Неорганические вяжущие вещества классификация изделия из неорганических сообщение

Обновлено: 10.05.2024

Неорганическими вяжущими веществами называются тонкоизмельченные порошки, образующие с водой клейкое пластичное тесто, постепенно загустевающее и переходящее в камнеподобное состояние.

Превращение вяжущего порошка в камень происходит в результате его химического взаимодействия с водой.

По условиям твердения неорганические вяжущие вещества подразделяют на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие вещества затвердевают и длительное время сохраняют прочность только в воздушной среде. Во влажных условиях они частично или полностью теряют прочность. К таким вяжущим относятся воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, растворимое стекло, которые применяются для конструкций, находящихся в воздушно-сухих условиях.

Гидравлические вяжущие вещества могут затвердевать не только на воздухе, но и в воде. К этим веществам относятся гидравлическая известь, портландцемент, глиноземистый цемент и многие другие. Свойства гидравлических вяжущих позволяют использовать их для конструкций, находящихся как в сухих, так и во влажных условиях, — для стен, фундаментов, гидротехнических сооружений и т. д.

Эти вяжущие обладают и более высокой прочностью, чем воздушные, поэтому в современном строительстве применяются более широко.

Неорганические вяжущие вещества используются в основном для изготовления искусственных каменных материалов.

В зависимости от состава различают следующие виды строительных смесей на основе вяжущих веществ:
— цементное тесто — смесь вяжущего вещества и воды; отвергшее цементное тесто называют цементным камнем;
— строительный раствор — отвердевшая смесь вяжущего вещества, воды и песка; до затвердевания эта смесь называется растворной смесью;
— бетон — отвердевшая смесь вяжущего вещества, воды, песка и гравия (или щебня); до затвердевания она называется бетонной смесью.

В виде теста вяжущие находят сравнительно редкое применение. Обычно они применяются в смеси с заполнителями, т.е. в виде растворов или бетонов. При использовании заполнителей уменьшается расход вяжущих, повышаются технические качества изделий из них, уменьшается усадка и снижается стоимость бетонов и растворов, так как песок и гравий (щебень) в 2-3 раза дешевле вяжущих.

Toggle navigation

Ремонт в регионах

Вяжущими строительными материалами или просто вяжущими называют природные или искусственные вещества, которые обладают способностью в результате физико-химических процессов переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное, при этом одновременно развиваемся сцепление их с другими материалами.

Классификация вяжущих строительных материалов

Вяжущие вещества подразделяются на две основные группы:

неорганические, или минеральные вяжущие (известь, гипс, цемент и др.);
органические вяжущие (битум, деготь, клей и др.).

Неорганические вяжущие материалы в свою очередь делятся на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие материалы твердеют только на воздухе; гидравлические твердеют и на воздухе, и в воде.

При твердении неорганических вяжущих различают две стадии: схватывание — процесс постепенного перехода теста, состоящего из вяжущего и воды, из жидкотекучей фазы в твердую фазу и собственно твердение, при котором материал, оставаясь внешне неизменным, постепенно становится все более прочным.

Все неорганические вяжущие изготовляются из широко распространенных нерудных ископаемых. Однако они существенно различаются по стоимости, что объясняется различной сложностью и энергоемкостью процесса их изготовления.

Воздушные вяжущие

К воздушным вяжущим относятся:

известь,
гипс,
растворимое стекло и
кислотостойкий цемент.

Известь — простейшее и наиболее древнее вяжущее — получают путем обжига известняков. В результате обжига получают безводную окись кальция — СаО — негашеную известь, которую для получения строительного вяжущего гасят водой. При этом выделяется большое количество тепла, обусловливающее повышение температуры до 300°.

Твердение извести протекает с присоединением углекислого газа из воздуха, что и определяет ее свойство твердеть только на воздухе. Малое содержание углекислот газа в воздухе об\ словливает очень медленное твердение извести, которое в очень толстых стенах продолжается годами, в связи с чем прочность строительной извести не регламентирована.

Гипсовые вяжущие материалы получают путем обжига природного гипсового камня (двуводный гипс). В результате обжига двуводный гипс теряет 75% воды и превращается в так называемый полуводный гипс, который в измельченном виде при смешивании с водой быстро схватывается, а затем твердеет на воздухе. Схватывание гипса протекает настолько быстро, что СНиПом ограничивается срок не только окончания, но и начала схватывания (4 мин от начала затворения).

Этим свойством гипса, как известно, широко пользуются в медицине при лечении переломов.

Прочность строительного гипса на сжатие 35-45 кг/см2.

Однако гипс обладает недостаточной водостойкостью, выражающейся в понижении прочности при увлажнении, и поэтому его используют только для внутренних работ (для перегородок, штукатурки) в сухих помещениях, а также в качестве добавки к другим вяжущим для ускорения схватывания.

Жидкое стекло используют для изготовления огнезащитных красок, кислотостойких замазок и пленок, а также для укрепления слабых песчаных грунтов.

Кислотостойкий кварцевый кремнефтористый цемент (КЦ) представляет собой порошкообразную смесь молотого кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Смесь, затворенная на жидком стекле, после твердения на воздухе превращается в прочное камневидное тело, способное противостоять действию большинства кислот.

Кислотостойкий цемент применяется при защите строительных конструкций от кислотной коррозии, для устройства коррозионно-стойких иолов и т. д.

Гидравлические вяжущие

Наиболее массовым видом гидравлических вяжущих являются цементы, а среди них на первом месте стоит портландцемент — искусственное вяжущее, получаемое из природных мергелей или смеси известняка с глиной.

Исходный материал измельчают, затворяют водой и обжигают до спекания во вращающихся цилиндрических печах. Продукт обжига (клинкер) измельчают в шаровых мельницах. Получаемый при помоле тонкий порошок светло-серого цвета и является цементом.

