Показатели качества и свойства

Общие сведения

Вяжущие веществаиспользуются для получения широкого спектра строительных материалов: бетонов, растворов, сухих строительных смесей, гидроизоляционных, кровельных, теплоизоляционных, отделочных материалов, пластмасс, асфальтобетонов и др., т.е. находят применение почти во всех областях строительства и производства строительных материалов. Вяжущие вещества обладают ценным свойством – соединяют компоненты материала (заполнители, наполнители) в единое целое.

Вяжущие вещества по типу исходного сырья подразделяют на две группы:

• Неорганические(минеральные), которые затворяют водой, реже –водными растворами солей. К ним относятся известь, цементы, гипсовые вяжущие, жидкое стекло, магнезиальные вяжущие и др. Для данной группы обычно используется термин «вяжущее».

• Органические, переводимые в рабочее состояние нагреванием или растворением в органических жидкостях (битумы, дегти, полимеры). Для этой группы, в особенности для полимеров, зачастую применяется термин «связующее».

Неорганические вяжущие вещества(НВВ) – порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно затвердевать в результате физико-химических процессов, переходя в камневидное состояние.

• Неорганические вяжущие вещества делятся на три группы:

• Воздушные вяжущие вещества способны затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. К ним относятся известковые вяжущие, состоящие главным образом из СаО; гипсовые вяжущие, основой которых является сульфат кальция CaSO₄; магнезиальные вяжущие, содержащие каустический магнезит MgO; жидкое стекло – силикат натрия или калия в виде водного раствора.

• Гидравлические вяжущие веществаспособны твердеть и длительное время сохранять прочность (или даже повышать ее) не только на воздухе, но и в воде. По химическому составу они в основном состоят из четырех оксидов: СаО–SiO₂–Al₂O₃–Fe₂O₃. Эти соединения образуют 2 основных группы гидравлических вяжущих веществ: силикатные цементы (портландцемент и его разновидности) и алюминатные цементы (глиноземистый цемент и его разновидности).

• Вяжущие вещества автоклавного твердения эффективно твердеют только в среде нагретого насыщенного водяного пара в автоклавах (при температуре 175…200°С и давлении пара 0,8…1,3 МПа). К ним относятся известково-кремнеземистые, известково-зольные, известково-шлаковые вяжущие, нефелиновый цемент и др.

ВОЗДУШНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ИЗВЕСТЬ

Воздушная известь – воздушное вяжущее вещество, получаемое в результате умеренного обжига (ниже температуры спекания) кальциево-магниевых карбонатных горных пород.

Сырьемдля производства воздушной извести являются кальциево-магниевые карбонатные породы – известняк (CaCO₃), мел, доломитизированный известняк, доломит (CaCO₃·MgCO₃) с содержанием глины не более 6%.

Производство воздушной извести включает следующие основные технологические операции: добыча сырья, подготовка сырья (дробление, сортировка по крупности и др.), обжиг сырьевой смеси, гашение извести или помол, упаковка готового продукта.

На обжиг известняк поступает в виде кусков размером 8…20 см. Обжиг сырьевой смеси производят в шахтных или вращающихся печах при температуре 900…1200°С до возможно более полного удаления СО₂ по реакциям:

СаСО₃ → СаО + СО₂↑;

MgCO₃ → MgO + СО₂↑.

Виды извести:

1. Негашеная известь (известь-кипелка). По химическому составу почти полностью состоит из свободных оксидов СаО и MgO. По фракционному составу бывает двух видов:

• Комовая негашеная известь – представлена в виде пористых кусков размером 10…40 мм, т.е. по сути – это продукт обжига сырьевой смеси. Комовая известь – это полуфабрикат, из которого получают вяжущее – молотую негашеную известь или гашеную известь.

