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.
Воздушная известь является местным вяжущим веществом. Ее получают обжигом при температуре 1000—1200 °С кальциево-карбонатных пород (известняка, мела и др.), содержащих не более 8 % глинистых примесей. Воздушная известь может выпускаться в виде кусков белого или серого цвета и называется комовой; или, если комовую известь измельчить, получается молотая известь. В порошкообразное состояние воздушная известь может превращаться гашением. Гашение извести протекает бурно, с выделением тепла и образованием гидроксида кальция по реакции:
Лекция №1 Вяжущие вещества Общие сведения, классификация
Если для гашения взять 40—70 % воды от веса извести, то получается тонкий порошок, который называется гидратной известью.
Применяется известь для приготовления растворов для кладки и штукатурки, получения силикатного кирпича и смешанных цементов.
Гипсовые вяжущие вещества получают в результате обжига природного двухводного гипсового камня (CaSО4-2H2О). Из гипсовых вяжущих веществ основными являются строительный, формовочный и ангидритовый цемент.
Строительный гипс (устаревшее название — алебастр) получают при обжиге двухводного гипсового камня при температуре 120— 170 °С. В результате обжига происходит гидратация и двуводный гипсовый камень переходит в полуводное состояние по реакции: 2(CaSО4*2H2О) = 2(CaSО4*0,5H2О) + 3H2О
Строительный гипс относится к быстротвердеющим вяжущим — начало схватывания 4-6 минут, а конец — 30 минут. Строительный гипс делится на три сорта: I, II и III. Для I сорта тонкость помола должна быть не более 15 %, для II сорта — 20 % и для III сорта — 30%. Предел прочности при сжатии соответственно 5,5 МПа, 4,5 МПа и 3,5 МПа.
Применяют строительный гипс при оштукатуривании помещений и получения сухой гипсовой штукатурки, перегородочных плит.
Формовочный гипс от строительного отличается более тонким помолом и более высокой прочностью. Время схватывания формовочного гипса должно быть не менее 30 мин. Применяется формовочный гипс для скульптурных и лепных работ, изготовления форм для керамической промышленности.
Ангидритовый цемент получают при обжиге двуводного гипсового камня при температуре 600-700 °С и последующим помолом с добавлением извести и шлака и других активизаторов твердения. По пределу прочности на сжатие (МПа) он делится на четыре маркий, 10, 15, 20. Применяется для кладки и оштукатуривания внутренних стен и изготовления художественных изделий.
ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ ЦЕМЕНТЫ
Недостатком гипсовых вяжущих является их низкая водостойкость, т.е. их можно применять в помещениях с влажностью не более 60—70%. Поэтому были разработаны более стойкие гипсовые вяжущие, к ним относятся полимергипс и гипсоцементно-пуццолановые вяжущие.
Полимергипс получают при смешивании строительного гипса с фенольно-фурфурольной смолой (17—20 %). Этот материал в отличие от строительного гипса имеет высокую прочность на сжатие -30 МПа и большую водостойкость. Используется в производстве облицовочных плиток, а также для отделочных работ в помещениях с повышенной относительной влажностью воздуха.
Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие получают по предложению А.В.Волженского на основе полуводного гипса (40-60%), портландцемента (20-25%) и трепела (10-25%). Прочность на сжатие данного материала 10-11 МПа и коэффициент водостойкости 0,7-0,8. Используется для кладки и оштукатуривания помещений с повышенной относительной влажностью воздуха.
Магнезиальные вяжущие вещества получают путем обжига магнезита (MgCО3) или доломита (CaCО3MgCО3) при температуре 800-850 °С. Продукт обжига соответственно называется каустическим магнезитом или каустическим доломитом.
Магнезиальные вяжущие хорошо сцепляются с древесными, асбестовыми и другими волокнами и применяются для получения теплоизоляционных материалов (фибролит), устройства теплых полов (ксилолит). Магнезиальные вяжущие затворяются не водой, а растворами солей хлористого и сернокислого магния. Начало затвердевания этого материала не ранее 20 мин и не позднее 6 ч. Магнезиальные вяжущие имеют высокий предел прочности на сжатие 40-60 МПа. Недостатком материала является малая водостойкость, поэтому он используется только в сухих условиях.
