Вопрос 1. Значение дисциплины "Строительное материаловедение" в подготовке инженера-строителя, Вопрос 2.Классификация строительных материалов и изделий.

Вопрос 1. Значение дисциплины "Строительное материаловедение" в подготовке инженера-строителя

Значение курса "Строительные материаловедение" в подготовке инженеров-строителей трудно переоценить, поскольку ни одно здание или сооружение нельзя правильно спроектировать, построить и эксплуатировать без глубоких знаний основ строительного материаловедения. Будущий инженер-строитель должен хорошо ориентироваться во всей многообразной номенклатуре строительных материалов как отечественного, так и зарубежного производства, знать их свойства, определять рациональные области применения, уметь прогнозировать изменение механических характеристик материалов под нагрузкой и своевременно принимать эффективные меры по их защите от агрессивного воздействия окружающей среды. Данный курс в соответствии с учебными планами подготовки инженеров строительных специальностей изучается одним из первых, так как он является базой для изучения других специальных дисциплин и в целом определяет общее профессиональное мировоззрение будущих специалистов.

 

Вопрос 2.Классификация строительных материалов и изделий.

По происхождениюстроительные материалы подразделяют на:

*Природные материалы - это древесина, горные породы, торф, природные битумы и асфальты и др. Эти материалы получают из природного сырья путем несложной обработки без изменения их первоначального строения и химического состава.

*искусственным материалам относят кирпич, цемент, железобетон, стекло и др. Их получают из природного и искусственного сырья, побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства с применением специальных технологий.

 

По назначению материалы подразделяют на следующие группы:

*конструкционные материалы - материалы которые воспринимают и передают на грузки в строительных конструкциях;

*теплоизоляционные материалы, основное назначение которых — свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим в помещении при минимальных затратах энергии;

*акустические материалы - для снижения уровня «шумового загрязнения» помещения;

*гидроизоляционные и кровельные материалы - для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров;

*герметизирующие материалы - для заделки стыков в сборных конструкциях;

отделочные материалы - для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;

*материалы специального назначения применяемые при возведении специальных сооружений.

 

По технологическому признаку материалы подразделяют, учитывая вид сырья, из которого получают материал, и вид его изготовления, на следующие группы:

*Природные каменные материалы и изделия - получают из горных пород путем их обработки

*Керамические материалы и изделия - получают из глины с добавками путем формования, сушки и обжигаСтекло и другие *материалы и изделия из минеральных расплавов - оконное и облицовочное стекло, стеклоблоки, изделия из ситаллов и шлакоситаллов, каменное литье.

*Неорганические вяжущие вещества - минеральные материалы, преимущественно порошкообразные, образующие при смешивании с водой пластичное тело, со временем приобретающее камневидное состояние

*Бетоны

*Строительные растворы

*Искусственные необжиговые каменные материалы

*Органические вяжущие вещества и материалы на их основе — битумные и дегтевые вяжущие, кровельные и гидроизоляционные материалы

*Полимерные материалы и изделия - группа материалов, получаемых на основе синтетических полимеров

*Древесные материалы и изделия - получают в результате механической обработки древесины

*Металлические материалы - наиболее широко применяемые в строительстве черные металлы (сталь и чугун), стальной прокат (двутавры, швеллеры, уголки), сплавы металлов, особенно алюминиевые.

 

По степени готовности:

В отличие от изделий строительные материалы перед применением подвергают обработке - смешивают с водой, уплотняют, распиливают, тешут и т. д.

 

Вопрос 3. Стандартизация строительных материалов и изделий.

Основные требования к качеству материалов, изделий и готовых конструкций массового применения устанавливаются Государственными стандартами РФ (ГОСТ), отраслевыми стандартами (ОСТ), техническими условиями (ТУ).

1) Назначение продукции(дается определение этой продукции)

2) Тербование у внеш. виду(марки,размеры и допуски к ним)

3) Тех.требования(опред. основ.св-ва и минимал.их значение)

4) Методы куонтроля(включ. в себя четкое описание испытания мех..св-в)

5) Стандарты предпиятий

 

Вопрос 4. Структурно-физ. свойства строит. материалов: истинная, средняя и насыпная плотность, пористость и пустотность.

-насыпная пл. – (для песка,щебня,цемента и д.р.) отношение массы зернистых и порообразных материалов ко всему занимаемому ими объему включая пространство между частицами.

