Воздушные вяжущие вещества

Основными представителями воздушных вяжущих веществ являются гипсовые вяжущие и воздушная известь. К этой группе материалов относятся также магнезиальные вяжущие и жидкое стекло. Воздушные вяжущие используются в основном в общестроительных работах, для получения растворов и изделий, не взаимодеющих систематически с водой.

Гипсовые вяжущие вещества.Гипсовым и вяжущими называют вещества, состоящие из полуводного гипса CaSO₄·0,5H₂О или ангидрита CaSO₄ и способные при взаимодействии с водой твердеть в воздушном пространстве. Их получают при тепловой обработке и измельчении сырьевых материалов, состоящих в основном из двуводного – природный гипсовый камень, или безводного гипса – природный ангидрит.

В зависимости от температуры термической обработки гипсовые вяжущие разделяются на низкообжиговые (110…180 ^оС) и высокообжиговые (600…900 ^оС). При получении низкообжиговых гипсовых вяжущих основным является процесс частичной дегидратации гипса

CaSO₄·2H₂О = CaSO₄·0,5H₂О + 1,5H₂О.

При получении высокообжиговых вяжущих идет более глубокое обезвоживание гипса. Эти вяжущие состоят в основном из ангидрита и характеризуются медленным твердением в присутствии добавок-активизаторов.

Наибольшее практическое значение имеет низкообжиговое гипсовое вяжущее – строительный гипс – один из древнейших вяжущих материалов, который использовался еще при сооружении пирамид в Египте 3000…2500 лет до н.э. Получают строительный гипс обжигом гипсового камня в варочных котлах или сушильных барабанах. При обжиге гипса в открытых аппаратах вода удаляется в виде перегретого пара, в результате получаются высокодисперсные кристаллы β- CaSO₄·0,5H₂О. При удалении воды в жидком состоянии (например, в автоклавах) образуются более крупные кристаллы α- CaSO₄·0,5H₂О, для которого характерна более низкая водопотребность.

Качество гипсовых вяжущих определяется сроками схватывания, тонкостью помола, водопотребностью, пределом прочности на сжатие и изгиб. В зависимости от сроков схватывания гипсовые вяжущие делятся на три группы:

- быстротвердеющие (А) (начало схватывания 2 мин, конец – 15 мин);

- нормальнотвердеющие (Б) (начало схватывания 6 мин, конец – 30 мин);

- медленнотвердеющие (В) начало схватывания не ранее 20 мин).

Тонкость помола гипсовых вяжущих оценивается просеиванием на сите с размером отверстий 0,2 мм. Для вяжущих грубого (I), среднего (II) и тонкого (III) помола остаток на сите должен быть не более, соответственно 23, 14 и 2 %.

Все гипсовые вяжущие делятся по прочности на 12 марок (от Г2 до Г25), числовое значение марки отвечает минимальному пределу прочности образцов на сжатие в МПа.

В условных обозначениях указывается марка по прочности, группа по срокам схватывания и токости помола. Например, Г-5 АII – гипс марки Г5, быстротвердеющий (А) среднего помола (II).

При транспортировании и хранении гипсовые вяжущие должны быть защищены от увлажнения и загрязнения.

Для получения гипсового теста нормальной густоты необходимо 50…70 % воды, что в 3…4 раза больше, чем необходимо для гидратации. При высушивании прочность гипса повышается и может достигать 20 МПа. Сушат гипсовые изделия при температуре не более 60…70 ^оС. В первый период твердения гипс расширяется на 0,05…0,15 %, а при дальнейшем высыхании дает усадку.

Строительный гипс применяется для производства перегородочных плит и панелей, листов для обшивки стен и перекрытий, теплых звукоизоляционных плит, вентиляционных коробов, для штукатурных, ремонтных и отделочных работ и др. Гипсовые изделия могут эксплуатироваться при относительной влажности воздуха не более 60 %. Водостойкость гипсовых изделий повышается с введением 5…25 % извести, гранулированного доменного шлака, пропиткой карбамидными смолами и т.п.

При смешивании 50…70 % строительного гипса, 15…20 % портландцемента и 10…25 % активной минеральной добавки получают гипсоцементопуццолановые вяжущие (ГЦПВ), которые объединяют наиболее ценные качества гипса и цемента – способность быстро твердеть, водо- и сульфатостойкость. Из ГЦПВ можно получать бетоны классов В10…В15 с морозостойкостью 25…50 циклов и коэффициентом размягчения 0,6…0,8, которые достигают через 2…3 часа после приготовления 30…40 % проектной прочности.

Строительная воздушная известь.Строительной известью называют продукт обжига кальциевых и магнезиальных карбонатных пород до возможно полного удаления СО₂. В зависимости от условий твердения различают воздушную и гидравлическую строительную известь.

Воздушная известь обеспечивает твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно-сухих условиях. Для его получения используют известняки, мел, доломиты, карбонатные отходы промышленности, содержащие не более 8 % глинистых примесей. При большем содержании глинистых примесей образуется гидравлическая известь.

Известь разделяют на негашеную и гашеную (гидратную). В зависимости от содержания оксидов кальция и магния воздушную негашеную известь делят на кальциевую (MgO не более 5 %), магнезиальную (MgO = 5…20 %) и доломитовую (MgO = 20…40 %).

Известь выпускают в комовом или тонкоизмельченном порошковом состоянии. Негашеную комовою известь (кипелку) получают после обжига сырьевых материалов в результате декарбонизации углекислого кальция

СаСО₃ = СаО + СО₂.

Температура обжига известняков в заводских условиях составляет 1000…1200 ^оС. Для обжига извести используют шахтные, крутящиеся печи и др. Наиболее распространены шахтные печи, основным элементом которых является шахта (металлическая труба, футерованная внутри огнеупором) высотой 28 м и диаметром до 6 м.