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.
Гидравлическая известь — продукт обжига кальциево-магниевых карбонатных пород при температуре 1000 °С, содержащих 8-20% глинистых примесей. Выпускается в виде кусков или порошка. Основным показателем качества является гидравлический модуль. Гидравлический модуль есть отношение оксидов кальция (СаО) к сумме других оксидов.
где m — гидравлический модуль.
Если гидравлический модуль находится в пределах 1,7-4,5, значит, материал обладает сильными гидравлическими свойствами и ближе к цементам, если он колеблется от 4,5 до 9 значит он обладает слабыми гидравлическими свойствами и по свойствам ближе воздушной извести.
Роман-цемент — порошок от светло-желтого до бурого цвета, получаемый в результате тонкого помола обожженных не до спекания (при температуре 1000-1100 °С) известняков, содержащих свыше 20% глинистых примесей. По прочности делится на три марки: 2, 5, 50 и 100. Начало схватывания не ранее 15 мин, конец не позднее 24 ч, остаток на сите № 008 не более 25%. Применяется для растворов при кладке и оштукатуривании стен и фундаментов, изготовления бетонов невысоких марок.
По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте цемент подразделяется на марки: 400, 500, 550 и 600. Начало схватывания Цемента должно наступить не ранее 45 минут, а конец — не позднее 10. ч от начала затворения. Остаток на сите № 008 не должен быть более 15%.
Шлакопортландцемент представляет собой портландцемент (20— 85 %) с добавками шлаков (15—80 %). По свойствам похож на портландцемент, но является более дешевым. Выпускается трех марок: 300, 400 и 500.
Минеральные вяжущие вещества применяются в качестве кладочных и штукатурных растворов. В зависимости от возможных условий формирования структуры искусственного камня в них выделяют воздушные (известь воздушная, гипс, магнезиальные вяжущие вещества — формирование искусственного камня происходит в сухой среде) и гидравлические — отличаются более сложным составом, искусственный камень образуется и сохраняется как в сухой, так и во влажной среде (гидравлическая известь и цементы: портландцемент, шлакопортландцемент, специальные цементы).
В большинстве случаев в строительстве применяют смеси минерального вяжущего вещества, воды и заполнителя. Необходимость использования заполнителя вызвана двумя основными причинами:
1) вяжущие вещества в смеси только с водой при отвердении имеют повышенную склонность к набуханию и усадке, что приводит к образованию трещин и разрушению конструкций. Заполнители уменьшают усадочные явления;
2) использование заполнителя уменьшает расход вяжущего вещества, а следовательно, и стоимость сооружений.
Смесь вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя (песка) называется строительным раствором, а смесь вяжущего вещества, воды, песка и крупного заполнителя (щебня, гравия) — бетоном.
Наиболее распространенным представителем минеральных вяжущих веществ является портландцемент. В зависимости от показателя прочности при сжатии выделяют четыре основные марки портландцемента 300, 400, 500 и 600. Марку определяют при сжатии образца, изготовленного из смеси цемента и песка в соотношении 1:3, испытанного через 28 дней после его изготовления.
Большое влияние на качество портландцемента (в первую очередь на прочность) оказывает тонкость помола. Остаток на сите с сеткой № 008 не должен превышать 15% от массы пробы.
Портландцемент не должен содержать посторонних включений, цвет его должен быть равномерным серо-зеленым.
Источник: znaytovar.ru
Классификация вяжущих веществ для строительства
Цемент – это хлеб строительства. Масштабы выпуска цемента наряду со сталью, электроэнергией, нефтью и углём характеризуют экономический потенциал страны и технический прогресс в строительстве. По мнению ведущих ученых и специалистов, в обозримом будущем, цементный бетон останется основным конструкционным материалом в сфере строительства.
Для нужд хозяйства и строительства наша промышленность выпускает более 20 различных видов и марок цемента.
