- •Isbn 978-9965-876-43-1
- •Isbn 978-9965-876-43-1
- •Содержание
- •Введение
- •1 Неорганические вяжущие вещества
- •1.1 Цемент
- •1.1.1 История
- •1.1.2 Экономика
- •1.1.4 Состав сырьевой муки
- •1.1.3 Определение клинкера, цемента и добавок, вводимых при помоле
- •1.1.5 Портландцементный клинкер
- •1.1.5.1 Номенклатура фаз клинкера
- •1.1.5.2 Алит
- •1.1.5.3 Белит
- •1.1.5.4 Фазы алюмината
- •1.1.5.5 Фаза феррита
- •1.1.5.6 Другие фазы клинкера
- •1.1.5.7 Состав и место происхождения
- •1.1.6 Анализ сырьевой муки, клинкера и цемента
- •1.1.7 Производство цемента
- •1.1.7.1 Сырье и топливо
- •1.1.7.1.1 Сырьевые материалы
- •1.1.7.1.2 Отходы
- •1.1.7.1.3 Добыча, переработка сырья, помол сырьевой муки и гомогенизация
- •1.1.7.2 Процесс обжига цементного клинкера
- •1.1.7.2.1 Процессы обжига
- •1.1.7.2.2. Топливо
- •1.1.7.2.3. Помол цемента
- •1.1.7.2.4. Тонкость помола и гранулометрический (зерновой) состав цемента
- •1.1.7.3. Хранение, упаковка, отгрузка цемента потребителю
- •1.1.8. Компоненты стандартного цемента
- •1.1.8.1. Основные составляющие портландцементного клинкера (k)
- •1.1.8.2 Мелкие составляющие
- •1.1.8.3 Сульфат кальция
- •1.1.8.4 Добавки к цементам
- •1.1.9 Цемент в соответствии со стандартом
- •1.1.9.1. Физические и химические свойства цементов по европейскому стандарту
- •1.1.9.2 Цементы со специальными свойствами
- •1.1.9.3 Тампонажный цемент
- •1.1.10 Гидратация
- •1.1.10.1 Реакция силикатов (c3s, c2s)
- •1.1.10.2 Реакции гидратации алюмината (c3a)
- •1.1.10.3 Гидратация феррита (c4af)
- •1. Модель Тейлора
- •2. Модель Старка
- •1.1.10.4 Гидратация цементов
- •1.1.10.5 Реакции вторичных составляющих
- •1.1.10.6 Гидратация цемента содержащего гранулированный шлак
- •1.1.10.7 Реакции пуццолановых материалов
- •1.1.10.8 Замедление затвердевания
- •1.1.11 Структура цементного камня
- •1.2 Строительная известь
- •1.2.1 Историческое и экономическое положение
- •1.2.2 Месторождения сырья
- •1.2.3 Производство извести
- •1.2.3.1 Добыча и переработка известняка
- •1.2.3.2 Обжиг извести
- •1.2.3.2.1 Шахтная печь на коксовом (угольном) и газовом топливе
- •1.2.3.2.2 Вращающаяся трубчатая печь
- •1.2.3.2.3 Противоточная регенеративная печь (ggr-печь)
- •1.2.3.2.4 Шахтная кольцевая печь
- •1.2.3.3 Помол и отгрузка обожженной извести
- •1.2.3.4 Гашение извести
- •1.2.4 Применение известковых продуктов
- •1.2.5 Требования гост 9179–79 к строительной извести
- •1.3 Гипс
- •1.3.1 История и экономика
- •1.3.2 Физико-химические основы гипсовых вяжущих
- •1.3.2.1 Фазы в системе CaSo4 - h2o
- •1.3.2.2 Кристаллические структуры, двойные соли, смешанные кристаллы
- •1.3.3 Месторождения и сырьё
- •1.3.3.1 Природный гипс, природный ангидрит
- •1.3.3.2 Химический гипс
- •1.3.3.3 Уддг-гипс
- •1.3.4 Производство кальциево-сульфатных вяжущих
- •1.3.4.1 Технологические процессы при производстве кальциево-сульфатных вяжущих
- •1.3.4.1.1 Автоклавный способ производства α-полугидрата
- •1.3.4.1.2 Гипсоварочный котел для производства ß-полугидрата
- •1.3.4.1.3 Метод высокотемпературного обжига гипса (многофазового гипса) на колосниковой решетке
- •1.3.4.2 Свойства способных к затвердеванию сульфатов кальция
- •1.3.5 Гидратация CaSo4-вяжущих
- •1.3.5.2 Природный -, уусдг - и химический ангидрит
