Курсовая работа: Неорганические и воздушные вяжущие вещества. Производство и применение
1. неорганические (известь, цемент, строительный гипс, жидкое стекло и др.), которые затворяют водой (реже водными растворами солей). Включают: вяжущие воздушные, вяжущие гидравлические, вяжущие автоклавного твердения.
2. органические (битумы, дёгти, животный клей, полимеры), которые переводят в рабочее состояние нагреванием, расплавлением или растворением в органических жидкостях.
Органические вяжущие вещества представляют собой природные пли искусственные твердые, вязкопластичные или жидкие (при нормальной температуре) продукты, способные изменять свои физико-механические свойства в зависимости от температуры. В зависимости от химического состава, вида сырья и технологии производства органические вяжущие вещества разделяют на битумы и дёгти. На основе битумов и дёгтей изготовляют другие вяжущие вещества (битумно-дёгтевые) и материалы в виде эмульсий и паст (при температуре не ниже 2° С эмульсии имеют жидкую консистенцию, пасты до состояния, текучести разбавляются водой), асфальтовых лаков, асфальтовых растворов и бетонов. Битумы и дегти применяют также для изготовления рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов.
Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобообрабатываемую массу, затвердевающую со временем в камневидное прочное тело.
По составу, основным свойствам и областям применения различают вяжущие материалы: гидравлические, воздушные, кислотоупорные и автоклавного твердения. Каждую из этих групп в свою очередь делят на несколько разновидностей в соответствии с составом и основными свойствами.
Гидравлические вяжущие вещества (цементы) способны при затворении водой после предварительного затвердевания на воздухе продолжать твердеть в воде, сохраняя и наращивая свою прочность. По виду клинкера и вещественному составу различают: Цементы на основе портландцементного клинкера (портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемеит, пуццолановый портландцемент) и цементы на основе глиноземистого клинкера (глиноземистый, высокоглиноземистый и гипсоглиноземистый)(рис.1.1.)
Рис. 1.1. Цемент.
Воздушные вяжущие вещества при затворении водой схватываются, твердеют и превращаются в камень только на воздухе. Образовавшийся камень длительно сохраняет прочность также только в воздушной среде. Такие материалы применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды. К этой группе относятся строительная воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие материалы.
Кислотоупорные вяжущие вещества после затвердевания на воздухе могут длительное время сохранять прочность при действии на них минеральных кислот. Их применяют в тех случаях, когда затвердевший материал работает в кислой среде. К этой группе вяжущих принадлежит кислотоупорный цемент, кварцевый кремнефтористый цемент и др.
Вяжущие вещества автоклавного твердения превращаются в камень лишь при автоклавной (гидротермальной) обработке при давлении насыщенного пара 0,9—1,3 МПа и температуре 440— 470 К, например известково-кремнеземистые вяжущие.
К основным свойствам вяжущих веществ относятся плотность, насыпная плотность, водопотребность, скорость схватывания и твердения, прочность.
Плотность зависит от вида вяжущего. Выше всего она у негашеной извести — 3,1—3,3 г/см3 и портландцемента — 3—3,2 г/см3 , ниже всего у гипсовых вяжущих — 2,6—2,7 г/см3 .
Насыпная плотность тем ниже, чем меньше плотность и больше тонкость измельчения вяжущих. Насыпная плотность портландцемента в рыхлонасыпном состоянии — 900—1100 кг/см3 .
Водопотребность характеризуется количеством воды, необходимым для получения теста стандартной консистенции (нормальной густоты). Чем ниже водопотребность, тем выше качество вяжущих, больше его прочность. Наиболее низкая водопотребность у портландцемента— 24—28%, наиболее высокая у гипсовых вяжущих — 50—80%.
Сроки схватывания определяют период, в течение которого смесь вяжущего вещества с водой сохраняет свою пластичность. Особенно быстро схватываются гипсовые вяжущие: начало схватывания — 4—5 мин, конец—через 10—15 мин после затворения водой. Очень медленно схватывается гидратная известь — через 3—5 сут. Гидравлические вяжущие (цементы) в соответствии с ГОСТ 23464—79 по срокам схватывания классифицируют на медленносхватывающиеся (с началом схватывания более 1 ч 30 мин); нормальносхватывающиеся (с началом схватывания от 45 мин до 1 ч 30 мин) и быстросхватывающиеся (с началом схватывания менее 45 мин).
