Неорганические вяжущие вещества
Министерство
образования и науки
Республики
Казахстан
АО
"Казахстанско-Британский Технический Университет"
Кафедра
нефтегазовой инженерии
Реферат
Неорганические
вяжущие вещества
Руководитель
Полумордвинов И. О.
Студент Бигалиева
А. Б.
Елемесов Е. К.
Алматы,
2013
Содержание
Введение
. Воздушные
вяжущие вещества
.1 Гипс
.2 Известь
.3 Магнезиальный
цемент
. Гидравлические
вяжущие вещества
.1 Гидравлическая
известь
.2 Портлад-цемент
.3 Глиноземистый
цемент
. Хранение
минеральных вяжущих веществ
Заключение
Список
использованной литературы
Введение
Вяжущие - вещества, способные
затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из
тестообразного
<#"667562.files/image001.gif">
Рис. 1. Гипсоварочный котел емкостью 12 м3: 1 -
юбка; 2 - бункер для топлива; 3 - привод мешалки; 4 - загрузочный шнек; о -
бункер для порошка гипсового камня; S - бункер для обожженного гипса; 7 -
разгрузочный канал котла; 8 - задвижки; 9 - котел; 10 - жаровые трубы котла; 11
- мешалка
Если гипсовый порошок замешать с водой, то
образуется пластичная масса, которая быстро затвердевает, увеличиваясь в объеме
на 1%. Схватывание (затвердевание) строительного гипса начинается через 3-5
минут, а конец схватывания - через 6-30 минут после смачивания с водой.
Гипс применяется для изготовления листов сухой
штукатурки, перегородочных плит, архитектурных деталей, гипсобетонных
материалов, а также в растворах для оштукатуривания внутренних поверхностей
стен.
1.2 Известь
Воздушная известь издавна находит применение в
строительстве в кладочных и штукатурных растворах, окрасках и для получения
других строительных материалов. Известь делится на негашеную - кипелку, гашеную
- пушонку и известковое тесто.
Сырьем для получения извести служат известняки,
чистые или с содержанием глинистых примесей (не более 8%). В результате обжига
известняков при температуре 1000-1200° получается негашеная (комовая) известь,
или кипелка. Обжиг известняков производят в вертикальных шахтных печах (рис. 4)
периодического или непрерывного действия, а при небольших объемах производства
- в напольных печах.
Напольная печь представляет котлован глубиной 2-
2,5 м, вырытый в плотном грунте или в карьере известняка. В котловане из кусков
известняка выкладывают две-три топки (очелки), остальное пространство котлована
заполняют кусками известняка неплотной выкладки. В выкладке оставляют колодец
для выхода газов, кроме того, в разных местах ее ставят поленья дров, которые,
выгорая, также образуют каналы для газов. Верх выкладки обмазывают глиной.
Топливом в напольных печах служат сухие дрова или торф. Процесс загрузки,
обжига и выгрузки длится 11 - 12 суток. В шахтных печах этот процесс проходит
значительно быстрее.
Обожженная, т. е. негашеная известь, при
соединении с водой гасится, образуя известь-пушонку (при 30-50% воды от веса
негашеной извести) и известковое тесто (при количестве воды в 2-4 раза больше
объема извести). Гашение извести производится в гасильных ямах или в
специальных известегасильных машинах - гидраторах. Реакция гашения извести
экзотермична, г. е. проходит с выделением значительного количества тепла.
Рис. 2. Шахтная печь для обжига извести: 1 -
шахта печи; 2 - механизм для по-дечи известняка и топлива; 3 - зона подогрева;
4 - зона обжига; 5 - зона охлаждения; 6 - подача воздуха; 7 - разгрузочный
механизм
Известь, гашенную в гасильных ямах, до
применения ее в дело необходимо выдержать в яме не менее 2 недель, чтобы все
непогашенные кусочки извести успели погаситься. При гашении извести в
известегасилках, где она гасится с одновременным измельчением, гашеную известь можно
использовать сразу после выхода ее из машины.
Рис. 3. Напольная печь для обжига извести
В настоящее время, кроме гашеной извести, по
предложению И.В. Смирнова, стали применять молотую негашеную известь. В растворе
порошкообразная негашеная известь гасится, поглощая воду при гашении, в
результате известковое тесто значительно обезвоживается и происходит
схватывание раствора. Но при недостаточном количестве воды в растворе
происходит образование пушонки, в результате чего слой известкового раствора
или изделия из извести разрушается, так как при переходе извести в пушонку
объем ее значительно увеличивается.
Гашеная известь в растворах и изделиях
постепенно твердеет в результате химического взаимодействия с углекислым газом
воздуха и с течением времени превращается в известняк. Известь - медленно
твердеющее вяжущее вещество, поэтому начальная прочность известковых растворов
на сжатие очень незначительна.