- •1.3.5.3 Свойства обработанных гипсовых строительных материалов
- •1.3.5.4 Другие области применения
- •1.3.5.5 Нормы, химический анализ и фазовый анализ
- •1.3.5.6 Требования гост 125-79 к качеству строительного гипса
- •1.4 Другие неорганические вяжущие материалы
- •1.4.1 Глинозёмистый цемент
- •1.4.1.1 Производство
- •1.4.1.2 Химический и минералогический состав
- •1.4.1.3 Гидратация
- •1.4.1.4 Области применения
- •1.4.2 Магнезиальное вяжущее
- •1.4.3 Фосфатные вяжущие
- •1.4.3.1 Магнезиально-фосфатные вяжущие
- •1.4.3.2 Кальциево-фосфатные вяжущие
- •1.4.3.3 Алюминиево-фосфатные вяжущие
- •2 Строительно-химические добавки
- •2.1 Пластификаторы (разжижители), добавляемые при изготовлении бетона
- •2.2 Пластификаторы (разжижители), добавляемые в бетонные смеси
- •2.2.1 Поликонденсаты
- •2.2.1.1 Нафталинсульфоновая кислота-формальдегид-смола
- •2.2.1.2 Меламин-формальдегид-сульфитные смолы
- •2.2.2 Поликарбоксилаты
- •3 Системы стройматериалов
- •3.1 Бетон
- •3.1.1 Передвижные бетонные заводы
- •3.1.2 Бетон для сборных железобетонных элементов
- •3.1.3 Самоуплотняющийся бетон
- •3.2 Строительный раствор
- •3.2.1 Стяжка
- •3.2.2 Выравнивающие массы
- •3.2.3 Плиточный клей
- •3.2.4 Затирка и массы
- •3.2.5 Цементный раствор
- •3.2.6 Штукатурка
- •3.3 Гипсокартон
- •3.4 Краски и лаки
- •3.5 Цементирование глубинных скважин
- •4 Обзор (Заключение)
- •Литература
- •Химия строительных материалов
- •Химия строительных материалов учебник
1 Неорганические вяжущие вещества
1.1 Цемент
1.1.1 История
Понятие «Цемент» возвращается уже к Римскому периоду. Оно обозначало «прототипом» сегодняшнему бетону является каменная стена из бутовых камней и обожженной извести как вяжущего средства. Маркус Витрувий Поло (84 – 10 г. до н. э.) описывает в его в знаменитой энциклопедии "Architecturadecem“ подробно новое вяжущее средство. Позже встречаемся с понятием cementum, cäment и cement. Материалы вулканического происхождения, а также кирпичная мука дают в итоге гидравлическое вяжущее вещество вместе с обожженной известью. Строительный раствор может улучшаться при добавлении кирпичной муки. Специальное добавление кирпичной муки является эффективным средством, с помощью которой римская архитектура развивалась, так как полученный водостойкий строительный раствор делал возможным строительство гидротехнических сооружений и водопроводов [8]. С закатом Римской империи многозначимость римской архитектуры пропала. В средние века было предано забвению искусство изготовления цементного раствора. Часто стройматериалы находили немного длительное применение.
Более ранняя история цемента берет начало от англичанина Д. Смита (1724-1792). При поиске состава водостойкого строительного раствора для строительства маяка Эдди в Плимут он обнаружил возможность получения гидравлической качественной извести, способной твердеть в воде. В 1796г. Джеймс Паркер производил в Англии „римский цемент” (романцемент), указанный как гидравлическое вяжущее вещество, получаемое из комков лондонского мергеля. Впервые производить цемент путем обжига искусственной смеси известняка и глины научились во Франции, в частности, благодаря исследованиям, проведенным Викат в начале 19-ого столетия. Вопреки хорошим успехам этот опыт там не использовался.