От плотности материала зависят его тех.св-ва(прочность.теплопроводность). Плотность зависит от клажности и пористости матер.
Поры – мелкие яйчейки в материале заполненные воздухом или водой. По структуре разделяют : открытые(влага проник.внутрь) и закрытые(та,кот.не заполняется водой).

 

Вопрос 5. Гидрофизические свойства строительных материалов: гигроскопичность, капиллярный подсос, водопоглощение, водостойкость, влажность, водопроницаемость.

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать воду. Водопогл. Всегда меньше истинной пористости,т.к. часть пор оказывается закрытой, не сообщающейся с окруж. средой и недоступной для воды.Водопогл. стр.мат. изменяетсмя глав. образом в зависимости от объема пор,их вида и размеров.

Подсос капиллярный — это перемещение жидкости внутри пористых материалов.

Водостойкость - способность материалов оказывать длительное сопротивление разрушающему действию воды

 

Вопрос 6 . Морозостойкость, усадка и набухание строительных материалов.

Усадка- уменьшение линейных размеров и объёма материалов вследствие потери ими влаги, уплотнения, затвердевания и подобных процессов.уменьшение объёма тела в результате внутренних физико-химических процессов

Набухание - процесс впитывания материалом влаги, ведущий к увеличению его объёма(образ.гидратная оболчка)

Вопрос 7

Огнестойкость — способность материала выдерживать дей-

Ствие высокой температуры без потери несущей способности

(большого снижения прочности и значительных деформаций).

Это свойство важно при пожарах, а так как в процессе тушения

пожаров применяют воду, то при оценке степени огнестойкости

материала действие высокой температуры сочетают с действием

Огнеупорность — свойство материала противостоять длитель

Ному воздействию высоких температур не деформируясь и не

расплавляясь.Материалы по степени огнеупорности подразде

ляют на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. К огнеупор

ным относят материалы, выдерживающие продолжительное

воздействие температуры от 1580°С и выше. Тугоплавкие

выдерживают температуру 1350...1580°С, а легкоплавкие имеют

огнеупорность ниже 1350°С.

Термическая стойкость материала характеризуется его спо-

Собностью выдерживать определенное количество циклов резких

тепловых изменений без разрушения.Термическая стойкость за-

висит от степени однородности материала, температурного

коэффициента расширения составляющих его частей.

Вопрос 9. Согласно генетической классификации, горные породы под-

разделяются на три большие группы: изверженные, осадочные

и метаморфические (табл. 2.1).

Изверженные горные породы образовались из расплавленной

Магмы, поднявшейся из глубин Земли и отвердевшей при осты

Глубинные породы, образование которых происходило под значительным давлением верхних слоев, остывали медленно

Осадочные горные породы образовались при осаждении веще

происходило периодами в виде отдельных слоев и пластов. По характеру образования и составу осадочные горные породы де лят на три группы: химические, органогенные и механические.

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образо

Вались в результате более или менее глубокого преобразования

Изверженных или осадочных горных пород под влиянием высоких

Температуры и давления, а иногда и химических воздействий.

ралов без их плавления; получающиеся при этом породы обычно более плотны, чем исходные осадочные. В процессе метаморфиз ма происходило изменение структуры горных пород. В большин

10.

Добычу природных каменных материалов осуществляют

главным образом открытым способом. Выбор способа добычи при

родных каменных материалов зависит от вида горной породы,

глубины и условий ее залегания, твердости и др. Рыхлые горные

породы — песок, гравий, глину — добывают открытым способом с помощью различных машин, из которых наиболее

распространенными являются ОДНО- И МНОГОКОВШОВЫЕ ЭКСКваторы, а также с помощью гидромеханизации. Сущность гидроме-

ханизации заключается в том, что вода подводится к месту добычи

грунта под давлением, создаваемым насосами, проходит через

гидромонитор и, вылетая с большой скоростью из его насадки,

производит размыв породы (рис. 2.3). Затем из смеси грунта с

водой (пульпы) выделяется товарная продукция (песок или гавий).

Песок и гравий в карьерах классифицируют по крупности

зерен на две фракции и более. Щебень получают дроблением

горных пород, добываемых взрывным или другим способом.

