157

Неорганические (минеральные) вяжущие вещества

Лекция

Архитектура, проектирование и строительство

Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при замешивании с водой (гипс, известь, цемент) или с водными растворами солей.

Русский

2012-11-14

406 KB

85 чел.

Неорганические (минеральные) вяжущие вещества

Лекция. Неорганические (минеральные) воздушные вяжущие вещества

1. Общие сведения

Строительными вяжущими веществами называют материалы, предназначенные для связывания разнородных компонентов в штучные конгломераты. По составу их можно разделить на две большие группы: неорганические (минеральные) и органические.

Штучные конгломераты: бетоны, растворы, мастики и т.д.

Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при замешивании с водой (гипс, известь, цемент) или с водными растворами солей (магнезиальные, шлакощелочные вяжущие, кислотостойкий цемент) образуют пластично-вязкое тесто, способное вследствие физико-химических процессов самостоятельно твердеть и переходить в камнеподобное состояние (Рис. 1.).

 

  а).    б).    в).

Рис.1. Карьеры по добыче гипса а – закрытый способ; б – открытый способ; в - открытый карьер для добычи известняка

2. Классификация неорганических вяжущих веществ

(Слайд № 2). Неорганические вяжущие вещества в зависимости от условий твердения и прочности во времени делят:

  1.  Воздушные вяжущие вещества, которые могут твердеть и длительное время сохранять прочность только на воздухе. Их применяют в надземных сооружениях, которые не подвержены воздействию воды. К ним принадлежат гипсовые вяжущие материалы  и , воздушная строительная известь , магнезиальные вяжущие , жидкое стекло – силикат натрия или калия (в виде водного раствора).
  2.  Гидравлические вяжущие вещества твердеют и сохраняют прочность, а иногда и повышают ее во времени не только на воздухе, но и в воде. Их применяют в надземных, подземных и других сооружениях, которые попадают под воздействие воды. К гидравлическим вяжущим принадлежит гидравлическая известь, большинство цементов.
  3.  (Слайд № 3). Вяжущие автоклавного твердения – это вещества, способные твердеть и давать твердый цементный камень в автоклавах при температуре , давлении 0,8÷1,3 МПа и влажности. К таким вяжущим принадлежат извести кремнеземистые, извести зольные, извести шлаковые вяжущие, нефелиновый цемент.

3. Сырье для производства неорганических вяжущих.

Сырьем для производства неорганических вяжущих веществ являются горные породы и побочные продукты промышленности. Из горных пород применяют:

  •  сульфатные - двуводный гипс, ангидрит;
  •  карбонатные – известь; мел; алюмосиликаты – глины, глинистые сланцы;
  •  кремнеземистые – кварцевый песок, вулканический пепел и др.

Из побочных продуктов производства неорганических вяжущих применяют металлургический и другие шлаки, золы ТЭЦ, фосфогипс и др.

4. Гипсовые вяжущие.

4.1. Состав и сырье для приготовления гипсовых вяжущих.

Гипсовые вяжущие вещества – это воздушные вяжущие, которые состоят, в основном, из полуводного гипса  или ангидрита . Их получают в результате тепловой обработки и размельчения. Сырьем для гипсовых вяжущих в основном являются горные породы – гипс, который состоит из минерала гипса  и некоторых отходов промышленности.

В зависимости от температуры тепловой обработки сырья гипсовые вяжущие делят на две группы: низко- и высокообжиговые.

4.2. Низкообжиговые гипсовые вяжущие.

(Слайд № 4). Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают тепловой обработкой природного гипса при низких температурах :

.

К низкообжиговым вяжущим веществам принадлежат:

  •  строительный;
  •  формовочный:
  •  высокопрочный гипс.

Строительный гипс изготавливают низкотемпературным обжигом гипсовой породы в варильных казанах или печах, сначала размельчая, а затем нагревая. Вода из сырья выделяется в атмосферу в виде пара. Гипсовое вяжущее состоит, в основном, из мелких кристаллов модификации . В затвердевшем состоянии имеет невысокую прочность . Применяется для приготовления гипсовой штукатурки, плит, панелей при влажности до 65%.

Формовочный гипс состоит также преобладающе из модификации , отличаясь от строительного гипса тонкостью помола. Его применяют для приготовления форм в керамической и фарфорово-фаянсовой промышленности.

Высокопрочный гипс получают в автоклавах и состоит он в основном из модификации  в виде крупных и плотных кристаллов. Прочность на сжатие , а при специальных технологиях - . Такой гипс выпускается лишь в небольших количествах и используются в металлургической промышленности для изготовления форм (Рис. 2.).

а.     б.    в.

(Слайд № 5). Рис. 2. Гипс: а – строительный; б – формовочный; г - высокопрочный

4.3. Высокообжиговые гипсовые вяжущие.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества изготавливают обжигом гипсового камня при высокой температуре . Они состоят преобладающе из ангидрита . Высокообжиговый гипс медленно схватывается (не ранее, чем через 2 часа) и прочность на сжатие несколько выше, чем строительного гипса . Его применяют в растворах для штукатурки и кладки, для приготовления «штукатурного мармура».