Качество негашеной извести определяется содержанием активных оксидов кальция и магния. Важно не допускать «пережога» извести, так как это приводит к перекристаллизации и спекания оксидов кальция и магния. Это замедляет их гашение, вызывает образование трещин в затвердевших растворах. Комовая известь является полуфабрикатом для получения порошкового молотого или гидратной извести, а также известкового теста.

Измельчение комовой и получение молотой негашеной извести позволяет ускорить гашение и предотвратить образование отходов негашеных частиц, выпускать растворы и изделия более высокого качества.

Порошковую известь можно получить не только его измельчением, но и гашением, взяв 0,6…0,8 частей воды по массе на 1 часть негашеной извести

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ + 65 кДж.

Время гашения для быстрогасимой извести – не более 8 мин, сренегасимой – не более 25 мин и медленногасимой – более 25 мин.

Полученная гашеная (гидратная) известь (пушонка) – готовый продукт, который при взаимодействии с водой превращается в тесто. В упакованном виде его легче сохранять и транспортировать, чем негашеную известь.

Негашеную комовую известь или молотую известь как правило сразу гасят до образования известкового теста. При этом на 1 часть извести по массе берут 2…3 части воды.

Растворные и бетонные смеси на основе извести могут твердеть по карбонатной, гидратной или гидросиликатной схемам. При обычной температуре и давлении идет карбонатное твердение, включающее два основных процесса: кристаллизацию Са(ОН)₂ из насыщенного водного раствора и образование карбоната кальция по реакции:

Са(ОН)₂ + СО₂ + nН₂О = СаСО₃ + (n + 1)Н₂О.

Растворы на гашеной извести твердеют очень медленно. Ускорить рост их прочности можно при гидратном твердении, применяя негашеную известь. Гидратное твердение идет в результате растворения молотой негашеной извести в воде, образования пересыщенного раствора, выделения мелких частиц Са(ОН)₂, их взаимного сцепления и срастания. Наиболее высокая прочность известковых растворов достигается при гидросиликатном твердении, состоящем в соединении извести с кремнеземом в автоклавах при давлении 0,9…1,6 МПа и образовании гидросиликатов кальция.

Главная позитивная особенность воздушной извести – высокая пластичность, которая дает растворам и бетонам высокую удобоукладываемость, а также водоудерживающую способность и предотвращает расслоению смесей. Строительную известь используют для приготовления кладочных и штукатурных растворов, работающих в воздушно-сухих условиях, для изготовления низкомарочных бетонов, смешанных гидравлических вяжущих, силикатных изделий.

Растворимое и жидкое стекло.Растворимое стекло – это стекловидный сплав, состоящий из щелочных силикатов. Общая формула его R₂OnSiO₂, где R₂O – щелочной оксид (Na₂O, K₂O), n – силикатный модуль. Значение силикатного модуля может изменяться от 1 до 6,5. В строительстве чаще всего используют натриевое растворимое стекло с модулем 1,5…3. Калийное стекло с модулем 4…4,5 используют в основном для получения силикатных красок. Выпускают растворимое стекло в виде твердого монолита (силикат-глыбы), который измельчают на куски, или мелкозернистого материала (силикат-гранулята).

Силикат-глыба образуется при медленном остывании расплава в воздухе, силикат-гранулят – при охлаждении в проточной воде. Растворение силикат-глыбы в воде осуществляют в автоклавах при давлении 0,3…0,8 МПа. Гранулят можно растворять при атмосферном давлении и температуре 90…100 ^оС.

Водный раствор силикатов щелочных металлов называют жидким стеклом. Жидкое стекло представляет собой коллоидный раствор плотностью 1,4…1,5 г/см³, в закрытых сосудах оно может сохраняться очень долго, на воздухе затвердевает. Суть процесса твердения состоит в испарении жидкой фазы, повышении концентрации свободного коллоидного кремнезема и его последующей коагуляции и уплотнении.

Характерная особенность жидкого стекла – высокая клеющая способность, которая в 3…5 раз выше, чем у цементов и других минеральных вяжущих веществ. Благодаря этому его широко используют для склеивания картона, бумаги, деревянных и силикатных изделий.

Для закрепления грунта под фундаментами, защиты от грунтовых вод при проходке шахт и туннелей используют силикатизацию – нагнетание в грунт жидкого стекла совместно с растворами добавок через систему перфорированных труб.

Отличительной особенностью растворов и бетонов на основе жидкого стекла является их высокая кислотостойкость и жаростойкость.

Магнезиальные вяжущие.Магнезиальные вяжущие являются продуктами умеренного обжига магнезита (каустический доломит) или доломита (каустический доломит), замешанных растворами электролитов: хлорида и сульфата магния, сульфата железа. Каустический магнезит получают при 800…850 ^оС, каустический доломит – при 650…750 ^оС.

Наивысшая прочность магнезиальных вяжущих обеспечивается при использовании в качестве затворителя хлорида магния. При этом каустический магнезит в 28-ми суточном возрасте имеет предел прочности при сжатии 50…60 МПа и выше.

Магнезиальные вяжущие принадлежат к лучшим вяжущим для получения материалов с использованием древесной тырсы (ксилолит) и стружки (фибролит), отличающиеся высокой ударной прочностью, тепло- и звукоизоляционными свойствами. В воде и влажной атмосфере прочность изделий на основе магнезиальных вяжущих снижается. Водостойкость этих материалов повышают фосфатные добавки.

Необходимость использования для замешивания магнезиальных вяжущих растворов солей резко ограничивает их потребление в строительстве.

Дата добавления: 2014-03-21; просмотров: 1079; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!