Поскольку нерудные материалы, поступающие с карьеров,

по крупности, зерновому составу, количеству примесей обычно

непригодны для непосредственного использования в бетонах,

необходима их переработка, включающая операции по дроблению,

фракционированию, выработке мелких фракций, мойке, обогаще-

нию и складированию. Дроблению подвергаются зерна горной

породы крупностью до 1200...1500 мм. Для сборного железо-

бетона используется щебень крупностью 5...40 мм. Существу-

ющие конструкции дробильных установок не могут обеспечить

измельчение кускового материала необходимых фракций при

однократном прохождении, поэтому применяют двух- или трех-

ступенчатые схемы дробления. Для дробления используют

дробилки щековые, конусные, валковые и ударного действия

(молотковые и роторные). Выбор схемы дробления и типа дро-

бильного оборудования производят с учетом свойств исходного

сырья и условий обеспечения максимального выхода качествен-

ного по размерам и форме заполнителя.

Операции по технологической переработке нерудных материалов одно-

временно способствуют их обогащению и повышению качества, но существуют и

специальные способы обогащения, рассчитанные на переработку особых видов сырья, например с высоким содержанием слабых пород, а также на получение специальных видов заполнителя, обогащение щебня в грануляторах, тяжелых средах и др.

Правильные условия складирования нерудных строительных материалов обеспечивают

сохранность их высокого качества и уменьшают потери.

Массивные изверженные горные породы разрабатывают, как правило взрывом. Мякие породы добывают путем распиловки массива камнерезной машиной на блоки определенных размеров и правильной геометрической формы.

В зависимости от способа изготовления изделий материалы из природного камня делят на: пиленные – получаемые из массива камнерезными машинами ; пиленные – из блоков-полуфабрикатов с последующей обработкой; колотые — раскалыванием блоков с последующей обработкой

(плиты и камни тесаные, бортовой камень, брусчатка и т. п.);

грубоколотые — направленным раскалыванием блоков без после-дующей обработки (постелистый камень); рваные — взрыванием

горной породы и отделением мелких фракций (бутовый камень);

дробленые — дроблением горной породы с последующим раз-делением на фракции (щебень, песок искусственный); молотые —

помолом горной породы (молотый минеральный порошок, камен-ная мука).

По характеру обработки поверхности камня, получаемого

раскалыванием, различают следующие фактуры: «скала», рифле-ную, бороздчатую и точеную.

При обработке камня абразивами получают следующие фак-туры: шлифованную, имеющую мелкошероховатую поверхность,

лощеную гладкую, бархатисто-матовую поверхность с выявленным

рисунком камня, зеркальную с гладкой поверхностью и зеркаль-ным блеском.

Готовые изделия при перевозке следует предохранять от

загрязнения и повреждений. Блоки для распиливания, крупные

стеновые блоки, бортовые камни можно перевозить на открытых

платформах без тары с укладкой правильными рядами на про-кладках, предохраняя от повреждений.

Изготовление штучных камней и изделий, отделка их поверх-

ности сопровождаются образованием большого количества мел-

ких отходов, что удорожает себестоимость выпускаемых изделий.

Рекомендуется организовывать их выпуск по комплексной без-

отходной технологии с переработкой мелких отходов на щебень

и песок. Важнейшими направлениями развития камнеобрабаты-

вающей промышленности являются также комплексная механи-

зация работ по добыче, обработке и транспортировке блоков и

плит, широкое внедрение высокопроизводительного оборудования

с алмазным и твердосплавным инструментом. Крупные высоко-

механизированные предприятия, оснащенные новейшим оборудо-

ванием с широким использованием алмазных инструментов,

позволяют наиболее полно удовлетворять потребность строитель-

ства в облицовочных материалах.

 

 

Характеристика основных горных пород, используемых для производства строительных материалов.

Слюды –водяныеадюмосиликаты сложного и разнообразного состава. Их делят на два вида: биотит и мусковит. В биотите содержатся примеси в виде оксида магния и железа, вследствие чего биотит непрозрачен и имеет темный, а иногда и черный

Основные виды изделий из природного камня, используемые в строительстве.

 

Для кладки фундаментов и стен подземных частей зданий

Применяют бутовый, колотый и пиленый камень из плотных

Изверженных, осадочных и метаморфических горных пород.

Облицовочные плиты и камни, элементы лестниц и площадок, парапетов и ограждений изготовляют из блоков природного камня путем их распилпвания или раскалывания с последующей механичной обработкой.

При изготовлении различных художественных предметов

Народного потребления, выполнении мозаичных работ и высо-

кодекоративных отделок монументальных зданий широко применяют поделочный камень: яшму, родонит (орлец), лазурит, нефрит, малахит, янтарь и др.

