Химические свойства

Химические свойства. Характеризуют способность материала не разрушаться под воздействием кислот, щелочей, растворов солей, агрессивных газов.

Технологические свойства Характеризуют способность материала обрабатываться. Горные породы. Горная порода- это минеральная масса, состоящая из одного или нескольких минералов. Минерал- это природное тело с определенными химическими и физическими свойствами.

Классификация горных пород МагматическиеОсадочныеМетаморфическиеГлу бинныеИзверженныеОбломочныеХимические осадкиОрганогенныеМеханические осадкиГранит Габбро Диорит щелоче- и кислотостойкиеПорфир Диабаз Базальт Вулканический пепел Пемза Гипс Ангидрит Кальцит Магнезит ДоломитМел Ракушечник Щебень Гравий Глина Песок Сланцы Мрамор Гнейсы Изверженные магматические породы образуются в результате быстрого охлаждения магмы и имеют полукристаллическое строение.

Отличаются высокой прочностью, плотностью. Применяются для облицовочных работ, при каменном литье. Обломочные магматические породы образуются при извержении вулканов и быстрого охлаждения. Имеют пористую структуру. Небольшая плотность и прочность. Глубинные горные породы образуются на большой глубине с постепенным остыванием магмы. Имеют кристаллическое строение. Химические осадочные горные породы образуются в результате наслаивания друг на друга отживших микроорганизмов. Механические осадочные горные породы образуются в результате выветривания.

Метаморфические горные породы образуются из магматических и осадочных горных пород в процессе их перекристаллизации без плавления. Минеральные вяжущие вещества неорганические. Минеральные вяжущие вещества- это тонко измельченные порошки, которые при затворении с водой образуют пластичное тесто, а со временем переходят в камневидное состояние. Классификация минеральных вяжущих веществ. ВоздушныеПрименениеГидравлическиеПримене ниеАвтоклавного тверденияПрименениеГипсовые вяжущие вещества Воздушная известь Магнезиальные вяжущие вещества Кислотоупорный цементСтроительство домовСиликатный цемент Алюминатный цемент Гидравлическая известь Роман-цементСтроительство мостов, тоннелей Известково-кремнеземистые вяжущие вещества Известково-шлаковые вяжущие вещества Нефелиновый цементПроизводство кирпичей Воздушные вяжущие вещества.

Способны твердеть, набирать и сохранять свою прочность только на воздухе. Гидравлические вяжущие вещества.

Способны твердеть, набирать и сохранять свою прочность как на воздухе, та и в воде. Автоклавного твердения вяжущие вещества. Это вяжущие вещества, которые переходят в твердое состояние и сохраняют свою прочность в условиях повышенных температуры и давления. Воздушные вяжущие вещества. Гипсовые вяжущие вещества. Бывают низкообжиговые и высокообжиговые. Низкообжиговые. Обыкновенный строительный гипс алебастр, формовочный гипс, медицинский гипс, высокопрочный гипс. Сырье- гипсовый камень. 130-180 oC CaSO42H2O CaSO40.5H2O 1.5H2O Вяжущее вещество Высокообжиговые.

Ангидритовое вяжущее вещество, экстрих-гипс. 800 oC CaSO42H2O CaSO4 2H2O Ангидритовое вяжущее вещество. Начало схватывания не ранее 30 минут, конец схватывания не позднее 24 часов. Марки М-50, М-100, М-150, М-200. Ангидритовое вяжущее вещество затворяют не водой, а растворами сульфатных солей, в частности раствором MgSO4. Экстрих-гипс. 1000 oC CaSO4 CaO SO3 Экстрих-гипс можно затворить водой, т.к. CaO- катализатор твердения.

Гипсовые вяжущие вещества применяют для приготовления растворов и бетонов, сухих шпаклевочных смесей, гипсокартонных и гипсоволоконных листов, акустических плиток и т.д. Воздушная известь. Воздушная известь- это продукт, получаемый обжигом ниже температуры спекания известково- карбонатной пород, мела, кальцита, известняка-ракушечника и т.д. Классификация воздушной извести 1. По внешнему виду Комовая негашеная Молотая негашеная Известь-пушенка Известковое тесто известь-пушенка с водой Известковое молоко 2. В зависимости от содержания CaO известь делится на сорта 1 сорт- 90 2 сорт- 80 3 сорт- 70 3. В зависимости от температуры гашения различают высокоэкзотермическую температура гашения более 70 оС и низкоэкзотермическую температура гашения менее 70 оС воздушные извести. 4. В зависимости от скорости гашения различают извести Быстрогасящуюся время гашения менее 6 минут Среднегасящуюся время гашения от 6 минут до 20 минут Медленногасящуюся время гашения более 20 минут Процесс гашения извести 1 CaO H2O CaOH2 Q 2 CaOH2 CO2 CaCO3 H2O Производство извести.