4.4. Твердение гипсовых вяжущих

Твердение гипсовых вяжущих происходит вследствие растворения полуводного  (полугидрата) и образования насыщенного раствора, в котором происходит реакция гидратации с образованием двуводного сернокислого кальция:

.

(Слайд № 6). Можно выделить три этапа твердения гипсовых вяжущих:

  1.  Подготовительный – образование насыщенного раствора.
  2.  Период коллоидации (схватывание)– переход новообразований в гелеподобное состояние.
  3.  Период кристаллизации – перекристаллизации коллоидных частиц в большие кристаллы и образование сростков (Рис. 3.).

На практике строительный гипс требует  воды, а высокопрочный . За счет большого количества несвязанной воды гипс обладает большой пористостью.

Рис. 3. К процессу твердению гипсовых вяжущих веществ

4.5. Основные свойства гипсовых вяжущих.

(Слайд № 7). А). Тонкость помола характеризуется массой гипсового вяжущего, которая остается вследствие просеивания на сите с отверстиями диаметром 0,2 мм.

В зависимости от степени помола разделяют вяжущие:

Помол

Грубый

Средний

Тонкий

Остаток на сите

Класс

I

II

III

Б) По срокам схватывания бывают вяжущие:

Вид вяжущего

Индекс

Сроки схватывания

начало

конец

Быстросхватывающийся

А

Нормальносхватывающийся

Б

Медленносхватывающийся

В

Не нормируется

В) Прочностные характеристики гипсового вяжущего определяют, испытывая образцы-балочки размером  из гипсового теста стандартной консистенции через 2 часа после приготовления. Для гипсовых вяжущих установлены следующие марки в зависимости от пределов прочности на сжатие :

а.     б.    в.

Рис. 4. К определению прочности гипса: а – формы для гипса; б – передаточные пластины; в – схема испытания гипса: 1 – щеки пресса; 2 – передаточные пластины; 3 - полубалочка

Г) Водопотребление гипсового вяжущего определяется количеством воды (% по массе) необходимой для использования гипсового теста стандартной консистенции (диаметр расплыва ).

Маркировка гипсового вяжущего дает информацию о его основных свойствах. Например,  - гипсовое вяжущее марки 5, быстротвердеющее, среднего помола.

Твердея, расширятся до 1% поэтому гипсовые отливки хорошо заполняют форму и передают очертания. По мере высыхания трещин не образуется.

Примечание: изготавливают гипсовую штукатурку, перегородки, стены и панели, вентиляционные коробы и другие детали в зданиях и сооружениях.

5. Воздушная известь.

5.1. Воздушная известь и ее свойства

Воздушная строительная известь – продукт обжига при температуре  (до полного выделения углекислого газа) кальциево-магниевых пород, в которых содержание глиняных примесей не более 6%:

 - известь.

Кальциево-магниевые породы – известняк, мел, известняк-ракушечник.

Сырье обжигают в печах разных конструкций: шахтных, напольных, вращающихся и др. Наиболее распространены шахтные печи, которые работают беспрерывно: в верхнюю часть загружают известняк, антрацит или кокс, а с нижнего извлекают готовый продукт. Воздух необходимый для горения, поступает снизу. Недообжиг или переобжиг известняка в печи снижает его качество. Особенно небезопасным является его переобжиг, поскольку тогда частички извести медленно гасятся, увеличиваясь в объеме. Это приводит к образованию трещин в штукатурке и изделиях.

Продукт обжига кроме основной составляющей  содержит некоторое количество оксида магния . В зависимости от соотношения  и фракционного состава воздушную известь делят на виды.

 а.       б.

Рис. 5. Шахтная печь для обжига извести: 1 — шахта; 2 — загрузочный механизм; 3 — дымосос; 4 — гребень для подачи воздуха; 5 разгрузочный механизм.

5.2. Виды воздушной извести

Соотношение чистых оксидов  в начальном количестве извести называют ее активностью. В зависимости от активности и соотношением непогашенных зерен определяют сорт извести (I – 90%, II – 80%, III – 70%).

Вследствие смешивания с водой непогашенной извести (1 л воды на 1 л извести) образуется тонкий пушистый порошок (пушонка) или гидратная известь. Если количество воды увеличить до 2÷3 л на 1 кг, то получают известковое тесто. Реакция гашения идет по следующей схеме:

Гашеная известь, смешанная с песком и другими заполнителями, образует строительный раствор, способный медленно твердеть:

.

Молодую (порошкообразную) негашеную известь добавляют в строительные растворы и бетоны. При этом происходит гидратация и выделяется тепло, которое затрачивается выпаривание излишка влаги в растворе, это способствует быстрому твердению и высыханию.

5.3. Достоинства и недостатки воздушной извести. Применение.

Достоинством извести является его высокая пластичность, которая придает растворам и бетонам на его основе удобоукладываемость. Кроме того, ее высокая водопотребность предотвращает расширение смесей.

