, равномерно распределенной в смеси.Прессование кирпича производят из увлажненной смеси песка и извести на прессах под давлением до 150—200 кГ/см2. Отформованный кирпич укладывают на вагонетки и отправляют в автоклавы для твердения. Под действием высокой температуры 175° л влажности за 8—10 ч получается прочный искусственный камень.Цикл производства силикатного кирпича длится 15—18 ч (а глиняного 5—6 дней) с меньшими затратами тепла и работы по сравнению с изготовлением красного обжигового кирпича. Поэтому силикатный кирпич дешевле красного на 15—40%.Силикатный кирпич с размерами 250X120X65 мм, с объемным весом от 1800 до 1900 кг/м3, морозостойкостью Мрз 15 выпускают пяти марок — 75, 100, 125, 150 и 200 кГ/см2.

Наряду с силикатным кирпичом в настоящее время в большой номенклатуре выпускаются крупноразмерные изделия из силикатного бетона. Силикатным бетоном называют затвердевшую в автоклаве уплотненную смесь, состоящую из кварцевого песка (70—80%), молотого песка (8—15%) и молотой негашеной извести (6—10%). Плотный силикатный бетон является разновидностью тяжелого бетона.Из силикатного бетона марки не ниже 150 с применением тепловой обработки в автоклаве изготовляют крупные стеновые блоки внутренних несущих стен, панели перекрытий и несущих перегородок, ступени, плиты, балки. Элементы, работающие на изгиб, армируют стальными стержнями и сетками.

Из известково-песчаных смесей производят силикатный кирпич, камни для кладки стен, силикатные плиты для облицовки фасадов, а также крупноразмерные изделия для сборного строительства — блоки и панели для стен и перекрытий и другие изделия .

14.Сстроительный гипс. Высокопрочный гипс. Технологические основы получения гипс.вяж.вещества

Гипсовыми вяжущими веществами называют материалы, для получения которых используют сырье, содержащее сернокислый кальций. Чаще это природные гипс CaSO4-2H2O и ангидрит CaSO4, реже — некоторые побочные, продукты химической промышленности (фосфогипс, борогипс).

Сырьем для производства гипс.вяжущих служит природный гипсовый камень CaSO₄*2H₂O

Для получения гипс.вяж. горную породу нагревают до

температуры 120 градусов Цельсия и получают CaO*0,5H₂O+1,5H₂O

Различают 2 модификации гипс.вяж.вещества: -модификация(высокопрочный гипс) и -модификация (строительный гипс)

 получают в процессе нагревания

 варка в автоклаве,  чаще используют для изготовления мед.гипса

Твердение гипс.вяж.веществ: CaSO₄+1,5H₂O =>CaSO₄*2H₂O

Твердеет только при влажности 60%.
19. Воздушная известь . Получение извести

Известь(как и гипс)-древнейшее вяжущее ввещество.Её применяли за несколлько тыс лет до нашей эры. Возд. Известь это вещество получаемое обжигом при Т900-1200 град кальциевомагниевых горных пород. Содержащее не более 5% глинистых примесей (известняк CaCO3 мел доломит) Производство негашеной комовой извести состоит из следующих основных операций: добычи и подготовки известняка, подготовки топлива и обжига известняка.

Известняк добывают открытым способом в карьерах.Известняк доставляют на комбинат автосамосвалами. Высококачественную известь можно получить только при обжиге известняка в виде кусков, мало различающихся по размерам. Поэтому перед обжигом известняк соответствующим образом подготавливают: сортируют по размеру кусков и, если необходимо, более крупные негабаритные куски дробят. Обжиг - основная технологическая операция в производстве негашеной извести. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов. Цель обжига - возможно более полное разложение (диссоциация) СаСО3 и МgСО3•СаСО3, на СаО, МgO и СО2 и получение высококачественного продукта с оптимальной микроструктурой частичек и их пор. Продолжительность обжига определяется также размером кусков обжигаемого продукта. Основное различие в технологиях производства негашеной комой извести – в способе обжига.
29. Коррозия портландцементного камня. Коррозия первого вида

Цементный бетон в сооружениях в процессе эксплуатации может быть подвержен агрессивному воздействию внешней среды, например, гидролиз и гидратация минералов цементного клинкера.