Большое разнообразие строительных конструкций, особенности их сооружения и эксплуатации требуют создания новых и усовершенствования известных специальных цементов, обладающих специфическими строительно–техническими свойствами. Бетонные и железобетонные конструкции, изготовленные из цемента, работают при высоких и низких температурах, под землёй и под водой, в агрессивных средах, в условиях замораживания и оттаивания, водонасыщения, и высушивания.
Наша промышленность выпускает портландцемент и шлакопортландцементы, белый и цветные, дорожный, тампонажный для нефтяных и газовых скважин, безусадочные и расширяющиеся, сульфатостойкий, пластифицированный и гидрофобные, высокопрочные и быстротвердеющие и др.
специальные цементы. Они широко используется для изготовления архитектурных и декоративных изделий ,для отделки зданий и сооружений , при строительстве гидроэлектростанций, морских и океанских сооружений, в промышленном производстве железобетонных конструкций, для автомобильных и аэродромных покрытий, при бурении нефтяных и газовых скважин, для производства асбестоцементных изделий, для строительства металлургических, химических и других тепловых агрегатов.
Разнообразие вяжущих материалов и цементов, областей применения привело к необходимости их классификации, которая может осуществляться в зависимости от свойств, состава, областей применения, а также от химизма их отвердевания.
Вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, которые будучи затворены водой образуют 10
удобообрабатываемую, пластичную массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело. Это определение относится к неорганическим минеральным вяжущим в основном строительного назначения, т.к. существует ещё ряд органических и других вяжущих, затворение которых проводится кислотами, щелочами и др.
Вяжущие вещества в зависимости от состава, освовных свойств и областей применения делятся на 4 большие группы.
1. Гидравлические вяжущие вещества, которые будучи затворены водой, способны твердеть на воздухе и после предварительного затвердевания на воздухе способны сохранять и наращивать свою прочность и в воде. Вследствие этого гидравлические вяжущие вещества и изделия на их основе могут эксплуатироваться в надземных, подземных и подводных сооружениях. К этой группе вяжущих веществ относятся портландцемент, глинозёмистый цемент, пуццолановые, шлаковые, расширяющиеся цементы, цементы с микронаполнителями, гидравлическая известь, романцемент и все разновидности перечисленных вяжущих веществ и цементов.
2. Воздушные вяжущие вещества, которые после смешивания с водой способны твердеть и сохранять свою прочность только на воздухе. Эти вяжущие вещества используются только в надземных сооружениях. При воздействии воды они постепенно разрушаются.
В эту группу входят воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества. Воздушную известь изготовляют следующих видов: негашеная комовая, негашеная молотая, гидратная (пушонка). К гипсовым вяжущим веществам относятся:
собственно гипсовое вяжущее, ангидритовое вяжущее, высокообжиговый гипс. К магнезиальным вяжущим относятся каустический магнезит и каустический доломит.
3. Вяжущие автоклавного твердения, которые наиболее интенсивно твердеют при автоклавной обработке в среде насыщенного водяного пара при давлении 0.9 МПа в течение 6-10 часов. К ним относятся известково- кремнизёмистые , состоящие из извести и кварцевого песка, известково-нефелиновые вяжущие, состоящие из извести и нефелинового шлама, известково-шлаковые, известково-зольные и некоторые другие смешанные вяжущие вещества, а также песчанистый портландцемент. При обычных температурах (20оС) или пропаривании (90-95оС) эти вяжущие не твердеют или набирают лишь небольшую прочность.
4. Кислотоупорные вяжущие вещества, которые после затвердевания на воздухе могут длительное время сохранять свою прочность при воздействии различных кислот. К ним относятся кварцевый кремнефтористый цемент, кислотоупорный цемент и др.
Наиболее обширной по номенклатуре, объёму выпуска и применению является группа гидравлических вяжущих веществ, за ними следуют воздушные вяжущие вещества. Существует ряд разновидностей гидравлических вяжущих веществ, наиболее распространенным из которых является портландцемент.