В 1824г. англичанину Джозефу Аспдину удалось получить превосходную гидравлическую известь путем обжига определенной смеси из извести и глины при высокой температуре, которую он называл цемент страны порта (портланд). Это вяжущее вещество согласно нашей сегодняшней номенклатуры являлось еще гидравлической известью, так как температура обжига еще не была достаточно высокой для получения настоящего цементного клинкера. Наименование «портландцемент» было выбрано Джозефом Aспдином, так как в затвердевшем виде камень из полученного цемента по виду и прочности был похож на популярный строительный камень, добываемый вблизи г. Портленд на южно-английском полуострове. Но лишь в 1843г. его сыну Уильяму Аспдину удалось путем обжига при повышенной температуре получить спеченный клинкер, который содержал значительные агломерированные участки. Это вяжущее средство достигало значительно более высокие прочности и сохраняло долговечность. Оно было использовано при строительстве здания Парламента в Лондоне в 1840-1852гг. Это вяжущее вещество необходимо считать как первый портландский цемент [4,5,6,7,8].
Во второй половине 19-ого столетия промышленность цемента действительно быстро развивалась в Германии. Первый немецкий цементный завод, проработавший десятки лет, был сооружен в 1855г. в Цюльхове около Штеттина Бляйбтрой. В 1889г. в Германии работали уже 60, а в 1900г. - 83 цементных завода. Цемент производили только в простых периодичных шахтных печах, позже также в кольцевых печах. В 1898г. была введена в эксплуатацию первая вращающаяся печь.
E. Ланген в 1862г. обнаружил гидравлические свойства у быстро охлажденных гранулированных стекловидных шлаков доменной печи. Высокие прочности были также у смесей из обожженной извести и доменного шлака. Впервые стимулирование прочности гранулированных доменных шлаков добавками портландцемента установил Г.Пруссинг в 1882г. Сульфатный стиль гидратации цемента при добавлении к гипсовому цементу шлаков обнаружен Х. Kюлем в 1908 [7, 8].
В середине прошлого столетия было установлено наличие примесных ионов в фазах клинкера и их влияние [9, 10, 11, 12, 13]. Они могут влиять на стабильность отдельных фаз клинкера и их гидравлическую активность. Причиной являются частичные нарушения кристаллических решеток минералов. Инородные ионы могут ускорять преобразование определенных фаз, менее ценных в составе клинкера (Fe2+ например, благоприятствует преобразованию C3S → C2S + CаО) или замедляют (щелочные металлы) подавляют преобразование гидравлически активного β-белита в не способный к гидратации γ-белит). Сегодня знание закономерностей отрицательного влияния ионов важно для успешного использования вторичного сырья и вторичных горючих материалов. Они должны быть известны и учтены в процессах образования клинкера. Значение состава клинкера для стабильности частных фаз уже найдено ранее [78].
Современное развитие цемента обусловлено требованием все более высоких ранних прочностей и безопасного для ресурсов изготовления. Повышение прочности достигается, с одной стороны, повышенной тонкостью помола и оптимизацией, с другой стороны применением таких добавок как микросилика или волокна. При смешении эти добавки вступают, с одной стороны, на путь замещения первоначального сырья и топлива естественного происхождения - углей и известняка - вторичным сырьем и горючим. Другая сторона - это сокращение содержания клинкера в цементе, которое ведет к сокращению эмиссии CО2 в атмосферу и сокращает расход естественного природного сырья. Авторы оценивает, что примерно 40% клинкера в произведенном цементе могут заменяться на активные минеральные добавки (например, шлаки и летучая зола) и вторичные виды сырья [14]. В соответствии с этим доля участия цементов с размолотым гранулированным доменным шлаком, известковой мукой и летучей золой всегда возрастает.