Неорганические вяжущие вещества

Гипс высокообжиговый (эстрихгипс) при температурах обжига (800 ... 950°С) помимо обезвоживания гипсового сырья происходит и частичная термическая диссоциация с образованием СаО, активизирующим химическое взаимодействие вяжущего с водой и ускоряющим процессы твердения. Начало схватывания наступает не ранее 2 ч, предел прочности при сжатии составляет 10 .,. 20 МПа, а водостойкость несколько выше, чем у гипсовых вяжущих и ангидритового цемента.[8]

Сырьем для производства воздушной извести служат плотные  известняки, ракушечники, мел, доломитизированные известняки при условии, что содержание глинистых примесей в них не превышает 6%. Сырье обжигают при температуре 1000 ... 1200°С до полного удаления углекислого газа. Обжиг известняка производится в печах различных конструкций: шахтных, вращающихся, с «кипящим» слоем, в циклонно-вихревых печах во взвешенном состоянии, а также на движущихся агломерационных решетках. Распространен обжиг в шахтных печах, которые надежны в эксплуатации, позволяют использовать местные виды топлива и требуют меньшего его расхода. (рис. 2.3.)

 

Рис.2.3.Шахтная печь: 1 —  загрузочное устройство; 2 — отвод  газов; 3 — фурма; 4 — выносной горн: 5 — шлаковое окно; 6 — штейновый  шпур; 7 — внутренний горн.

После обжига получают комовую  известь или известь-кипелку (так ее называют из-за бурной химической реакции с водой). Это вещество обладает сильно развитой внутренней микропористостью и большим запасом свободной внутренней энергии, что проявляется при гашении комовой извести, т. е. присоединении воды с выделением большого количества теплоты.

Известняки при обжиге разлагаются на известь СаО и углекислый газ, который полностью удаляется. Реакция разложения известняка обратимая. Молекулярная масса СаСОз составляет 100, а извести — 56, т. е. 44% массы теряется с углекислым газом, поэтому комовая известь обладает значительной пористостью.

Признаком высокого качества извести является высокое содержание в ней СаО + MgO. Недожог и пережог извести в печи снижают ее качество. Особенно опасен пережог — остеклованная известь. Частицы пережога медленно гасятся с увеличением в объеме и могут вызвать трещины в штукатурке и изделиях.

Содержание чистых окислов  CaO + MgO в общем количестве извести называют ее активностью. По активности и содержанию непогасившихся зерен определяется сорт извести.

Если комовую известь  измельчить, получится молотая негашеная. Более распространена в строительстве известь гашеная, получаемая путем затворения водой негашеной извести.

При выделении теплоты  часть воды гашения превращается в пар, под воздействием которого комовая известь превращается в  тончайшие частицы гидратной  извести размером в несколько  микрон с высокой удельной поверхностью.

Гашение извести производится в условиях стройплощадки в творильных ящиках с сеткой для сцеживания разжиженного известкового теста (известкового молока) в гасильную яму, где оно выдерживается длительное время. В заводских условиях известь гасят в специальных барабанных гасителях. Гашение извести производят в пушонку или в известковое тесто. При расходе воды 1 л на 1 кг извести комовой известь превращается в тонкий рыхлый порошок со значительным увеличением в объеме; при расходе воды 2 ... 3 л на 1 кг извести получается известковое тесто, что тоже сопровождается увеличением в объеме. Для получения из пушонки известкового теста ее разбавляют водой. Обычно содержание воды в известковом тесте составляет примерно 50% (по массе). Гашеная известь медленно схватывается и твердеет, обладает низкой прочностью, поэтому кроме гашеной извести в строительстве применяют известь негашеную. По содержанию оксида магния в извести она подразделяется на кальциевую (MgO<5%), магнезиальную (MgO = 5 ... 20%) и доломитовую (MgO = 20 ... 40%); по времени гашения различают известь быстрогасящуюся (время гашения < 8 мин), среднегасящуюся (время гашения 8 ... 25 мин) и медленногасящуюся (время гашения не менее 25 мин).

Сырьем для магнезиальных вяжущих служат магнезит и доломит. Обжиг магнезита производится при температуре 750 ... 800°С (во вращающихся печах до 1000°С) до полного разложения MgСОз на MgO и СО2 с удалением углекислого газа. После помола MgO представляет собой воздушное вяжущее вещество, называемое каустическим магнезитом, оно имеет предел прочности при сжатии 40 ... 60 МПа, достигая иногда до 100 МПа.