Различают три вида коррозии цементного камня:

1. Коррозия первого вида (выщелачивание)

2. Коррозия второго вида

3. Коррозия третьего вида

4. Щелочная коррозия

1.Коррозия первого вида (выщелачивание):

Защита: - в цемент ввести пуццолановые добавки

Ca(OH)₂ + SiO₂ + 2H₂O ---» 2CaOSiO₂ * 4H₂O

Существуют специальные пуццолановые портландцементы.- при изготовлении портландцементного клинкера глину и известняк подбирать таким образом, чтобы при обжиге образовывалось не более 50% C₃S (белитовые цементы)
24. Портландцемент. 3 способа изготовления портландцементного клинкера.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое измельчением портландцементного клинкера совместно с 1,5-3,5% гипса, иногда со специальными растворами (не более 20%).

ПЦ клинкер получают обжигом до спекания (примерно 1400⁰C) тонкодисперстной сырьевой смеси, состоящей из 75-78% CaCO₃ и 22-25% глины. Иногда в качестве сырья принимается одна горная порода мергель (смесь глины и известняка).Способы изготовления:

Мокрый: раздробленный в дробилках известняки и приготовленный глиняный шлам размалывается в шаровых мельницах в присутствии воды. Полученная масса имеет высокую степень однородности.
Сухой: предворительно подсушенный известняк и глина дробятся в дробильных мельницах. Полученную сырьевая мука обладает меньшей однородностью, чем по мокрому способу, но затрачивается в 1,5-2 раза меньше тепла, чем по мокрой способе при обжиге.
Комбинированный: готовится шлам по мокрому способу, затем шлам подсушивается отходящими дымовыми газами из печи обжига влажность в 15-18⁰С. Во время подсушки материал гранулируется и на обжиге при t=1450⁰С поступает гранулированная сырьевая масса. Обжиг сырьевой массы производится при t=1450⁰С во вращающейся печи длинной 150-200 м и диаметром 4-7 м.

20. Гидратное и Карбонатное твердение воздушной извести.

Карбонатное твердение характерно для растворов и бетонов на гашеной извести и заключается в 2-х параллельно протекающих процессах (по времени):а) испарении воды из раствора и кристаллизация извести. Кристаллы Са(ОН)2 срастаются между собой, образуя кристаллический каркас – "сросток", который является основой прочности камня, цементирующий в единый камневидный конгломерат частицы всех компонентов вяжущего и наполнителей. В этих условиях процесс кристаллизации гидроксида кальция протекает очень медленно, в связи с чем обусловливается невысокий уровень прочности известковых вяжущих в первые месяцы твердения.б) карбонизации за счет углекислоты из воздуха:

Са(ОН)2 + СО2 + n Н2О = СаСО3 + (n+1) Н2О.

Определенный вклад в твердение известковых вяжущих вносит также процесс карбонизации гидроксида кальция углекислотой воздуха, протекающий с заметной скоростью только в присутствии влаги. Карбонизация дает дополнительный прирост прочности, так как СаСО3 – малорастворимое в воде вещество. Процесс твердения идет очень медленно, так как структура из кристаллов Са(ОН)2 – малопрочна, а карбонизация недостаточно эффективна из-за малой концентрации углекислого газа в атмосфере. Через месяц твердения на воздухе прочность достигает небольших значений порядка 0,5-1 МПа и только через годы – 5-7 МПа.В обычных температурных условиях среды твердения химическое взаимодействие извести с кварцевым песком и даже с породами, содержащими активный кремнезем, протекает весьма медленно и практического значения для прочности не имеет.

Гидратное твердение характерно для молотой негашеной извести. Оно заключается во взаимодействии негашеной извести с водой: СаО + Н2О = Са(ОН)2.
23. Гидравлическая известь. Роман цемент.

Гидравлическая известь – продукт обжига при t=900÷1100⁰С мергенистых известняков, содержащих 6-25% глинистых и тонкодисперстных песчаных примесей.

При обжиге мергенистых известняков часть образующейся (CaO) извести соединяется с оксидами SiO₂, Al₂O₃, содержащими минеральную глину, образуя при этом силикаты кальция, алюминаты кальция фермиты кальция (CaO*SiO₂, CaO*Al₂O, CaO*Fe₂O), может быть и свободный CaO. Силикат, алюминат и фермит кальция обладают способностью твердеть, в том числе и в воде, т.к. гидравлическая известь содержит значительное количество CaO, то при затворении такого вяжущего водой сначала твердеет на воздухе образующая Ca(OH)₂ (1-2 суток), в затем силикаты, ферменты кальция могут твердеть и под водой. В зависимости от содержания свободной CaO различают известь:

Слабогидравлическую (m – гидравлический модуль обычно равен 3,5-4,5%)
Сильногидравлическую (1,7-4,5%)

Использование: растворы, где не нужна высокая прочность.

Романцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получающееся тонким помолом обожженной при t=900÷1100⁰С мергелей, содержащих более 25% глинистых минералов.

