![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Воздушные вяжущие вещества.
Гипсовые вяжущие. Гипсовые вяжущие вещества получают путем тепло-вой обработки и помола сырья, содержащего двуводный или безводный сульфат кальция. Чаще всего в качестве сырья используют природный гипс CaSO4∙ 2Н2О и ангидрит CaSO4, реже — некоторые побочные продукты химической промышлен-ности (фосфогипс — от переработки природных фосфатов в суперфосфат, боро-гипс и др.). В зависимости от температуры тепловой обработки гипсовые вяжущие вещес-тва подразделяют на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые. Низкообжиговые гипсовые вещества получают тепловой обработкой приро-дного гипса при низких температурах 110— 180°С. При нагревании двуводного гипса до 180°С образуется полуводный гипс CaSO4 ∙ 2Н2О = CaSO4 ∙ 0, 5Н2О + 1, 5Н2О. Тепловая обработка сырья производится в котлах, кристаллизационная вода при этом выделяется в виде водяного пара, поэтому говорят, что гипс «варят» в котле. Реакция дегидратации протекает с поглощением теплоты, для получения 1 кг полуводного гипса из двугидрата теоретически надо затратить 580 кДж. В зависимости от условий, в которых осуществляется нагревание, полувод-ный и безводный гипс могут иметь различное строение кристаллов. При удалении воды в виде перегретого пара в варочных котлах получаются продукты Повышение температуры выше 180°С приводит к обезвоживанию гипса и превращению его в безводный растворимый ангидрит CaSO4. При нагревании до 450 - 750°С безводный гипс медленно переходит в нерастворимый ангидрит, не обладающий вяжущими свойствами, но если его размолоть и ввести некоторые ве-щества — катализаторы, он приобретает способность медленно схватываться и твердеть. При нагревании до 800—1000°С нерастворимый ангидрит частично раз-лагается на окись кальция, сернистый газ и кислород: 2CaSO4 = 2СаО + 2SO2 + O2. Полученный продукт, размолотый в порошок, вследствие появления небольшого количества оксида кальция (3-5%), выполняющего роль катализатора, вновь при-обретает свойства схватываться и твердеть.
К низкообжиговым гипсовым вяжущим относят строительный, высокопроч-ный и формовочный гипс. Для получения строительного и формовочного гипса сырье обжигают в варо-чных котлах или в печах (вращающихся, шахтных и др.). Строительный гипс преимущественно состоит из кристаллов Высокопрочный гипс получают в термических аппаратах (котлах-автоклавах), в которых обезвоживание природного гипса происходит в среде насыщенного пара под давлением выше атмосферного или в процессе кипячения в водных растворах некоторых солей при атмосферном давлении с последующей сушкой и измельчени-ем. Он состоит в основном из Формовочный гипс состоит в основном из Твердение низкообжиговых гипсовых вяжущих в соответствии с теорией тве-рдения неорганических вяжущих веществ А. А. Байкова проходит по следующей схеме. На первом этапе (подготовительном) частицы полуводного гипса, приходя в соприкосновение с водой, начинают растворяться с поверхности до образования на-сыщенного раствора. Одновременно начинается гидратация полуводного гипса по реакции CaSO4 ∙ 0, 5Н2О + 1, 5Н2О = CaSO4 ∙ 2Н2О. Этот период характеризуется пластичным состоянием теста. Поскольку растворимость полугидрата в воде 8 г/л, а двугидрата 2 г/л, то вскоре после затворения строительного гипса водой создаются условия для образования в пересыщенном растворе зародышей кристал-лов двугидрата. На втором этапе (коллоидации) наряду с гидратацией растворенного полуги-драта и переходом его в двуводный гипс происходит прямое присоединение воды к твердому полуводному гипсу. Это приводит к возникновению двуводного гипса в виде высокодисперсных кристаллических частичек. Схватывание (загустевание) гипсового теста начинается с образования рых-лой пространственной