Тема2(лекция 2) составистроение строительныхматериалов

1. Составматериалов

Составстроительногоматериаламожетбытьохарактери-зован:

• химическим составом;

• минеральнымилифазовым составом;

• вещественным составом.

Химическийсоставотражаетсодержаниевматериалехи-мическихэлементовилиих оксидоввпроцентах.

Похимическомусоставуматериалыподразделяютсяна:

• органические–состоящие,главнымобразом,изугле-водородов (битумы,дегти,древесина,полимеры);

• неорганические,которые подразделяютсяна:

−неметаллические(илиминеральные)–горныепо-роды,керамические,бетонные;

−металлические.

Многиеминеральныематериалыназываютсясиликатными

из-завысокого содержанияSiO_2вхимическомсоставе.

Химическийсоставорганическихматериаловпринятовы-ражатьпроцентнымсодержаниемхимическихэлементов.На-пример,химическийсоставбитума:

С–70–87 % S– до 1,5 %

Н– до 15 % N–менее1 %О– до 10 %

Химическийсоставнеорганическихматериаловпринятовыражатьпроцентнымсодержаниемоксидов.Примерыхими-

ческогосоставанекоторыхширокоиспользуемыхстроительныхматериаловпредставлены втабл. 2.1.

Химическийсоставматериалов

Таблица 2.1

Горнаяпородамрамор(чистый,безпримесей)	Обычноеоконноестекло	Портландцемент-ныйклинкер*
СаО–56 %СО2–44 %	SiO2–71–72 %Na2O–14–15 %;СаО–6,5–7 %MgO–4 %Al2O3–2%	СаО–64–67 %SiO2–21–25 %Al2O3–4–8%Fe2O3–2–4%;MgO< 5 %

*Портландцементныйклинкер–этоосновнойкомпонентпортландцемента,которыйполучаютпотехнологическойсхеме:

Сырье:карбонатная

горнаяпорода(СаСО₃)–(известняк, мел)–75–78 %

+

глинистаяпорода–22–25 %(алюмосиликат)

(глина,глинистыйсланец)

тонкий помол

обжигПЦклинкер

ПЦ клинкер+гипс(+добавки)помолцемент.

Химическийсоставматериаловвлияетнасвойства.Органическиематериалыспособныгореть,неорганиче-

ские –негорят,нопринагреваниимногиематериалыспособны

расплавляться.Металлическиематериалыпроводятэлектриче-скийток.

Изменяяхимическийсоставматериала,можноизменятьего свойства.

Например,изменениехимическогосоставастеклянныхрасплавовпозволяетизменятьсвойстваполучаемыхизнегостекол:

• увеличениесодержанияSiO_{2приводит}кувеличениютугоплавкости,механическойпрочностиитермостойкостистекла;

• увеличениесодержанияPbOприводиткувеличениюбле-ска исветопреломлениястекла.

• введениесоединенийфтораифосфораприводитктому,чтостеклостановится непрозрачным.

Минеральныйсоставпоказывает,вкакиеминералысоеди-неныхимическиеэлементывматериалеикаковоих содержаниевпроцентах.

Например,горнаяпородамрамор,главнымобразом,состо-итизодногоминерала–кальцитасформулойСаСО₃,поэтомуееназываютмономинеральной.Свойстваэтогоминералабудутвомногомопределятьсвойствагорнойпороды–невысокуютвердость(царапаетсяножом),разрушениеподдействиемрас-творовкислот.

Впортландцементномклинкереоксидыобразуютследую-щиеосновныеминералы:

Трехкальциевыйсиликат (алит)3СаО·SiO_2(С3S)40–65 %Двухкальциевыйсиликат (белит)2СаО·SiO_2(С2S)15–40 %Трехкальциевыйалюминат3СаО·Al₂O_3(С3А)3–15%

Четырехкальциевыйалюмоферрит

4СаО·Al₂O₃·Fe₂O_3(С4АF)

10–20%

Таблица 2.2Свойстваминераловцементногоклинкера

Мине-ралы	Актив-ность	Тепловыделе- ниепривзаи-модействиисводой	Прочность, создаваемаяпритверде-нии	Стойкостьккоррозии
С3S алит	Взаимо- действуетсводойак-тивно,бы-стротвер-деет	Высокое	Высокая	Понижен- ная
-С2S белит	Медленно взаимо-действуетсводой,медленнотвердеет	Низкое	Вранние сроки–низкая,придлительномтвердении–высокая	Высокая
С3А	Оченьак- тивновзаимо-действуетсводой,бы-стротвер-деет	Очень высокое	Низкая	Низкая
С4АF	Средняя	Среднее	Средняя	Высокая

Изменяяхимическийсоставсырьевойсмеси,можноизме-нятьсодержаниетогоилииногоминералавклинкереиизме-нятьтемсамымсвойствацемента.Такимобразомполучаютбы-стротвердеющие,высокопрочныепортландцементы,цементыснизкимивысоким тепловыделением,сульфатостойкиеидр.

Фазовыйсостав–этосодержаниеисоотношениекристал-лическихиаморфныхвеществ,воздушныхпор,микротрещинипор,заполненныхводой.Фазойназываютоднороднуючастьсистемы,обладающуюодинаковымсоставом,физическимиихимическимисвойствамииотделеннуюотдругихчастейсисте-

мыповерхностьюраздела,т.е.любойминералможнорассмат-риватькакотдельнуюфазу.

Длямногихматериаловговоритьохимическомилимине-ральномсоставенеимеетсмысла,посколькуонисостоятизне-сколькихвеществ,каждоеизкоторыхможетиметьсвойдоста-точносложныйхимическийиминеральныйсостав.

Вещественныйсоставхарактеризуетсодержаниеразлич-ныхвеществвкомпозиционномматериале,получаемомсмеши-ваниемнесколькихвеществ(материалов),каждыйизкоторыхприэтомнебудетизменятьнисвоегосостава,нистроения.

Например,портландцементкромеклинкерасодержитдо-бавкуприродногогипса(двуводногосульфатакальцияСаSО₄·2Н₂О)–длярегулированиясроковсхватывания,атакжеоченьчастоактивнуюминеральнуюдобавку(доменныйграну-лированныйшлак,вулканическиепеплы,пемзы,осадочныегорныепородыдиатомит,трепел).Добавкипозволяютсэконо-митьклинкериповыситьстойкостьбетоновнатакихцементахккоррозии.Содержаниетрехкомпонентов–этоиестьвещест-венныйсоставцемента.Например:

ПортландцементПЦД0 (безактив-ныхминеральныхдобавок)

ПортландцементПЦД20 (сактив-нымиминеральными добавками)

клинкер –95–93 %гипс –5–7 %

клинкер –90–73 %гипс –5–7 %

АМД –5–20 %

ШлакопортландцементШПЦ

клинкер –75–15 %гипс –5–7 %

АМД –20–80 %

Вещественныйсоставбетоннойсмесипоказываетсодержа-ниевнейцемента,мелкого(песка)икрупного(щебняилигра-вия)заполнителяиводы.Составбетоннойсмесичастовыра-

жаютневпроцентах,авчастяхпомассе,гдезаединицупри-нимаетсямассацемента.Например:

1:2,3:4приВ/Ц=0,5–т.е.массапескав2,3разабольшемассыцемента,ащебня–в4разабольшемассыцемента,соот-ношениеводыицемента–0,5,т.е.массаводывдваразамень-ше массыцемента.

Внатуральныхединицахсоставбетоннойсмесина1м³

бетонаможетбыть:цемент–300кг,песок–690кг,щебень–1200 кг,вода–150 кг.