🗊Презентация Неорганические вяжущие вещества, цемент

Неорганические вяжущие вещества, цемент

Основой многих строительных материалов (искусственных строительных конгломератов) являются неорганические вяжущие вещества, способные при взаимодействии с водой или при обжиге связываться друг с другом и с наполнителями строительных смесей, образуя искусственный камень. Вяжущимися свойствами обладают: Оксиды (СаО, MgO, Al2O3); Соли (СаSO4, Na2SiO3); Гидроксиды (гашеная известь, Ca(OH)2), Многокомпонентные смеси (цемент, гидравлическая известь, шлаки). Цемент является основным видом вяжущего вещества широко использующегося в строительстве.

Виды вяжущих Неорганические вяжущие вещества делятся на следующие группы: Воздушные вяжущие вещества, способные схватываться, твердеть и длительно сохранять прочность только в воздушной среде (СаО, MgO, СаSO4, Na2SiO3) Гидравлические вяжущие способны твердеть и сохранять прочность не только на воздухе, но и в воде (цемент, гидравлическая известь). Вяжущие вещества автоклавного твердения твердеющие в автоклавах в паре или при обжиге. (Al2O3)

Цемент – сложная по составу смесь вяжущих веществ. Цемент получают обжигом горных пород (например, мергеля - осадочной горной породы смешанного глинисто-карбонатного состава) или обжигом специально подготовленной сырьевой смеси (например, 75-78% известняка (СаСО3): мела, известкового туфа, ракушечника и 25-22% глины или глинистых сланцев. Обжиг проводится при температуре 1450оС до спекания. В результате обжига смеси в шахтных или вращающихся печах природное сырье разлагается с выделением СО2, Н2О, SO2 и др. газов в результате получается продукт обжига – клинкер. Химический состав клинкера характеризуется содержанием оксидов (в процентах по массе). Главные оксиды: СаО = 62-67%, SiO2=21-24%, Al2O3=4-8%, Fe2O3 = 2-5%.

Соотношение оксидов определяет свойства цемента. Соотношение оксидов выражается с помощью гидравлического модуля цемента (m). Гидравлический модуль - это отношение количества главного оксида (в строительном материале к сумме других оксидов (: m = m = 1,9 -2,4 – для портландцемента.

Цемент Состав клинкера определяется составом смеси перед обжигом. В клинкере оксиды связаны между собой, образуя минералы: - алит 3CaOхSiO2 (фаза С3S) – 45-60% - самый важный минерал, определяет быстроту твердения, прочность и другие свойства; Белит 2CaOхSiO2 (фаза С2S) -20-30% - медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительных сроках твердения; Трехкальциевый алюминат 3CaOхAl2O3 (фаза С3A)- 4-12% - быстро гидратируется и твердеет, но конечная прочность его не большая, является причиной сульфатной коррозии цементного камня

Далее клинкер размалывается в шаровых мельницах до мелкодисперсного состояния. При размоле часто добавляют добавки, например, двуводный гипс CaSO4 х 2H2O, шлаки, золу. Зола и шлаки, также содержат большое количество тех же оксидов (СаО + ) В результате получается смесь вяжущих веществ - цемент. С января 2015 действует ГОСТ 30515-2013 на цемент: «Цементы. Общие технические условия» Согласно этого ГОСТа цементы классифицируются: 1. По назначению (общестроительные и специальные); 2. По виду клинкера (портладцементный клинкер, глиноземистый клинкер, смесь портландцемента и сульфоалюминатного (сульфоферритного) клинкера.

3. По вещественному составу: (8 типов) Тип I – портландцемент; Тип II А – портландцемент с минеральными добавками (одна добавка или их смесь) от 6% до 20%; Тип II В – портландцемент + шлак 21—35%; Тип III – Шлакопортланцемент (портланцементный клинкер + доменный, топливный или электротермофосфатный шлак в количестве 36-65%; Тип IV – Пуццолановый цемент (портланцементный клинкер + пуццолану и/или зола уноса от 21% до 35% (Пуццолан - пористый светлый пепловый вулканический туф, применяемый в качестве добавки для изготовления пуццоланового цемента и гидравлической извести). Хорошо твердеет под водой.

Тип V – композитный цемент (портланцементный клинкер + смесь шлака и пуццолану и/или золы уноса от 22-60%); Тип I-C – сульфатированный портланцемент ( портланцемент + сульфатоалюминатный или сульфатоферритный клинкер < 5%; Тип – II-C -сульфатированный портланцемент ( портланцемент + сульфатоалюминатный или сульфатоферритный клинкер от 6 до 20% . Буквенные обозначения добавок в цемент: ш – шлак, з – зола уноса, п- пуццолана, к – композитная добавка, мк- кремнезем, и –известняк, г – обожженные сланцы, глиеж.