Материалы и изделия для дорожного строительства – бортовые камни, брусчатку, колотый или булыжный камень, щебень, песок и минеральный порошок – получают из изверженных и осадочных горных пород.

Для подземных сооружений и мостов применяют плиты и камни из изверженных и осадочных горных пород.

Жаростойкие и химически стойкие материалы и изделия изготовляют из горных пород, не затронутых выветриванием.

Способы защиты природных каменных материалов от коррозии.

§ 2.8. Методы защиты природных каменных материалов от разрушения Разрушение каменных материалов может происходить под

Общие сведения о керамике, характеристика основных видов сырья для производства керамики.

 

Керамические материалы получают из глиняных масс путем

формования и последующего обжига. При этом часто имеет место

промежуточная технологическая операция — сушка свеже-

сформованных изделий, называемых «сырцом».

По характеру строения черепка различают керамические ма-

териалы пористые (неспекшиеся) и плотные (спекшиеся). По-

ристые поглощают более 5% воды (по массе), в среднем их во-

допоглощение составляет 8...20% по массе. Пористую структуру

имеют кирпич, блоки, камни, черепица, дренажные трубы и др.;

плотную — плитки для полов, канализационные трубы, санитар-но-

технические изделия.

По назначению керамические материалы и изделия делят на

следующие виды: стеновые — кирпич обыкновенный, кирпич и

камни пустотелые и пористые, крупные блоки и панели из кирпи-

ча и камней; для перекрытия — пустотелые камни, балки и па-

нели из пустотелых камней; для наружной облицовки — кирпич

и камни керамические лицевые, ковровая керамика, плитки кера-

мические фасадные; для внутренней облицовки и оборудования

зданий — плиты и плитки для стен и полов, санитарно-техниче-

ские изделия; кровельные — черепица; трубы — дренажные и

канализационные.

Универсальность свойств, широкий ассортимент, высокая

прочность и долговечность керамических изделий позволяют

широко использовать их в самых разнообразных конструкциях

зданий и сооружений: для стен, тепловых агрегатов, в качестве

облицовочного материала для полов и стен, в виде труб для

сетей канализации, Для облицовки аппаратов химической про-

мышленности, в качестве легких пористых заполнителей для

сборных железобетонных изделий.

Сырьевые материалы

различные глинистые горные породы. Для улучшения технологи- ческих свойств глин, а также придания изделиям определенных и более высоких физико-механических свойств к глинам добав-

Основы технологии керамики.

  Добычу сырья осуществляют на карьерах открытым способом — экскаваторами.  

Виды, свойства и применения стеновой керамики.

мических материалов составляет более 86 млрд. шт. условного кирпича в год (размером 250X120X65 мм), в том числе эффек- тивного кирпича 10%; намечается увеличить выпуск эффектив-

Керамика наружной и внутренней облицовки, керамика для полов и кровли.

Керамика для полов

 

Керамика для кровли

 

Специальные виды керамики (санитарно-техническая, керамика для канализаии и дренажа, огнеупорная и кислотоупорная керамика).

Санитарно-технические изделия должны обладать высокой механической прочностью и теплостойкостью. Для их изготовления необходимо высококачественное… К санитарно-техническим изделиям относится оборудование санитарных узлов и… Канализационные трубы, изготовляемые диаметром от 150 до 600 м,м, имеют плотный спекшийся черепок. Они покрываются…

Общие сведения о силикатных расплавах. Сырье для получения расплавов при производстве строительного стекла.

Общие сведения о силикатных расплавах.Силикатные расплавы — это расплавы, которые получают из кремнезема SiOz и соединений на его основе— силикатов. Сырьем для получения силикатных расплавов служат распространенные горные породы (песок, базальт, диабаз, мергель), побочные продукты промышленности (металлургические шлаки, золы) и вторичное сырье (стеклобой и др.).

Из силикатных расплавов в зависимости от исходного сырья, определяющего химический состав расплава, и режима охлаждения можно получить различные по структуре и свойствам материалы и изделия: стекло и стеклянные изделия, стеклокристаллические материалы и частично закристаллизованные материалы и изделия из горных пород и шлаков (каменное литье). Больше всего в строительстве используются стекло и стеклянные изделия.

Характерная особенность силикатных расплавов состоит в том, что они обладают способностью при достаточно быстром охлаждении переходить в стеклообразное состояние. Признаками стеклообразного состояния вещества являются отсутствие четко выраженной точки плавления (вещество при нагревании размягчается и постепенно переходит в жидкое состояние , при охлаждении— наоборот), гомогенность и изотропность, т. е, отсутствие векториальности свойств.

