🗊Презентация Воздушные вяжущие материалы

Воздушные вяжущие материалы. Характеризуются тем, что будучи смешаны с водой, твердеют и сохраняют свои свойства только в воздушной среде. Воздушная известь - это продукт, получаемый обжигом ниже температуры спекания известково-карбонатной пород, мела, кальцита, известняка-ракушечника до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно, из окиси кальция. 1. Классификация воздушной извести: - По внешнему виду: - Комовая негашеная - Молотая негашеная - Известь-пушенка - Известковое тесто (известь-пушенка с водой) - Известковое молоко. 2. В зависимости от содержания CaO известь делится на сорта: - 1 сорт- >90% - 2 сорт-> 80% - 3 сорт- >70%. 3. В зависимости от температуры гашения различают воздушные извести: - высокоэкзотермическую (температура гашения более 70 оС) - низкоэкзотермическую (температура гашения менее 70 оС) 4. В зависимости от скорости гашения различают извести: - Быстрогасящуюся (время гашения менее 6 минут) - Среднегасящуюся (время гашения от 6 минут до 20 минут) - Медленногасящуюся (время гашения более 20 минут)

Материалы для производства извести Материалы для производства извести Осадочные породы (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты). В состав известняков входят – углекислый кальций и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.) Отрицательно на свойства извести влияют: Гипс- резкое снижение пластичности известкового теста; Железо- возникновение пережога при обжиге. Основные этапы производства извести Первичное дробление Вторичное дробление Помол известняка транспортирование классификация обжиг  

Обжиг – основная технологическая операция, целью которой является: Обжиг – основная технологическая операция, целью которой является: 1) Возможно полное разложение – декарбонизация CaCO3 и MgCO3 * CaCO3 на CaO, MgO и СO2 2) Получение высококачественного продукта с оптимальной микроструктурой частичек и их пор. Наличие примесей способствует образованию силикатов, алюминатов, ферритов кальция и магния. основная реакция разложения (декарбонизации) известняка CaCO3= CaO+СO2 Основные факторы, определяющие процесс разложения известняка Камень должен быть нагрет до температуры диссоциации карбонатов Минимальная температура диссоциации должна поддерживаться в течении определенного времени Углекислый газ должен быть полностью удален

Факторы, влияющие на процесс обжига Факторы, влияющие на процесс обжига Качество породы: а) Физические характеристики (структура, размер кристаллов). б) тенденции к растрескиванию при обжиге. в) количество и вид примесей. 2) Величина кусков и распределение их по размерам. 3) Скорость подъема температуры 4) Максимальная температура обжига 5) Продолжительность обжига 6) Химическая активность примесей 7) Усадочные характеристики (прочность, плотность) 8) Качество и вид топлива.

Оборудование для производства извести Оборудование для производства извести Шахтные печи – наиболее экономичны – работают на различных видах топлива (жидкое, газовое). Имеют три зоны: - Зона подогрева – верхняя часть печи, где температура не выше 850 оС, материал подсушивается и подогревается. Выгорание органических примесей. - Зона обжига – средняя часть печи, температура изменяется от 850 оС до 1250 оС, и затем снижается до 900 оС, происходит разложение CaCO3, и удаление СO2. Зона охлаждения – нижняя часть печи – охлаждение до 50-100 оС. Вращающиеся печи – менее эффективны, применяют, для обжига мела, известняка ракушечника.

Шахтная печь Шахтная печь

Вращающаяся печь Вращающаяся печь

Гашение извести Гашение извести Обработка извести водой для перевода окисей кальция и магния в их гидраты. Процесс гашения представляет собой взаимодействие извести с водой CaO +H2O = Ca (OH)2 +Q Гашение извести сопровождается значительным выделением тепла, при этом температура гасящейся извести может достигать: Кипения воды Выгорания дерева Реакция гидратации извести обратимая. Ее направление зависит от температуры и парциального давления водяных паров в окружающей среде. Диссоциация Ca (OH)2 возникает при атмосферном давлении при температуре примерно 547 оС, но частичная диссоциация может возникнуть и при более низких температурах 300-350 оС, с образованием вторичной окиси кальция, более уплотненной и плохо гасящейся в дальнейшем.

