54. Гипс - минерал из класса сульфатов, по составу CaSo4•2h2o.

Свойства:

а) Цвет белый, часто прозрачен, также серый и розовый от примесей.

б) Блеск стеклянный.

в) Высокая спайность.

г) Твердость 2 по шкале Мооса, чертится ногтем,

д) Плотность 2,3г/см3.

е) Прочность при сжатии,марки: Г-2,Г-3,Г-4,Г-5,Г-6,Г-7,Г-13,Г-16,Г-19,Г-22,Г-25

55. При твердении строительного гипса происходит химическая реакция: CaSO4*0.5H2O+1.5H2O=CaSO4*2H2O

При гидротации 1кг полугидрадата выделяется 133кДж тепла. Поскольку растворимость полугидрата в воде 8г/л, а двугидрата-2г/л, то вскоре после затворения строительного гипса водой создаются условия для образования в пересыщенном растворе зародыщей кристаллов двугидрата. Схватывание гипсового теста начинается с образования рыхлой пространственной коагуляциионной структуры, в которой кристаллики двугидрата связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления. После схыватывания происходит твердение, обусловленное ростом кристаллов новой фазы, их срастанием и образованием кристаллизационной структуры. Свежеизготовленные гипсовые изделия сушат, что повышает прочность контактов срастания кристаллов и самих изделий вследствии удаления пленочной воды.

56. В зависимости от вида извести и условий, в которых происходит ее твердение, различают три типа твердения: карбонатное, гидратное и гидросиликатное.

Карбонатным твердением называют процесс постепенного затвердевания растворных или бетонных смесей, изготовленных на гашеной извести, при воздействии на них углекислоты. Твердение при этом обусловлено одновременным протеканием двух процессов:

1) кристаллизации гидрата окиси кальция из насыщенного водного раствора;

2) образования карбоната кальция по реакции

Са(ОН)2 + С02 + л Н20 = СаС03 + (л + 1) Н20,

При испарении воды из раствора гелевидная масса известкового теста уплотняется и упрочняется. Высыхание вызывает также образование сетки пор и мельчайших капилляров, частично заполненных водой. Можно полагать, что в результате поверхностного натяжения в них возникает внутреннее капиллярное давление, которое стягивает частицы извести и заполнителя, придавая раствору дополнительную прочность.

Кристаллики образующегося карбоната срастаются друг с другом и частичками Са(ОН)2 и песка, обусловливая твердение. При карбонизации гидрата окиси кальция объем твердой фазы увеличивается, что приводит к дополнительному уплотнению и упрочнению твердеющего раствора. Наряду с карбонатом кальция возможно также образование соединений типа СаС03-пСа(ОН)2-mH20.

Испарение влаги и карбонизация растворов протекают очень медленно. Последняя захватывает преимущественно поверхностные слои, что объясняется малой концентрацией СО2 в воздухе (0,03%) и большой плотностью пленки образующегося карбоната, сильно затрудняющей дальнейшее проникание углекислоты к внутренним слоям раствора. Поэтому иногда при разборке старых зданий обнаруживают в швах толстых стен незатвердевший известковый раствор.

Следует отметить, что в начальный период твердения растворов и бетонов на гашеной извести преимущественно влияют на рост прочности процессы высыхания и перекристаллизации частичек Са(ОН)2.

57. Известь воздушная — едкая щелочь, работать с ней нужно осторожно. Реакция соединения извести с водой во время гашения протекает очень энергично, бурно. Пар разрывает куски извести.

При нормальном гашении известь в 2,5...3,5 раза увеличивается в объеме, куски распадаются на мельчайшие частицы (до 0,001 мм), образуя с водой пластичное тесто.

Наиболее часто для обжига известии применяют шахтную печь.

Она имеет шахту, загрузочное и выгрузочное устройства, воздухоподводящую и газоотводящую аппаратуру. Куски сырья загружают в шахту сверху;

В печи сверху сырье подогревается, подсушивается, в середине — обжигается, а внизу - охлаждается.

