Слайд 2
Для получения многих искусственных строительных материалов или склеивания
штучных материалов в изделия и конструкции широко используют неорганические
(известь, гипсовые вяжущие, растворимое стекло, цементы) и органические (битумы, дегти, смолы, клеи) вяжущие вещества.
Слайд 3
К вяжущим веществам относят любые порошкообразные, жидкие или
пастообразные материалы, способные превращаться в камневидное тело при затворении
их водой или отвердителем и связывать разнородные камни в единый монолит.
Слайд 4
Общая классификация вяжущих веществ в зависимости от характера
процессов происходящих при их твердении
Слайд 7
Группа по химическому составу вяжущих:
а) неорганические воздушного твердения
Гипсовые
вяжущие
Воздушная известь
Магнезиальные вяжущие
Слайд 8
б) неорганические гидравлического твердения
Гидравлическая известь
Романцемент
Портландцемент и его разновидности
Глиноземистый
цемент
Расширяющиеся цементы
Слайд 9
в) неорганические автоклавного твердения
Автоклавные вяжущие (известко-кремнеземистые, шлаковые, известково-нефелиновые,
силикатно-гидрогранатные и др.)
Слайд 10
Коагуляционные вяжущие
Неорганические – глина
Органические – битум и деготь
Слайд 11
Поликондинсационные вяжущие – синтетические
а) неорганические: растворимое стекло и
вяжущие на его основе
б) органические: полиэфирные, эпоксидные и другие
смолы
в) элементо-органические: кремне-органические смолы
Слайд 12
К первой группе относятся все традиционные вяжущие материалы,
твердеющие после смешивания с водой.
Слайд 13
Ко второй группе могут быть отнесены вяжущие, представляющие
собой типичные коллоидные системы и
твердеющие
за счет
коагуляционного
структурообразования.
Слайд 14
К третьей группе относятся вяжущие материалы, твердеющие за
счет реакций полимеризации и поликонденсации.
Слайд 15
Неорганические вяжущие вещества представляют собой искусственные тонкоизмельченные порошки,
способные
при смешивании с
водой
образовывать
пластично-вязкую
и легкоформуемую
массу .
Слайд 16
Воздушные вяжущие (известь воздушная, гипсовые и магнезиальные вяжущие,
растворимое стекло) твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в
воздушной
среде.
Слайд 17
Вяжущие вещества, способные твердеть и длительно сохранять или
повышать прочность не только на воздухе, но еще лучше
в воде, называют вяжущими водного твердения или
гидравлическими
вяжущими.
Слайд 18
В отдельную группу выделяют вяжущие вещества автоклавного твердения),
хотя по существу они то же относятся к гидравлическим
вяжущим.
Слайд 19
Они эффективно твердеют только в среде нагретого насыщенного
пара в автоклавах, где температура 175°С и более и
давление 0,9...1,6 МПа.
Слайд 20
Прочность вяжущих изменяется во времени, поэтому оценивают вяжущие
по прочности, набранной за определенное время твердения в условиях,
установленных стандартом. Этот показатель принимают за марку вяжущего.
Слайд 21
Момент, когда пластичное вяжущее тесто начинает загустевать и
теряет пластичность, соответствует началу схватывания.
Слайд 22
Далее вяжущее тесто уплотняется, полностью загустевает и постепенно
превращается в твердое камневидное тело. Этот момент считают концом
схватывания.
Слайд 24
Гипсовыми вяжущими веществами называют материалы, для получения которых
используют сырье, содержащее сернокислый кальций,
природные гипс CaSO4×2H2O и
ангидрит CaSO4.
Слайд 25
Производство
Создавая соответствующие условия дегидратации двуводного гипса, можно получить
различные гипсовые вяжущие вещества, которые разделяют на две группы:
Слайд 26
низкообжиговые (собственно гипсовые)
высокообжиговые (ангидритовые) — ангидритовый цемент
и высокообжиговый гипс.
Слайд 27
При нагревании двуводного гипса до 180°С двуводный гипс
превращается в полуводный:
CaSO4×2Н2О = CaS04 ×0,5Н2О + 1,5Н2О
При дальнейшем
нагревании до 200 °С полностью обезвоживается, превращаясь в безводный растворимый ангидрит CaSO4.
Слайд 28
При дальнейшем нагревании до 450...750 °С безводный гипс
медленно переходит в нерастворимый ангидрит, не обладающий вяжущими свойствами,
но если его размолоть и ввести некоторые вещества — катализаторы, он приобретает способность медленно схватываться и твердеть.