Сырье для получения расплавов при производстве строительного стекла.

Для получения прозрачного стекла применяют чистые кварцевые пески, не содержащие окрашивающих окислов (окись железа, окись титана и др.). Технологическая схема производства строительного стекла. Исходные составляющие материалы тщательно подготовляют —…

Виды и характеристика строительного стекла.

Оконное стекло выпускают толщиной 2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм в виде листов от 4.00X400 до 1600X2200 мм или по спецификации потребителя. Стекло должно… Увиолевое стекло пропускает не менее 25 % ультрафиолетовых лучей. Это… Теплозащитное стекло способно поглощать до 75 % инфракрасных лучей. Его изготовляют из стекломассы, в которую вводят…

Ситаллы и камнелитейные изделия.

характерных для В основу технологии ситаллов положен принцип катализированной кристаллизации. Для этого в расплав вводят добавки, катализирующие… Ситаллы получают из того же сырья, что и стекло, с добавлением специальных… Ситаллы применяют главным образом в специальных отраслях техники (например, в радиоэлектронике). В промышленном и…

Камнелитейные изделия

Технология каменных литых изделий включает подготовку сырьевых материалов (дробление, помол, перемешивание), плавление, отливку изделий,… Литые каменные изделия из шлаков экономически выгоднее изготовлять, используя… В строительстве литые каменные изделия используют в особо тяжелых условиях эксплуатации (полы промышленных…

Общие сведения о минеральных вяжущих веществах и их классификация.

24.Известь воздушная: сырье, виды, производство, твердение, свойства, применение.

виды воздушной извести:известь негашеную комовую; известь негашеную молотую; известь гидратную (пушонку); известковое тесто.

Сырье и производство. Для получения воздушной извести пригодны карбонатные породы (известняки, мел, ракушечник, доломитизированные известняки), в которых содержание примесей глины, кварцевого песка и т. п. не превышает 6 %.

Обжиг такого сырья производится до полного удаления диоксида углерода, в результате получают продукт, состоящий в основном из СаО и MgO. Чем выше суммарное содержание свободных оксидов кальция и магния, тем выше качество извести. В зависимости от содержания оксида магния различают следующие виды воздушной извести: кальциевую — MgO не более 5%, магнезиальную — 5...20 %, доломитовую — 20...40 %.

Обжиг сырья производят в шахтных печах, реже во вращающихся или установках для обжига во взвешенном состоянии и кипящем слое. Основные реакции, происходящие при обжиге:

СаСО8 = СаО + СО2 и MgCO3 = MgO + СО2

Реакции разложения этих карбонатов обратимы и зависят от температуры и парциального давления углекислого таза. При термической диссоциации карбоната кальция давление углекислого газа достигает атмосферного при температуре около 900 °С, а карбоната магния — около 400 °С. Это и есть теоретически нормальные температуры обжига карбонатов. Практически для удовлетворительного хода обжига температуру печного пространства доводят до 1000...1200 °С (диссоциация карбонатов резко ускоряется).

При оптимальной температуре обжига чистого известняка до полного удаления СОг (теоретически 44 %) его масса уменьшается почти в 2 раза, объем же продукта лишь на 10...12 %. Получаемая в виде кусков известь представляет собой весьма пористый материал, состоящий в основном из мелких кристаллов (0,5...2 мкм) оксида кальция и частично оксида магния, что и предопределяет ее высокую реакционную способность при взаимодействии с водой.

При более высоких температурах обжига образуются крупные кристаллы оксида кальция и магния, происходит уплотнение продукта обжига. Такая известь в обычных условиях медленно или совсем не взаимодействует с водой и называется «пережогом». Наличие пережога в извести вредно влияет на ее качество. Запоздалое его взаимодействие с водой, протекающее уже в затвердевшем растворе или бетоне, вызывает появление в них растягивающих напряжений, что может привести к появлению трещин и разрушению.

При недостаточно высокой температуре обжига или в тех случаях, когда часть кусков сырья имела крупные размеры, возможно образование «недожога», т. е. .неразложившегося углекислого кальция, который является балластом в извести, ухудшая ее свойства.