Класс цемента 4. По прочности на сжатие цемент делится на классы: Существуют цементы следующих классов: 22,5, 32,5, 42,5, 52,5. Класс цемента – это гарантированная его прочность в МПа (н/м2 х106) при исследовании на сжатие балочек размером 4х4х16 см в возрасте 28 суток стандартного хранения (на воздухе и в воде), изготовленных из исследуемого цемента при соотношении цемента и стандартного кварцевого песка в соотношении 1:3. Класс цемента выраженный в МПа международная классификация.

У нас продолжают часто пользоваться маркой цемента на сжатие. Различают марки цемента М300, М400, М500, М550, М600. Марка цемента – это его средняя прочность на сжатие в кгс/см2, при испытаниях балочек того же размера, что и при определении класса. Цемент классифицируется по маркам только в России.

5. По скорости твердения: Нормальнотвердеющие (Н) с нормированием прочности в возрасте 2 (7) суток и 28 суток; Быстротвердеющие (Б) с нормированием прочности в возрасте 2 и 28 суток повышенной в сравнении с нормальными; Медленнотвердеющие (М) с нормированием прочности в возрасте 2 и 28 суток пониженной в сравнении с нормальными; 6. По срокам схватывания: Медленносхватывающиеся - с схватыванием >2 час Нормальносхватывающиеся - от 45 мин до 2 часов; Быстросхватывающиеся - срок схватывания < 45 мин

Свойства цемента Тонкость помола – определяет быстроту твердения и прочность цементного камня (удельная поверхность 2500-3000 см2/г. Истинная плотность - 3,05-3,15 г/см3; Насыпная плотность -1300 кг/м3; Водопотребность (НГ = 21-28%), характеризуется количеством воды (% от массы цемента), необходимым для получения цементного теста нормальной густоты;

Маркировка цемента на таре. В соответствии с новым ГОСТ 30515-2013 цемент на таре должен обозначаться следующим образом: ЦЕМ II/А-Ш 42,5 Н. Где, ЦЕМ –цемент; II/А –Ш - тип цемента (портландцемент с минеральными добавками до 20%, минеральная добавка –шлак (ш)); 42,5 – класс цемента в МПа; Н – нормальнотвердеющий По старому ГОСТу 10178-85 было бы написано Цемент 500-20Д, Где, 500 – марка цемента в кг/см2,20Д – с минеральной добавкой в количестве 6-20%

Маркировка цемента Маркировка цемента по старому ГОСТу: ГОСТ 31108-2003.

Гипсовые вяжущие вещества Гипсовые вяжущие вещества относятся к воздушным и делятся на низкообжиговые (110-180оС) и высокообжиговые (600-900оС). Обжигаются природные материалы или отходы Гипсовые смеси в строительстве называют алебастром. Низкообжиговые Строительный гипс β-СaSO4.0,5H2O; Формовочный гипс β-СaSO4.0,5H2O более мелкий помол; Высокопрочный гипс α-СaSO4.0,5H2O; Высокообжиговые Ангидрид СaSO4 ; Высоокообжиговый гипс (Ангидрид СaSO4 + 3-5% СаО) При твердении гипсовые вяжущие переходят в двуводный гипс СaSO4.2H2O, а изделия на 1% увеличиваются в объеме.

Гипсовые вяжущие вещества Для получения удобоукладываемого гипсового теста необходимо взять 50-70% воды от массы гипса, а на химическую реакцию гидратации требуется всего 18,6% воды. Избыток воды затем испаряется, что обуславливает большую пористость (40-60%) и соответственно невысокую прочность изделий из гипса. Марку гипса (от Г-2 до Г-25, где цифра означает предел прочности на сжатие в МПа) определяют по результатам испытаний образцов-балочек размерами 40х40х160 мм через два часа после их изготовления. Водостойкость изделий на основе гипсовых вяжущих не велика. Гипсовые вяжущие различают по срокам схватывания.

Гипсовые вяжущие вещества

Применение гипсовых вяжущих веществ Архитектурные элементы; Сухая штукатурка; Штукатурные растворы; Гипсокартон; Гипсобетонные панели; Приготовление гипсоцементно-пуццолановых вяжущих.

Гипсокартон. Гипсокарто́н  — строительный материал, представляющий собой лист, состоящий из двух слоёв строительной бумаги (картона) и сердечника из слоя затвердевшего гипсового теста с наполнителями. Предназначается для устройства обшивок, перегородок, потолков в зданиях с сухим и нормальным влажностным режимом. Стандартная ширина листа — 1200 мм, длина 2000, 2500, 3000 мм Выпускается четырех модификаций: Гипсокартон обычный – ГКЛ (гипсокартонный лист); Гипсокартон влагостойкий – ГКЛВ (гидрофобизированный); Гипсокартон огнестойкий – ГКЛО; Пазогребневые гипсокартонные плиты – ПГП (лучшая стыковка).