Слайд 29
При нагревании до 800...1000 °С нерастворимый ангидрит частично
разлагается на оксид кальция, сернистый газ и кислород. Полученный
продукт, размолотый в порошок, вследствие появления небольшого количества оксида кальция (3...5 %), выполняющего роль катализатора, вновь приобретает свойства схватываться и твердеть.
Слайд 30
Для получения гипсовых вяжущих сырье обжигают в печах
(вращающихся, шахтных и др.) или в варочных котлах.
Слайд 31
Твердение гипсовых вяжущих проходит по следующей схеме.
На первом
этапе (подготовительном) частицы полуводного гипса, приходя в соприкосновение с
водой, начинают растворяться с поверхности до образования насыщенного раствора.
Слайд 32
Одновременно начинается гидратация полуводного гипса по реакции
СaSО4 ·0,5Н2О
+ 1,5Н2О = CaSO4 ·2H2O
Этот период характеризуется пластичным состоянием
теста.
Слайд 33
На втором этапе (коллоидации) наряду с гидратацией растворенного
полугидрата и переходом его в двуводный гипс происходит прямое
присоединение воды к твердому полуводному гипсу. Это приводит к возникновению двуводного гипса в виде высокодисперсных кристаллических частичек.
Слайд 34
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.
Слайд 35
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).
Слайд 36
Свойства
Стандартом на гипсовые вяжущие, получаемые путем термической обработки
гипсового сырья до полугидрата сульфата кальция, установлено 12 марок
(МПа): Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.
Слайд 37
По тонкости помола, определяемой остатком (в %) при
просеивании пробы на сите с отверстиями размером 0,2 мм,
гипсовые вяжущие делятся на три группы: I – грубый помол (остаток на сите 02 не более 23 %), II – средний помол (остаток на сите не более 14%), III – тонкий (остаток на сите не более 2%).
Слайд 38
Гипсовые вяжущие относительно быстро схватываются и твердеют. Различают
быстротвердеющий (А), нормально твердеющий (Б) и медленно твердеющий (В)
гипсы.
Слайд 39
со сроками схватывания: быстротвердеющий
начало не ранее 2 мин,
конец не позднее 15 мин.
Слайд 40
нормально твердеющий:
начало схватывания не позднее
6 мин и
не позднее 30 мин.
Слайд 41
медленно твердеющий:
начало схватывания не ранее
20 мин, конец не
нормируется.
Слайд 42
Важнейшими недостатками затвердевших гипсовых вяжущих являются значительные деформации
под на грузкой (ползучесть) и низкая водостойкость.
Слайд 43
Применение
Гипсовые вяжущие применяют для производства гипсовой сухой штукатурки,
перегородочных плит и панелей, архитектурных, звукопоглощающих и других изделий,
а также строительных растворов для внутренних частей зданий.
Слайд 44
Ангидритовое вяжущее
состоит преимущественно из нерастворимого ангидрита. Его изготовляют
обжигом природного гипса при 600...700 °С и последующим помолом
обожженного продукта с добавками — активизаторами твердения или из природного ангидрита без обжига путем его совместного помола с теми же добавками.
Слайд 45
Высокообжиговый гипс, получаемый обжигом двуводного гипса или ангидрита
при 800...1000°С, состоит в основном из безводного сернокислого кальция.
В нем присутствует небольшое количество оксида кальция (3...5 %), который образуется в результате термического разложения части сульфата кальция при обжиге и выполняет роль катализатора при твердении высокообжигового гипса.
Слайд 46
Магнезиальные вяжущие вещества
Каустический магнезит получают при умеренном обжиге
магнезита при температуре 700...800 °С. Он состоит в основном
из оксида магния.
Слайд 47
Магнезиальные вяжущие вещества характеризуются хорошим сцеплением с органическими
материалами (древесными опилками, стружкой и т. п.) и предохраняют
их от загнивания.
Слайд 48
На этом основано применение этих
вяжущих для
устройства
ксилолитовых полов (заполнителем в которых служат древесные опилки), изготовления
некоторых материалов (фибролита).
Слайд 50
Сырье и производство. Для получения воздушной извести пригодны
карбонатные породы (известняки, мел, ракушечник, доломитизированные известняки), в которых
содержание примесей глины, кварцевого песка и т. п. не превышает 6 %.
Слайд 51
Обжиг такого сырья производится до полного удаления диоксида
углерода, в результате получают продукт, состоящий в основном
из
СаО и MgO.