Топливо в печь загружают слоями вперемежку с кусками обжигаемого материала, поэтому известь перемешивается с золой.

Неравномерность обжига сырья приводит к образованию в извести недожога и пережога.

Недожог получается при недостаточной (низкой) температуре обжига, когда сырье остается с неразложившимся СаСОз, он не обладает вяжущими свойствами, является балластом, снижающим выход и качество извести.

Пережог образуется в результате сплавления СаО с примесями кремнезема и глинозема при слишком высокой температуре обжига сырья.

Зерна пережога медленно гасятся; увеличиваясь в объеме, они не только вызывают трещины, но и разрушение швов кладки и слоя штукатурки.

После выхода из печи комовую известь, как правило, гасят водой.

Свойства:

-Активность(% содержание оксидов, способных гаситься)

-Кол-во непогасившейся зерен(недожог, пережог, примеси)

-Время гашения.

58. Магнезиальные вяжущие вещества- каустические магнезит и каустический доломит- тонкие порошки, главной основной часть является оксид магния. Магнезиальное вяж. получают путём умеренного обжига(750-850) магнезита. Магнезиальное Вяжущее чаще всего затворяют водным раствором хлористого магнияю Это ускоряет твердение и значительно повышает прочность, так как наряду с гидратацией оксида магния происходит образование гидрохлорида магния.При затворении водой оксид магния медленно гидротируется.

МАгнезиальное вяжущее относится к ВВВ. Оно отличается высокой прочность, достигающей при сжатии 600-1000кгс/см2, хорошо сцепляется с деревом, поэтому его можно применять для изготовления фибролита и магнезиально-опилочных полов-монолитных и плиточных

59. Растворимое стекло — затвердевший стекловидный сплав (силикат натрия и/или силикат калия), или же раствор этих силикатов калия (K2SiO3) и/или натрия (Na2SiO3) с гидратированным оксидом кремния (SiO2•xH2O). В жидком виде используется в строительстве и быту в качестве клея, называется силикатным клеем.

Растворимое стекло приготовляют: 1) посредством сплавления и 2) мокрым путем.

1)Полученную после сплавления стекловидную массу, окрашенную от угля в темный цвет, размельчают и оставляют некоторое время на воздухе. Масса притягивает влагу, посторонние соли выветриваются и могут быть удалены посредством промывания холодной водой, в которой само стекло растворяется весьма медленно. Затем нагревают с водой при кипячении, при чем стекло вполне в ней растворяется и образует при известной концентрации сиропообразный раствор, тянущийся в нити.

2)Мокрый способ приготовления растворимого стекла состоит в нагревании растворимых в щелочах видоизменений кремнезема с едкими щелоками. При приготовлении Р. стекла из инфузорной земли ее нагревают с едким щелоком или под обыкновенным, или под повышенным давлением. нагревание производят паром под давлением 3 атмосфер в течение 3 часов. Признаком конца реакции служит темно-красный цвет раствора от взвешенных в нем нерастворимых веществ и быстрое осветление при отстаивании;Применение Для медицинских целей употребляют калиевое стекло, по возможности насыщенное кремнеземом.

В строительном деле Р. стекло применяется для напитывания камней из рыхлых горных пород и для смазывания оштукатуренных стен;

Растворимое стекло употребляется также при приготовлении искусственных камней, для покрывания дерева с целью сделать его несгораемым, для сгущения таких красок, которые не изменяются от щелочей, а также для особого рода живописи (стереохромия).

60. Сырьевыми материалами для получения портландцемента являются главным образом карбонатные горные породы, такие как известняк или мел, а также глинозем и кремнезем в виде глины или глинистого сланца. Возможно использование мергелей, состоящих из природной смеси карбонатных и глинистых пород.