Состоит из стадий 1. Добыча сырья 2. Подготовка сырья дробление, рассев по фракциям 3. Обжиг Применение извести. 1. Изготовление известковых растворов и бетонов 2. Изготовление силикатного кирпича и силикатных бетонов 3. Окрасочный материал побелка стен, потолков Магнезиальные вяжущие вещества. Сырье- MgCO3 магнезит, MgCO3CaCO3 800 oC 1 MgCO3 MgO CO2 2 MgCO3CaCO3 MgO CO2 CaCO3 в виде балласта Магнезиальные вяжущие вещества затворяют не водой, а растворами магнезиальных солей.

Применение 1. Наливные полы 2. Стеновые каменные блоки Кислотоупорный цемент.

Состоит из трех компонентов 1. кислотоупорный наполнитель тонкоизмолотый кварц, гранит 2. жидкое стекло натриевое Na2OnSiO2 или калиевое K2OmSiO2, где n2-3, m1.5-2 3. интенсификатор твердения кремнефтористый натрий, 6-8 от массы жидкого стекла Гидравлические вяжущие вещества. Портланд-цемент. Изобретен в 1824 году английским каменщиком.

Портланд-цемент- это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портланд-цементного клинкера с небольшим количеством гипса. Портланд-цементный клинкер- это зерна серого или зеленого цвета, диаметром от 5 до 30 мм, получаемые обжигом сырьевой смеси, состоящей из известняков и глины 75 CaCO3, 25 глины Гипс в количестве до 5 добавляют к клинкеру для регулирования сроков схватывания. Химический и минералогический состав портланд-цемента CaO 57-63 известняк SiO2 25-30 составная глины Al2O3 4-10 составная глины Fe2O3 4-8 составная глины Минералы 3CaOSiO2 или C3S алит 45-60 2CaOSiO2 или C2S двукальциевый силикат белит, 20-30 3CaOAl2O3 или C3A трехкальциевый силикат 4-10 4CaOAl2O3Fe2O3 или C4AF 10-20 ,где R- прочность, t- время.

Процесс производства портланд-цемента 1. Добыча известняка и глины 2. Приготовление сырьевой смеси дробление, помол, корректировка состава сырья 3. Обжиг 4. Помол клинкера совместно с гипсом 5. Магазинирование В зависимости от способа подготовки сырья существует три способа производства цемента 1. Сухой 2. Мокрый 3. Комбинированный Сухой способ производства портланд-цемента.

Известняк и глина измельчаются при влажности 2-4. Измельчение проводится в шаровых дробилках шаровых мельницах. Мокрый способ. Известняк и глину измельчают в мокром состоянии при влажности 50-60 Комбинированный способ. Сырьевые компоненты измельчаются в мокром состоянии, а перед обжигом высушиваются. Обжиг сырьевой смеси.

Осуществляется во вращающихся печах длиной 70-240 метров и диаметром 3-4 метра. Стадии твердения. 1. Растворение компонентов цемента в воде 2. Образование пересыщенного раствора или геля 3. Кристаллизация При твердении цемента образуются Гидросиликаты Гидроаллюминаты Гидроферриты кальция Гидроксид кальция Разновидности портланд-цемента. 1. Быстротвердеющий пртланд-цемент БТЦ, ОБТЦ Отличия от обыкновенного цемента Повышенное содержание C3S 60 Повышенная тонкость помола Повышенная удельная поверхность S3500 см2г у обыкновенного S2500 см2г Имеет нормированную прочность на третьи сутки. 2. Пластифицированный портланд-цемент.