Известь, выходящую из печи обычно в виде кусков различной величины (комья), называют комовой негашеной известью. Это — полупродукт, который для превращения в вяжущее предварительно измельчают химическим путем — гашением водой (гашеная известь) или механическим путем — размолом в мельницах (молотая негашеная известь).

Гашение извести заключается в том, что вода, соприкасаясь с кусками негашеной извести, поглощается ею, всасываясь в поры, и одновременно химически взаимодействует с оксидами кальция и магния, образуя их гидроксиды:

СаО + НаО = Са(ОН)2 и MgO + Н2О = Mg(OH)2

При этом 1кг извести-кипелки выделяет ПбОкДж теплоты, которая переводит часть воды в парообразное состояние. Пар вызывает в извести внутренние растягивающие напряжения, под действием которых происходит ее измельчение в тонкий порошок (тоньше, чем у цемента).

В зависимости от количества воды, взятой при гашении, можно получить гидратную известь-пушонку, известковое тесто или известковое молоко.

Для получения извести-пушонки, представляющей собой тонкий белый порошок, теоретически достаточно 32,13 % воды от массы извести-кипелки. Практически воды берут в 2...3 раза больше (60...80 %), так как при гашении часть ее испаряется. Порошок извести-пушонки состоит из очень тонких частиц и в 2...3 раза и более превышает объем исходной извести-кипелки.

При гашении извести в тесто расход воды увеличивают до 2...3ч (по массе) на 1 ч извести-кипелки; при еще большем количестве воды получают известковое молоко.

Известковое тесто в виде пастообразной концентрированной водной суспензии (плотность около 1400 кг/м3) содержит примерно 50 % воды и 50 % очень мелких частиц гидроксидов кальция и магния.

Известковое молоко имеет вид жидкости и плотность менее 1300 кг/м3.

По скорости гашения воздушная известь бывает: бы-строгасящаяся со скоростью гашения не более 8 мин, среднегасящаяся — до 25 мин и медленногасящаяся — более 25 мин.

Молотая известь-кипелка по химическому составу подобна исходной комовой извести. При ее помоле разрешается вводить тонкомолотые минеральные добавки (шлаки, золы, песок, пемзу, известняк и др.), которые улучшают свойства таких смешанных известковых вяжущих.

Твердение извести протекает в результате гидратации оксида кальция. Это возможно как через раствор, так и вследствие присоединения воды к твердой фазе с последующей коллоидацией и кристаллизацией гидроксида кальция. По мере испарения воды гидрогель уплотняется, образовавшиеся субмикрокристаллические кристаллы гидроксида кальция СаО-Н2О взаимно сцепляются и срастаются, что вызывает рост прочности твердеющей извести. Теплота, выделяющаяся при гидратации, со своей стороны, способствует ускорению твердения и росту прочности, что особенно важно при зимних работах (каменной кладке, штукатурке и др.). Последующая карбонизация гидроксида кальция также повышает прочность затвердевшего раствора.

Однако благоприятные результаты при твердении молотой негашеной извести можно получить лишь при определенных условиях. Для этого необходимо применять известь тонкого помола (остаток на сите с сеткой № 008 не более 10 %)• Содержание воды в растворной или бетонной смеси должно быть 100...150 % от массы извести. Для предупреждения интенсивного разогревания смеси необходимо отводить теплоту или использовать другие приемы (например, введение добавок типа ЛСТ, замедляющих процесс гидратации извести).

В отличие от гашеной молотая известь обладает способностью быстро схватываться и твердеть. Прочность при сжатии растворов через 28 сут твердения на воздухе в обычных условиях достигает 2...3 МПа и более.

Свойства

Растворы и бетоны на гашеной извести твердеют на воздухе при обычных температурах в результате главным образом двух одновременно протекающих… Са(ОН)2 + СО2 = СаСО0 + Н2О Испарение воды способствует сближению мельчайших кристаллов гидроксида кальция, их срастанию между собой и образованию…

Применение

При работе с известью на всех стадиях ее изготовления и применения необходимо учитывать, что она является щелочью. Попадание извести на кожу,… Транспортирование комовой извести осуществляют в ограниченные сроки навалом в… Склады для извести-кипелки и пушонки должны быть закрытыми и иметь пол, возвышающийся над землей. Чтобы качество…

Вяжущие автоклавного твердения

  28. Автоклавные материалы и изделия широко применяются в современном… Основными исходными компонентами автоклавных материалов являются вяжущие автоклавного твердения и заполнители .…

Вопрос 29.