Магнезиальный цемент, называемый также
каустическим магнезитом или каустическим доломитом,- это продукт обжига
природного каустического магнезита (при 800-850°) или каустического доломита
(при 650-750°) и последующего измельчения в тонкомолотый порошок. При
добавлении к магнезиальному цементу водного раствора хлористого или
сернокислого’ магния получается магнезиальное вяжущее вещество. Этот вяжущий
материал применяют для устройства ксилолитовых полов, искусственного мрамора,
мозаичных плит, ступеней и других изделий. Изделия из магнезиального вяжущего
имеют марки прочности от 400 до 600 кг/см2.
2. Гидравлические
вяжущие вещества
Гидравлические вяжущие материалы после
затворения водой твердеют и повышают свою прочность на воздухе и в воде. К
гидравлическим вяжущим веществам относятся: гидравлическая известь,
портландцемент и его разновидности.
2.1 Гидравлическая
известь
Гидравлическую известь получают из известняков,
содержащих от 8% до 20% глинистых примесей, путем обжига в шахтных печах при
температуре 900-1000° и последующего измельчения в порошок. По сравнению с
воздушной известью растворы и бетоны, изготовленные на гидравлической извести,
способны твердеть не только на воздухе, но и во влажной среде.
2.2 Портланд-цемент
Портланд-цемент представляет собой тонкий
порошок, способный в соединении с водой образовывать пластичное тесто,
твердеющее на воздухе и во влажной среде. Сырьем для производства
портланд-цемента служат или искусственные смеси глины (до 25%) и известняков
(75%), или природные глинистые известняки, называемые мергелями.
Технологический процесс получения портланд
цемента заключается в следующем. Подготовленную смесь глины и известняков
измельчают с добавлением воды до образования сметанообразной массы, называемой
шламом. Шлам обжигают при температуре 1450° до спекания, в результате чего
получается цементный клинкер. Клинкер выдерживают на складе 2-4 недели и затем
измельчают в порошок. При помоле к клинкеру добавляют гипс (до 3%) или другие
добавки для замедления схватывания.
Активность (прочность) портланд-цемента выражается
маркой, т. е. пределом прочности кубика (со стороной 70,7 мм) через 28 суток
после его изготовления из цементного раствора, состоящего из 1 части цемента и
3 частей песка (1:3). Портланд-цемент выпускают следующих марок: 200, 250, 300,
400, 500, 600 кг/см2 (ГОСТ 970-41).
Начало схватывания портланд-цемента должно
наступать не ранее 45 минут, а конец - не позднее 12 часов от начала
затворения. Кроме того, цемент должен обладать постоянством объема, т. е.
лепешки из цементного теста, находясь в воде или во влажной среде, не должны
растрескиваться.
Укладка цементного раствора или бетона в
конструкцию должна быть выполнена до начала схватывания цемента, до потери им
пластичности. Твердение цемента, т. е. постепенное . превращение его в
камневидное состояние, наступает после окончания процесса схватывания и
представляет сложную химическую реакцию. Нарастание прочности цементного камня
в результате твердения цемента идет быстро в первые 3-7 суток, а через 28 суток
с момента затворения цемента водой прочность его должна соответствовать марке
цемента.
Портланд-цемент широко применяют при создании
наземных, подземных и подводных бетонных и железобетонных конструкций, а также
для кладочных и штукатурных растворов.
Пуццолановый и шлакопортланд-цемент (ГОСТ
970-41) получают в результате совместного тонкого помола смеси
портланд-цементного клинкера с активными минеральными добавками (трепел, пемза,
трасс и др.) - от 30 до 50% или с доменным гранулированным шлаком - от 15 до
85%; для регулирования сроков схватывания в смесь вводится гипс (до 3%).
Начало и конец схватывания у этих цементов
наступают в то же время, что и у обыкновенного портланд-цемента. Пуццолановый
портланд-цемент имеет марки 200, 250, 300, 400, 500 кг/см2
шлакопортланд-цемент- 150, 200, 250, 300, 400, 500 кг/см2.
Пуццолановый и шлаковый портланд-цементы
применяют так же, как и обыкновенный портланд-цемент.
Специальные портланд-цементы. Клинкер
портланд-цемента служит основой для получения цементов, имеющих специальное
применение и выпускаемых в меньших количествах по сравнению с обыкновенным и
пуццолановым цементами и шлакопортланд-цементом.
К специальным портланд-цементам относятся: а)
быстротвердеющий портланд-цемент - прочность его нарастает очень быстро, уже в
первые 1-2 дня она превышает 50% марочной; б) сульфатостойкий портланд-цемент -
обладает повышенной стойкостью против разрушающего действия агрессивных вод,
содержащих соли гипса, сернокислого магния и др.
2.3 Глиноземистый
цемент
Глиноземистый цемент относится к высокопрочным,
быстротвердеющим цементам. Получают его тонким помолом обожженного до плавления
(при 1400°) цементного клинкера, в состав которого входят известняк и горные
породы (бокситы), содержащие значительное количество глинозема.
