Неорганические вяжущие вещества

 

Министерство образования  и науки 

Республики Казахстан

АО «Казахстанско-Британский Технический Университет»

Кафедра нефтегазовой инженерии

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По  дисциплине «Основы строительского дела»

 

Тема: «Неорганические вяжущие вещества»

 

 

Руководитель                                            _____________________     Полумордвинов  И. О.

Студент                                                     _____________________      Бигалиева А. Б.

                                                                   _____________________      Елемесов Е. К.

 

____________________

        (Оценка)

 

 

 

 

Алматы, 2013

Содержание

 

Введение ……………………………………………………………………………. 3

1. Воздушные вяжущие вещества………………………………………………… 4
1. Гипс……………………………………………………………………………4
2. Известь………………………………………………………………………. 5
3. Магнезиальный цемент………………………………………………………7
2. Гидравлические вяжущие вещества…………………………………………… 8
1. Гидравлическая известь……………………………………………………. .8
2. Портлад-цемент………………………………………………………………8
3. Глиноземистый цемент………………………………………………………9
4. Романцемент………………………………………………………………. .10
3. Хранение минеральных вяжущих веществ……………………………………11

Заключение…………………………………………………………………………12

Список использованной литературы………………………………………………13

 

 

Введение

 

Вяжущие — вещества, способные затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущее вещество скрепляет между собой камни либо зёрна песка, гравия, щебня. Это свойство вяжущих используется для изготовления: бетонов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожжённых искусственных материалов; строительных растворов — кладочных, штукатурных и специальных.

Вяжущие вещества по составу  делятся на:

1. неорганические (известь, цемент, строительный гипс, магнезиальный цемент, жидкое стекло и др.), которые затворяют водой (реже водными растворами солей).

2. органические (битумы, дёгти,  животный клей, полимеры), которые  переводят в рабочее состояние  нагреванием, расплавлением или  растворением в органических  жидкостях.

Неорганическими вяжущими веществами называют все вяжущие вещества неорганического  происхождения.

Неорганические вяжущие  материалы широко используются для  производства бетонов, без обжиговых искусственных каменных материалов (бетонных и железобетонных изделий), приготовления растворов, укрепления грунтов и для других целей.

Неорганические вяжущие  материалы делятся на две большие  группы: воздушные и гидравлические.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Воздушные вяжущие вещества

 

Воздушные вяжущие материалы  после затвердения водой твердеют, переходят в камневидное состояние и сохраняют прочность только на воздухе (в сухом состоянии). К таким вяжущим относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества, растворимое стекло и др.

 

1.1 Гипс

Гипс в строительстве используется в виде тонкомолотого порошка, который называется «гипс строительный» (ГОСТ 126—57) и в зависимости от качества бывает 1-го и 2-го сорта.

Гипс получают из природного гипсового камня (двуводного гипса) путем обжига его при температуре 150—170° (не более) до перехода в полуводный гипс и измельчения в тонкомолотый порошок.

Обжиг гипса производят во вращающихся сушильных барабанах, в варочных котлах и во взвешенном состоянии.

Чаще применяется обжиг  предварительно измельченного в  порошок гипсового камня в  цилиндрических варочных котлах (рис. 1) диаметром 1,5—3 м и высотой 1,5—3,5 м, снабженных Жаровыми трубами для  прохождения горячих дымовых  газов. Котел закрыт крышкой с  отверстием для загрузки и трубой,

Через которую удаляется  пар и пыль. Обожженный гипсовый порошок выгружают через отверстие  в днище котла. Процесс обжига длится 1,5—2 часа.

Обжиг во взвешенном состоянии  заключается в том, что измельченный гипсовый камень продувается по трубе  и обжигается проходящими в трубе  горячими дымовыми газами. Обожженный гипс затем просеивают и направляют на склад.

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  др,угих 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 (очел-ки), 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-пушон-ку (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.

 

1.3 Магнезиальный цемент

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 смета-нообразной 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 затворен-ия 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 порт-ланд-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 шла-копортланд-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 (бок-ситы) используется для получения алюминия.

Расширяющийся цемент получают при совместном помоле клинкера глиноземистого цемента с добавкой гипса; имеет  марки от 300 до 600 кг/см2, сроки схватывания от 5 минут до 4 часов. При твердении цемента его линейное расширение доходит до 1,5%, при этом он уплотняется и создает полную водонепроницаемость. Применяется при заделке стыков водопроводных труб, трещин в бетоне, при устройстве водонепроницаемых штукатурок и т. п.

 

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

 

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, пуццо-лановый 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

 

1. В данном реферате приводится краткий обзор существующих неорганических вяжущих веществ.
2. 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.
3. К воздушным вяжущим веществам относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества, растворимое стекло.
4. К гидравлическим вяжущим веществам относятся: гидравлическая известь, портландцемент и его разновидности (глиноземистый цемент, романцемент).

 

 

Список использованной литературы

 

1. www.sevogodnik.com/inorganic-binders
2. www.ru.wikipedia.org/wiki/
3. www.gardenweb.ru/neorganicheskie-vyazhushchie-veshchestva
4. www.bibliotekar.ru/spravochnik-33/6.htm
5. www.vost.ru/docs/article