Характеристика вяжущих

- общие понятие и классификация вяжущих.

Органические вяжущие вещества подразделяются на битумные и дегтевые. Битумные вяжущие вещества представляют собой сложные смеси углеводородов. К битумным вяжущим относятся природные нефтяные битумные и асфальтовые породы. Дегтевые вяжущие вещества — это сырые дегти, дегтевые масла и пеки.

Кроме того, на их основе применяются следующие органические вяжущие: дегте-битумные и битумно-дегтевые, состоящие из смесей каменноугольных дегтевых веществ или сланцевых дегтей с нефтяными битумами; гудрокамовые, состоящие из продуктов совместного окисления каменноугольных масел и нефтяного гудрона; дегте-битумно-полимерные, состоящие из нефтяных битумов или каменноугольных дегтевых веществ и полимеров (включая каучук). Из этих вяжущих изготовляют кровельные и пароизоляционные материалы, кровельные мастики, грунтовки, эмульсии и пасты.

Битумы (ГОСТ 9548 — 60). Битум может быть как твердым телом, так и густой жидкостью черного цвета с коричневым оттенком. По физическому состоянию (при температуре 18° С) битумы подразделяются на твердые, полутвердые и жидкие.

К положительным качествам битумов относится их водонепроницаемость, устойчивость в атмосферных условиях, способность прочно сцепляться с деревом, камнем и металлами, быстро наращивать вязкость при остывании, пластичность при положительных температурах. Недостатком битумов является их хрупкость при низких температурах и отсутствие антисептических свойств.

По назначению битумы делятся на дорожные, строительные и кровельные.

В зависимости от исходного сырья битумы бывают природные и нефтяные.

Природные битумы добывают из асфальтовых пород различными способами: получают из дробленой черной породы при помощи растворителей или выпаривают в воде.

Нефтяные битумы получают как остаток при перегонке нефти.

По способу переработки эти битумы подразделяются на остаточные гудроны, окисленные, крекинговые и экстрактные. По физико-механическим показателям твердые и полутвердые нефтяные битумы должны удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 2.

Нефтяные битумы (ГОСТ 781 — 68) БН-I, БН-П при нормальной температуре (+18° С) мягкие и пластичные; их используют при строительстве дорог. Битумы БН-11-V, БН-III и БН-III-V средние по твердости. Применяют их в производстве рулонных кровельных материалов для пропитки картона, а также для приготовления битумных сплавов (мастик) с заданной температурой размягчения.

Битумы БН-IV и БН-V относятся к наиболее твердым; их используют для приготовления сплавов и в производстве рулонных материалов для покровного слоя. Битум БНК-2 применяется в производстве кровельных рулонных материалов для пропитки, а битум БНК-5 — для образования наружного покровного слоя.

.Жидкие битумы делятся на два класса: А — среднегустеющие и Б — медленногустеющие.

Дегти. Дегти представляют собой продукты разложения органических веществ, главным образом твердых видов топлива, при высокой температуре без доступа воздуха.

Дегти (ГОСТ 4641 — 49) подразделяются по исходному сырью — на каменноугольные, буроугольные, торфяные, древесные и сланцевые; по способу переработки — на коксовые и газовые.

Коксовые дегти получают в результате коксования исходного сырья. В зависимости от температуры коксования дегти бывают высокотемпературные, получаемые в результате коксования при температуре 900 — 1200° С, и низкотемпературные, получаемые в результате полукоксования исходного сырья при температуре 450 — 600° С.

Таблица 2

Физико-механические показатели твердых и полутвердых нефтяных битумов

Газовые дегти получают при газификации топлива в производстве светильного газа.

В строительстве и в производстве кровельных и пароизоляционных материалов в основном применяют каменноугольные и сланцевые дегти.

Каменноугольные высокотемпературные дегти подразделяются на сырые (каменноугольные смолы), отогнанные и составленные.