Обжиг доломита производят при более низких температурах <в  интервале 650 ... 750сС, так как при  повышении температуры обжига начинает разлагаться и СаСОз с образованием извести.[10] 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Применение  воздушной извести, магнезиальных  и гипсовых веществ 

 

Рассмотренные разновидности  гипсовых вяжущих веществ применяют для различных целей. Строительный и формовочный с большим успехом используется при производстве гипсовых перегородочных панелей, сухой штукатурки, гипсолитных деталей, вентиляционных коробов, огнезащитных и звукопоглощающих изделий. Широкое использование всех этих изделий обусловливается относительной влажностью воздуха не более 60%, так как увлажнение гипсового изделия всегда связано с понижением прочности и ростом необратимых пластических деформаций (ползучести). Известны определенные меры повышения водостойкости гипса и изделий, например добавлением синтетических смол, пропиткой гидрофобными веществами, интенсивным уплотнением при формовании изделий. Особенно эффективным способом повышения водостойкости является переход к смешанным вяжущим веществам на основе гипса.

Гипс высокообжиговый (эстрихгипс) применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов, например искусственного «мрамора», штукатурных растворов, устройства бесшовных полов и подготовки под линолеум.

Особенностью применения магнезиальных вяжущих веществ  является затворение их водными растворами магнезиальных солей, причем начало схватывания наступает не позднее 20 мин, а конец — не позднее 6 ч. Магнезиальные вяжущие вещества имеют хорошее сцепление с органическими заполнителями и применяются для производства ИСК либо с древесными опилками (ксилолита), либо с древесной шерстью — узкой и длинной древесной стружкой (фибролита). Ксилолит используется для изготовления бесшовных полов и облицовочной плитки, фибролит — для производства теплоизоляционных изделий и перегородок помещений в поселковом строительстве.

Воздушная известь — распространенное вяжущее вещество. Растворы из нее  употребляют для каменной кладки. Для этой же цели можно пользоваться и смешанными растворами, состоящими из извести, портландцемента и песка. Они прочнее известковых и пластичнее цементных.

Известковые растворы применяют  также для штукатурных работ  как в смеси со строительным гипсом, так и без него. Извеетково-гипсовые растворы твердеют быстрее известковых, а схватываются медленнее гипсовых. Для штукатурных работ употребляют также известково-цементные растворы. Воздушную известь используют в смеси с активными минеральными добавками для приготовления известково-пуццолановых, известково-шлаковых и ряда других цементов. Известь применяют в качестве вяжущего при производстве известково-песчаных изделий и ряда других бесцементных строительных деталей. В чистом виде или в смеси с мелом и красителями известь служит материалом для побелок, окрасок и декоративных целей.

В настоящее время для  строительных целей применяется  лишь около половины всей выпускаемой  извести. Остальное количество используется в химической, сахарной, металлургической, целлюлозно-бумажной и некоторых  других отраслях промышленности, а  также в сельском хозяйстве.[9]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Способ получения влагостойких изделий на основе гипса  

 

Изобретение относится к  способу получения влагостойкого  изделия на основе гипса, включающему смешивание силоксановой эмульсии с водой для затворения, используемой для получения указанного изделия на основе гипса, смешивание небольшого количества намертво обожженного оксида магния с обожженным гипсом, смешивание указанной смеси силоксановая эмульсия/вода для затворения с указанной смесью обожженный гипс/оксид магния для образования водной суспензии и формование указанной суспензии и предоставление возможности отформованной суспензии затвердеть для образования влагостойкого изделия на основе отвердевшего гипса. Изобретение также относится к способу введения силоксана при образовании влагостойкого изделия на основе гипса, к гипсовой влагостойкой плите. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение водоотталкивающих свойств изделий на основе гипса.

Настоящее изобретение относится  к способу получения влагостойких изделий на основе гипса, например гипсовых плит, армированных гипсовых композитных плит, штукатурок, технологичных материалов, материалов для обработки мест соединения и звукоизолирующих плиток посредством добавления небольшого количества силоксана в водную суспензию, используемую для получения изделия на основе гипса. Более конкретно, настоящее изобретение относится к добавлению небольшого количества катализатора, представляющего собой обожженный при высоком нагреве оксид магния, в водную суспензию для улучшения отверждения силоксана.

Гипс представляет собой  встречающийся в природе минерал, который обычно находят в старых котловинах солевых озер, вулканических  отложениях и пластах глины. С  химической точки зрения гипс является двуводным кристаллогидратом сульфата кальция (CaSO₄·2H₂O). Это вещество также получают как побочный продукт в различных промышленных способах.