Глиноземистый цемент выпускают следующих марок:
300, 400, 500, 600 кг/см2 (ГОСТ 969 - 41), что соответствует пределу прочности
образцов из цементного раствора 1:3 (1 часть цемента и 3 части песка) через 3
дня после изготовления. Начало схватывания этого цемента наступает не раньше 30
минут, конец - не позднее 12 часов с момента затворения. Глиноземистый цемент
при твердении выделяет большое количество тепла. Применяется он в специальных
сооружениях, требующих быстрого нарастания прочности, в конструкциях,
находящихся в минерализованных (например, морских) водах. Производится в
ограниченных количествах в связи с тем, что его сырье (бокситы) используется
для получения алюминия.
2.4 Романцемент
Романцемент - продукт тонкого помола обожженных
не до спекания чистых и доломитизированных мергелей, содержащих не менее 25%
глинистых примесей. Для регулирования свойств в романцемент вводят до 15%
активных минеральных добавок и до 5% природного двуводного гипса.
Сырьем для производства романцемента служат
мергели - природная смесь углекислого кальция и глин. Наиболее желательны
мергели с таким сочетанием известняка и глин, при котором в процессе обжига не
до спекания получается продукт, не содержащий свободной окиси кальция. Это
мергели с невысоким содержанием углекислого кальция и гидравлическим Модулем,
равным 1,1 -1,7. Производство романцемента заключается в добыче мергеля, его
дроблении на куски требуемого размера, обжиге и последующем помоле обожженного
материала. Обжиг сырья ведут в основном в шахтных, а иногда и во вращающихся
печах при температуре 1000-1100°С. Помол обожженного материала в шаровых
мельницах лучше производить совместно с гипсом и активными минеральными
добавками, так как при этом получается более- однородный продукт.
Схватывание и твердение романцемента основано на
гидратации силикатов и алюминатов кальция, аналогичных имеющимся в
гидравлической извести и в основном составляющих романцемент. Начало
схватывания романцемента должно наступать через 15 мин, а конец схватывания -
не позднее 24 ч с момента затворения водой.
Романцемент - медленнотвердеющее вяжущее
вещество с относительно низкой марочной прочностью. Различают марки 25, 50 и
100. Марку определяют по значению предела прочности при сжатии образцов,
изготовленных из жесткого раствора состава 1 : 3 (по весу) и испытанных через
28 сут. комбинированного хранения (7 сут. во влажной среде и 21 сут. в воде).
Тонкость помола романцемента характеризуется остатком на сите № 02 не более 5%,
а на сите № 008 не более 25%.
Применяют романцемент для штукатурных и
кладочных строительных растворов, а также для бетонов низких марок; может быть
использован в производстве стеновых камней и мелких блоков, особенно с
применением термообработки паром.
3. Хранение
минеральных вяжущих веществ
неорганический вяжущий вещество
гидравлический
Хранить вяжущие материалы необходимо в закрытых
помещениях с приподнятым над землей бетонным или лучше дощатым полом в
отдельных закромах для каждого вида вяжущего. Гипс, известь негашеная и
пушонка, портланд-цемент, пуццолановый и шлакопортланд-цементы могут храниться
в закромах навалом или в бумажных мешках; специальные и глиноземистые цементы
надо хранить в бумажной или иной закрытой таре; магнезиальный цемент следует
хранить в герметически закрытой таре. Необходимо предохранять вяжущие материалы
от попадания на них воды, кроме того, их нельзя хранить на складах длительное
время, так как они поглощают влагу из воздуха, в результате снижается их
активность, а в некоторых случаях они становятся непригодными к употреблению.
Заключение
. В данном реферате приводится краткий
обзор существующих неорганических вяжущих веществ.
. Они делятся на 2 большие группы:
воздушные и гидравлические по среде, в которой их можно эксплуатировать. А
также перечисляется их свойства, когда и где они могут использоваться, их
отличие друг от друга, преимущества и недостатки.
. К воздушным вяжущим веществам
относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества,
растворимое стекло.
. К гидравлическим вяжущим веществам
относятся: гидравлическая известь, портландцемент и его разновидности
(глиноземистый цемент, романцемент).
Список использованной литературы
1. www.sevogodnik.com/inorganic-binders
<http://www.sevogodnik.com/inorganic-binders>
. www.ru.wikipedia.org/wiki/
<http://www.ru.wikipedia.org/wiki/Вяжущие_вещества>
. www.gardenweb.ru/neorganicheskie-vyazhushchie-veshchestva
<http://www.gardenweb.ru/neorganicheskie-vyazhushchie-veshchestva>
. www.bibliotekar.ru/spravochnik-33/6.htm
<http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-33/6.htm>
. www.vost.ru/docs/article
<http://www.vost.ru/docs/article>