Так, в зависимости от содержания активной минеральной добавки различают портландцемент и портландцемент с активной минеральной добавкой, в который вводят до 20% шлаков или других добавок В зависимости от состава клинкера различают алитовый, обыкновенный, белитовый, алюминатный, алюмоферритный, ферритный, магнезиальный портландцемент. Разновидностями глинозёмистого цемента являются обыкновенный, ангидритоглинозёмистый и гипсоглинозёмистый цементы. Пуццолановые цементы разделяются на собственно пуццолановый портландцемент, сульфатостойкий пуццолановый, известково-пуццолановый, известковоглинистый цемент. Шлаковые цементы делят на шлакопортландцемент, известково-шлаковый и сульфатно-шлаковые цементы, которые имеют ещё ряд разновидностей в зависимости от вида используемых компонентов.
Цементами с микронаполнителями являются карбонатный и песчанистый портландцемент, песчанисто-тампонажный цемент и др.
Расширяющиеся цементы изготавливают из глинозёмистого или портландского цементов с различными расширяющимися добавками (высокоглинозёмистые шлаки, сульфоалюминатные клинкеры, кренты и др.).
В ГОСТ 23464-79 дана классификация цементов в зависимости от свойств и областей применения. По виду клинкера и вещественному составу различают цементы:
- на основе портландцементного клинкера;
- на основе глинозёмистого клинкера.
- высокопрочные – М 500 и более;
- рядовые — М 300, М 400;
- низкомарочные — ниже М 300.
По скорости твердения различают цементы:
- обычные с нормированием прочности в возрасте 28 сут;
- быстротвердеющие с нормированием прочности через 3 и 28 сут;
- особобыстротвердеющие с нормированием прочности через 1 сут.
По срокам схватывания различают цементы:
- медленосхватывающиеся, с началом схватываниея более 2ч;
- нормальносхватывающиеся, с началом схватывания от 45 мин до 2ч;
- быстросхватывающиеся, с началом схватывания менее 45 мин.
По специальным свойствам цементы разделены на два класса:
- цементы, к которым не предьявляют специальных требований;
- цементы, к которым предьявляются специальные требования:
- по сульфатостойкости
- по объёмной деформации при твердении:
- безусадочные, расширяющиеся и напрягающие;
по тепловыделению: низкотермичные и умереннотермичные;
по декоративным свойствам: цветные и белые.
Свойства цементов в значительной мере зависят от вида и количества вводимых в него при помоле добавок, которые позволяют экономить долю клинкера в цементе, регулировать основные свойства, либо интенсифицировать процесс помола. Согласно ГОСТ 24640-81 добавки для цементов разделены на 5 классов.
Компоненты вещественного состава ( активные минеральные
добавки ).
Наполнители.
Технологические — интенсификаторы помола.
Регулирующие основные свойства цемента:
- сроки схватывания;
- ускоряющие твердение;
- повышающие прочность;
- повышающие пористость цементно- песчаного камня (воздухововлекающие);
- регулирующие водоудерживающую способность;
- повышающие пластичность цементно-песчаного раствора (пластифицирующие добавки);
- уменьшающие смачивание водой поверхности частиц цемента.
5. Регулирующие специальные свойства цемента:
- уменьшающие тепловыделение;
- регулирующие обьёмные деформации;
- повышающие коррозиеустойчивость;
- красящие;
- улучшающие декоративные свойства;
- стабилизирующие (предупреждающие расслоение);
- уплотняющие (кольматирующие поры)
- повышающие термостойкость.
Добавки, указанные в классификации, позволяют направленно регулировать всевозможные строительно- технические и эксплуатационные свойства цементов самого различного назначения.
В последние годы большое распространение нашли сухие строительные смеси.
Источник: www.stroy-tip.ru
Классификация вяжущих веществ для строительства
В данной статье приведена основная классификация минеральных (неорганических) вяжущих веществ, описаны главные свойства и различия между воздушными и гипсовыми вяжущими веществами, являющимися неотъемлемой частью любого вида строительства. Проведен анализ основных неорганических вяжущих веществ, таких как: строительная воздушная известь, гидравлическая известь, романцемент и портландцемент, применяемых в современном строительстве.
