2015-10-22
4148
Активным началом магнезиальных цементов является оксид магния. Сырьем служат природный магнезит MgСО3 и доломит СаСО3∙MgСО3. В соответствии с этим различают два вида магнезиальных цементов – каустический магнезит, получаемый обжигом до полного удаления СО2 при 800-1000° С, и каустический доломит. В отличие от других вяжущих магнезиальные цементы затворяются не водой, а растворами солей MgCl2 или MgSO4, в некоторых случаях – серной или соляной кислотой. При твердении магнезиальных цементов происходит образование Mg(ОН)2 сначала в коллоидном, а затем в кристаллическом состоянии; частично образуется оксихлорид магния
mMgO + MgCl2 + pH2O → (MgO)m∙(MgCl2)∙(H2O)p.
Магнезиальное вяжущее находит применение в производстве ксилолита, фибролита (термоизоляционного, конструктивного и фибролитовой фанеры), пено- и газомагнезита, оснований под чистые полы и других строительных деталей.
Коррозия бетонов.
Камневидное тело портландцемента подвержено коррозии в водах, богатых углекислотой, солями постоянной жесткости СаSО4, MgSО4 и др.
Са(ОН)2 + СО2 → СаСО3 + Н2О углекислотная
коррозия
сульфатная коррозия сопровождается образованием сульфоалюминатов, вызывающих местные напряжения за счет увеличения в объеме изделий, в объеме структуры последних.
3CaO∙Al2О3∙6 H2O + 3 СаSО4 + 25Н2О → 3CaO∙Al2О3∙3СаSО4∙31Н2О.
Для сооружений, соприкасающихся с морской водой, характерна магнезиальная коррозия
3CaO∙Al2О3∙6H2O + 3MgSО4 → 3СаSО4 + 2Al(ОН)3 + 3Mg(ОН)2
при углекислотной коррозии известь, содержащаяся в камне, переводится в легкорастворимый гидрокарбонат кальция и вымывается водой; при сульфатной коррозии образуется цементная бацилла (гидросульфоалюминат), приводящая к растрескиванию бетонного сооружения. При магнезиальной коррозии идет разрушение трехкальциевого гексагидроалюмината с образованием сульфата кальция (образует бациллу) и рыхлой структуры Mg(ОН)2 и Al(ОН)3. Сульфат магния может также взаимодействовать с Са(ОН)2 с увеличением объема
MgSО4 + Са(ОН)2 + 2Н2О → CaSO4∙2H2O + Mg(OH)2.
Образование гипса сопровождается увеличением в объеме, что также приводит к возникновению напряжений в бетоне и его разрушению.
Повысить коррозионную стойкость можно применением добавки к клинкеру кремнеземистого компонента с большой удельной поверхностью. Это объясняется более полным связыванием исходных компонентов в гидросиликаты кальция.
Контрольные вопросы
391. Перечислить общие физико-химические свойства вяжущих веществ. Дать их краткую характеристику.
392. Составить уравнения реакций, которые имеют место при получении вяжущих веществ на основе извести. Привести состав воздушной извести.
393. Описать химические процессы, происходящие при получении портландцементного клинкера.
394. Составить уравнения реакций при взаимодействии с водой минералов портландцементного клинкера.
395. Объясните, почему воздушная известь способна твердеть только на воздухе, в то время как гидравлическая – на воздухе и в воде.
396. Назовите, сколько основных компонентов входят в состав клинкера портландцемента и какой из минералов содержится в наибольшем количестве.
397. Составить уравнения реакций и указать условия полного гидролиза 3СаО∙SiO2.
398. Повышенное содержание каких минералов приводит к ускорению твердения портландцемента? Назвать их. Составить уравнения реакции их взаимодействия с водой.
399. Напишите уравнение реакции с водой соответствующего минерала клинкера портландцемента, повышенное содержание которого замедляет процесс твердения. Назовите этот минерал.
400. Объясните, почему камневидное тело затвердевшего глиноземистого цемента нестойко в щелочных и сильнокислых средах. Напишите соответствующие уравнения реакций.
401. Дать классификацию видов коррозии бетона по механизму протекания коррозии.
402. Укажите виды коррозии бетона по характеру его разрушения. Приведите уравнения происходящих реакций.
403. Составить уравнения реакции, протекающие при углекислотной коррозии. Какой компонент цемента является причиной этого вида коррозии?
404. Где имеет место углекислотная коррозия? Какой компонент из окружающей среды является её причиной? Составить уравнение реакции.
405. Какие воды вызывают магнезиальную коррозию бетона? Составить уравнение реакции магнезиальной коррозии бетона.
406. Назовите основной минерал глиноземистого цемента. Напишите уравнение реакции его взаимодействия с водой.
407. Назовите минерал цементного камня, который подвергается углекислотной, магнезиальной и сульфатной коррозии. Составьте уравнение реакции, которые протекают при этом.
408. Какой вид коррозии бетона приводит к образованию «цементной бациллы»? Составить уравнение реакции её образования.
409. Одним из выражения состава гидравлических вяжущих является указание гидравлического модуля. Как он определяется?
410. Гидравлический модуль для гидравлической извести равен 4,5-9,0. Определите тип этой извести.
411. Охарактеризовать физические и химические свойства диоксида кремния, его отношение к воде, кислотам и щелочам.