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твер-

обожженной до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в клинкере силикатов кальция. Спекшаяся сырьевая смесь в виде зерен размером до 40 мм назы-

Вопрос 30-31

Для регулирования сроков схватывания в обычных цементах

Марок З00...500 при помоле к клинкеру добавляют гипс не менее

1,0% и не более 3,5% от массы цемента в пересчете на ангидрид

Серной кислоты SО3, а в цементах высокомарочных и

быстротвердеющих — не менее 1,5% и не более 4,0%. Портланд-

Цемент выпускают без добавок или с активными минеральными

Добавками.

ГОСТ 10178—85 предусматривает выпуск трех разновид-

ностей портландцемента: ДО — без добавок, Д5 — с введением

до 5% активных минеральных добавок всех видов и Д20, в кото-

рую разрешается вводить свыше 5%, но не более 20% добавок,

в том числе до 10% активных минеральных добавок осадочного

происхождения (кроме глиежа) или до 20% доменных и электро-

Термофосфорных гранулированных шлаков, глиежей и прочих

Активных минеральных добавок.

Клинкер. Качество клинкера зависит от его химического и

Минералогических составов. Для производства портландцемент-

Ного клинкера применяют известняк и глину. Известняк в основ

ном состоит из двух оксидов: СаО и СО2, а глина — из различ

ных минералов, содержащих в основном три оксида: SiO2, Al2O3

И Fе2О3. В процессе обжига сырьевой смеси удаляется СО2, a

оставшиеся четыре оксида: СаО, SiO2, Al2O3 и Fе2О3 — образуют

Клинкерные минералы. Содержание оксидов в цементе примерно

следующее: 64...67% СаО, 21...24% SiO2, 4...8% А12О3, 2...4%

Fe2O3.

Кроме указанных основных оксидов в портландцементном

Клинкере могут присутствовать MgO и щелочные оксиды К2О

И Na2О, снижающие качество цемента. Оксид магния, обожжен-

ный при температуре около 1500°С, при взаимодействии с водой

Очень медленно гасится и вызывает появление трещин в уже за-

Твердевшем растворе или бетоне, поэтому содержание оксида

магния в портландцементе не должно быть более 5%. Наличие

в цементе щелочных оксидов выше 1 % может вызвать разруше-

Ние отвердевшего бетона на таком цементе.

Указанные выше основные оксиды находятся в клинкере не

В свободном виде, а образуют при обжиге четыре основных ми-

Нерала, относительное содержание которых в портландцементе

следующее (%): трехкальциевый силикат ЗСаО·SiO2 (алит) —

45...60; двухкальциевый силикат 2CaO·SiO2 (белит)—20...35;

трехкальциевый алюминат ЗСаО·Аl2О3 — 4...12; четырехкальци-

евый алюмоферрит 4СаО·Аl2О3·Fе2О3— 10...18. Сокращенное

обозначение этих минералов следующее: C3S, C2S, С3А и C4AF.

Алит (С3S) — основной минерал клинкера, быстро твердеет

И практически определяет скорость твердения и нарастания проч

Ности портландцемента. Он представляет собой твердый раствор

трехкальциевого силиката и небольшого количества (2...4%)

MgO, Al2O3, Р2О5, Сr2О3 и других примесей, которые могут су

Щественно влиять на структуру и свойства портландцемента.

Белит (β-C2S) — второй по важности и содержанию силикат

Ный минерал клинкера, медленно твердеет и достигает высокой

Прочности при длительном твердении. Белит в клинкере представ

ляет собой твердый раствор двухкальциевого силиката (β-C2S)

и небольшого количества (1...3%) Аl2О3, Fе2О3, MgO, Сr2О3

И др. В связи с тем что белит при медленном охлаждении клин-

Вопрос 32

Твердение портландцемента — при затворении портланд-

Цемента водой образуется пластичное клейкое цементное тесто, по-

Степенно густеющее и переходящее в камневидное состояние.

— 154 —

При твердении портландцемента происходит ряд весьма слож-

Ных химических и физических явлений. Каждый из минералов при

Затворении водой реагирует с ней и дает различные новообразо-

Вания. Все процессы взаимодействия отдельных клинкерных ми-

Нералов с водой протекают одновременно, налагаются один на

Другой и влияют друг на друга. Получившиеся новообразования

Могут в свою очередь взаимодействовать как между собой, так и с

Исходными клинкерными минералами и давать новые соединения.