Слайд 52
В зависимости от содержания оксида магния различают следующие
виды воздушной извести:
кальциевую — MgO не более 5%,
магнезиальную — 5...20 %, доломитовую — 20...40 %.
Слайд 53
Обжиг сырья производят в шахтных печах, реже во
вращающихся или установках для обжига во взвешенном состоянии и
кипящем слое. Основные реакции, про исходящие при обжиге:
СаСО3 = СаО + СО2 и MgCO3
= MgO + СО2
Слайд 54
Реакции разложения этих карбонатов обратимы и зависят от
температуры и парциального давления углекислого газа. При термической диссоциации
карбоната кальция давление углекислого газа достигает атмосферного при температуре около 900°С, а карбоната магния— около 400 °С.
Слайд 55
Практически для удовлетворительного хода обжига температуру печного пространства
доводят до 1000...1200 °С (диссоциация карбонатов резко ускоряется).
Слайд 56
При более высоких температурах обжига образуются крупные кристаллы
оксида кальция и магния, происходит уплотнение продукта обжига. Такая
известь в обычных условиях медленно или совсем не взаимодействует с водой и называется «пережогом». Наличие пережога в извести вредно влияет на ее качество.
Слайд 57
Известь, выходящую из печи обычно в виде кусков
различной величины (комья), называют комовой негашеной известью. Это —
полупродукт, который для превращения в вяжущее предварительно измельчают химическим путем — гашением водой (гашеная известь) или механическим путем — размолом в мельницах (молотая негашеная известь).
Слайд 58
Гашение извести заключается в том, что вода, соприкасаясь
с кусками негашеной извести, поглощается ею, всасываясь в поры,
и одновременно химически взаимодействует с оксидами кальция и магния, образуя их гидроксиды:
СаО + Н2О = Са(ОН)2 и MgO + Н2О = Mg(OH)2
Слайд 59
При этом 1 кг извести-кипелки выделяет 1160 кДж
теплоты, которая переводит часть воды в парообразное состояние.
Слайд 60
В зависимости от количества воды, взятой при гашении,
можно получить гидратную известь-пушонку, известковое тесто или известковое молоко.
Слайд 61
Для получения извести-пушонки, представляющей собой тонкий белый порошок,
теоретически достаточно 32,13% воды от массы извести-кипелки.
Слайд 62
При гашении извести в тесто расход воды увеличивают
до 2...3 ч (по массе) на 1 ч извести-кипелки;
при еще большем количестве воды получают известковое молоко.
Слайд 63
Известковое тесто в виде пастообразной концентрированной водной суспензии
(плотность около 1400 кг/м3) содержит примерно 50 % воды
и 50 % очень мелких частиц гидроксидов кальция и магния.
Слайд 64
Известковое молоко имеет вид жидкости и плотность менее
1300 кг/м3.
По скорости гашения воздушная известь бывает: быстрогасящаяся со
скоростью гашения не более 8 мин, среднегасящаяся — до 25 мин и медленногасящаяся — более 25 мин.
Слайд 65
Молотая известь-кипелка по химическому составу подобна исходной комовой
извести. При ее помоле раз решается вводить тонкомолотые минеральные
добавки (шлаки, золы, песок, пемзу, известняк и др.), которые улучшают свойства таких смешанных известковых вяжущих.
Слайд 66
Твердение и свойства
Растворы и бетоны на гашеной извести
твердеют на воздухе при обычных температурах
Слайд 67
В процессе карбонизации, т. е. взаимодействия гидроксида кальция
с углекислым газом воздуха, образуется карбонат кальция и выделяется
вода:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
Слайд 68
Образование СаСО3 и кристаллизация Са(ОН)2 происходят только при
положительной температуре и в обычных условиях протекают очень медленно.
Слайд 69
Превращение в твердое камневидное тело известковых растворных или
бетонных смесей на молотой негашеной извести обусловлено гидратационным твердением
такой извести. Твердение извести протекает в результате гидратации оксида кальция.
Слайд 70
В отличие от гашеной молотая известь обладает способностью
быстро схватываться и твердеть. Прочность при сжатии растворов через
28 суток твердения на воздухе в обычных условиях достигает 2...3 МПа и более.
Слайд 71
Применение
Для изготовления кладочных и штукатурных растворов, эксплуатируемых в
воздушно-сухих условиях.
Слайд 72
В производстве различных плотных и ячеистых автоклавных материалов
в виде силикатного кирпича и крупных изделий. Воздушную известь
используют в производстве местных вяжущих веществ и для получения дешевых красочных составов.