Наиболее широко применяемыми в строительстве гидравлическими минеральными вяжущими веществами являются цементы. Их получают высокотемпературной (до частичного или полного плавления) обработкой сырьевых материалов, состоящих в основном из силикатов и алюминатов кальция. Спекшаяся сырьевая смесь в виде зерен размером до 40 мм называется клинкером. По виду клинкера и вещественному составу различают портландцемент, портландцемент с активными минеральными добавками (до 20 %), шлакопортландцемент (с добавлением свыше 20 % гранулированного шлака), пуццолановый портландцемент (свыше 20 % активных минеральных добавок), гипсоцементно-пуццолановое вяжущее, глиноземистый, высокоглиноземистый и гипсоглиноземистый (на основе глиноземистого клинкера) цемент. По прочности на сжатие (МПа) цементы выпускаются высокопрочные (марок 55 и выше), повышенной прочности (марка 50), рядовые (марок 30—40) и низкомарочные (ниже марки 30), по скорости твердения — обычные (твердеют в течение 28 сут), быстротвердеющие (3—28 сут) и особобыстротвердеющие (1 сут и менее), а по срокам схватывания — медленносхватывающиеся (начало схватывания через 1,5 ч и более после затворения), нормально схватывающиеся (от 45 мин до 1,5 ч) и быстросхватывающиеся (менее 45 мин). Кроме этого, цементы классифицируются по сульфатостойкости, объемной деформации при твердении (безусадочные, расширяющиеся, напрягающиеся) и декоративным свойствам (цветные и белые). Основным представителем цементов является портландцемент и его разновидности. Портландцемент получают размолом клинкера, производимого на основе смеси известняка, глины и некоторых других добавок. Сырьевая смесь обжигается при температуре 900—1500°C в специальных вращающихся печах, представляющих цилиндр из листовой стали, облицованный внутри огнеупорным материалом. Печь установлена под углом 3,5—4° к горизонту. Сырьевая смесь загружается в верхнюю часть печи и постепенно перемещается к нижнему концу, откуда вдувается топливо (мазут, пылевидный уголь, природный газ). При горении топлива образуются горячие газы, движущиеся навстречу сырьевой смеси и нагревающие ее. Образующийся таким образом раскаленный клинкер быстро охлаждают, 10—15 дней выдерживают на складе, после чего размалывают и упаковывают в бумажные мешки массой по 50 кг или загружают в специально оборудованные транспортные средства. Обычный портландцемент представляет собой тонкий порошок серо-зеленого цвета. Он выпускается марок 40, 50, 55 и 60 (МПа). Портландцемент с активными минеральными добавками выпускается пластифицированный, гидрофобный, быстротвердеющий, сульфатостойкий, тампонажный, расширяющийся, напрягающийся, белый, цветной, шлаковый и пуццолановый. Пластифицированный портландцемент содержит поверхностно-активную добавку, повышающую пластичность цементного теста и его морозостойкость. Гидрофобный портландцемент длительно сохраняет активность и не комкуется при повышенной влажности, так как содержит поверхностно-активную добавку, уменьшающую способность цемента смачиваться водой. Он отличается также повышенной пластичностью, морозостойкостью и водонепроницаемостью. Пластифицированный и гидрофобный цементы выпускаются марок 30, ..., 40 (МПа) и предназначены для изготовления растворов и бетонов. Их применение снижает расход цемента на 5—8 %. Быстротвердеющий цемент (БТЦ) отличается тонкостью помола. Благодаря этому, а также наличию минеральных добавок он твердеет в течение 3 сут с момента затворения. Выпускается также сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ), распалубка изделий из которого возможна уже через 1—4 ч. Быстротвердеющие цементы выпускаются марок 40,...,50 (МПа) и применяются для производства железобетонных конструкций, а также при зимних бетонных работах. Их недостатками являются повышенное тепловыделение, а также быстрая порча даже при кратковременном хранении. Сульфатостойкий портландцемент обладает повышенной стойкостью к действию агрессивных вод и пониженной теплоотдачей при затворении и твердении. Он выпускается марок 40, ..., 50 (МПа), предназначен для получения гидротехнических бетонов. Тампонажный портландцемент предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Он выпускается утяжеленный (повышенной плотности), песчанистый (повышенной коррозионной и термостойкости), солестойкий (повышенной стойкости к воде, содержащей хлористые соли) и