Недостатки извести – прочность и водостойкость материалов на ее основе невелика.

Воздушная известь применяется для приготовления штукатурных и кладочных растворов, а также изготовления штучных бетонных изделий, силикатного кирпича и других извести песчаных изделий автоклавного твердения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34484. Русская архитектура второй половины 18в. Деятельность М.Ф. Казакова 35 KB
  Казакова М. Казаков ученик архитектурной школы известного русского зодчего Д. возглавил школу и команду Казаков приобрел большой строительный опыт: участвовал в создании Головинского дворца Триумфальных ворот на Страстной площади в честь коронации Екатерины II галереи Оружейной палаты. Впервые дарование Казакова как архитектора раскрылось во время его участия в восстановлении Твери после пожара в мае 1763 г.
34485. Русское искусство к.18в.: Эпоха русского классицизма. Портретный и исторический жанр в творчестве А.П. Лосенко. М.Шибанов – зачинатель крестьянского бытового жанра 34.5 KB
  Лосенко. Лосенко 1737 1773 сын крестьянина ставший потом директором Академии. Будучи воспитанником Академии художеств Лосенко создал большую историческую картину на евангельский сюжет Чудесный улов . Лосенко много внимания уделял он живописным этюдам обнаженного тела; в результате появились известные полотна Авель и Каин .
34486. Русское искусство к.18в.: Исторический пейзаж в творчестве Ф.М. Матвеева, С.Ф. Щедрина. Городской пейзаж в творчестве Ф.Я. Алексеева 31 KB
  Классицизм стремился подчинить себе все виды живописи превратить их по сути дела в исторический жанр. Среди его работ наиболее известны серии видов Павловского Гатчинского и Петергофского парков виды Каменного острова и декоративные панно для Михайловского дворца в Петербурге. Щедрин запечатлел конкретные виды архитектурных сооружений но главную роль отводил не им а окружающей природе с которой человек и его творения оказываются в гармоническом слиянии. Виды уютны уравновешенны в них есть прелесть открытия нового чувства природы...
34487. Русское искусство к.18в.: Портрет в творчестве Ф.С. Рокотова, Д.Г. Левицкого, В.Л. Боровиковского 34 KB
  : Портрет в творчестве Ф. Новый этап в развитии портретного искусства которое теперь не ограничивается запечатлением индивидуальных черт человека но проникает в его внутренний мир ознаменовался творчеством Ф. Удивительная одаренность Рокотова быстро принесла ему известность и признание при дворе но лучшие произведения относятся к московскому периоду его жизни где расцвел талант художника в области интимных камерных портретов. Созданный Рокотовым тип портрета камерный интимный портрет составляет целую эпоху в русской портретной...
34488. Архитектура первой половины 19в.: от классицизма к ампиру. А.Н. Воронихин. Ж.Т. де Томон, А.Д.Захаров, К.И. Росси 85 KB
  : от классицизма к ампиру. В Российской империи стиль ампир появился при Александре I. Для возведения Исакиевского собора Александр I пригласил начинающего французского архитектора Анри Луи Огюста Рикар де Монферрана впоследствии ставшего одним из основоположников русского ампира. Ампир от фр.
34489. Скульптура первой половины 19в.Скульпторы И.П. Мартос, Ф.Ф. Щедрин 26.5 KB
  Мартос Ф. Мартос создатель памятника Минину и Пожарскому а также Ф. Иван Петрович Мартос выдающийся русский скульптормонументалист. Портрет как самостоятельный жанр не занимает в творчестве Мартоса значительного места.
34490. Русское искусство н.19в.: Романтизм в творчестве живописца О.А. Кипренского 35.5 KB
  В изобразительном искусстве начала столетия сформировалось и новое направление вошедшее в историю под названием романтизма явление европейской культуры в XVIII XIX веках представляющее собой реакцию на Просвещение и стимулированный им научнотехнический прогресс. В начале XIX века романтизм стал обозначением нового направления противоположного классицизму и Просвещению. Героические походы Суворова на рубеже XVIII XIX столетий войны с Наполеоном и наконец народноосвободительная Отечественная война 1812 года а вслед за ней дворянское...
34491. Русское искусство н.19в.: Тенденции реализма в романтическом творчестве В.А.Тропинина. Пейзаж С.Ф. Щедрина 34.5 KB
  Тропинин. С этой же целью Тропинин пытался не показывать явную социальную принадлежность людей. âПортрет Арсения Тропининаâ подкупает искренностью и чистотой эмоций написан он легко и обобщенно. âКружевницаâ одно из самых популярных произведений Тропинина.
34492. Русское искусство н.19в.: А.Г. Веницианов – основоположник русской жанровой живописи 28 KB
  Чтобы верно понять значение творческого наследие Венецианова необходимо вспомнить общее состояние русской художественной культуры первой четверти XIX века. Венецианов.Ранние портретные работы Венецианова несмотря на тонкую одухотворенность казались современникам слишком скромными лишенными артистического блеска недостаточно проникновенными. В самом деле Венецианов не был прирожденным портретистом.