Воздушные неорганические вяжущие вещества применяемые в строительстве

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………………….3

1. Неорганические вяжущие  вещества…………………………………………………5

1.1 Общие сведения и  классификация………………………………………………….5

1.2 Воздушные вяжущие вещества……………………………………………………6

2. Производство и применение  вяжущих веществ…………………………………….8

2.1 Основа производства  неорганических вяжущих веществ………………………9

2.2 Производство воздушных  вяжущих веществ……………………………………13

2.3 Применение воздушной  извести, магнезиальных и гипсовых  веществ………...16

Заключение……………………………………………………………………………...19

Список используемой литературы…………………………………………………….21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В штукатурных растворах  применяют неорганические вяжущие  вещества, заполнители, воду и различные  добавки. Для декоративных штукатурок в качестве заполнителя применяют  каменную крошку, получаемую дроблением природного камня, пигменты для придания раствору заданного цвета.

Вяжущие вещества — строительные материалы, применяемые для изготовления бетонов и растворов. Вяжущие  вещества, применяемые в штукатурных  работах, подразделяются на три основные группы: минеральные (воздушные и  гидравлические); органические и смешанные  со специальными свойствами.

Вяжущие материалы разделяют  также на марки. Марка вяжущего характеризует  его прочность при сжатии при  стандартном методе испытания.

Вяжущие материалы различают  и по скорости твердения. Наибольшей быстротой твердения обладают гипсовые вяжущие (несколько часов). Медленнее  других твердеет воздушная известь (в течение нескольких месяцев).

Неорганические вяжущие  вещества появились примерно за 3...4 тыс. лет до н.э. Тогда получали их путем обжига гипсового камня, известняков  и применяли при возведении сооружений. Для повышения водоустойчивости к вяжущим веществам прибавляли тонкоизмельченные минеральные  порошки, например вулканические пеплы  и пемзу.

В России первые руководства  по изготовлению неорганических веществ  появились в XVIII в. Они обобщали опыт русских ученых с описанием способов получения строительного гипса и гидравлической извести. Так, В. М. Севергин доказывал целесообразность использования известняков с глинистыми примесями, а также мергелистых пород для получения водоустойчивых вяжущих веществ. В Петербургском институте путей сообщения в 1822 г. проф. Шарлевилем были опубликованы научные исследования мергелистых пород для получения гидравлической извести и цементов. Автор указывал, что при обжиге таких пород или смесей известняков и глин возникают химические взаимодействия между составными частями. Принципиально новым явились основные положения технологии производства гидравлического вяжущего, изложенные в работе Е. Г. Челиева, опубликованной в 1825 г. Он рекомендовал температуру обжига сырьевой смеси из известняков и глин свыше 1100. В работе Челиева содержатся основные элементы современной технологии цементов.

В физико-химические основы производства огромный вклад внесли труды Д. И. Менделеева, а также  работы А. Р. Шуляченко,. И. Г. Малюги, Н. Н. Лямина, Н. А. Белелюбского, В. Н. Черномского и других в конце XIX и начале XX в. Сырьевой базой для производства неорганических вяжущих веществ являются горные породы и побочные продукты промышленности. Среди горных пород для этих целей используют сульфатные — гипс и ангидрит; карбонатные — известняк, мел, известковые туфы, ракушечник, мрамор, доломиты, доломитизированные известняки, магнезит; мергелистые — известковые мергели; алюмосиликатные — нефелины, глины, глинистые сланцы; высокоглиноземистое сырье — бокситы, корунды и др.; кремнеземистые горные породы — кварцевый песок, трассы, вулканический пепел (пуццолана), диатомит, трепел, опока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Неорганические  вяжущие вещества

1.1 Общие сведения  и классификация

Вяжущие вещества – вещества, выполняющие функцию цементирующего компонента. По происхождению вяжущие  вещества могут быть как органическими, так и неорганическими.

Вяжущие – вещества, способные  затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущее  вещество скрепляет между собой  камни либо зёрна песка, гравия, щебня. Это свойство вяжущих используется для изготовления: бетонов, силикатного  кирпича, асбоцементных и других необожжённых искусственных материалов; строительных растворов – кладочных, штукатурных и специальных.

Вяжущие вещества по составу  делятся на:

1. неорганические (известь, цемент, строительный гипс, жидкое стекло и др.), которые затворяют водой (реже водными растворами солей).

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.

Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой  пластичную 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.