низкогигроскопичный. Расширяющийся портландцемент (РПЦ) отличается равномерным приращением объема при твердении в условиях повышенной влажности и отсутствия усадки при твердении на воздухе, благодаря чему получаемый бетон не имеет трещин. Он характеризуется также высокой плотностью и водонепроницаемостью. Напрягающийся портландцемент обладает свойством расширяться и повышать напряжение железобетона, поэтому его используют для изготовления бетонных покрытий аэродромов, напорных труб, резервуаров для воды и др. Белый портландцемент получают из мрамора или известняков и белых каолиновых глин, содержащих минимальное количество окрашивающих окислов металлов. По степени белизны он выпускается трех сортов, а по прочности — марок 40 и 50 (МПа). Цветные портландцементы получают помолом белого клинкера и минеральных пигментов. Белые и цветные цементы используют для изготовления облицовочных и архитектурных деталей, а также отделочных работ. Шлаковый портландцемент получают совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и гранулированного доменного шлака. Он выпускается обычный, быстротвердеющий и сульфатостойкий, марок 20,...,50 (МПа) и применяется для гидротехнического строительства, а также сооружения конструкций, эксплуатируемых во влажной среде, кроме подвергаемых частому замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию. Пуццолановый портландцемент получают совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и добавок вулканического происхождения (диатомита, трепела, вулканического пепла и др.). Он выпускается марок 20,..., 40 (МПа), отличается повышенной водостойкостью, меньшими водопроницаемостью и тепловыделением. Пуццолановый портландцемент используют для изготовления массивных подводных и подземных бетонных конструкций, кроме таких, которые подвергаются частому замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию. Принципиально новым цементом является гипсоцементно-пуццолановое вяжущее, получаемое смешиванием гипса, портландцемента, а также добавок, содержащих кремнезем. Оно отличается быстротой твердения, простотой производства, водостойкостью, повышенной сульфатостойкостью. Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее выпускается марок 10 и 15 (МПа) и применяется при изготовлении панелей для внутренних стен, оснований полов и др. Глиноземистые цементы получают помолом клинкера, производимого из бокситов и извести. Они выпускаются с добавками или без них, марок 40, 50 и 60 (МПа). Глиноземистые цементы отличаются быстротой твердения в условиях повышенной влажности и при нормальной температуре, стойкостью к действию агрессивных сред и термостойкостью, однако обладают значительным тепловыделением, разрушаются щелочами. Они применяются при срочных ремонтных работах, для футеровки тепловых аппаратов, травильных ванн, тампонирования нефтяных и газовых скважин, гидроизоляции шахт (гипсоглиноземистый расширяющийся цемент) и др. Особую группу составляет кислотоупорный цемент, изготовляемый из измельченного кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Он затворяется жидким стеклом и выпускается типов I (для кислоупорных замазок) и II (для кислотоупорных растворов и бетонов), марок 50, ..., 60 (МПа). Такой цемент стоек к кислотам (кроме фтористо-водородной, кремнефтористо-водородной и фосфорной), однако теряет прочность в воде и щелочах. К гидравлическим вяжущим веществам относится также гидравлическая строительная известь. Ее получают обжигом кальциево-магниевых карбонатных пород с содержанием глинистых примесей 6—25 % при температуре 900—1000°C. В последнее время ее выпуск сокращается, что обусловлено наращиванием производства портландцемента. К воздушным вяжущим веществам относятся воздушная строительная известь, жидкое стекло, а также гипсовые, ангидритовые и магнезиальные вяжущие. Воздушная строительная известь — это продукт обжига при температуре 1000—1200°C известняка, мела и других карбонатных пород с содержанием глинистых примесей до б %. В результате получают комовую известь (в виде каменистых кусков), которую в рабочее состояние превращают либо помолом (молотая известь), либо взаимодействием с водой — гашением (гашеная известь). В процессе гашения выделяется большое количество тепла, превращающее часть воды в пар. Поэтому гашеную известь называют также кипелкой. В зависимости от количества воды, добавляемой к комовой