Мінеральні в'яжучі речовини та їх класифікація

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Кафедра Матеріалознавства та обробки матеріалів

Реферат

На тему: Мінеральні в'яжучі речовини та їх класифікація

Виконала: ст. гр. ПЦБбф-14 Мала Олеся

Перевірив: проф. Сторожук М.А

Дніпро, 2016 рік

Мінеральними в'яжучими речовинами називають штучно одержувані порошкоподібні тонко дисперсні матеріали, які при взаємодії з водою (водяними розчинами) утворять пластичне тісто, здатне в результаті фізико-хімічних процесів твердіти, тобто переходити в каменеподібний стан. Таким чином, в'яжучі речовини можуть скріплювати між собою камені (наприклад, цегла) або зерна піску, гравію та щебеню. Це властивість мінеральних в'язких речовин дозволяє широко використовувати їх для готування будівельних розчинів і бетонів, а також для виробництва різних безвипалювальних штучних кам'яних матеріалів, виробів і деталей, клеючих і фарбових сумішей. Це найбільша за номенклатурою, найпоширеніша, щодо застосування, група будівельних матеріалів.

В'яжучі речовини за складом поділяються на:

1. Неорганічні (вапно, цемент, будівельний гіпс, рідке скло та ін), які зачиняють водою (рідше водними розчинами солей).

2. Органічні (бітуми, дьогті, тваринний клей, полімери), які переводять в робочий стан нагріванням, розплавленням або розчиненням в органічних рідинах.

Органічні в'яжучі речовини представляють собою природні або штучні тверді, в'язкопластичні або рідкі (при нормальній температурі) продукти, здатні змінювати свої фізико-механічні властивості залежно від температури. Залежно від хімічного складу, виду сировини і технології виробництва органічні в'яжучі речовини поділяють на бітуми і дьогті.

Мінеральні (неорганічні) в'яжучі речовини отримують шляхом випалювання в печах природних кам'яних матеріалів (вапняків, гіпсу, ангідриту, доломіту, магнезиту) або їх сумішей з глиною. Шматки, отримані після випалу, з допомогою помелу перетворюють в тонкий порошок. Чим менше розмір зерен після помелу, тим вище активність (якість) в'яжучого.

Залежно від умов твердіння мінеральні в'яжучі поділяють на повітряні, гідравлічні, кислотостійкі та в'яжучі автоклавного твердіння.

· Повітряні в'яжучі речовини.

Повітряні в'яжучі після замішування здатні твердіти і довгостроково зберігати свою міцність тільки в повітрі. Під впливом води вироби на їх основі поступово руйнуються. Тому повітряні в'яжучі речовини використовуються тільки в наземних будівельних спорудах.

До цієї групи належать гіпс, ангідрит, магнезіальні в'яжучі, повітряне вапно.

Ш Гіпсові в'яжучі речовини

Гіпсові в'яжучі є типовим прикладом повітряних в'яжучих речовин.

Ці в'яжучі складаються з напівводяного сульфату кальцію - напівводяні гіпсові в'яжучі, або з безводного сульфату кальцію - ангідритові в'яжучі.

До напівводяних гіпсовим в'яжучим матеріалами відносяться: будівельний гіпс, формувальний гіпс, високоміцний гіпс, гіпсоцементнопуццоланових в'яжучий.

Ангідритові гіпсові в'яжучі матеріали включають: ангідритовий цемент, оздоблювальний ангідритовий цемент, естрих-гіпс (високообжіговий гіпс).

- Будівельний гіпс.

Будівельний гіпс отримують шляхом термічної обробки дробленого або попередньо розмолотого гіпсового каменю при температурі 140-190 ° у різних випалювальних апаратах - варильних котлах, обертових печах, а також установках, що дозволяють поєднувати помел й випал. Сировина дробиться в щокових або молоткових дробарках, помел проводиться в роликових відцентрових млинах, шахтних і аеробільних млинах.

Будівельний гіпс застосовується для виробництва гіпсових виробів, які виготовляються з гіпсового тісту або гіпсових розчинів і бетонів. Розчини на основі будівельного гіпсу використовуються також для штукатурних і кладок.