Также кратко описаны процессы их производства и веществ, из которых все эти вяжущие вещества производят. Рассмотрен химический состав вяжущих материалов, реакции процессов твердения, их скорость и интенсивность.
Наиболее подробно рассмотрен портландцемент (одно из самых распространенных в строительстве вяжущих веществ), процесс взаимодействия веществ, входящих в состав портландцемента, с водой, стадии его структурирования и основные качественные характеристики. А также приведены исследования инновационных методов сохранения прочности бетонов, обеспечивающих сокращение затрат на ремонт путем введения в состав специальных видов бактерий, которые способствуют постепенному самостоятельному восстановлению структуры бетонов. Исходя из результатов приведенного в статье исследования, представлен наиболее подходящий для данной задачи вид бактерий, который носит название «B. Subtilis».
1. Грушина В.В. Химия. Поверхностные явления, коллоидные системы, минеральные вяжущие вещества. М.: МАДИ, 2017. 79 с.
5. Гныря А.И., Абзаев Ю.А., Коробков С.В., Гаусс К.С. Моделирование гидратации портландцемента без минеральных добавок // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2018. № 1 (709). С. 25–35.
Вяжущими называются вещества, которые затвердевают вследствие протекания в них различных физических и химических явлений. Они выступают в роли цементирующего компонента. В процессе затвердевания вяжущие соединяют какой-либо заполнитель, используемый в данном растворе. Это уникальное свойство некоторых веществ создавать прочную монолитную конструкцию нашло широкое применение в строительстве. На основе свойств вяжущих веществ создаются фундамент и стены зданий и сооружений, производятся различные отделочные и фасадные работы, а также строятся дороги.
Бетон – искусственный каменный материал, который получают в результате затвердевания смесей, состоящих из вяжущего вещества, мелкого или крупного заполнителя (песка, щебня или гравия) и некоторых специальных добавок. Процессы твердения вяжущих веществ должны удовлетворять трем основным требованиям: протекать в нужном направлении и достигать заданной глубины превращения (термодинамическое); протекать с оптимальной скоростью (кинетическое); обеспечивать технологичность процесса и получение продуктов с необходимыми свойствами (технологическое).
Твердение всех вяжущих веществ можно представить в виде общей схемы гидратационного твердения. Гидратационным твердением называется твердение, происходящее в результате взаимодействия вяжущего вещества и воды. При этом безводные исходные вещества превращаются в гидраты, гидратные новообразования которых кристаллизуются, их кристаллы переплетаются и разрастаются, образуя прочное камнеподобное вещество [1].
Минеральные вяжущие вещества. Минеральными вяжущими веществами называют неорганические порошкообразные материалы, которые после смешивания с водой образуют пластичную массу, которая постепенно превращается в камневидное тело. Большинство вяжущих веществ твердеет в результате их взаимодействия с водой. Этот процесс длительный и иногда продолжается даже после того, как было изготовлено сооружение. Неорганические вещества делятся на 2 класса: воздушные и гидравлические.
Воздушные вяжущие вещества. Воздушные вяжущие вещества – это те вещества, продукты твердения которых сохраняют свои свойства исключительно в воздушной среде, в то время как при контакте с водой они теряют прочность, деформируются и, в конечном счете, разрушаются. Именно поэтому воздушные вяжущие вещества используются только при постройке наземных сооружений, не имеющих прямого контакта с водной средой. К таким материалам относятся: гипсовые вяжущие, воздушная известь (негашеная комовая известь, гашеная молотая известь), магнезиальные вяжущие, кислотостойкий цемент, растворимое стекло и прочие.
Гипсовые вяжущие вещества. Гипсовые вяжущие вещества – материалы, которые состоят из полуводного гипса или ангидрита и получают которые, как правило, тепловой обработкой исходного сырья или его помола.