извести, гашеная известь подразделяется на известковое тесто (известковое молоко), где воды в 3—4 раза больше, чем извести, и пушенку — воды 40—70 % массы извести. По скорости гашения известь подразделяется на быстрогасящуюся (менее 20 мин) и медленногасящуюся. Строительная воздушная известь используется для приготовления строительных растворов и бетонов, получения силикатных материалов, а также в текстильной, лакокрасочной, сахарной и других отраслях промышленности. Жидкое (растворимое) стекло представляет собой силикат натрия Na2O·SiO2 или калия K2O·SiO2, получаемый сплавлением кварцевого песка и кальцинированной соды или сульфата натрия и поташа при температуре 1400°C. После охлаждения расплава получают куски стекла, называемые силикат-глыбой. Жидкое стекло применяют в виде вязкой жидкости темно-желтого или коричневого цвета, представляющей собой коллоидный раствор двуокиси кремния в едкой натриевой или калиевой щелочи. Жидкое натриевое стекло используют для уплотнения грунтов, укрепления бетонной и каменной кладки, приготовления жаро-, огне- и кислотоупорных бетонов и растворов, огнезащитных обмазок. Жидкое калиевое стекло дороже и применяется реже натриевого. Оно используется для приготовления кислотоупорных бетонов и растворов, а также силикатных красок. Гипсовые и ангидритовые вяжущие вещества представляют собой продукты обжига и последующего помола природного гипсового камня и ангидрида CaSO4, а также отходов химической промышленности (фосфогипс) при температурах 150—160°C (низкообжиговые) или 700—1000°C (высокообжиговые). К низкообжиговым вяжущим относятся строительный, высокопрочный и формовочный гипс, а к высокообжиговым — эстрих-гипс и ангидритовый цемент. Гипс строительный (алебастр) применяется для внутренних отделочных работ в составе штукатурных растворов, выпуска плит, панелей и архитектурных деталей, гипс высокопрочный — для изготовления несущих конструкций, работающих на изгиб, а также гипсобетонных деталей, работающих на сжатие, гипс формовочный — для изготовления архитектурных деталей и скульптурных изделий. Эстрих-гипс используется для устройства мозаичных полов, изготовления искусственного мрамора, гипсобетона, отделочных и декоративных работ. Ангидритовый цемент отличается от гипсовых вяжущих медленным схватыванием, а также добавками к сырью шлака, извести и доломита. Он применяется для создания бесшовных полов, производства пустотелых бетонных изделий и кладочных растворов. Гипсовые вяжущие вещества отличаются пределами прочности при изгибе и сжатии (табл. 12). Таблица 12. Марки гипсовых вяжущих веществ, МПа Марки Предел прочности Марки Предел прочности при изгибе при сжатии при изгибе при сжатии Г-2 12 20 Г-10 45 100 Г-3 18 30 Г-13 55 130 Г-4 20 40 Г-16 60 160 Г-5 25 50 Г-19 65 190 Г-6 30 60 Г-22 70 220 Г-7 35 70 Г-25 80 250 В зависимости от начала и конца схватывания гипсовые вяжущие выпускаются индексов А (быстродействующие, начало схватывания — не ранее 2 мин, конец схватывания— не позднее 15 мин), Б (нормально твердеющие, начало схватывания — не ранее 6 мин, конец схватывания — не позднее 30 мин) и В (медленнотвердеющие, начало схватывания — не ранее 20 мин, конец схватывания не нормируется). По степени помола гипсовые вяжущие выпускаются грубого, среднего и тонкого помола. В соответствии с этим маркировка гипсовых вяжущих буквенно-цифровая. Например, Г-7Б1, где Г-7 — марка, Б — быстротвердеющее, 1 — степень помола, Для замедления схватывания гипсовых вяжущих в их состав вводят органические добавки (животный клей, известь, сульфатно-дрожжевую бражку) или отработанные дубильные растворы кожевенной промышленности, а для ускорения схватывания — молотую гипсовую отливку. Магнезиальные вяжущие вещества получают обжигом магнезита или доломита при температуре 800— 850°C. Соответственно получают каустический магнезит и каустический доломит. Магнезиальные вяжущие затворяют растворами солей хлористого или сернокислого магния. Они хорошо сцепляются с органическими заполнителями (древесной стружкой, опилками, кострой и т. п.) и поэтому успешно применяются для изготовления фибролита (теплоизоляционного материала), ксилолита (материала для устройства полов), мозаичных плиток, искусственного мрамора и др.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Ассортимент минеральных вяжущих веществ» з дисципліни «Товарознавство сировини і матеріалів»