- Формувальний гіпс.

Формувальний гіпс отримують в основному тими ж способами, що і будівельний, але з більш чистої сировини. Формувальний гіпс має більш тонкий помел - залишок на ситі становить не більше 2,5% за вагою. Терміни схоплювання приблизно такі ж, як і у будівельного гіпсу. Межа міцності при розтягуванні зразків, висушених до постійної ваги, - не менше 25 (кг/см²). Об'ємне розширення виробів при затвердінні обмежено 0,15%. Формувальний гіпс застосовується у вигляді тесту для виготовлення різних форм в керамічній промисловості, а також для архітектурних деталей.

- Високоміцний гіпс

Високоміцний (технічний) гіпс виготовляється шляхом обробки гіпсового каменю насиченою парою під тиском більше 1,3 атм в спец. замкнутих апаратах (автоклавах, демпферах, самозапарніках) з подальшою сушкою матеріалу. Терміни схоплювання високоміцного гіпсу мало відрізняються від тих же термінів будівельного гіпсу. Вироби на основі високоміцного гіпсу відрізняються підвищеними пластичними деформаціями при роботі під навантаженням.

- Естрих-гіпс

Естрих-гіпс (високообжіговие гіпс) одержують шляхом випалу природного гіпсового каменю або природного ангідриту при температурі 900 ° і вище з помелом обпаленого продукту в порошок. При цьому крім ангідриту, утворюється вільна вапно, яка і служить каталізатором. Він повільно схоплюється і твердне.

Ш Магнезіальні в'яжучі речовини

Це каустичний магнезит і каустичний доломіт - це дисперсні порошки, головною складовою частиною яких є оксид магнію. Особливістю цих в'яжучих є те, що вони замішуються не водою, а водними розчинами солей. Магнезіальні цементи, відомі як цементи Сореля, не потребують вологих умов твердіння, забезпечують високу вогнестійкість, низьку теплопровідність, підвищені зносостійкість іміцність утвореного штучного каменю.

Як сировину для магнезіальних в'яжучих найчастіше використовують магнезит MgCO₃. Магнезит випалюють при температурі 750…850 ^оС до повного розкладання MgCO₃ на оксиди.

Магнезіальні в'яжучі речовини характеризуються високою міцністю при стиску, що досягає 60…100 МПа, високою адгезією до заповнювачів.

Ш Повітряне вапно

Це продукт випалювання не до спікання при температурі 1000…1200^оС кальцієво-магнієвих гірських порід (вапняку, крейди, вапняку-черепашнику, доломітизованого вапняку), що містять не більше 6 % глинистих домішок. Високодисперсний кремнезем і глинисті домішки при їхньому обмеженому вмісті 5…7 % і відповідно вибраному режимі випалювання не знижують якість вапна. Домішки гіпсу й піриту не бажані, оскільки сприяють утворенню вапна, яке гаситься повільно.

Повітряне вапно поділяють на:

а) негашене грудкове (вапно-кипілка) - продукт випалювання карбонатних порід;

б) негашене мелене - продукт помелу грудкового вапна;

в) гідратне (гашене) вапно - тонкий пухкий порошок, який утворюється при змішуванні грудкового вапна з водою.

Повітряне вапно характеризується пластичністю, пов'язаною з його високою водоутримувальною здатністю, внаслідок чого вапняні розчини мають високу легкоукладальність, рівномірно розподіляються тонким шаром на поверхні цегли або бетону, добре зчіплюються з ними. Повітряне вапно використовують для приготування мурувальних розчинів, а також для виготовлення штучних бетонних виробів, силікатної цегли та інших вапняно-піщаних виробів автоклавного твердіння, фарбових сумішей.

· Гідравлічні в'яжучі речовини.

Гідравлічні в'яжучі речовини - найчисленніша група в'яжучих. Здатні тверднути і зберігати твердість на повітрі і у воді. До них відносяться вапно гідравлічне, романцемент, портландцемент і деякі інші матеріали.

Ш Гідравлічне вапно

Це продукт, отриманий випалюванням мергелястих вапняків, що містять від 6 до 20 % глинистих або високодисперсних піщаних домішок.