Процесс производства цемента состоит из измельчения сырьевых материалов, тщательного их перемешивания в требуемом соотношении и обжига в больших вращающихся печах. При температурах около 1300—1400°С происходит спекание и частичное оплавление сырьевой смеси. Продукт, получаемый при этом, называют цементным клинкером. Клинкер охлаждают и тонко измельчают совместно с небольшой добавкой гипса, в результате получают портландцемент1.

Четыре основных окисла СаО, Si02 , AI2O3 и Fe203 в клинкере не находятся в свободном состоянии. При обжиге они взаимодействуют между собой, образуя различные минералы, которые в основном определяют важнейшие строительные свойства портландцемента.

Важнейшими минералами портландцементного клинкера являются:

трехкальциевый силикат (алит) - ЗСаО • Si02( C3S );

двухкальциевый силикат (белит) - 2 CaO • Si02( C2S );

трехкальциевый алюминат - ЗСаО -Аl2О3(С3А);

четырехкальциевый алюмоферрит - 4 СаО • Аl2О3 • Fe203 ( C4AF ).

Процентное содержание основных минералов в клинкере обыкновенного портландцемента находится в следующих пределах:

3CaO - Si02 - 42-65%

2Ca0 - Si02 - 15-50%

ЗСаО - Аl2О3 -2-15%,

4CaO - Al203 - Fe203 -10-25%

61. Важнейшими минералами портландцементного клинкера являются:

трехкальциевый силикат (алит) - ЗСаО • Si02( C3S );

двухкальциевый силикат (белит) - 2 CaO • Si02( C2S );

трехкальциевый алюминат - ЗСаО -Аl2О3(С3А);

четырехкальциевый алюмоферрит - 4 СаО • Аl2О3 • Fe203 ( C4AF ).

Процентное содержание основных минералов в клинкере обыкновенного портландцемента находится в следующих пределах:

3CaO - Si02 - 42-65%

2Ca0 - Si02 - 15-50%

ЗСаО - Аl2О3 -2-15%,

4CaO - Al203 - Fe203 -10-25%

В производственных условиях трудно добиться полного связывания окиси кальция в виде основных клинкерных минералов. При высоком содержании свободной СаО в портландцементе она отрицательно влияет на его свойства, вызывая растрескивание затвердевшего цементного камня.

Механизм действия свободной окиси магния в твердеющем портландцементе аналогичен действию свободной СаО. При обжиге клинкера магнезия MgO образуется в виде вещества, весьма медленно гасящегося (значительно медленнее СаО), что приводит к растрескиванию затвердевших бетонов.

Для предупреждения разрушения цементного камня от действия свободной окиси магния содержание MgO в обычном клинкере ограничивается 5%.

С повышением температуры твердения цемента гашение MgO происходит значительно быстрее. Это свойство окиси магния используют в лабораторной практике для установления степени вредного влияния ее на цемент, подвергая его испытанию на равномерность изменения объема в автоклаве при давлении пара 20 ат, температура пара при этом превышает 250oС. Автоклавное испытание цемента на равномерность изменения в объеме при твердении производится в том случае, когда содержание MgO в клинкере более 5%.

62. К основным техническим свойствам портландцемента относят - плотность и объёмную насыпную массу, тонкость помола, сроки схватывания, равномерность изменения объёма цементного теста и прочность затвердевшего цементного раствора.

Тонкость помола характеризует степень измельчения цемента и устанавливается ситовым анализом (просеиванием через определённые сита).Чем более тонко измельчён цемент (до известного предела), тем выше прочность цементного камня.

Плотность цемента находится в пределах 3.0-3.2 г/см3, объемная насыпная масса в рыхлом состоянии составляет 900-1100 кг/м3 и до 1700 кг/м3 - в уплотнённом.

Сроки схватывания цементного теста (цемент + вода) зависят от тонкости помола, минерального состава и водопотребности цемента.

Начало схватывания должно наступать не ранее 45 минут, а конец не позднее 12 часов. Начало схватывания-прошедшее от начала затворения цемента водой до начала загустевания цементного теста: а за конец - время от начала затворения теста до полной потери им пластичности.