Гипсовые воздушные вяжущие вещества в зависимости от температуры тепловой обработки классифицируются на две категории: низкообжиговые (собственно гипсовые) и высокообжнговые (ангидритовые). Первую категорию получают при помощи тепловой обработки при относительно низких температурах (110-180 °C). Они имеют в своем составе главным образом полуводный гипс CaSО4×0,5 H2О.
Вторая категория обжигается при более высоких температурах (600-900 °C). В их составе преимущественно безводный гипс (ангидрит CaSO4). Высокообжиговые вяжущие отличаются более медленным, чем у низкообжиговых, твердением.
К низкообжиговым гипсовым вяжущим веществам относятся строительный гипс (CaSO4×2H2O); формовочный гипс (96 %CaSO4×2H2O); высокопрочный (технический) гипс (CaSO4×0.5H2O); гипсовые вяжущие из гипсосодержащих материалов. К высокообжиговым относятся ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент CaSO4); высокообжиговый гипс (эстрих – гипс CaSO4×СaO).
При производстве гипсовых вяжущих веществ применяют естественный двуводный гипс, ангидрит, глиногипс. Нередко применяют отходы химической промышленности, имеющие в своем составе двуводный, безводный и редко полуводный сернистый кальций или его смесь (фосфогипс, борогипс и др.) [1].
Реакция затвердевания гипса протекает по схеме (1):
СаSО4 ×0,5H2O + 1,5Н2О = СаSО4×2H2O (1)
Строительная воздушная известь. Строительная воздушная известь (СаО) – продукт, который получают из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород путем обжига их до максимального удаления углекислоты и который состоит в большей части из оксида кальция. Содержание примесей (глины, кварцевого песка и т. д.) в карбонатных породах не должно превышать 6-8 %. При большем количестве таких примесей после обжига получают гидравлическую известь. Различают следующие виды воздушной извести: извecть негашеную комовую, известь нeгaшеную молотую, известь гидратную (пушонку), известковое тесто.
Известь негашеная комовая имеет в своей структуре куски разной величины. Ее химический состав полностью состоит из свободных оксидов кальция и магния (преимущественно оксида кальция). В ее составе могут быть неразложившийся карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и магния, которые образовались при обжиге во время взаимодействия глины и кварцевого песка с оксидами кальция и магния.
Известь негашеная молотая представляет собой порошковидный продукт измельченной комовой извести. По химическому составу она повторяет ту известь, из которой была получена.
Гидратной известью называется высокодисперсный сухой порошок, который получают гашением комовой или молотой негашеной извести тем количеством жидкости, которое обеспечивает переход оксидов кальция и магния в их гидроксиды . Гидратная известь состоит в основном из гидроксида кальция Са(ОН)2, а также гидроксида магния Mg(OH)2, и небольшого количества примесей.
Известковым тестом называется продукт, который получают при гашении комовой или молотой негашеной извести водой в том количестве, которое необходимо для перехода оксидов кальция и магния в их гидроксиды Ca(OH)2 и Mg(OH)2, и на образование пластичной массы. Такое тесто содержит обычно 50-55 % гидроксидов кальция и магния и 50-45 % механически- и адсорбционносвязанной воды.
Гидравлические вяжущие вещества. Гидравлические вяжущие вещества – это те вещества, продукты твердения которых сохраняют свои свойства как в воздушной среде, так и в водной. Именно поэтому их круг применения более широк, нежели воздушных вяжущих. Гидравлические вяжущие представляют собой высокоизмельченные порошки, которые состоят из силикатов, алюминатов и ферритов кальция. К гидравлическим вяжущим веществам относят гидравлическую известь, романцемент, портландцемент, а также некоторые специальные цементы (разновидности портландцементов с различными примесями).
Романцемент. Романцемент – это продукт высокого измельчения, который получают обжигом (важно: не спеканием) чистых и доломитизированных мергелей, которые содержат в своем составе как минимум 25 % процентов глинистых примесей. Для изменения свойств романцемента в него иногда добавляют до 5 % гипса различных видов или до 15 % активных минеральных добавок.