Все это создает трудности при изучении твердения портландце-

Мента. Типичными реакциями для твердения портландцемента и

Других вяжущих веществ являются реакции гидратации, проте-

Кающие с присоединением воды. Они могут идти без распада основ-

Ного вещества или сопровождаться его распадом (реакции гид-

Ролиза).

Процесс твердения портландцемента в основном определяется

Гидратацией силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция.

Взаимодействие C3S с водой при комнатной температуре проис-

ходит при полной гидратации:

Поскольку жидкая фаза твердеющей системы быстро и пол-

Ностью насыщается оксидом кальция, полагают, что вначале обра-

Зуется гидросиликат кальция C2SH2, который по мере выделения

Извести в твердую фазу переходит в CSH(B). Этому способст-

Вует также переход в раствор щелочей, снижающих в нем концен-

Трацию извести.

Низкоосновные гидросиликаты кальция относятся к се-

Рии CSH(B). По структуре они близки к природному минералу то-

бермориту состава С: S = 0,8, и их называют тоберморитоподоб-

Ными фазами.

Гидратация β — C2S в тех же условиях идет по приведенной

Схеме, причем известь выделяется в меньшем количестве.

Взаимодействие С3А с водой протекает с большей скоростью

при температуре затворения 21 °С и значительном выделении

тепла:

С3АН6 является единственно устойчивым соединением из всех

Гидроалюминатов кальция.

Трехкальциевый алюминат при взаимодействии с водой в при-

Сутствии двуводного гипса, гидратируясь при обычных температу-

Рах, образует комплексные соединения, трисульфогидроалюминат

Кальция (эттринит)

Который предотвращает дальнейшую быструю гидратацию С3А

За счет образования защитного слоя и замедляет (до 3...5 ч) пер-

— 155 —

Вую стадию процесса твердения — схватывание цемента. Вместе

С тем добавка гипса ускоряет процесс твердения цемента в первые

Сроки гидратации.

Алюмоферритная фаза, представленная в обыкновенных порт-

Ландцементах четырехкальциевым алюмоферритом (C4AF), в

Условиях гидратации портландцемента, т. е. насыщенного из-

Вестью раствора, при нормальной температуре взаимодействует

с водой стехиометрически:

В результате образуются весьма устойчивые смешанные кри-

Сталлы С3(АF)Н6.

Кроме описанных химических преобразований, протекающих

При твердении цемента, большое значение имеют физические и

Физико-химические процессы, которые сопровождают химические

Реакции и приводят при затворении водой к превращению цемента

Сначала в пластичное тесто, а затем в прочный затвердевший

Камень.

Изучению химических и физических преобразований твердею-

Щего цементного теста было посвящено много работ. Значитель-

Ный вклад в развитие теории твердения цемента внесли выдаю-

Щиеся советские ученые А. А. Байков, П. А. Ребиндер и др. В со-

Временном представлении механизм и последовательность процес-

Сов твердения могут быть представлены следующим образом.

После добавления к цементу воды образуется раствор, который

Пересыщен относительно гидроксида кальция и содержит ионы

Из этого раствора в качестве первич-

Ных новообразований осаждаются гидросульфоалюминат и гид-

Роксид кальция. На этом этапе упрочнения системы не происходит,

Гидратация минералов носит как бы скрытый характер. Второй

Период гидратации (схватывание) начинается примерно через

Час с образованием вначале очень тонких кристаллов гидросилика-

Тов кальция.

Гидросиликаты и гидросульфоалюминаты кальция растут в

Виде длинных волокон, пронизывающих жидкую фазу в виде

Мостиков, заполняющих поры. Образуется пористая матрица,

Которая постепенно упрочняется и заполняется продуктами гид-

Ратации. В результате подвижность твердых частиц снижается

И цементное тесто схватывается. Такая первая высокопористая

С низкой прочностью структура, обусловливающая схватывание,

Состоит главным образом из продуктов взаимодействия с водой

С3А и гипса.

В течение третьего периода (твердения) поры постепенно

Заполняются продуктами гидратации клинкерных минералов,

Происходит уплотнение и упрочнение структуры цементного

Камня в результате образования все большего количества

Гидросиликатов кальция.

— 156 —

В конечном виде цементный камень представляет собой неод-

Нородную систему — сложный конгломерат кристаллических и

Коллоидных гидратных образований, непрореагировавших остат-

Ков цементных зерен, тонкораспределенных воды и воздуха. Его

Называют иногда микробетоном.__