Скорость твердения определяют интенсивностью реакций взаимодействия вяжущего вещества с водой. У гипсовых вяжущих она составляет 1—2 ч. Твердение гашеной извести протекает годами и десятилетиями. Цементы по скорости твердения различают: обычные (с нормированием прочности в возрасте 28 сут), быстротвердеющие (с нормированием прочности в возрасте 1 и 28 сут), особо •быстротвердеющие (с нормированием прочности в возрасте 1 сут :.и менее).
Прочность характеризует способность вяжущего вещества после затвердевания воспринимать без разрушения сжимающие, растягивающие и другие внешние нагрузки. Чем выше прочность камня и чем быстрее она достигается, тем-выше качество вяжущего. Прочность искусственного камня зависит от многих факторов: вида вяжущего, степени его измельчения, водопотребности, условий и длительности твердения. Для большинства гидравлических вяжущих прочность оценивают испытанием на изгиб балочек 40x40X160 мм и их половинок на сжатие из раствора 1 : 3 при водоцементном отношении 0,4 в возрасте 28 сут. По прочности различают цементы: высокопрочные (М550, 600 и выше), повышенной прочности (М500), рядовые (М300 и 400), низкомарочные (ниже М300). Высокой прочностью характеризуются также вяжущие автоклавного твердения. Прочность воздушных вяжущих значительно ниже (5—20 МПа).[1]
1.2 Воздушные вяжущие вещества
Воздушные вяжущие вещества в результате смешивания с водой способны отвердевать и сохранять прочность только на воздухе. Под воздействием воды изделия на их основе постепенно разрушаются. Поэтому воздушные вяжущие вещества используются только в наземных строительных сооружениях.
В группу воздушных вяжущих входит воздушная известь, а также гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества.
Воздушная известь может быть нескольких видов: негашеная комовая известь, негашеная молотая известь, гидратная известь (пушонка).
Гипсовые вяжущие вещества изготовляют из гипсового камня, представляющего собой, в основном, двуводный гипс — CaS04 ·2H2 0, ангидрита, состоящего главным образом из безводного гипса — CaS04 , и некоторых отходов химической промышленности, содержащих преимущественно двуводный или безводный сульфат кальция. Химически чистый двуводный гипс состоит из 32,56% СаО; 46,51% S03 и 20,93% воды, а ангидрит—из 41,19% СаО и 58,81% S03 . Двуводный гипс — мягкий минерал, его твердость по шкале Мооса равна 2. Твердость ангидрита колеблется в пределах 3—3,5. Плотность двуводного гипса 2,2—2,4, а ангидрита — 2,9—3,1. Растворимость двуводного гипса, пересчитанного на CaS04 в воде, равна 2,05 г в 1 л воды при 20 °С. Растворимость ангидрита— 1 г на на 1 л воды.
Известны два магнезиальных вяжущих вещества: каустический магнезит и каустический доломит. Каустическим магнезитом называется продукт, получаемый обжигом магнезита (MgC03 ) с последующим его измельчением в тонкий порошок. Каустический доломит отличается от каустического магнезита тем, что сырьем для его изготовления служит не магнезит, а доломит (CaC03 ·MgC03 ). Оба эти вяжущие вещества затворяют раствором хлористого магния, сернокислого магния или некоторых других солей.
Магнезит (горький шпат) встречается в природе в двух видах — кристаллическом и аморфном. Твердость обоих видов магнезита по шкале Мооса колеблется в пределах 3,5—4,5; плотность 2,9—3,1. Теоретический состав магнезита 47,82% MgO и 52,18% С02 .
Природный магнезит всегда содержит различные примеси: глину, углекислый кальций и др. В зависимости от примесей он бывает белого, желтого, серого is другого цвета. Для аморфного магнезита характерны примесь кремнезема и отсутствие примесей соединений железа. В природе магнезит встречается реже, чем известняк и доломит.
Доломиты являются распространенной горной породой. Твердость доломита по шкале Мооса 3,5—4; плотность 2,85—2,95. Теоретическое содержание в доломите СаСОз — 54,27%; MgC03 —45,73% или в окислах: СаО —30,41%; MgO —21,87% и С02 — 47,72%.
Природный доломит имеет обычно некоторый избыток углекислого кальция. Кроме того, в доломите встречаются глинистые и другие примеси. Цвет доломита белый, желтый и буроватый, в зависимости от примесей, главным образом железистых соединений.
Известь воздушная – воздушное вяжущее, получаемое путем обжига дробленых известковистых пород (известняка, мела, ракушечника и т. д.), содержащих не более 6% глинистых компонентов. Получаемая известь носит название комовой, а после измельчения – молотой.