Гидратную воду удаляют умеренным  нагреванием двуводного кристаллогидрата сульфата кальция, в ходе способа, называемого кальцинирующим обжигом, и в зависимости от температуры и времени воздействия может образовываться либо полуводный кристаллогидрат сульфата кальция (CaSO₄ SH₂O), либо безводный сульфат кальция (CaSO₄). Термин «обожженный гипс» в том виде, как используется в данном документе, относится как к полуводной, так и безводной формам сульфата кальция.

Обожженный  гипс способен реагировать с водой с образованием двуводного кристаллогидрата сульфата кальция, который представляет собой весьма твердый и жесткий продукт и в данном документе назван «отвердевшим гипсом».

Примером обычного продукта из гипса является гипсовая плита, которую широко используют в качестве конструкционной стеновой плиты. Вообще говоря, гипсовая плита включает в себя внутреннюю часть, полученную из водной суспензии обожженного гипса, который гидратируется с образованием отвердевшего гипса. Обычно плита имеет футеровку из бумажных листов, приклеенных к ее обеим поверхностям.

Характерной чертой отвердевшего гипса является то, что он имеет тенденцию поглощать воду. В качестве иллюстрации гипсовая внутренняя часть, не содержащая влагостойких добавок, может поглощать вплоть до 40-50 вес.% воды при погружении в нее примерно на 2 часа при температуре 70°F. В применениях, когда изделие из гипса подвергают воздействию воды или влажности, эта особенность является нежелательной. Поглощение воды гипсом ведет к снижению прочности изделия, делает изделие уязвимым по отношению к росту микроорганизмов и приводит к деламинированию поверхностей.

Гипсовую плиту можно  также использовать в ванных комнатах в качестве подложки, которую покрывают  пластиковой или керамической плиткой, и по этой причине ее часто называют «подкладным листом для плитки». В применениях таких, как эти, важным является то, что гипсовая плита проявляет хорошую влагостойкость.

Эти изделия предшествующего  уровня техники, подобно обычной  гипсовой стеновой плите, гипсовой плитке, гипсовому блоку, гипсовым слепкам  и им подобным, обладают относительно невысокой устойчивостью по отношению  к воздействию воды. Когда, например, обычную гипсовую стеновую плиту  погружают в воду, плита быстро поглощает значительное количество воды и намного теряет свою прочность. Эксплуатационные испытания показали, что при погружении согласно тесту ASTM Test 1396 вещества внутренней части гипсовой плиты в воду на 2 часа примерно при 70°F поглощение воды сверх 40% является обычным. В прошлом делались многочисленные попытки улучшить влагостойкость изделий из гипса. Эти попытки включали введение водонепроницаемых материалов, таких как металлсодержащие мыла, асфальты, силоксаны, смолы и т.д., в дисперсию полуводного кристаллогидрата сульфата кальция. Они также включали попытки покрыть готовое изделие из гипса водонепроницаемыми пленками или покрытиями. В патенте Patent 2198776 авторами King и Camp раскрыт один конкретный пример прошлых попыток сделать гипс полностью водонепроницаемым посредством добавления водоотталкивающих веществ. Он иллюстрирует добавление парафина, силоксана, асфальта и т.п. в водную суспензию посредством распыления расплавленного материала в суспензию.

Настоящее изобретение относится  к улучшенному способу получения  влагостойких гипсовых композиций, которые  включают силоксан для придания изделию  из отвердевшего гипса влагостойкости.

Выражение «влагостойкий» следует понимать как означающее способность заранее изготовленного строительного элемента, как определено выше, ограничивать поглощение воды гипсовой основой при все еще сохраняющейся неизменности размеров и механической целостности строительного элемента, о котором идет речь.

В зависимости от страны эту влагостойкость классифицируют или регулируют специальными стандартами. Стандарты ASTM 630/630М-96а и ASTM 1398 требуют, в частности, чтобы при погружении такого изделия на основе гипса в воду на два часа поглощение воды гипсовой основой составляло менее 5% и абсорбция на поверхности (называемая эквивалентом Кобба) была менее 1,60 г/м².

В подобном способе трудно контролировать количество водоотталкивающего реагента, включенного в гипсовую основу, например, в форме силиконового масла, и поэтому не используется потенциал водоотталкивающего реагента.

Использование силоксанов для  получения влагостойких изделий  на основе гипса, таких как гипсовая стеновая плита, хорошо известно. Как правило, небольшое количество силоксана добавляют в водную суспензию, используемую для получения изделия на основе гипса, изделие формируют и высушивают.