Неорганические вяжущие строительные материалы

Лекция № 6.

Неорганические вяжущие строительные материалы.

Основные вопросы.

Классификация неорганических вяжущих материалов.

Основы твердения вяжущих материалов. Коррозия цементного камня и бетона

Неорганическими вяжущими материалами называются системы, состоящие из одного или нескольких неорганических веществ, превращающихся в реакциях с водой в камневидные тела.

Признаки неорганических вяжущих материалов:

1) Гидрофильность (хорошая смачиваемость водой);

2) способность образовывать вяжущее тесто;

3) Пластичность вяжущего теста (способность к деформации)

4) способность переходить в твердое состояние без постороннего воздействия.

Классификация неорганических вяжущих материалов:

1. По отношению к воде:

Неорганические вяжущие материалы воздушные гидравлические в реакциях с водой превращаются в камень, способны сохранять прочность только на воздухе в реакциях с водой превращаются в камневидные тела. Прочность камневидных тел сохраняется на воздухе, в воде и под водой (воздушная известь, строительный гипс, магнезиальный цемент, портландцемент, глиноземистый цемент)

Классификация неорганических вяжущих материалов:

2. По скорости твердения неорганические вяжущие материалы быстротвердеющие медленнотвердеющие, например, гипс (время его твердения составляет несколько десятков минут) например, портландцемент (время его твердения составляет несколько дней).

Физико-химические свойства неорганических вяжущих веществ:

Неорганические вяжущие должны обладать высокой степенью дисперсности (быть хорошо измельчены). Чем выше степень дисперсности вяжущего, тем больше общая площадь поверхности частиц.Поверхностные молекулы, обладая повышенной энергией, активно взаимодействуют с водой, поэтому материал быстрее набирает прочность. Для того чтобы облегчить процесс измельчения вяжущего, используют специальные поверхностно-активные добавки - диспергаторы.

Диспергаторы. На цементных заводах для интенсификации помола применяют мылонафт, асидол, кубовые остатки синтетических жирных кислот. Добавки вводят в мельницы в количестве 0,05 - 0,3 % от веса измельчаемого материала. Такие вещества адсорбируются на поверхности раздела, в результате ослабевают связи между молекулами твердого вещества, оно легче измельчается. Диспергаторы предотвращают повторное слипание мелких частиц друг с другом и налипание частиц на стенки мельниц и поверхности шаров в шаровых мельницах.

Неорганические вяжущие должны быть пластичными, т.е. способными изменять свою форму под действием усилия и сохранять её после снятия нагрузки. Чем выше пластичность вяжущего, тем более плотным, а значит прочным, водо-, коррозионно- и морозостойким будет затвердевший материал. Для повышения пластичности используют специальные пластифицирующие добавки:

- воздухововлекающие,

- гидрофилизующие

- гидрофобизующие.

Пластифицирующие добавки: воздухововлекающие, гидрофилизующие, гидрофобизующие, при перемешивании смеси вяжущего создают пену, вовлекая воздух в смесь. Вовлеченный воздух увеличивает объем вяжущего теста, снижает внутреннее трение смеси и ее структурную вязкость, повышает пластичность и удобоукладываемость бетонной смеси улучшают смачивание частиц вяжущего водой. Например, лигносульфонаты. Молекулы лигносульфонатов адсорбируются на поверхности частиц вяжущего, при этом нарушается строгая ориентация молекул воды в тонких пленках и облегчается их взаимодействие со «свободной» водой. Это облегчает перемещение частиц вяжущего относительно друг друга и повышает пластичность смеси. Облегчают перемещение частиц вяжущего не только друг относительно друга, но и относительно частиц заполнителя, поэтому они эффективны для смесей с низким содержанием вяжущего и большой долей заполнителя. Эти добавки не только увеличивают пластичность смеси, они снижают количество воды, необходимое для приготовления цементного теста, а также несколько замедляют время схватывания. Например, мылонафт, асидол, натриевые мыла смоляных кислот

Химические процессы при получении вяжущих веществ:

Реакции разложения твердых веществ с удалением летучих продуктов. Это реакции дегидратации и декарбонизации. Например: получение извести, глиноземистого цемента.

2. Гетерогенные реакции твердого вещества с жидкой фазой (расплавом). Например: реакции образования силикатов и алюминатов, протекающие при производстве щелочносиликатных вяжущих веществ.

3. Гетерогенные реакции между частицами твердых веществ в отсутствие жидкой фазы. Например: реакции образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция, протекающих при производстве портландцемента.

Основы твердения неорганических вяжущих материалов:

Основные стадии твердения вяжущих материалов, по теории А. Байкова твердение вяжущих веществ идет в три стадии:

1) Стадия затворения (насыщения) соответствует замешиванию порошкообразного вяжущего с водой. Здесь идут процессы растворения вяжущего и образование насыщенного раствора, процессы гидролиза и гидратации. Для затворения берут ограниченное количество воды, необходимое для образования пластичной массы. Прочности пока нет.

2) Стадия схватывания (коллоидации) соответствует потере пластичности тестом, характеризуется выделением малорастворимых веществ из насыщенных растворов в коллоидном состоянии в виде гелей. Конец схватывания характеризуется полной потерей эластичности. Нарастает прочность, т.к. между веществами образуются кристаллические сростки.

3) Стадия твердения (кристаллизации) соответствует нарастанию механической прочности и образованию камневидного тела, что происходит за счет кристаллизации коллоидных частиц из очень мелких в более крупные кристаллы, которые срастаются между собой, образуя твердый материал.

Воздушные вяжущие.

Воздушные вяжущие известковые вяжущие вещества гипсовые вяжущие вещества.