Для предотвращения перегрева при гашении извести необходимо: Для предотвращения перегрева при гашении извести необходимо: Применять для гашения измельченную известь Производить перемешивание во время гашения Устанавливать оптимальное количество воды, необходимое для гашения, в соответствии со свойствами извести. Объем гидратной извести превышает объем исходной негашеной в 2-2,5 раза, за счет значительного увеличения размера пустот между отдельными частицами. Теоретически для гашения извести необходимо 32% воды от массы СаО, на практике при гашении в порошок количество воды увеличивается в 2-2,5 раза. Это обусловлено тем, что при гашении часть воды испаряется, а часть расходуется на смачивание образующегося порошка.

Скорость гашения извести зависит от : Скорость гашения извести зависит от : Химического состава: Высокое содержание СаО способствует быстрому гашению. Окись магния быстро реагирует с водой. Пережог, силикаты, алюминаты, ферриты кальция выделяются при гашении в отходы. Режима обжига Условий гидратации Основные этапы гашения извести - складирование комовой извести мелкое дробление Гашение в гидраторе Догашивание в силосе Сепарация Складирование гидратной извести

Гашение осуществляется в специальных известегасильных барабанах Гашение осуществляется в специальных известегасильных барабанах

Гашение в специальных барабанах Гашение в специальных барабанах

Твердение воздушной извести Твердение воздушной извести Различают три типа твердения воздушной извести 1) Карбонатное- процесс постепенного затвердевания смесей, под воздействием на них углекислоты. Твердение обусловлено одновременным протеканием двух процессов: Кристаллизация гидрата окиси кальция из насыщенного водного раствора Образование карбоната кальция по реакции Са(ОН)2 + СО 2 + n Н2О= СаСО3 +(n+1)Н2О Реакция протекает медленно, так как углекислый газ вовлекается внутрь системы, из-за его малого количества в воздухе.

Гидратное твердение – процесс постепенного превращения в твердое камневидное тело известковых растворных и бетонных смесей, в результате взаимодействия негашеной извести с водой и образованием гидрата окиси кальция. Гидратное твердение – процесс постепенного превращения в твердое камневидное тело известковых растворных и бетонных смесей, в результате взаимодействия негашеной извести с водой и образованием гидрата окиси кальция. Гидратное твердение протекает в результате гидратации как через раствор, так и в следствии присоединения воды к твердой фазе. Направление того или иного процесса зависит: От свойств извести От температуры среды От количества воды в системе Эффект твердения обуславливается взаимным сцеплением и срастанием, образующихся субмикроскопических частичек гидрата окиси калбция.

Гидросликатное твердение – процесс превращения известково – кремниземистых смесей в твердое камневидное тело, обусловленный образованием гидросиликатов кальция, в частности при тепловлажностной обработке в автоклавах с насыщенным паром под давлением 0,9-1,6 Мпа и темературе 175-200 оС. Гидросликатное твердение – процесс превращения известково – кремниземистых смесей в твердое камневидное тело, обусловленный образованием гидросиликатов кальция, в частности при тепловлажностной обработке в автоклавах с насыщенным паром под давлением 0,9-1,6 Мпа и темературе 175-200 оС. Высокая температура и давление способствуют резкому ускорению химического взаимодействия между гидратами окиси кальция и любым другим кремниземистым компонентом (кварцевый песок, зола, молотый шлак и т.д.).

Гипсовые вяжущие вещества Гипсовыми вяжущими веществами - называют материалы, состоящие из полуводного гипса или ангидрита и получаемые обычно тепловой обработкой исходного сырья и его помолом. В зависимости от тепловой обработки делятся на 2 группы: Низкообжиговые- тепловая обработка при температуре 110-180 оС, состоят из полуводного гипса СаSO4 0,5 Н2 О – характеризуются быстрым твердением (строительный гипс, формовочный гипс, высокопрочный гипс и др.) Высокообжиговые– тепловая обработка при температуре 600-800 оС, состоят из безводного гипса (ангидрита СаSO4 ) – характеризуются медленным твердением (ангидритовые вяжущие, высокообжиговый гипс)