Воздушная известь Воздушная известь – вяжущее вещество, получаемое в результате обжига (при 900-1200оС) природных материалов, содержащих преимущественно карбонат кальция CaCO3 (известняк, мел). Состоит в основном из оксида кальция CaO, но в ней может быть небольшое количество MgO. Воздушная известь способна твердеть только на воздухе. Мелкомолотый CaO называется негашеной известью - кипелкой. Так как она легко взаимодействует с водой с выделением такого количества тепла, что смесь закипает и превращается в гашеную известь Са(ОН)2. После гашения негашеной извести CaO гашеная известь Са(ОН)2 получается очень мелкодисперсной и ее часто называют известь – пушенка.

Применение воздушной извести Воздушную известь применяют для изготовления силикатного кирпича и силикатных бетонов, для каменной кладки без добавок или с добавками цемента, для штукатурных работ, как составную часть смешанных вяжущих (известково-шлаковых, известково-пуццолановых). Прочность известковых растворов невелика: предел прочности при сжатии составляет 0,4-1,0 Мпа на гашеной извести и до 5,0 МПа на негашеной извести. Более высокая прочность изделий может быть получена при автоклавном твердении (силикатный кирпич и силикатные бетоны)

Силикатный кирпич Силикатный (известково-песчаный) кирпич изготавливают прессованием смеси, состоящей из 92-94 % песка, 6-8% извести. Влажность смеси 7-9% по массе. Технология изготовления включает: измельчение извести –кипелки - смешение с песком - гашение извести паром – дополнительное перемешивание – увлажнение до 7-8% - формование на прессах (15-20 Мпа) – обработка в автоклаве: Р = 0,8 – 1,3 Мпа (8-13 атм), Т = 175 -200 С, 10 -14 часов – выдержка на воздухе для карбонизации извести не вступившей в реакцию.) При автоклавной обработке известь вступает в реакцию с кремнеземом с образованием гидросиликатов кальция различного состава: СаО . SiO2. nH2O; 5СаО . 6SiO2. 5H2O, 2СаО . SiO2. H2O.

Силикатный кирпич Силикатный кирпич выпускается тех же размеров что и глиняный 250х120х65 мм, утолщенный 250х120х88 мм. Может быть полнотелым и пустотелым. Выпускаются также пустотелые силикатные камни 250х120х138. Установлены марки кирпича (камня) по пределу прочности на сжатие – М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300; По морозостойкости – F15, F25, F35, F50; Водопоглощение по массе не менее 6 % ; Плотность силикатного кирпича обычно 1600-1800 кг/м3, такая плотность обеспечивает лучшие его характеристики. Силикатный кирпич может быть цветной; Себестоимость силикатного кирпича на 25-35 % ниже глиняного;

Силикатный кирпич У силикатного кирпича пониженная теплопроводность и лучшая шумоизоляция в сравнении с глиняным. Недостатки Силикатный кирпич не рекомендуется для фундаментов и цоколей зданий из-за недостаточной водостойкости. Не используется во влажных помещениях: прачечные, бани, ванные комнаты. Не используется для кладки печей и труб т.к. разрушается при высоких температурах. Максимальная температура использования 550 С.

Силикатный кирпич

Гидравлическая известь Гидравлическая известь, известь способная твердеть и сохранять прочность не только на воздухе, но и в воде – это, также как цемент, многокомпонентный состав, содержащий СаО, SiO2 , Al2O3 , Fe2O3 . Гидравлические свойства вяжущих зависят от гидравлического модуля и температуры обжига сырья. Гидравлический модуль - это отношение количества оксидов в строительном материале: m =

Гидравлический модуль (m) m > 9 – для воздушной извести; m = 1,7 – 9 - для гидравлической извести; m = 1,9 -2,4 – для портландцемента. Усиление гидравлических свойств портландцемента в сравнении с гидравлической известью связано не только с уменьшением гидравлического модуля, но и с повышением температуры обжига сырья при получении этих веществ: 1000оС –известь, 1450оС – портландцемент.

Жидкое стекло Na2SiO3 – один из видов вяжущих веществ. Химическое название – силикат натрия. Бытовое название - силикатный (канцелярский) клей Строительное название - жидкое стекло (раствор Na2SiO3 в воде) – желтая или коричневая жидкость. Применение Добавление к строительным смесям и растворам для повышения их прочности, влагостойкости и огнеупорности. Для получения кислотостойкого бетона.