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

45928. Способы базирования заготовок с базами в виде отверстий 74.04 KB
  Базирование в отверстие или на палец рекомендуется использовать для заготовок с базами обработанными не грубее 9 квалитета. Этот способ применяется для заготовок с базами обработанными не грубее 7 квалитета.
45929. Способы базирования заготовок с базами в виде наружных цилиндрических поверхностей 87.91 KB
  Длину контакта заготовки с опорным элементом приспособления принимается равным или больше 15 диаметры базы. В пределах mx диаметрального зазора Smx в соединении заготовка приспособление возможно смещение оси базы относительно оси опорного элемента. Наибольшее смещение определяет погрешность базирования оси базы. ƸБ=Smx=TTn∆=Dmxdmin Т допуск на диаметр базы заготовки Tn допуск на диаметр опорного элемента приспособления ∆ гарантированный зазор в соединении Dmx наибольший предельный диаметр отверстия dmin наименьший предельный диаметр...
45930. Способы установки в приспособлении заготовок корпусных деталей 11.35 KB
  При L D 4 где L длина обрабатываемой заготовки D ее диаметр заготовки закрепляют в патроне при 4 L D 10 в центрах или в патроне с поджимом задним центром при L D 10 в центрах или в патроне и центре задней бабки и с поддержкой люнетом. Самой распространенной является установка обрабатываемой заготовки в центрах станка. Заготовку обрабатывают в центрах если необходимо обеспечить концентричность обрабатываемых поверхностей при переустановке заготовки на станке если последующая обработка выполняется на шлифовальном станке и тоже в...
45931. Типы зажимных устройств приспособлений. Краткая характеристика по составу, типу производства 12.18 KB
  По составу зажимные устройства делят на группы. 1Зажимные устройства состоящие из силового механизма и привода который обеспечивает перемещение контактного элемента и создаёт исходное усилие преобразуемое силовым механизмом в зажимное усилие. 2Зажимные устройства в котором силовой механизм приводится в действие рабочим прилагающим исходное усилие на орпеделёное плечё.Такие зажимные устройства с ручным приводом.
45932. Правила определения силы зажима заготовок в приспособлении 2.1 MB
  Для этого составляют расчетную схему где изображают все действующие силы и моменты резания зажимного усилия реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными элементами и зажимными устройствами. По этому уравнению выводят формулу для расчета силы зажима Пример: расчетная схема на фрезерные операции. условий применительно к которым рассчитывались силы и моменты резания то их надо увеличить введением коэффициента запаса надежности закрепления согласно требованиям безопасности.
45933. Приводы зажимных устройств 1.73 MB
  Недостатки: незначительная плавность перемещения рабочих органов особенно при переменой нагрузке; низкое давление воздуха 04 мПа обуславливающие большие размеры приводов для приложения значительных усилий. на всех производственных участках подаётся воздушная среда давлением до 1МПа. Пневмоприводы рассчитываются на прочность при Р=06мПа а исходное усилие определяется при р=04МПа. Испытания их осуществляют при р не менее 09МПа.
45934. Цели, принципы, функции и основные задачи стандартизации 16.4 KB
  В соответствии с Федеральным Законом О техническом регулировании стандартизация осуществляется в целях: повышения уровня безопасности жизни или здоровья граждан имущества физических или юридических лиц государственного или муниципального имущества экологической безопасности безопасности жизни или здоровья животных и растений и содействия соблюдению требований технических регламентов; повышения уровня безопасности объектов с учетом риска возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера; обеспечения...
45935. Основные понятия в области метрологии. Метрология. Измерение. Погрешности измерения. Средство измерения. Единство измерений. Проверка средств измерений 18.03 KB
  Единство измерений. Проверка средств измерений.Рассматривает общие теоретические проблемы разработка теории и проблем измерений физических величин их единиц методов измерений.Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины методов и средств измерений.
45936. Погрешности средств измерений. Систематическая погрешность средств измерений. Случайная погрешность средств измерений. Абсолютная, относительная погрешность. Точность средств измерений. Класс точности средств измерений 12.85 KB
  Погрешности средств измерений. Систематическая погрешность средств измерений. Случайная погрешность средств измерений. Точность средств измерений.