При производстве романцемента используют мергель. Мергель является природной смесью карбоната кальция и глины. Производство романцемента заключается в добыче мергеля, его грубого помола на куски требуемого размера, обжиге и дальнейшем измельчении обожженного материала [4].
Портландцемент. Портландцемент – это гидравлическое вяжущее вещество, которое получают при тонком измельчении портландцементного клинкера и гипса (иногда с применением различных химических добавок). Портландцемент является одним из самых главных вяжущих веществ в строительстве.
Структурирование цементного камня на начальных стадиях твердения – это сложный многостадийный процесс. В соответствии с калориметрическими исследованиями выделяются следующие стадии: 1) гидролиз 15мин; 2) индукционный период 4ч; 3) период интенсивных химических реакций 4-8 ч; 4) период замедления 8-24 ч; 5) период твердения. К основным составляющим портландцемента относятся силикаты кальция C3S и C2S, алюминат C3A и феррит C4AF. Присутствуют также оксиды и соли – Na-, K-сульфаты.
Прочность бетонов. Как известно, бетоны и железобетоны под воздействием различных внешних факторов теряют свою первоначальную прочность. В них образуются трещины, ремонт которых обходится достаточно дорого.
Однако современные исследования в данном направлении привели к важному открытию: прочностные качества бетонов можно сохранять путем введения в раствор бактерий, в результате жизнедеятельности которых образуется кальцит. Кальцит же в свою очередь затвердевает при попадании на него влаги. Таким образом, в бетоне с введенными микроорганизмами происходит так называемый «саморемонт».
Последние исследования [6] выявили наиболее пригодные виды бактерий для процесса «саморемонта». Так, вид B. Subtilis обеспечил наибольший прирост прочности на сжатие (20 %), затем следуют бактерии вида S. pasteurii (17,2 %). Бактерии S. ureae (14,7 %) обеспечили наименьший прирост прочноcти по сравнению с другими двумя выбранными бактериальными видами. Таким образом, бактерии B. Subtilis оказались наиболее предпочтительным видом для использования в качестве восстановителя бетона.
Заключение
Современную строительную индустрию невозможно представить без вяжущих веществ. Ни одна область строительства не обходится без них. Вяжущие вещества и их модификация являются главным фактором развития всей сферы строительства. Открытая еще в древности способность этих веществ превращаться в камень остается и по сей день главным инструментом при возведении любого сооружения.
Источник: science-pedagogy.ru
Классификация минеральных неорганических вяжущих веществ
Основная сфера применения неорганических вяжущих веществ – это производство бетонных и ж/б изделий. Также эти материалы порошкообразной консистенции широко используются при приготовлении различных растворов. Ещё одна обширная область применения – укрепление грунтов. При затворении растворами вяжущие вещества образуют пластичный, тестообразный материал, со временем преобразующийся в камнеобразное состояние.
Что такое неорганические вяжущие вещества
Что же такое неорганические минеральные вяжущие вещества и как они классифицируются?
Все типы неорганических вяжущих веществ представляют собой материалы (обычно в виде тонких порошков), которые при смешивании с водой или с водными растворами некоторых солей образовывают пластично-вязкую массу. Она постепенно затвердевает и превращается в прочное камневидное тело.
Способность смешиваться с водой (гидрофильность), образовывать с водой вяжущее тесто, переходить из тестообразного состояния в твердое — это характерные признаки неорганических вяжущих веществ. Вяжущие материалы для бетонов, строительных растворов и изделий из них в зависимости от химического и минералогического состава подразделяются на группы. По способу затвердевания выделяют материалы: гидравлические, способные твердеть на воздухе и в воде, воздушные, которые твердеют только на воздухе, а также автоклавного твердения, которые твердеют при тепло-влажностной обработке.
Кислотостойкие вяжущие материалы достигают определенной прочности и сохраняют ее только в той среде, где имеются некоторые минеральные кислоты, но не в чистой воде или в воде, содержащей щелочи.