коагуляционной структуры, в которой кристаллы двугидрата связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления. Теоретически для гидратации полуводного гипса с образованием двуводного гипса требуется 18, 6% воды от массы гипсового вяжущего вещества. Практически для получения удобо-формуемой пластичной смеси строительный гипс требует 50-70%, а высокопрочный — 30-40% воды. Вследствие значительного количест-ва химически несвязанной воды затвердевший гипс имеет большую пористость — 40-60% и более. Пористость меньше при использовании высокопрочного гипса. Гипс На третьем этапе (кристаллизации) образовавшийся неустойчивый гель пе-рекристаллизовывается в более крупные кристаллы, которые срастаются между со-бой в кристаллические сростки, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности. Указанные этапы не следуют строго друг за другом, а налагаются один на другой и продолжаются до тех пор, пока весь полуводный гипс не перейдет в дву-водный (практически через 20-40 мин после затворения). К этому времени дос-тигается максимальная прочность системы во влажном состоянии. Дальнейшее уве-личение прочности гипсового камня происходит вследствие его высыхания. При этом из водного раствора выделяется частично оставшийся в нем двуводный гипс, упрочняющий контакты между кристаллическими сростками. При удалении воды, смачивающей поверхность кристаллов, устраняется их взаимное скольжение, что приводит к повышению прочности и резкому уменьшению деформаций ползучести гипсового камня. При полном высыхании рост прочности прекращается. Сушка яв-ляется необходимой операцией в Свойства строительного и высокопрочного гипса во многом одинаковы. Строительный гипс имеет ряд особенностей: быстро схватывается и твердеет, обла-дает повышенной водопотребностью и пористостью, в начальный период твердения увеличивается в объеме, обладает низкой водостойкостью, подвержен значитель-ным деформациям ползучести. Водопотребность гипсового вяжущего определяется количеством воды, % массы вяжущего, необходимым для получения гипсового теста стандартной кон-систенции (диаметр расплыва 180 + 5мм). Гипсовое тесто такого расплыва считают тестом нормальной густоты, а количество воды, при этом затраченное, наз-ывают нормальной густотой гипсового вяжущего. По срокам схватывания и твердения гипсовые вяжущие делят на три группы: • А — быстротвердеющие (начало схватывания не ранее 2 мин, конец — не позднее 15 мин), • Б — нормальнотвердеющие (начало схватывания не ранее 6 мин, конец — не позднее 30 мин), • В — медленнотвердеющие (начало схватывания не ранее 20 мин, конец не нормируется). Замедляют схватывание гипсовых вяжущих введением в гипсовое тесто рас-творов столярного клея, лигносульфонатов технических (ЛСТ). Эти вещества адсор-бируются на частицах гипса и образуют адсорбционную пленку, затрудняющую растворение полугидрата и начало его схватывания. По тонкости помола различают вяжущие грубого I, среднего II и тонкого III помолов. Тонкость помола характеризуется остатком на сите № 02, % по массе. Вяжущие грубого помола имеют остаток не более 23 %, среднего — 14, тонкого — 2 %. Прочность гипсовых вяжущих определяют по результатам испытания образ-цов — балочек размером 40x40x160 мм из гипсового теста нормальной густоты через 2ч после изготовления. За это время гидратация и кристаллизация вяжущего завершаются. По пределу прочности при сжатии и изгибе гипсовые вяжущие делят на 12 марок: от Г-2 до Г-25 (Г — гипс, 2 - 25 — предел прочности при сжатии). Вяжущие марки Г-2 — Г-7 применяют для изготовления панелей и плит перегородок, гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, стеновых камней и ар-хитектурно-декоративных изделий, штукатурных и шпаклевочных смесей и др. Вяжущие марок Г-5 — Г-7 применяют для отливки моделей и