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—470К, например известково-кремнеземистые вяжущие. [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 — CaS0₄·2H₂0, 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 CaS0₄в 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 и 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.

Строительную известь  получают путем обжига (до удаления углекислоты) из кальциево-магниевых  горных пород — мела, известняка, доломитизированных и мергелистых известняков, доломитов. Для производства тонкодисперсной строительной извести гасят водой или размалывают негашеную известь, вводя при этом минеральные добавки в виде гранулированных доменных шлаков, активные минеральные добавки или кварцевые пески. Строительную известь применяют для приготовления строительных растворов и бетонов, вяжущих материалов и в производстве искусственных камней, блоков и строительных деталей. В зависимости от условий твердения различают строительную известь воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно-сухих условиях, и гидравлическую, обеспечивающую твердение растворов и бетонов и сохранение ими прочности как на воздухе так и в воде. Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида бывает кальциевая, магнезиальная и доломитовая. Воздушную известь подразделяют на негашеную и гидратную (гашеную), получаемую гашением кальциевой, магнезиальной и доломитовой извести. Гидравлическую известь делят на слабогидравлическую и сильногидравлическую. Различают гидравлическую известь комовую и порошкообразную. Порошкообразная известь бывает двух видов: молотая и гидратная (гашенная вода). Комовую известь выпускают без добавок и с добавками. Строительную негашеную известь по времени гашения делят на быстрогасящуюся — не более 8 мин, среднегасящуюся — не более 25 мин, медленногасящуюся — более 25 мин. Строительную воздушную известь получают из кальциево-магниевых карбонатных пород. Технологический процесс получения извести состоит из добычи известняка в карьерах, его подготовки (дробления и сортировки) и обжига. После обжига производят помол комовой извести, получая молотую негашеную известь, или гашение комовой извести водой, получая гашеную известь.[4]

 

2. Производство  и применение вяжущих веществ

2.1 Основа производства  неорганических вяжущих веществ

Основу производства неорганических вяжущих веществ составляют следующие  технологические переделы: добыча сырья, подготовка сырьевой смеси, обжиг и  помол. Все технологические переделы последовательно связаны между  собой и проводятся в строго заданных режимах. Принципиальных отличий при  изготовлении вяжущих нет; различно сырье, следовательно, технические  приемы осуществления указанных  переделов.

Производство вяжущих  веществ связано с переработкой больших количеств разнообразных сырьевых и вспомогательных материалов. Например, для получения 1 т портландцементного клинкера расходуется до 1,5...1,8 т известняка и до 0,2...0,5 г глинистых пород. Учитывая высокую стоимость транспорта, заводы вяжущих веществ строят вблизи месторождений сырьевых материалов, и их добыча входит в общий комплекс технологических операций, осуществляемых заводом.

Добычу нерудных ископаемых осуществляют методом прямой экскавации. Скальные породы (известняки и др.) предварительно разрыхляют взрывами. Мягкие породы (глину  и мел) добывают гидромониторами  в виде текучей массы (шлама).

Доставку сырья на завод  осуществляют железнодорожным, автомобильным  транспортом, ленточными конвейерами  или перекачивают по трубопроводам  в виде шлама.

Обязательной подготовительной операцией в производстве всех вяжущих  является измельчение сырья. При производстве вяжущих из однокомпонентного сырья (извести, гипса и др.) последнее измельчают до кусков примерно одного размера. В противном случае мелкие куски окажутся пережженными, а крупные необожженными, т. е. не будет однородного продукта. Высококачественные вяжущие из смеси нескольких сырьевых компонентов (портландцемент и его разновидности и др.) можно изготовить только из однородной смеси, получаемой тщательным смешением составляющих в тонкоизмельченном виде. Дробление сырья производят в конусных, щековых, молотковых, валковых и других дробилках (рис. 1). Тонкое измельчение (помол) сырья производят мокрым и сухим способами в мельницах.

Рис.1 Щековая дробилка

 

При мокром способе сырьевые материалы измельчают и смешивают  в присутствии воды до образования  сметанообразной водной суспензии  — шлама. Компоненты сырьевой шихты, способные распускаться в воде (глина, мел, мягкий мергель и другие породы), предварительно размучивают (распускают) в специальных аппаратах-болтушках, представляющих собой бетонные резервуары, оборудованные устройствами для размешивания суспензии, а затем направляют на помол в шаровые мельницы (рис.2).