2018-02-20
1308
Мінеральними в’яжучими речовинами називаються порошковидні матеріали, які при змішуванні з водою утворюють в’язкопластичну масу, яка під впливом фізико-механічних процесів переходить до кам’яновидного стану.
Переходячи з тістоподібного стану до кам’яновидного, в’яжучі речовини скріплюють між собою кам’яні зерна піску, щебеню, гравію.
Мінеральні в’яжучі матеріали діляться на повітряні і гідравлічні.
Повітряні в’яжучі здатні після змішування з водою затвердів ати і зберігати міцність тільки на повітрі.
Гідравлічні в’яжучі – твердіють і зберігають міцність на повітрі і у воді. До повітряних в’яжучих речовин відносяться: повітряне вапно, яке одержують шляхом випалювання чистих або магнезованих вапняків при 1000-1200°С
а також гіпсові в’яжучі, рідке скло та магнезіальні в’яжучі.
Розрізняють слідуючs види будівельного повітряного вапна:
1. Негашене комове вапно, яке складається з пористих кусків оксиду кальцію (СаО).
2. Негашене молоте вапно одержане шляхом подрібнення комового.
3. Гідратне вапно – пушонка, тонкий порошок, одержаний внаслідок гасіння комового вапна водою, складається в основному з Са(ОН)2.
4. Вапняне тісто – матеріал пластичної консистенції, одержується при гасінні комового вапна надлишком води.
Процес затвердіння вапняного розчину заключається в випарюванні надлишкової води і утворенні карбонату кальцію внаслідок поглинання вуглекислого газу з повітря
Процес затвердіння зразу проходить швидко, а потім уповільнюється.
Гіпсові в’яжучі речовини. Одержуються шляхом випалювання природного гіпсу CaSO4 · 2H2O. В залежності від температури випалювання, гіпс втрачає різну кількість води і одержуються або низьковипалюванні – при 150-170°С – алебастр (CaSO4 · 0,5H2O), або високовипалюванні – при 600-700ºС, з одержанням безводного гіпсу – ангідриту (CaSO4).
Алебастр при змішуванні з водою починає твердіти уже через 4 хвилини, а закінчує через 30 хвилин, а ангідрит – починає твердіти через 30 хвилин, а закінчує через 24 години.
Гідравлічні в’яжучі речовини. Найважливішими представниками гідравлічних в’яжучих є цементи (портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановий та ін..).
Вихідною сировиною для виробництва портландцементу використовується глиняно-пісчана суміш і вапняк, або їх природна суміш мергель, які беруться у співвідношенні: вапняк – 75-78%, глиняно-пісчана суміш – 22-25%.
Виробництво портландцементу складається з декількох стадій: підготовлення сировини, випалювання сировинної маси, подрібнення (помол) клінкеру і складування та пакування цементу.
Підготовлення сировини. Заклечається у точному дозуванні, тонкому подрібненні і старанному змішуванні вихідних матеріалів у сухому або мокрому вигляді.
Випалювання сировинної маси і одержання напівфабрикату (клінкеру).
Випалювання проводять у барабанних обертаючих ся печах непреривної дії, які опалюються газоподібним паливом. Піч довжиною до 200м внутрі викладена вогнетривкою цеглою, обертається з швидкістю 1-1,5об/хв., установлюється з невеликим нахилом. Сировина подається у верхню частину печі, а топочні гази – у нижню.
Випалювана маса проходить у печі три зони:
а) сушіння і підігрівання (до 900ºС),
б) зона кальцинації (900-1200ºС) у якій проходить розкладання гідратів і карбонатів з утворенням вільних оксидів,
в) зона випалювання (1300-1500ºС) у якій проходить утворення клінкерних мінералів. Основними з них є:
- аліт (3CaO · SiO2) трьох кальцієвий силікат,
- беліт (2CaO · SiO2) двох кальцієвий силікат.
На них разом приходиться 70-80% маси клінкерних мінералів.
Виходячи з печі клінкер – зерна до 40мм, охолоджується в холодильнику, витримується на складі 10-15 діб і піддається помолу з допомогою трубних млинів, а далі отриманий цемент розфасовується, направляється споживачам, або завантажується у спеціальні башти – силоси для зберігання.
При транспортуванні і зберіганні цемент необхідно захищати від дії вологи і забруднення.
Слід враховувати, що при зберіганні активність цементу знижується, через 3 місяці майже на 20%, через 6 місяців на 30%, через рік на 40%.
При змішуванні з водою цемент затвердіває і перетворюється у камінь.
За сучасною теорією твердіння цементу протікає у три стадії:
Перша стадія – заклечається у взаємодії поверхневих шарів часток цементу з водою, з утворенням гідроксиду кальцію в аморфному стані.
Друга стадія – гідроксид кальцію виділяється в аморфному стані і обгортаючи цементні зерна, перетворює їх у зв’язану масу, проходить зхвачування цементу.
Третя стадія – кристалізація або початок твердіння. Частинки гідроксиду кальцію укрупнюються, перетворюючись в довгі голчаті кристали, які ущільнюють аморфну масу силікату кальцію. Разом з тим проходить наростання механічної міцності цементу.
В залежності від міцності цементного каменю, всі цементи діляться на марки: 200, 300, 400, 500, 600.
Марку цементу установлюють за показниками межі міцності при згинанні, або руйнуванні під тиском зразків бетонних балочок розміром 40·40·160мм. Зразки виготовляють з пластичного розчину складу 1: 3 (цемент: пісок, по масі) і випробовують через 28 діб. На протязі цього терміну їх зберігають у вологих умовах при 20±3º або у воді.
Межа міцності при стискуванні в віці 28 діб називається активністю цементу.
Розрізняють декілька видів цементу, як приклад приведемо слідуючи:
Пуццолановий портландцемент, одержують шляхом сумісного помолу клінкеру з активними мінеральними добавками і гіпсом. Гіпсу до 3,5%, активних добавок 25-40% (обпалена глина, вулканічний туф, паливний попіл). Застосовується для підземних і підводних конструкцій, які експлуатуються в умовах дії м’яких прісних вод і при сульфатній корозії.
Шлакопортландцемент одержують подрібненням клінкеру, гранульованого шлаку і гіпсу. Маса шлаку 21-80% від маси цементу.
Шлакові цементи одержують шляхом помолу доменних шлаків.