Основними операціями при виробництві гідравлічного вапна є добування сировини, її подрібнення, випалювання і помел. Процес випалювання здійснюють у шахтних або обертових печах при температурі від 900 до 1150, а іноді 1200 ^оС.

За вимогами ДСТУ Б В. 2.7-90-99 вапно вважається слабко гідравлічним, якщо межа міцності при стиску на 28 добу твердіння становить 1,7; при згині - 0,4 МПа; сильно гідравлічним, якщо межа міцності при стиску та згині на 28 добу твердіння становить 5, та 1,0 МПа відповідно.

Гідравлічне вапно застосовують для приготування будівельних розчинів підвищеної водостійкості, мурувальних і штукатурних розчинів, для виробництва вапняно-пуцоланових цементів, легких і важких бетонів низьких класів, для виготовлення стінового каміння, призначеного для експлуатації в умовах різної вологості, для стабілізації ґрунтів при будівництві шляхів із малою інтенсивністю руху. Ця речовина входить до складу сухих будівельних сумішей і широко використовується для виготовлення шпаклівок, замазок і фарб. Гідравлічне вапно можна застосовувати як основу під фресковий живопис, тобто при нанесенні малюнків розбавленими у воді мінеральними фарбами на свіжу штукатурку.

Ш Романцемент найчастіше розглядають як один з етапів у розвитку технології отримання гідравлічних в'яжучих речовин, подібних до портландцементу. Його виготовляють випалюванням не до спікання та наступним помелом вапнякових або магнезіальних мергелів, які містять понад 25 % глинистих домішок. Для регулювання властивостей у романцемент можна вводити до 5 % гіпсу і до 15 % активних мінеральних добавок.

Ш Портландцемент - гідравлічна в'яжуча речовина, яку виготовляють спільним тонким подрібненням клінкеру з гіпсом або іншими добавками.

Портландцементний клінкер отримують випалюванням до спікання (при температурі приблизно 1450 ^оС) сировинної суміші. Гіпс до складу портландцементу вводять для регулювання строків тужавлення і підвищення міцності. портландцемент будівельний в'яжучий гіпс

Сировиною для виготовлення портландцементного клінкеру можуть бути карбонатні породи (приблизно 75 %) в суміші з алюмосилікатними речовинами (25 %). Як карбонатні породи використовують вапняки, крейду, вапняки-черепашники, вапнякові туфи, а як алюмосилікатний компонент - глини, але при відповідному економічному обґрунтуванні можна застосовувати суглинки, леси, аргіліти й глинисті сланці. Як сировину використовують природні суміші вапняків з глинами - мергелі.

У залежності від способу підготовки сировини існує три способи виробництва портландцементу:

1. Сухий (Вапняк і глина подрібнюються при вологості 2-4%. Подрібнення проводиться в кульових дробарках (кульових млинах).)

2. Мокрий (Вапняк і глину подрібнюють в мокрому стані при вологості 50-60%)

3. Комбінований (Сировинні компоненти подрібнюються в мокрому стані, а перед випаленням висушуються)

Різновиди портланд-цементу:

1. Швидкотвердіючий портландцемент (має нормовану міцність на третю добу.)

2. Пластифікований портландцемент (Володіє зниженою водопотребою за рахунок введення невеликої кількості (до 3%) пластифікуючих добавок.)

3. Гідрофобний портландцемент

4. Тампонажний портланд-цемент (Для гідроізоляції нафтових і газових свердловин.)

5. Білий і кольорові портландцементи (На основі білих цементів можна отримати кольорові шляхом введення лугостійких пігментів.

Кольорові цементи використовуються для виготовлення підлог. )

6. Пуцолановий портланд-цемент (Містить до 60% активних мінеральних добавок (АМД). Такий цемент краще працює під водою, ніж на повітрі.)

7. Шлако-портланд-цемент (Містить до 40% тонкомолотого доменного гранульованого шлаку.)