форм в фарфорофа-янсовой, керамической, автомобильной, авиационной промышленности и машино-строении. Для тонкостенных изделий (вентиляционные короба и др.), штукатурных ра-бот и шпаклевочных смесей, заделки швов применяют гипсовые вяжущие марок Г-3 — Г-25. Кроме гипсовых вяжущих общестроительного назначения выпускают высо-копрочное гипсовое вяжущее — супергипс, который получают путем тепловой обработки гипсового камня первого сорта, смешанного с модификатором — фта-левым или малеиновым ангидритом, в среде насыщенного водяного пара под дав-лением. Тонкость помола супергипса — остаток на сите № 02 не более 1 %, сроки схватывания: начало не ранее 4 мин, конец не позднее 25 мин, предел прочности при сжатии в возрасте 2 ч не менее 22 МПа. Вяжущее повышенной водостойкости из фосфогипса, разработанное ВНИИ-Стромом им. П.П. Будникова, является смешанным вяжущим, полученным путем гидротермальной обработки в автоклаве при 120-130°С водной суспензии, сос-тоящей из 85% фосфогипса, 10 — портландцемента, 5% пуццолановой добавки и регулятора кристаллизации. Основные свойства вяжущего повышенной водос-тойкости из фосфогипса: удельная поверхность 3500-4500 см2/г, нормальная гус-тота — 36-42%, начало схватывания— не ранее 30-40 мин, конец К группе водостойких гипсовых вяжущих материалов относят гипсоцемент-но-пуццолановое вялсущее ГЦПВ, разработанное В.А. Волженским, которое полу-чают путем смешивания полуводного гипса, портландцемента и кислой активной минеральной добавки. В строительной практике используют ГЦПВ следующего состава, % по мас-се: полуводный гипс 50-75, портландцемент 15-25, пуццолановая добавка (тре-пел, опока, диатомит) с активностью не менее 200 мг/г — 10-25. ГЦПВ характеризуется следующими свойствами: тонкость помола (остаток на сите № 02 не более 15% для ГЦПВ марок М100 и М150); сроки схватывания: начало не ранее 4 мин, конец не позднее 20 мин; минимальный предел прочно-сти при сжатии образцов из теста нормальной густоты для М100 и М150 соответст-венно равен 10 и 15 МПа; коэффициент размягчения не менее 0, 65. Близкими к ГЦПВ свойствами характеризуются гипсо-шлакоцементно-пуц-цолановые (ГШЦП) и гипсоизвестково-шлаковые (ГИШВ) вяжущие. Их применя-ют для изготовления стеновых панелей, санитарных кабин и ванных комнат, венти-ляционных блоков, устройства оснований под пол в жилищном строительстве. Высокообжиговое ангидритовое вялсущее (ангидритовый цемент), предло-женное акад. П.П. Будниковым, состоит преимущественно из нерастворимого ан-гидрита. Его изготовляют обжигом природного гипса при 600-700° С и последу-ющим помолом обожженного продукта с добавками — активизаторами тверде-ния или из природного ангидрита без обжига путем его совместного помола с теми же добавками. В качестве активизаторов твердения используют вещества, отличаю-щиеся щелочным характером (известь, обожженный доломит, основные доменные шлаки и др.), а также некоторые соли (сульфат и бисульфат натрия и др.). Высокообжиговый гипс (эстрих-гипс), получаемый обжигом двуводного гип-са или ангидрита при 800-1000°С, состоит в основном из безводного сернокислого кальция. В нем присутствует небольшое количество оксида кальция (3—5%), который образуется в результате термического разложения части сульфата кальция при обжиге выполняя роль катализатора при твердении высокообжигового гипса. Ангидритовый цемент и эстрих-гипс в отличие от низкообжиговых гипсовых вяжущих медленно схватываются и твердеют (сроки схватывания в пределах от 0, 5 до 24 ч и более). Предел прочности при сжатии стандартных образцов через 28 суток твердения 5-20 МПа и более. Высокообжиговые гипсовые вяжущие ве-щества применяют для устройства бесшовных полов и подготовки под линолеум, для приготовления штукатурных и кладочных растворов, бетонов, искусственного мрамора.
|