Обладает пониженной водопотребностью за счет введения небольшого количества до 3 пластифицирующих добавок. Добавки ССБ- сульфитно-спиртовая барда АДБ- сульфитно-дрожжевая бражка ЛСТ- лигно-сульфанат технический Продукты переработки древесины на ЦБК 3. Гидрофобный портланд-цемент Гидрофобные добавки Асидол Мылонавт Олеиновые кислоты 4. Томпонажный портланд-цемент Для гидроизоляции нефтяных и газовых скважин. 5. Белый и цветные портланд-цементы.

Белый цемент получают путем обжига беложгущихся глин. Делится на три сорта по белизне Белый Менее белый Еще менее белый На основе белых цементов можно получить цветные путем введения щелочестойких пигментов. Цветные цементы используются для изготовления полов. 6. Пуццолановый портланд-цемент. Содержит до 60 активных минеральных добавок АМД. Активные минеральные добавки связывают гидрат окиси кальция в нерастворимые соединения.

Такой цемент лучше работает под водой, нежели на воздухе. 7. Шлако-портланд-цемент. Содержит до 40 тонкомолотого доменного гранулированного шлака. 8. Расширяющийся портланд-цемент. 9. Напрягаемый портланд-цемент. 10. Безусадочный портланд-цемент Коррозия цемента. В процессе эксплуатации цементный камень может достаточно быстро разрушаться под воздействием растворов кислот, солей, агрессивных газов и других активно-влияющих химичесих соединений. Виды коррозии 1. Разрушение происходит за счет вымывания составляющих цемента, в основном гидроксида кальция, мягкими водами. 2. Разрушение цемента под воздействием растворов кислот и солей с образованием легко растворимых соединений. 3. Образуются соединения, конечный объем которых в несколько раз превышает суммарный объем исходных компонентов.

При коррозии третьего вида надо использовать сульфатостойкий портланд-цемент. Органические вяжущие вещества. Органические вяжущие вещества- это смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных.

К органическим вяжущим веществам относятся битумы и дегти. Битумы бывают природные и искусственные. Дегти- только искусственные. Органические вяжущие вещества при нагревании размягчаются, при охлаждении затвердевают. Для них характерны следующие свойства Нерастворимость в воде и водонепроницаемость Атмосферная стойкость. Хорошее сцепление с поверхностью каменных материалов Кислото- и щелочестойкость Растворимость в бензоле, хлорофилле, четырехфтористом углероде.

Химический состав органических вяжущих веществ Углерод 80 Водород 10 Кислород 5 Азот 3 Сера 2 Битумы состоят из следующих групп углеводородов 1. Масла- это жидкости с высокомолекулярной массой 300-500 2. Смолы- это вязкие вещества с молекулярной массой 500-1000 3. Асфальтены- это твердые вещества с молекулярной массой 1000-5000 Структурный состав битумов Масла придают битумам текучесть, смолы- вязкость, а асфальтены- твердость и температурную стойкость.

Дегти содержат кроме вышеперечисленных веществ еще фенолы и свободный углерод. Искусственные битумы получают путем переработки нефти. В зависимости от способа получения искуссвенные битумы бывают Остаточные Окисленные Крекинговые Компаундированные Дегти получают путем деструктивной переработки твердого топлива, напр каменного угля, торфа, древесины. Битумы и дегти подразделяются на марки, которые определяются по следующим свойствам Пенетрация Дуктильность Температура размягчения Температура хрупкости определяется по прибору Фрааса Применение битумов Примерно 80 органических вяжущих веществ используется в дорожном строительстве асфальтовые бетоны, асфальтовые раствор Кровельные материалы в виде рулонных, листовых материалов и в виде мастик Стеклорубероид основой рубероида является стеклоткань, а не картон Фольгаизол на фольгу с одной стороны наносят слой битума Изол, бризол наполнитель автопокрышки Гидроизоляционные материалы.

Служат для изоляции стен, фундаментов, труб. Выделяют Лакокрасочные материалы черные лаки, краски Гидроизоляционные материалы для наклейки линолеума, плиток ПВХ. Бетоны.