8. Розширювальний портланд-цемент(Отримують при сумісному помелі клінкеру, высокоглиноземистого шлаку, гіпсу та гідравлічних добавок. На відміну від звичайного портландцементу розширюється цемент навіть при твердінні на повітрі збільшується в обсязі.)

9. Напружувані портланд-цемент.

10. Безусадовий портланд-цемент.

· Кислотостійкі в'яжучі речовини

Кислотостійкі в'яжучі речовини - це в'яжучі речовини, які можуть тривало експлуатуватися при впливі кислот. Приклад: кислототривкі, кремній фтористим, кварцові цементи та ін.

Ш Кислотостійкий цемент

Це кварцево-кремнефтористий цемент, що є сумішшю тонкомеленого кварцового піску й кремнефтористого натрію. Замішують цемент рідким склом, водяним розчином силікату натрію або силікату кальцію. Мікро-наповнювачами в такому цементі є хімічно стійкі породи - кварцит, діабаз, андезит та ін. Кремнефтористий натрій є прискорювачем твердіння, підвищує кислото- і водостійкість матеріалів на основі кварцового кремнефтористого цементу.

Кислотостійкий цемент застосовують для виготовлення розчинів, бетонів і оздоблювальних матеріалів, які експлуатуються в умовах дії сильних кислот (сірчаної, соляної, азотної та ін.). Без спеціальних добавок він неводостійкий, його не можна застосовувати в середовищах, що містять фтористоводородну, кремнефтористу, вищі жирні кислоти й луги. Матеріали й вироби на кислотостійкому цементі руйнуються при дії водяної пари. За фізико-механічними властивостями вони наближаються до матеріалів на клінкерних цементах. Водостійкість матеріалів підвищують ущільненням, обробкою поверхні спеціальними розчинами, термообробкою, неорганічними добавками і такими, що полімерізуються. Введенням до складу цементу гідрофобізуючих добавок одержують кислототривкий водостійкий цемент (КВЦ). Застосування останнього не допускається при будівництві й ремонті житлових будинків і підприємств харчової промисловості.

· В'яжучі речовини автоклавного твердіння

В'яжучі автоклавного твердіння - це речовини, здатні тверднути і давати міцний цементний камінь у автоклавах при підвищених температурі, тиску та вологості. До таких в'яжучих належать вапняно-кремнеземисті, вапняно-шлакові, нефеліновий цемент.

Виділяють такі групи в'яжучих автоклавного твердіння:

1) силікатні, виготовлювані з сировинної суміші, що містить вапно (гашену чи мелену кипілку) і кварцовий пісок, які утворюють силікати кальцію в процесі автоклавної обробки;

2) шлакові, виготовлювані з використанням металургійних чи паливних шлаків як кремнеземистого компонента;

3) зольні, виготовлювані з застосуванням золи від спалювання вугілля, сланців, торфу;

4) в'яжучі, виготовлювані з використанням відходів хімічної (нефеліновий шлам тощо) та гірничодобувної промисловості.

Основними вихідними компонентами автоклавних матеріалів є в'яжучі автоклавного твердіння та заповнювачі. В'яжучі автоклавного тверднення - це речовини, здатні при автоклавному синтезі, який відбувається у середовищі насиченої водяної пари, затвердів ати з утворенням міцного щільного цементного каменю.

В'яжучі автоклавного твердіння при нормальних температурних умовах, вологості та при пропарюванні характеризується низькою активністю. Однак їх реакційна здатність при досягаємих в автоклавах температурах та тиску різко піднімається, що дозволяє отримувати штучні кам'яні матеріали високої міцності.

В'яжучі автоклавного твердіння ділять на безклінкерні - на основі вапна з кремнеземистими та алюмосилікатними компонентами (вапняно-кремнеземисті, вапняно-зольні, вапняно-шлакові, вапняно-нефелінові та ін.) та змішані - на основі портландцементу та вапна з кремнеземистими та алюмосилікатними компонентами (піщанисті, шлакові, пуцоланові цементи)

В виробництві автоклавних матеріалів найбільше використовується вапняно-кремнеземисті в'яжучі, основними компонентами яких служать повітряне будівельне вапно та молотий кварцовий пісок.

Размещено на Allbest.ru