412. Какая масса природного известняка, содержащего 90% (масс.) СаСО3, потребуется для получения 7,0 т негашеной извести? Ответ: 13,8 т
413. При разложении СаСО3 выделилось 11,2 л СО2. Чему равна масса КОН, необходимая для связывания выделяющегося газа в карбонат? Ответ: 56 г.
414. Сколько природного магнезита необходимо для получения 100 кг MgO? Ответ: 210 кг.
415. Перечислить гипсовые вяжущие. Сколько хлористого магния необходимо взять для получения 1 т цемента Сореля? Ответ: 1,2 т.
416. Составьте уравнения реакции гашения извести. Сколько воды выделится при взаимодействии гашеной извести с 1 кг песка при её твердении?
417. Что такое эстрих-гипс? Как его получают? Где используют?
418. Чем каустический магнезит отличается от каустического доломита? Где они используются в строительстве?
419. Составить уравнения реакции взаимодействия алюминиевой пудры с водным раствором извести. Какое газообразное вещество при этом образуется? Где используется эта реакция при производстве строительных материалов?
420. Составить уравнение реакций, протекающих при контакте силикатного стекла с плавиковой кислотой. Объясните причину появления матовости стекла.
421. Составить уравнения реакций, протекающих при кипячении растворов щелочи в емкостях из силикатного стекла. Как называется этот процесс?
422. Укажите состав воздушной извести. Составьте уравнения реакций получения, гашения и твердения воздушной извести, указав основные продукты.
423. Укажите состав магнезиального вяжущего (цемент Сореля). Составьте уравнение реакции, протекающей при его затворении. Какому эмпирическому составу химического соединения соответствует продукт.
424. Составить уравнение реакции, протекающей при схватывании и твердении строительного гипса. Объясните, почему он относится к быстро схватывающимся вяжущим.
425. Какие вещества называются вяжущими? Приведите их классификацию.
426. Какая известь называется воздушной? Приведите её качественный и количественный состав. Напишите уравнения реакций её получения, гашения.
427. Приведите минералогический состав клинкера портландцемента. Какие добавки замедляют схватывание и твердение цемента. Почему?
428. Приведите качественный и количественный состав портландцементного клинкера. Введение каких добавок ускоряет схватывание и твердение цемента. Почему?
429.Что такое гидравлические добавки к цементам? Какие гидравлические добавки вам известны?
430. Какие гипсовые вяжущие вам известны? Составьте уравнения реакций получения и твердения строительного гипса.
ТЕМА: Химия высокомолекулярных соединений
Высокомолекулярные соединения (ВМС) — это химические вещества с большой молекулярной массой и обладающие особыми свойствами. Химия ВМС изучает вещества, молекулы которых состоят из огромного числа атомов, соединенных между собой обычными ковалентными связями. Такие молекулы называются макромолекулами; например, макромолекулы полиэтилена [С2Н4]n, целлюлозы [С6Н1005]n, натурального каучука [С5Н8]n, полихлорвинила [С2Н3С1]n и др.
Высокомолекулярные соединения часто называют просто полимерами (от греч. ро1у — много, meros— часть).
Число элементарных звеньев в макромолекуле (n), является одной из главных характеристик полимера и называется степенью полимеризации (Р) полимера. Между этой величиной и молекулярной массой полимера имеется следующее соотношение: Р = М/т, где т — молекулярная масса элементарного звена. Отсюда молекулярная масса полимера равна M = Рm. Полимеры с высокой степенью полимеризации называются высокополимерами, а с небольшой — олигомерами.
Молекулярная масса полимеров — совершенно новое понятие. Если для обычных соединений молекулярная масса — величина постоянная, которая строго характеризует индивидуальность химического вещества, то для полимерных соединений молекулярная масса — величина среднестатистическая. Это связано с тем, что полимерные соединения обычно состоят из смеси макромолекул, имеющих различные размеры и массу, — полимергомологов. Поэтому для полимеров пользуются понятием средней молекулярной массы. Однако при одинаковой средней молекулярной массе образцы полимера могут отличаться по соотношению имеющихся в них различных полимергомологов. Для количественной оценки такого соотношения используют понятие степени полидисперсности, или молекулярно-массового распределения.
Классификация ВМС.
По методам получения все высокомолекулярные соединения можно разделить на три группы: природные (например, белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, натуральный каучук), синтетические (полиэтилен, поливинилхлорид и др.) и искусственные, которые получены путем химической модификации природных полимеров (эфиры целлюлозы).
По химическому составу основной макромолекулярной цепи высокомолекулярные соединения делятся на два больших класса: гомоцепные, цепи которых построены из одинаковых атомов, и гетероцепные, макромолекулярная цепь которых содержит атомы различных элементов. Среди гомоцепных высокомолекулярных соединений наиболее важны те, макромолекулярные цепи которых состоят только из атомов углерода. Такие высокомолекулярные соединения называются карбоцепными.
Схема 1. Примеры карбоцепных полимеров.
Гетероцепные полимеры можно разделить на две группы. В первую группу входят полимеры, содержащие в основной цепи, как атомы углерода, так и атомы других элементов, например:
Вторая группа включает гетероцепные полимеры с главной неорганической цепью и органическими боковыми группами:
полисилоксаны полиалюмоксаны
Большое значение имеют высокомолекулярные соединения с сопряженной системой кратных связей, например:
Номенклатура ВМС.
Названия карбоцепных полимеров составляются из названий исходного мономера и приставки поли-. Гетероцепные полимеры называются по названию класса соединений с приставкой поли-, например полиэфиры, полиуретаны и т. д.