При обжиге образуются силикаты, алюминаты и фермиты кальция.

Свободного CaO быть не должно.
30. Коррозия портландцементного камня. Коррозия второго вида

Цементный бетон в сооружениях в процессе эксплуатации может быть подвержен агрессивному воздействию внешней среды, например, гидролиз и гидратация минералов цементного клинкера.

Различают три вида коррозии цементного камня:

1. Коррозия первого вида (выщелачивание)

2. Коррозия второго вида

3. Коррозия третьего вида

4. Щелочная коррозия

2. Коррозия второго вида: происходит под действием воды, содержащей вещества, вступающие в обменные реакции с составными частями цементного камня.

А) углекислотная коррозия

Б) общекислотная коррозия

В) магнезиальная коррозия
А) углекислотная коррозия: протекает в два этапа:

1. Ca(OH)2 + CO2 +H2O ---» CaCO3 +2H2O

2. CaCO3 + CO2 +2H2O ---» Ca(HCO3)2 (легко растворимый бикарбонат кальция)

В) магнезиальная коррозия: протекает с образованием легко растворимых солей и с образованием солей, объем которых больше, чем объем вступивших в реакцию вещ-в.

Ca(OH)2 + MgCl2---» CaCl + Mg(OH2)

Ca(OH)2 + 2H2O + MgSO4 ---» CaSO4*2H2O + Mg(OH)2

Защита: создать непроницаемую преграду (тонкий слой битума)

31. Коррозия портландцементного камня. Коррозия второго вида. Общекислотная коррозия.

Цементный бетон в сооружениях в процессе эксплуатации может быть подвержен агрессивному воздействию внешней среды, например, гидролиз и гидратация минералов цементного клинкера.

Различают три вида коррозии цементного камня:

1. Коррозия первого вида (выщелачивание)

2. Коррозия второго вида

3. Коррозия третьего вида

4. Щелочная коррозия

Коррозия второго вида: происходит под действием воды, содержащей вещества, вступающие в обменные реакции с составными частями цементного камня.

А) углекислотная коррозия

Б) общекислотная коррозия

В) магнезиальная коррозия

Б) общекислотная коррозия: происходит под действием любых кислот, имеющих PH‹7

Ca(OH)2 + HCl---» CaCl + 2 H2O

3CaOSiO2 + 3H2O + 6HCl ---» 3CaCl2 + 2SiO2+ 6H2O

32. Коррозия портландцементного камня. Коррозия третьего вида. Сульфатная коррозия.

Цементный бетон в сооружениях в процессе эксплуатации может быть подвержен агрессивному воздействию внешней среды, например, гидролиз и гидратация минералов цементного клинкера.

Различают три вида коррозии цементного камня:

1. Коррозия первого вида (выщелачивание)

2. Коррозия второго вида

3. Коррозия третьего вида

4. Щелочная коррозия

3. Коррозия третьего вида: происходит под действием воды, в которой растворены сульфаты. В результате протекающих реакций образуются новообразования.

Эттрингит - «цементная бацила» (белые полоски на поверхности бетона)

Объем эттрингита в 4.8 раз больше объема начальных вещ-в.

Защита: - специальный сульфатостойкий портландцемент. Содержит ограниченное кол-во минералов, вступающих в реакции:

3CaOAl2O3*6H2O + CaSO4+25H2O---» 3CaOAl2O3*3CaSO4*31H2O

Применение глиноземистых цементов, где нет или почти нет n-кальциевых силикатов, но есть однокальциевые аллюминаты)

33. Коррозия портландцементного камня. Щелочная коррозия.

Цементный бетон в сооружениях в процессе эксплуатации может быть подвержен агрессивному воздействию внешней среды, например, гидролиз и гидратация минералов цементного клинкера.

Различают три вида коррозии цементного камня:

1. Коррозия первого вида (выщелачивание)

2. Коррозия второго вида

3. Коррозия третьего вида

4. Щелочная коррозия

4. Щелочная коррозия: происходит при накоплении в порах бетона таких вещ-в, как NaCO3*10H2O или K2CO3*1,5H2O. Может возникать в бетоне при неправильном выборе заполнителей, например: опал, халцедон, вулканическое стекло и др. Могут разрушаться при воздействии на них щелочей, содержащихся в цементном камне.

Все минеральные удобрения и органические кислоты вызывают коррозию цементного камня. Нефть и нефтепродукты могут вызывать коррозию , если в них содержаться нафтеновые кислоты и соединения серы.

27. Гидротация 4х основных минералов ПЦ клинкера.

