Лабораторная работа № 3.1. Производство гипсовых вяжущих

На основе отхода производства лимонной кислоты – цитрогипса – получить следующие виды гипсовых вяжущих:

1. Гипс β‑модификации — термообработкой при температуре 110 - 150 ⁰С. (Варку гипса проводить в фарфоровом стакане на электроплитке или сушильном шкафу). В результате происходят следующие превращения:

CaSO₄^. 2H₂O → CaSO₄^. 0,5H₂O + 1,5H₂O (8)

Полученное вяжущее имеет следующие характеристики: водопотребность 50 — 70 % (водотвердое отношение В/Т = 0,5 — 0,7), начало схватывания не ранее 4 мин, конец схватывания — 6 — 30 мин.

2. Гипс α‑модификации — автоклавированием при давлении пара 2 атм и температуре 130 ⁰С. В результате также происходит образование полуводного гипса.

Характеристика вяжущего: водопотребность 30 — 40 %, начало схватывания — не ранее 4 мин., конец схватывания — 8— 20 мин.

3. Ангидритовый цемент — обжигом при температуре 600 ⁰С в муфельной печи. В результате происходят следующие превращения:

СаSO₄ ^.2H₂O → CaSO₄ + 2H₂O (9)

Характеристика вяжущего: водопотребность 30 — 35 %, начало схватывания при использовании активаторов твердения (Na₂SO₄, K₂SO₄, FeSO₄, известь, шлак) ‑ не ранее 30 мин, конец схватывания - не позднее 24 часов.

4. Эстрих-гипс — обжигом при температуре 900 ⁰С в муфельной печи. В результате происходят следующие превращения:

2СaSO₄^.2H₂O → CaO + CaSO₄+ SO₃+ 4H₂O (10)

При получении эстрих-гипса возможно одновременное получение серной кислоты.

Характеристика вяжущего: водопотребность – 30 - 35 %, начало схватывания – не ранее 2 часов, конец схватывания – не нормируется.

Из полученного вяжущего (80 - 100 г) при установленном преподавателем В/Т отформовываются образцы размером 2х2х2 см. После затвердевания образцы распалубливаются, высушиваются, взвешиваются, определяется объем и соответствующая плотность. Затем определяется прочность при сжатии.

В работе [3] показана методика определения нормальной густоты гипса, начала и конца схватывания, прочности при сжатии.

Лабораторная работа № 3.2. Получение воздушной извести

Цитрогипс, фосфогипс, дефекат, известняк или мел (вскрышная порода КМА) обжигают при температуре 950 — 1000 ⁰ С. Полученный оксид кальция используется в дальнейшем для получения шлако-известковых вяжущих.

Для полученной извести в соответствии с методикой работы [3] определяется содержание (СаО + МgO) акт., время и температуру гашения.

Лабораторная работа № 3.3. Получение портландцемента

Портландцемент — гидравлическое вяжущее, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками (шлаки, золы). При содержании минеральных добавок до 20% получают добавочные портландцементы, а при добавлении 21– 60% шлака – шлакопортландцементы.

Тонким измельчением в фарфоровой ступке готовятся следующие составы портландцемента (общая навеска компонентов – 30 г):

1. Портландцементный клинкер — 100% и цитрогипс – 5% (сверх 100%).

2. Портландцементный клинкер - 60-80%, шлак (электросталеплавильный шлак ОЭМК воздушно-сухого или гидравлического охлаждения, гранулированный доменный шлак Новолипецкого металлургического комбината) - 20 или 40% соответственно, гипс природный или цитрогипс – 5% (сверх 100%).

Испытания полученного портландцемента проводят в сравнении с портландцементом Белгородского цементного завода марки М400Д20 или М500Д0.

Портландцемент (опытную и контрольную навеску) смешивают с песком в соотношении 1:3 и добавляют воды при В/Т = 0,15 - 0,3 (по заданию преподавателя). Полученный раствор укладывают в формы 2х2х2 см. Формы помещают в среду с влажностью 100% на одни сутки. Затем образцы распалубливают и по заданию преподавателя:

— помещают в воду на 28 суток,

— подвергают пропарке при температуре 75 - 95 ⁰С 5 - 8 часов.

После набора бетоном марочной прочности образцы высушивают, определяют их плотность и прочность на сжатие.

В работе [3] приведены методики проведения технического контроля портландцемента (определение нормальной густоты теста, марочной прочности, морозостойкости, равномерности изменения объема и т.д.).