Каменноугольный деготь (или, как называют, сырой деготь) принадлежит к побочным продуктам при производстве кокса. Деготь представляет собой черную или темно-коричневую маслянистую жидкость, которая значительно тяжелее воды. Деготь имеет резкий запах карболки.

Сырой деготь для кровельных работ непригоден. Чтобы улучшить качество сырого дегтя, его очищают, т. е. удаляют из него все легкие вещества и отгоняют воду. Обработанный таким образом деготь называется отогнанным. Его применяют для окрасочных и наклеечных работ, а также как составной элемент для приготовления дегтевых мастик.

Дегти составленные получают при сплавлении пеков с дегтевыми маслами или обезвоженными сырыми дегтями.

Основным механическим свойством дегтя является вязкость, которая быстро падает при повышении температуры. Пониженная теплоустойчивость дегтя выражена более резко, чем у битума.

Другими характерными свойствами дегтя являются повышенная способность к прилипанию и неустойчивость к процессу старения. Вязкость дегтя обусловлена чисто химическим его строением, а повышенная способность к прилипанию и неустойчивость к процессу старения — содержанием летучих составляющих. Старение связано с изменением химического состава, с потерей пластичности при пониженных температурах, появлением хрупкости.

Дегтевые продукты менее, чем битумы, стойки к солнечной радиации и более гнилостойки.

Каменноугольные дегти в зависимости от вязкости и других показателей делятся на восемь марок: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6, Д-7 и Д-8. Из них в кровельных материалах используют лишь дегти трех марок: Д-6, Д-7 и Д-8.

Пеки. Каменноугольный пек (ГОСТ 1038 — 65) представляет сот бой остаточный продукт после отгонки из сырого дегтя всех испаряющихся веществ и масел. Пек — твердое вещество черного цвета с плотностью 1,25 — 1,28. Для приготовления мастик промышленность выпускает пек двух марок: мягкий пек с температурой размягчения 55 — 65° С и средний пек с температурой размягчения 77 — 90° С. Твердость пека зависит от содержания в нем антраценового масла.

Пек (точнее пековая пыль) и пары сырого дегтя оказывают вредное действие на слизистую оболочку и кожу рабочих, а при продолжительном действии могут вызвать серьезные заболевания. Поэтому при работе с пеком необходимо снизить пылеобразование, опрыскивая его водой. Работать с пеком нужно в рукавицах и респираторах.

В производстве кровельных работ часто пользуются составленными вяжущими веществами, например из сплава среднего пека с малоиспаряющимся антраценовым маслом, из смеси сырого каменноугольного дегтя с пеком.

Каменноугольная смола (ГОСТ 4492 — 69). Этот продукт получают в процессе коксования угля. Из смолы получают каменноугольные масла. Плотность смолы при температуре 20 °С 1,15 — 1,2; содержание влаги не более 4 %. '

- общая характеристика и классификация воздушных вяжущих. Известковые вяжущие.

Воздушные вяжущие вещества характеризуются тем, что при взаимодействии с водой, твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в воздушной среде. При систематическом увлажнении бетоны, изделия и конструкции на воздушных вяжущих сравнительно быстро теряют прочность и разрушаются. К воздушным вяжущим веществам относят гипсовые и магнезиальные вяжущие, а также воздушную известь.

Известь (воздушная, молотая, комовая) - воздушное вяжущее вещество, которое получается в результате обжига (при температуре от 1000 до 1200°С) известняка (с содержанием примесей не более 6%), после чего измельчается с добавками или без добавок.

Известь-пушонка (гидратная} - воздушное вяжущее вещество, получаемое химическим измельчением (гашением водой в барабанных гасителях или гидраторах) комовой извести. В результате реакции с водой образуется гидрат окиси кальция со спонтанным распадом кусков комовой извести на тонкодисперсные частицы.

Известковые вяжущие - воздушные или гидравлические вяжущие вещества, получаемые обжигом известняка с активными добавками в виде шлака, золы или глины, и последующим помолом. При совместном помоле извести и нефелинового шлама получают гидравлическое нефелиновое вяжущее.