Образование продуктами гидротации каллоидно системы. Система загустевает. часто этот момент называют периодом схватывания. В ходе гидратации цемента безводные клинкерные минералы - силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция превращаются в соответствующие кристаллогидраты - гидросиликаты, гидроалюминаты, гидроферриты кальция, гидроксид кальция.

2Ca3SiO5+6Н2О->Ca3Si2O*3H2O+ЗСа(ОН)2. При обычных условиях твердения -70% C3S гидратируется за 28 сут., а полная гидратация этой фазовой составляющей цемента может наступить за 1 год и более. По аналогичной схеме гидратируется второй силикат портландцемента - белит (СЭ5), его гидратация протекает медленнее и в результате гидролиза образуется меньшее количество гидроксида кальция). Продуктами реакций гидратации являются слабозакристаллизованные (почти аморфные) гидросиликаты кальция, обладающие свойствами геля, и гидроксид кальция. Гидросиликаты кальция (аморфные или слабозакристаллизованные), образующиеся при гидратации C2S и C3S, фактически не соответствуют какому-либо определённому соединению, а имеют название – гель.

34. Основные св-ва портландцемента

Портладнцемент - гидравлическое вяжущее вещ-во, получаемое измельчением портландцементного клинкера совместно с 1,5-3,5% гипса, а иногда со спец. добавками (не более 20%).

Нормальная густота цементного теста:

цемент испытывают в гидратированном состоянии в виде теста либо песчаного раствора . Поэтому на результаты испытаний влияют также содержание и особенности всех применяемых при испытании материалов: воды, песка, специальных добавок. большое значение имеют способы приготовления цементного теста либо раствора и условия, в которых протекают процессы твердения. Большое внимание необходимо уделять подбору количества воды для затворения цемента.Цементным тестом наз. Смесь порошка цемента с водой. Определение нормальной густоты производят на приборе Вика.

При испытании по ГОСТ определяют нормальную густоту цемента, измеряя глубину погружения стандартного пестика. Нормальная густота цементного теста характеризует количество воды затворения в % массы цемента и составляет для портландцемента примерно 22—28%.

Сроки схватывания :

Сроки схватывание и равномерность изменения объема определяют в цементном тесте нормальной густоты.

Время затворения цементного теста является периодом схватывания. По ГОСТ начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин н заканчиваться не позднее 12 ч с момента начала затворения.

Равномерность изменения объема цемента:

Цемент при твердении на воздухе уменьшается в объеме; линейная воздушная усадка цемента достигает 1 мм/м. При твердении в воде, особенно в начале твердения, цемент увеличивается в объеме — набухает, линейное набухание его достигает 0,5 мм/м. В конце твердения цемент даже в воде уменьшается в объеме.

Равномерность изменения объема цемента проверяют на лепешках, изготовленных из цементного теста нормальной густоты и выдержанных до испытания на воздухе (над водой) в течение 24 ч.

Лепешки не должны растрескиваться, осыпаться и деформироваться после пропаривания их в течение 3 ч. Неравномерность изменения объема цемента при твердении возникает от присутствия в нем пережженных свободных оксидов СаО и Мg0, а также от избытка Са504.

Активность портландцемента:

Активностью называют предел прочности при осевом сжатии половинок призм, испытанных в возрасте 28 сут стандартного твердения. В зависимости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцемент подразделяют на марки 400, 500, 550 и 600. Портландцемент марки 400 рекомендуется для монолитных бетонных и железобетонных деталей, портландцемент марок 500, 550 и 600 - для высокопрочных сборных обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций.

28. Теория твердения ПЦ. 3 периода твердения.

Растворение (подготовительный период). При воздействии воды сначала происходит растворение клинкерах минералов и гидротация в растворе. Раствор быстро становится перенасыщенным от продуктов гидротации, которые начинают выкристаллизовываться из раствора. Присоединение воды к минералам клинкера происходит не только в растворе, но и твердому веществу.
Образование продуктами гидротации каллоидно системы. Система загустевает. часто этот момент называют периодом схватывания.
Период кристаллизации. Твердение системы с переходом в камневидное состояние. Из коллоидной массы выкристаллизовывается кристаллический сросток при этом растет прочность камня.

ПЦ твердеет быстрее чем больше в нем C₃S, но через 7-14 суток рост прочности резко замедляется. Цементы, содержащие много C₂S в раннем возрасте твердеют медленно, но нарастание прочности продолжается равномерно и долго. При твердении цементных изделий на воздухе за счет испарения свободной воды наблюдают усадок цементного камня. При насыщении его водой наблюдают набухание. В цементе не должно быть свободных оксидов Ca и Mg. При твердении цемента выделяется тепло, которое следует учитывать при бетонтровании массивных конструкций.