3.4.4. Природные и искусственные силикаты, используемые в строительстве.

Наиболее распространенные в природе силикаты имеют в своем составе алюминий. Алюминий может содержаться в силикатах в двух формах: если алюминий находится в виде катионов – это силикаты алюминия, если он замещает собой атом кремния, в тетраэдре SiO₄, т.е. входит в состав аниона, то это алюмосиликаты.

Алюмосиликатами (15.9) - группа природных и синтетических силикатов, содержащих в составе комплексных анионов А1 и Si.

К наиболее распространенным из них относятся:

• глина;

• полевые шпаты;

• слюды.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!!! Полевые шпаты используют в производстве сантехнических изделий. Слюда применяется для изготовления гидроизоляционных кровельных материалов, таких как рубероида, в декоративной штукатурке фасадов, а также в производстве пластмасс.

Полевые шпаты и слюды в процессе выветривания под действием H₂O и CO₂ разрушаются и образуют минерал каолин. Например, реакция разложения полевого шпата (ортоклаза)

K₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂ + nH₂O + CO₂ = Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O + 4SiO₂(n-2)H₂O + K₂CO₃

ортоклаз каолинит трепел

Белая глина почти вся состоит из каолинита. Она тугоплавка (1350-1580°С), используется в производстве белого цемента, фарфора и фаянса, в том числе и таких строительных изделий как облицовочные плитки.

Гончарная глина окрашена оксидами железа и имеет много различных примесей (t_пл<1350°C). Используется в производстве строительной керамики: кирпича, черепицы, облицовочных плиток и пр.

Процессы производства можно рассматривать по схеме:

Помол→перемешивание с водой→формование→сушка (чтобы предотвратить образование трещин)→обжиг при температуре 900-1100°C. При этом получаются легкоплавкие соединения, которые связывают выжженную глину.

Фаянс и наилучшие сорта керамики делают из наиболее чистых сортов глин, которые не содержат железа. Их обжигают при более высоких температурах.

Глазурь получается путем покрытия уже выжженных изделий легкоплавкими смесями, в которые входят полевой шпат, борная кислота, SnO₂ и пр.

Фарфор делают из чистого, предварительно очищенного каолина, который смешивается приблизительно с таким же количеством кварца и полевого шпата. Обжиг происходит при температуре 1200°С, после чего изделия погружаются в кашеобразную смесь тонко измельченного полевого шпата и воды, снова обжигаются в печи при температуре ≈1400°C. При этом полевой шпат в глазури (для посуды) и в общей массе плавится, почти полностью заполняя поры. Полученное изделие полупросвечивается и имеет плотную блестящую глазурь.

Кроме этого силикаты входят в состав таких строительных материалов, как цементы.

Обычный цемент получают путем обжига глины с известняком. При обжиге цементной смеси карбонат кальция разлагается на CO₂ и CaO; Оксид кальция (CaO) вступает во взаимодействие с глиной, причем получаются силикаты кальция: 3CaO·SiO₂ (трехкальциевый силикат) и 2CaO·SiO₂ (двукальциевый силикат) и алюминаты кальция.

Критерий усвоения

После изучения и анализа данной темы Вы должны понимать следующее:

• зависимость свойств углерода и кремния и их соединений от строения внешнего энергетического уровня;

• различия в свойствах углерода и кремния;

• физико-химические свойства некоторых соединений углерода и кремния определяют их практическое использование в химии вяжущих веществ.

В результате изучения данной темы Вы должны знать:

• физические и химические свойства углерода, кремния и их соединений;

• область использования и применения соединений углерода и кремния для производства строительных материалов.

Ваши знания должны обеспечивать следующие УМЕНИЯ:

• написать уравнения реакций получения и свойств углерода и кремния;

• определить среду водных растворов карбонатов и силикатов.

Выход темы в другие дисциплины: не имеет выхода информации в другие дисциплины;

тема «Химия вяжущих веществ» и некоторые разделы в курсе «Физическая химия и химия силикатов».

Тема 16.

Строительные растворы. Воздушные вяжущие вещества. Соединения кальция и магния в строительстве

Ключевые слова и понятия

16.1 Неорганические вяжущие вещества

16.2 Воздушные вяжущие

16.3 Гидравлические вяжущие

16.4 Дисперсность

16.5 Пластичность

16.6 Твердение вяжущих веществ

16.7 Известь

16.7 Гипсовые вяжущие вещества

16.8 Магнезиальные вяжущие

Входная информация

Приступая к изучению данной темы, ВАМ необходимо восстановить в памяти знания из предыдущих периодов обучения:

• из курса средней школы: исходное значение понятий растворы, стехиометрия, классы неорганических веществ.

• из курса «Химия»: значение понятий коллоидные растворы, коагуляция, дисперсные системы.

2. Содержание темы

§ 1. Вяжущие вещества, их классификация

§ 2. Физико-химические свойства вяжущих веществ

§ 2.1 Понятие о дисперсности. Значение степени дисперсности для вяжущих веществ

§ 2.2 Пластичность вяжущего теста и пластифицирующие поверхностно-активные добавки.

§ 2.3 Процессы твердения вяжущих веществ.

§ 3. Воздушные вяжущие вещества

§ 3.1 Известь.

§ 3.2 Гипсовые вяжущие.

§ 3.3 Магнезиальные вяжущие. Цемент Сореля. Применение.

§ 4. Стекло. Классификация стекол