- общая характеристика и классификация гипсовых вяжущих. Строительный гипс.

Гипсовые вяжущие вещества

Сырьем для производства гипсовых вяжущих веществ служат сульфатные горные породы, содержащие преимущественно минерал двуводный гипс.

При тепловой обработке природный гипс постепенно теряет часть химически связанной воды, а при температуре от 110 до 180°С становится полуводным гипсом. После тонкого измельчения этого продукта обжига получают гипсовое вяжущее вещество.

При тепловой обработке природного гипса в герметически закрытых аппаратах и, следовательно, при повышенном давлении пара химически связанная вода выделяется в капельно-жидком состоянии с образованием при температуре примерно 95... 100°С а-модификации полуводного гипса.<.P>

Обе модификации полуводного гипса отличаются между собой: модификация полугидрата отличается крупнокристаллическим строением.

Гипсовые вяжущие вещества условно разделяют на строительный, формовочный и высокопрочный гипсы.

Гипс строительный является продуктом обжига тонкоизмельченного двуводного гипса. На отдельных заводах после обжига гипс подвергают вторичному помолу. Он относится к мелкокристаллической разновидности гипсового вяжущего вещества, что увеличивает водопотребность при затворении строительного гипса водой до стандартной консистенции теста. В отвердевшем состоянии обладает невысокой прочностью — 2... 16 МПа. Но прочность на сжатие уменьшается с увлажнением образцов.

Гипс формовочный состоит также из полугидрата сульфата кальция, отличаясь от гипса строительного большей тонкостью помола.

Гипс высокопрочный является продуктом тонкого помола а-полугидрата, получаемого в результате тепловой обработки в условиях, в которых вода из гипса выделяется в капельно-жидком состоянии. Такие условия возможны в автоклаве в среде насыщенного пара при давлении 0,15... 0,3 МПа. Вместо автоклавов возможно использование в качестве тепловой среды водных растворов некоторых солей, например хлористого кальция.

Отличительной особенностью гипсовых вяжущих веществ является их низкий срок схватывания, что вызывает определенное неудобство при производстве строительных работ. По срокам схватывания они разделяются на быстро-, нормально- и медленнотвердеющие. Для продления сроков схватывания в гипсовое тесто нередко вводят добавки-замедлители, например кератиновый клей, сульфитно-дрожжевую бражку и др. Они адсорбируются частицами гипса, что затрудняет их 'растворение и начало схватывания.

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

- общая характеристика магнезиальных вяжущих.

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. 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.

- общая характеристика и классификация гидравлических вяжущих. Состав и получение портландцементов.

Гидравлические вяжущие представляют собой тонкомолотые порошки, состоящие в основном из силикатов (кСаОрSiO2) и алюминатов кальция (nСаОmAl2O3), взаимодействующих с водой с образованием прочного водостойкого искусственного камня.

Химический состав гидравлических вяжущих представляют в виде оксидов. Например, силикат кальция записывают СаОхSiO2 или сокращенно СS, трехкальциевый алюминат – 3СаОхAl2O3 или С3А, гидросиликат кальция – 2СаОхSiO2х2Н2О или С2SН2.

Способность гидравлических вяжущих образовывать в результате реакции с водой прочный камень оценивают по показателю активности, равному прочности (кгс/см2) образцов состава Ц:П = 1:3, твердевших

28 суток в нормальных условиях (температура 18 – 20 оС, влажность 95 – 98 %). По активности при условии, что вяжущее удовлетворяет комплексу других, предусмотренных ГОСТом требований: тонкости помола, срокам схватывания, равномерности изменения объема, присваивают марку 200, 300, 400 и т.д.

К гидравлическим вяжущим относятся гидравлическая известь, которая занимает промежуточное положение между воздушными и гидравлическими вяжущими, романцемент, разновидности портландцемента и специальные виды цементов.

- коррозия бетона и борьба с ней.