• Молотая негашеная известь – порошковидный продукт тонкого размола комовой извести. Строительные растворы и бетоны, приготовленные на негашеной извести, быстро схватываются и отвердевают вследствие гидратационного твердения молотой негашеной извести:

СаО + Н₂О → Са(ОН)₂ + Q .

2. Гашеная известь. Гашение воздушной извести заключается в гидратации оксида кальция при действии на комовую негашеную известь воды и протекает с выделением такого большого количества тепла (950 кДж/кг), что смесь «закипает» (отсюда название негашеной извести – «известь-кипелка»):

СаО + Н₂О → Са(ОН)₂ + Q.

В зависимости от количества воды, добавляемой к комовой извести, можно получить:

• Гидратную известь – известь-пушонку (60…80% Н₂О; pm = 400…450 кг/м³, в процессе гашения увеличивается в объеме в 2…3,5 раза, т.е. «распушивается». Вследствие испарения воды гидратная известь самопроизвольно рассыпается в тонкодисперсный порошок);

• Известковое тесто (2–3 части Н₂О на 1 часть извести-кипелки; pm =1300…1400 кг/м³);

• Известковое молоко (Н₂О более 3 частей;

pm =1300 кг/м³).

Твердение извести.

Строительные растворы на молотой негашеной извести быстро схватываются и отвердевают вследствие гидратационного твердения:

СаО + Н₂О → Са(ОН)₂ + Q .

При правильно подобранном водоизвестковом отношении В/И=0,9–1,5, кристаллы гидроксида кальция срастаются между собой и быстро образуют достаточно прочный камень.

Твердение гашеной известипроисходит медленно, на воздухе и обусловлено двумя одновременно протекающими процессами:

• высыханием раствора, сближением кристаллов Са(ОН)₂ и их срастанием;

• карбонизацией извести под действием углекислого газа, содержащегося в воздухе:

Са(ОН)₂+ СО₂ → СаСО₃ + Н₂О.

Образующиеся кристаллы СаСО₃ срастаются с кристаллами Са(ОН)₂, повышая прочность известкового камня. Твердение известковых растворов ускоряется сушкой.

При производстве автоклавных силикатных изделий (силикатного кирпича, автоклавных ячеистых бетонов и др.) из смесей, содержащих известь, молотый кварцевый песок и воду, имеет место гидросиликатное твердение извести:

Са(ОН)₂ + SiO₂ + mН₂О → СаО·SiO₂·nН₂О.

При повышенной температуре в автоклаве известь взаимодействует с диоксидом кремния SiO₂ (в виде молотого песка) с образованием малорастворимых в воде низкоосновных гидросиликатов кальция различного состава, обусловливающих прочность и водостойкость силикатных изделий.

Показатели качества и свойства

К основным нормируемым показателям качествавоздушной извести относят: активность, количество непогасившихся зерен (недожог и пережог) и время гашения.

• Активность – процентное содержание оксидов, способных гаситься. Чем выше содержание основных оксидов в извести (CaO+MgO), тем выше её сорт и пластичнее известковое тесто.

В зависимости от содержания MgO в обожженном продукте воздушную известь подразделяют на:

• кальциевую (MgO≤ 5%);

• магнезиальную (5% <MgO ≤ 20%);

• доломитовую (20% <MgO ≤ 40%).

Частицы недожога и пережога снижают качество извести. Частицы недожога (неразложившиеся при обжиге зерна сырья) отощают известковое тесто, снижают его пластичность. Частицы пережога (остеклованные плотные трудногасящиеся оксиды кальция и магния) крайне медленно гидратируются с увеличением своего объема, что может вызвать растрескивание известковой штукатурки.

По активности, содержанию непогасившихся зерен и другим показателям химического состава воздушная строительная известь делится на 3 сорта.

Таблица. Требования к химическому составу извести

Примечание. В скобках указаны характеристики магнезиальной и доломитовой извести.

Воздушную негашеную известь в зависимости от времени гашения подразделяют на 3 группы.

12
• 3
• 4
• 5
• Далее ⇒