Бетон- это искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, крупного щебня или гравия, мелкого песка наполнителей и воды. Классификация бетонов. 1. По средней плотности г Особо тяжелые г 2500 кгм3 Тяжелые г2200-2500 кгм3 Облегченные г1800-2200 кгм3 Легкие г500-1800 кгм3 Особо легкие г 500 кгм3 2. По виду вяжущего вещества Известковые Гипсовые Полимерцементные Полимербетоны на основе полимерных вяжущих веществ На основе шлако-щелочных вяжущих веществ Асфальтобетоны на основе органических вяжущих веществ 3. По назначению Конструкционные изготовление колонн, балок Гидротехнические плотины, мосты, дамбы, набережные Теплоизоляционные Дорожные бетоны для полов Специальные жаростойкие, кислотостойкие и др. 4. По виду наполнителя На плотных наполнителях На пористых наполнителях Материалы для бетона и требования к ним. 1. Цемент.

Для бетонов разрешается применять портланд-цемент и все его разновидности с учетом того, что марка цемента должна быть выше марки бетона Rб50100150200300400500600Rц300300300-400 400400-500500550600 2. Вода. Для бетонов разрешается применять питьевую воду pH 4. Нельзя применять для бетона болотные и сточные воды, воды горных рек содержание солей в воде должно быть не более 2500 мгл, содержание сульфатных солей не более 2200 мгл. Вода для бетона не должна содержать в себе масел, сахара, органических примесей, ила и т.д. все это снижает прочность бетона. 3. Песок- рыхлая смесь зерен размерами от 0,14 до 5 мм. Для бетона допускается применение речных, морских, овражных, дюнных, барханных песков.

Содержание пылевидных и глинистых примесей в песке должно быть не более 1. Важное значение для бетона имеет зерновой состав песка.

Зерновой состав песка определяется путем просеивания через набор сит. 51002,51001,251000,631000,3161000,1650 Просеивают вначале определенный частный остаток на сите А. mi A 100 mобщ 100 А2,5 10010 1000 Полный остаток на сите ААiАвышестоящие сита А0,63104050 Модуль крупности песка Мк А2,5А1,25А0,63А0,316А0,16 Мк 100 МкМк 2.5Крупный песок2 Мк 2.5Песок средней крупности1.5 Мк 2Мелкий песокМк 1.5Очень мелкий песок Для бетона высокой прочности допускается применение только крупных и средних песков.

Кривая просеивания песка 4. Крупный заполнительный элемент- это рыхлая смесь зерен размерами от 5 до 70 мм гравий, щебень Гравий имеет окатанную форму зерна, щебень же- угловатую. Определение зернового состава для щебня. 704020105 Содержание пыли и глины в щебне или гравии должно быть не более 2. Содержание пластинчатых и игольчатых зерен в крупном заполнителе не должно превышать 30. Прочность щебня должна быть в 2-4 раза выше прочности бетона.

Прочность щебня оценивают по показателям дробления. Через сито определяют, сколько раздробилось и определяют плотность по показателям дробления.

Свойства бетонной смеси. Смесь компонентов до начала процесса твердения и схватывания Бетонная смесь- вязко-упруго-пластичное тело. Бетонная смесь обладает тиксотропией- это способность материала разжижаться при приложении нагрузки и отвердевать при ее снятии. Бетонная смесь должна обладать удобоукладываемостью и водоудерживающей способностью. Удобоукладываемость характеризуется подвижностью и жесткостью. Подвижность определяется с помощью стандартного конуса. Если осадка конуса более 10-12 см, то смесь литая, от 7 до 10 см- подвижная смесь, от до 6 см- малоподвижная смесь, 0 см- жесткая смесь.

В строительства применяют жесткие смеси. Водоудерживающая способность- это способность бетонной смеси не расслаиваться. Свойства бетона. Прочность- характеризуется маркой бетона или классом. Марка бетона- это прочность стандартных образцов размерами 15Х15Х15 см, хранящихся при нормальной температуре 20о и влажности 90-100. Определение в возрасте 28 суток. Класс бетона- определяется на тех же образцах по пределу прочности.

Прочность бетона зависит от 5 факторов. Факторы, влияющие на прочность бетона. 1. Качество применяемых материалов 2. Активность цемента Rц 3. Водоцементное отношение ВЦ 4. Степень уплотнения прессование, вибрирование 5. Условия твердения температура и влажность, при понижении температуры в минус твердение не происходит. Формула Паламея-Семортаева. Rб28ARцЦВ0,5 Rб28- марочная прочность бетона А- коэффициент качества заполнения Rц- активность, марка цемента ЦВ- цементно-водное отношение 0,5-эмпирический коэффициент.