Говоря о классификация неорганических вяжущих веществ, выделяют четыре большие группы: гидравлические, известковые, магнезиальные и воздушные.
Известковые гидравлические вяжущие вещества
Известковые гидравлические вяжущие вещества изготавливаются из негашеной гидравлической или кальциевой извести и гранулированных шлаков или активных минеральных добавок путем совместного помола. Они выпускаются марок 50, 100, 150 и 200.
Содержание извести в пересчете на активные СаО и MgO должно быть в пределах 10-30% по массе, в вяжущих веществах с активными минеральными добавками, кроме золы-уноса, — не более 50% по массе.
Чтобы улучшить физико-механические свойства вяжущих, допускается введение добавок (хлористого кальция, хлористого магния, хлористого натрия и др.) в количестве не более 5% по массе.
Для регулирования сроков схватывания и улучшения процесса твердения при помоле добавляется около 5% гипсового камня.
Начало схватывания вяжущих веществ от начала затворения должно наступать не ранее чем через 25 мин, а конец схватывания — не позднее 24 ч. Известьсодержащие вяжущие при нормальной температуре твердеют медленно. При пропаривании или автоклавной обработке время твердения значительно уменьшается.
Известьсодержащие гидравлические вяжущие вещества устойчивы в пресной и содержащей сульфаты воде. Морозостойкость бетонов (растворов) на известьсодержащих вяжущих повышается, если в их состав ввести 15-20% портландцемента по массе.
Виды магнезиальных вяжущих веществ и как они затворяются
Магнезиальные вяжущие вещества это воздушные вяжущие вещества, тонкомолотые порошки, содержащие окись магния и твердеющие при затворении водными растворами хлористого или сернокислого магния.
Магнезиальные вяжущие бывают двух видов:
1. Магнезит каустический, получается путем обжига магнезита (MgC03 = MgO + СО2) при температуре 750-850 °С до полного удаления СО2. Оставшееся твердое вещество — MgO — измельчается до порошкообразного состояния.
2. Доломит каустический — получается путем обжига, а затем и помола, природного доломита (MgC03- СаС03) при температуре 650-750 °С до полного выделения углекислоты из углекислого магния.
Магнезиальные вяжущие вещества затворяются при помощи хлористого и сернокислого магния. Кроме этого, при специальном обосновании могут быть использованы следующие растворы: хлористого и сернокислого железа, хлористого цинка, отходящей рапы (отходов при извлечении брома из морских озер), искусственного карналлита, соляной или серной кислот.
Магнезиальные вяжущие изготавливаются следующих марок: магнезит каустический 400, 500, 600 и доломит каустический 100, 150, 200 и 300.
Виды воздушных минеральных вяжущих веществ
Воздушное вяжущее вещество – это жидкое стекло, которое представляет собой коллоидный раствор кремниевой кислоты в едкой натриевой или калиевой щелочи, темно-желтый или коричневый цвета.
Основные виды воздушных вяжущих веществ – это натриевое и калиевое жидкое стекло.
Натриевое жидкое стекло в зависимости от вида исходного химического элемента подразделяется на содовое с модулем 2,32-3,5 и плотностью 1,36-1,5 г/см3 и содово-сульфатное с модулем 2,31-3 и плотностью 1,43-1,45г/см3. Это воздушное минеральное вяжущее вещество применяется для уплотнения грунтов и приготовления жароупорных и огнеупорных бетонов (растворов), а также огнезащитных обмазок. Также натриевое жидкое стекло используется совместно с кремнефтористым натрием или с другими специальными добавками и молотыми наполнителями в качестве вяжущего вещества в виде водного раствора.
Калиевое жидкое стекло используется для приготовления кислотостойких бетонов (растворов) и применяется в производстве силикатных красок. Модуль этого воздушного минерального неорганического вяжущего вещества должен быть в пределах 3-4, а плотность — 1,4-1,42 г/см3.
При изготовлении кислотостойких бетонов и растворов для ускорения твердения жидкого стекла добавляется кремнефтористый натрий 1-го и 2-го сортов.
Источник: www.stroy-dom.net