Сырье для производства гипсовых вяжущих Сырье для производства гипсовых вяжущих Природный двуводный гипс - СаSO4 2 Н2 О – порода осадочного происхождения. Плотные образования гипса – называют гипсовым камнем. По внешнему виду и строению различают: а) кристаллический прозрачный гипс б) гипсовый шпат в) тонковолокнистый гипс г) зернистый гипс- наиболее чистая разновидность – алебастр - Природный ангидрит – горная порода осадочного происхождения, состоящая преимущественно из безводного СаSO4 . Глиногипс – землистая порода с песчано – глинистыми примесями, содержание двуводного гипса колеблется в пределах от 30-60%. Отходы химической промышленности – фосфогипс, борогипс.

Модификации водного и безводного сульфата кальция Модификации водного и безводного сульфата кальция Модификация – состояние кристаллической решетки при переходе из двуводного состояние в полуводное или безводное, под действием температуры. Различают следующие модификации Двуводный сульфат кальция СаSO4 2 Н2 О α – полуводный сульфат кальция α - СаSO4 0,5 Н2 О β – полуводный сульфат кальция β - СаSO4 0,5 Н2 О α – обезвоженный полугидрат α - СаSO4 β - обезвоженный полугидрат β - СаSO4 α – растворимый ангидрит α - СаSO4 β – растворимый ангидрит β - СаSO4 Нерастворимый ангидрит СаSO4

Образование α и β модификаций. Образование α и β модификаций. α – полугидрат – образуется при температуре обработки гипса 97 -100 оС, в среде насыщенного пара в воде или в растворах некоторых солей, т.е. в условиях, когда вода из гипса выделяется в жидком состоянии. Различают два способа тепловой обработки: Автоклавный – основанный на обезвоживании гипса в среде насыщенного пара под давлением выше атмосферного вгерметичных аппаратах. Термообработку в жидких средах, когда гипс обезвоживается в жидких средах в процессе кипячения в водных растворах некоторых солей при атмосферном давлении. α – полугидрат кристаллизуется в виде хорошо образованных крупных прозрачных игл и призм, и имеет пониженную дисперсность кристаллов.

β – полугидрат образуется при обычном нагревании гипса до 100-160 оС, в открытых аппаратах сообщающихся с атмосферой, при удалении из него воды в виде перегретого пара. β – полугидрат образуется при обычном нагревании гипса до 100-160 оС, в открытых аппаратах сообщающихся с атмосферой, при удалении из него воды в виде перегретого пара. Переход осуществляется по следующей схеме: СаSO4 2 Н2 О = СаSO4 0,5 Н2 О + 1,5 Н2 О ( с поглощением тепла). Различают три способа производства строительного гипса: Предварительная сушка и помол в порошок, затем обжиг (дегидратация в гипсоварочных котлах). Сушка , помол и обжиг производятся одновременно в шаровых мельницах, где происходит дегидратация до полуводного состояния. Обжиг гипса в кусках в шахтных или вращающихся печах, затем измельчение полугидрата. β – полугидрат состоит из мельчайших агрегатов плохо выраженных кристалликов, различной величины и формы.

Преимущества α – полугидрата: Преимущества α – полугидрата: 1) Имеет более низкую водопотребность, при обеспечении необходимой удобоукладываемости. 2) Обладает более медленным схватыванием и твердением. 3) Имеет более высокую плотность и прочность. При температуре 170-180 оС β – полугидрат переходит в β – обезвоженный полугидрат. При температуре 170-180 оС α – полугидрат переходит в α – обезвоженный полугидрат. Данные соединения не стойкие и быстро гидратируют в обычные полугидраты. При температуре выше 220 оС α – полугидрат переходит в α – растворимый ангидрит, а при температуре 320 -360 оС β – обезвоженный полугидрат переходит в β – растворимый ангидрит. Данные соединения обладают быстрым схватыванием и пониженной прочностью. Образование нерастворимого ангидрита происходит при температуре 400-800 оС, не схватывается, не твердеет, трудно растворяется в воде.