Удельная поверхность обычного портландцемента находится в пределах 2000-3000 см2/г и 3000-5000 см2/г быстротвердеющих и высокопрочных цементов.

Водопотребность характеризуется количеством воды в процентах от массы цемента, необходимой для получения теста нормальной густоты, т.е. определённой подвижности (24-28%)

Причиной неравномерного изменения объема цементного камня являются местные деформации, называемые расширением свободной СаО и периклаза MgO вследствие их гидратации. По стандарту изготовленные из теста нормальной густоты образцы-лепешки через 24 ч предварительного твердения выдерживают в течение 3 ч в кипящей воде. Лепешки не должны деформироваться, не допускаются радиальные трещины.

Активностью называют предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 сут. Разлчают марки портландцемента - М300,400,500,550,600

63.Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путём совместного размола портландцементного клинкера и гипса для регулирования сроков схватывания. Марку п.ц. определяют при испытании на сжатие стандартной цементной палочки размерами 4*4*16 мм. При затворении портландцемента водой сначала образуется пластичное клейкое цементное тесто, которое затем постепенно загустевает, переходя в камневидное состояние. Твердение и есть процесс превращения цементного теста в цементный камень. Основы теории твердения портландцемента разработаны А. А. Байковым и дополнены В. А. Киндом, В. Н. Юнгом, Ю. М. Буттом, П. А. Ребиндером, Н. А. Тороповым, А. Е. Шейкиным, А. В. Волженским и др. Согласно этой теории при твердении портландцемента различают три периода: растворение, коллоидация и кристаллизация. При смешивании портландцемента с водой в начальный период происходит растворение клинкерных минералов с поверхности цементных зерен, взаимодействие минералов с водой и образование насыщенного по отношению к клинкерным минералам раствора. По достижении насыщения растворение клинкерных минералов прекращается, но реакции между ними и водой продолжаются. Реакции присоединения воды к клинкерным минералам называют реакциями гидратации, а реакции разложения клинкерных минералов под действием воды на другие соединения—реакциями гидролиза. Во втором периоде в насыщенном растворе идут реакции гидратации клинкерных минералов в твердом состоянии, т. е. происходит прямое присоединение воды к твердой фазе вяжущего без предварительного его растворения. Продуктами этих реакций являются гидратные новообразования в коллоидном виде. Период коллоидации сопровождается повышением вязкости цементного теста, обусловливающим схватывание цемента. В третьем периоде протекают процессы перекристаллизации мельчайших коллоидных частиц новообразований, т. е. растворение мельчайших частиц и образований крупных кристаллов. Кристаллизация сопровождается твердением цементного теста и ростом прочности образовавшегося цементного камня.

64. Коррозия портландцемента.

Портландцемент - продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого в результате равномерного обжига до спекания природного сырья(мергеля) или искустенной однородной сырьевой смеси, содержащей известняк и глину.

Возможны следующие виды коррозии:

1) связанная с выщелачиванием растворимых частей цементного камня (агрессивность выщелачивания);

2) вызываемая обменными реакциями между цементным камнем и агрессивной жидкой средой, в результате образуются легко растворимые соединения не обладающие вяжущими свойствами (агрессивность углекислая, общекислотная и магнезиальная);

3) обусловливаемая развитием и накоплением в цементном камне малорастворимых кристаллизующихся солей (агрессивность сульфатная).

Выщелачивание при действии пресных вод, главным образом мягких, характеризующихся малой жесткостью, происходит из-за растворения гидроксида кальция. Вода насыщается известью, если содержание СаО будет ниже 1,08 г/л воды. Это вызывает разложение гидроалюмината кальция, что приводит к образованию гидроксида кальция и к его растворению под действием вод, омывающих бетонную конструкцию. Растворимость Са(ОН)2 увеличивается в водах с малой жесткостью.