Схватывание и твердение полуводного гипса. Схватывание и твердение полуводного гипса. Схватывание и твердение гипса обусловлено переходом при взаимодействии с водой в двугидрат по схеме: СаSO4 0,5 Н2 О + 1,5 Н2 О = СаSO4 2 Н2 О Реакция сопровождается выделением тепла. Рассматривают 2 теории твердения: По теории Ле- Шателье при смешивании гипса с водой, он растворяется с образованием насыщенного водного раствора. Раствор двуводного гипса, присоединяя воду становится перенасыщенным, так как растворимость двуводного гипса значительно меньше. В перенасыщенном состоянии двуводный гипс будет выделятся из раствора в виде кристалликов. Этот процесс будет продолжаться до полной гидратации и кристаллизации всего полуводного гипса. По теории А.А. Байкова – при смешивании вяжущего с водой начинается химическая реакция, которая происходит с поверхности зерен – топохимически. Дальнейший процесс А.А. Байков делит на три периода:

Первый период (подготовительный) - растворение. Первый период (подготовительный) - растворение. В данный период некоторые продукты реакции переходят в раствор, обнажая, следующий слой зерна вяжущего, этот слой в свою очередь гидратируется, продукты реакции растворяются, до тех пор, пока жидкость, окружающая зерна вяжущего не превратиться в насыщенный раствор. Второй период – коллоидация или схватывание. Данный период характеризуется, тем, что в насыщенном растворе дальнейшее растворение уже невозможно и растворимые продукты реакции будут выделятся в виде геля. Третий период – перекристаллизации или твердение. В данный период растворимые продукты реакции начинают перекристаллизовываться, образуя кристаллические сростки. Процесс происходит путем растворения мельчайших частиц и выделения из пресыщенного раствора более крупных кристаллов, растворимость которых меньше, чем мелких.

Технические требования по ГОСТ 125-79 Технические требования по ГОСТ 125-79 Вяжущие гипсовые. Технические условия В зависимости от предела прочности на сжатие различают следующие марки гипсовых вяжущих: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

 В зависимости от сроков схватывания различают вяжущие следующих видов.  В зависимости от сроков схватывания различают вяжущие следующих видов.

В зависимости от степени помола различают вяжущие видов. В зависимости от степени помола различают вяжущие видов.

Пример условного обозначения гипсового вяжущего прочностью 5,2 МПа (52 кгс/см ГОСТ 125-79 (СТ СЭВ 826-77) Вяжущие гипсовые. Технические условия) со сроками схватывания: начало - 5 мин, конец - 9 мин и остатком на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм 9%, т.е. вяжущего марки Г-5, быстротвердеющего, среднего помола: Пример условного обозначения гипсового вяжущего прочностью 5,2 МПа (52 кгс/см ГОСТ 125-79 (СТ СЭВ 826-77) Вяжущие гипсовые. Технические условия) со сроками схватывания: начало - 5 мин, конец - 9 мин и остатком на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм 9%, т.е. вяжущего марки Г-5, быстротвердеющего, среднего помола: Г-5 А II

Основные свойства гипсовых вяжущих веществ Основные свойства гипсовых вяжущих веществ Тонкость помола. Определяется просеиванием через сито 0,2 мм. Водопотребность (нормальная густота) – количество воды необходимое для получения теста стандартной густоты (расплыв теста при истечении из цилиндра 180+ (-)5 мм. Водопотребность зависит от: Технологии обжига Вида тепловой установки Тонкости помола Химических примесей Сроки схватывания- определяются на приборе Вика (начало, конец). Период (время), когда тесто имеет консистенцию для возможного удобоукладывания смеси. Сроки схватывания зависят от: свойств сырья, технологии изготовления, количества вводимой воды, температуры вяжущего и воды затворения.

Прочность – при изгибе и сжатии определяют на образцах балочках 40*40*160 мм, изготовленных из гипсового теста нормальной густоты. Прочность – при изгибе и сжатии определяют на образцах балочках 40*40*160 мм, изготовленных из гипсового теста нормальной густоты.