Общекислотная агрессия возникает обычно при действии на бетон речных вод, сильно загрязненных промышленными сточными водами. Скорость коррозии бетона зависит от кислотного аниона. Кислые воды растворяют и разрыхляют, в первую очередь, поверхностные карбонизированные слои цементного бетона. Дальнейшая коррозия будет зависеть от ряда обстоятельств, которые должны рассматриваться в каждом отдельном случае применительно к виду той или иной кислоты и ее концентрации.

Объем трехкальциевого гидроалюмината увеличивается так значительно (в 2,86 раза), что появляются большие внутренние напряжения, вызывающие образование трещин и разрушение цементного камня и бетона. При высокой концентрации ионов SO4-в воде они взаимодействуют с ионами Са2+и образуют дополнительные количества сульфата кальция. Из-за увеличения его объема при кристаллизации в виде двуводной соли появляются напряжения в местах его образования в цементном камне, что может разрушать бетон. Если портландцемент содержит высокоактивную минеральную добавку (трепел, опоку и др.), то вследствие значительного химического связывания гидроксида кальция кремнекислотой, введенной в состав цемента с активной минеральной добавкой, концентрация извести в окружающей среде может оказаться столь низкой, что трехкальциевый гидроалюминат растворяется.

65. Одним из серьезных недостатков портландцемента является усадка, т.е. уменьшение размеров изготовленных на нем бетонных конструкций при нахождении их на воздухе. В последнее время созданы цементы, не обладающие этим недостатком и даже расширяющиеся в процессе твердения. В СССР такой цемент был разработан группой ученых под руководством В.В. Михайлова и Б.Г. Скрамтаева.

66. Пуцциолановй портландцемент. Свойства и облисти применения.

Пуццолановый портландцемент - вяжущее, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и активной минеральной добавки. Минеральные добавки вулканического происхождения, из обожженной глины, глиежи или золы вводятся в количестве от 25 до 40%, а осадочного происхождения - от 20 до 30%. Содержание гипса не должно превышать 3,5%.

Выпускается пуццолановый портландцемент трех марок: 200, 300 и 400. Цвет цемента светлый, объемная масса в рыхлонасыпном состоянии составляет 800-1000 кг/м3, а в уплотненном - 1200- 1500 кг/м3. Водопотребность у него выше, чем у обыкновенного портландцемента (30-38% против 22-26%), сроки схватывания одинаковые: не ранее 45 мин и не позднее 12 ч от начала затворения.

Этот вид портландцементов замечателен тем, что раствор, приготовленный на пуццолановом портландцементе, не дает высолов, и отличаются повышенной водонепроницаемостью. Соответственно, и область применения пуццолановых портландцементов лежит в основном в гидротехническом строительстве, в том числе и при сооружении плавательных бассейнов.

Однако прочность пуццолановых портландцементов нарастает медленнее чем у обычного портландцемента. Да и расход воды при затворении пуццолановых портландцементов значительно больше. Но твердение пуццолановых портландцементов повышается со временем и в определенной точке начинает явно превышать твердение обычного портландцемента, а в воде вообще превосходит прочностью обычные портландцементы и на изгиб, и на сжатие.

К другим качествам пуццолановых портландцементов можно отнести их высокую связующую способность, удобство в их обработке, хорошую сцепляемость с арматурой железобетона. Также пуццолановые портландцементы обладают способностью к пластической деформации в условиях повышенной влажности. А бетоны на основе пуццолановых портландцементов отличаются высокой устойчивостью к образованию трещин, что широко используется в гидростроительстве.

Основное применение пуццолановых портландцементов - сооружения, подвергающиеся воздействию пресных вод. Речные порты, каналы, плотины, шлюзы и т. п. – все это, в основном, делается с применением именно пуццолановых портландцементов. Многие водопроводные и подземные сооружения, туннели и шахты, а также кладка фундаментов и подвалов различных зданий в большинстве случаев делаются с использованием пуццолановых портландцементов.