Цемент является наиболее универсальным, но вместе с тем и наиболее дорогим из неорганических вяжущих.

При затворении цемента водой в количестве 20—50% образуется цементное тесто, которое по истечении некоторого времени схватывается, превращаясь в цементный камень. Твердение цементного камня при благоприятных температурно-влажностных условиях продолжается многие годы. Однако прочность нарастает быстро только в первое время и поэтому за стандартный срок твердения цемента принят период в 28 дней (4 недели).

Прочность цементов характеризуется их марками. Для определения марки цемента приготовляют стандартные образцы в виде балочек размерами 4X4X16 см (принимая 3 части песка на 1 часть цемента). Балочки испытывают на изгиб (до разрушения), а половинки их на сжатие.

Маркой цемента называется численная величина предела прочности в кг/см2 при испытании на сжатие. Кроме того, для цемента каждой марки стандартом установлена и минимальная прочность на изгиб.

Цементная промышленность сейчас производит основные марки портландцемента 300, 400, 500, 600 и 700.

Обыкновенный портландцемент применяется для бетонных и железобетонных конструкций, за исключением подверженных действию морской, минерализованной или даже пресной, но проточной воды.

Другие виды цемента:

шлакопортландцемент, получаемый совместным помолом цементного клинкера с доменным гранулированным шлаком (в количестве 30—70%), который, являясь отходом доменного производства, сам со себе обладает вяжущими свойствами;
пуццолановый портландцемент, получаемый совместным помолом цементного клинкера со специальными дотиками, которые при твердении цемента связывают свободную известь и этим повышают стойкость бетона против выщелачивания;
глиноземистый цемент (марок 400, 500 и 600), отличающийся особо быстрым твердением; в отличие от других цементов, глиноземистый цемент достигает своей марочной прочности уже через 3 дня.

Расширение производства быстротвердеющих цементов имеет большое народнохозяйственное значение, так как дает возможность ускорить и удешевить процесс изготовления сборного железобетона, а также ускорить возведение монолитных железобетонных конструкций, так как скорость твердения цемента определи ет и скорость твердения бетона.

Органические вяжущие и материалы на их основе

Органические вяжущие делятся на три основные группы:

битумные,
дегтевые и
синтетические.

Все эти материалы носят характер смол — размягчаются и плавятся при нагревании.

Битум и деготь имеют черный или темно-бурый цвет; поэтому их иногда называют черными вяжущими.

Природные битумы как вяжущие материалы встречаются в основном в составе осадочных горных пород. Такие породы в молотом, оплавленном и отформованном виде называются асфальтовой мастикой (асфальтом) .

Нефтяные жидкие и полутвердые битумы представляют собой продукт окисления тяжелых остатков перегонки нефти.

Каменноугольный деготь — побочный продукт коксования каменного угля — также выпускается в жидком или полутвердом виде.

Нефтяные битумы и каменноугольные дегти используются для изготовления рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов.

Рубероид представляет собой гибкий картон, пропитанный битумом. Покровный рубероид (для верхних слоев кровли) имеет такой же покровный слой. Такой же материал, только пропитанный битумом (без покровного слоя), называется подкладочным рубероидом (пергамин).

Аналогичные рубероиду и пергамину рулонные материалы, изготовленные на основе каменноугольного дегтя, называются соответственно толем и толькожей.

Мастика представляет собой смесь битума или дегтя с волокнистыми или пылевидными наполнителями (асбест, древесная мука, трепел, кварц и др.), повышающими теплостойкость мастики и расход вяжущего.

Различают мастики горячие, разжижаемые нагреванием, и холодные, разжижаемые растворителями.

Битумная и дегтевая мастика применяются при устройстве рулонных кровель из рубероида и толя, а также и самостоятельно — для гидроизоляции.

Асфальтовая мастика применяется для устройства асфальтовых полов, тротуаров, дорожных покрытий и т. д.

Синтетические смолы составляют основу пластмасс, которые вследствие ограниченного их применения в строительстве здесь не рассматриваются.

Неорганическими вяжущими материалами называются системы, состоящие из одного или нескольких неорганических веществ, превращающихся в реакциях с водой в камневидные тела.

Признаки неорганических вяжущих материалов:

1) Гидрофильность (хорошая смачиваемость водой);

2) способность образовывать вяжущее тесто;

3) Пластичность вяжущего теста (способность к деформации)

4) способность переходить в твердое состояние без постороннего воздействия.

Классификация неорганических вяжущих материалов:

1. По отношению к воде:

Неорганические вяжущие материалы воздушные гидравлические в реакциях с водой превращаются в камень, способны сохранять прочность только на воздухе в реакциях с водой превращаются в камневидные тела. Прочность камневидных тел сохраняется на воздухе, в воде и под водой (воздушная известь, строительный гипс, магнезиальный цемент, портландцемент, глиноземистый цемент)

Классификация неорганических вяжущих материалов:

2. По скорости твердения неорганические вяжущие материалы быстротвердеющие медленнотвердеющие, например, гипс (время его твердения составляет несколько десятков минут) например, портландцемент (время его твердения составляет несколько дней).

Физико-химические свойства неорганических вяжущих веществ:

Неорганические вяжущие должны обладать высокой степенью дисперсности (быть хорошо измельчены). Чем выше степень дисперсности вяжущего, тем больше общая площадь поверхности частиц.Поверхностные молекулы, обладая повышенной энергией, активно взаимодействуют с водой, поэтому материал быстрее набирает прочность. Для того чтобы облегчить процесс измельчения вяжущего, используют специальные поверхностно-активные добавки - диспергаторы.

Диспергаторы. На цементных заводах для интенсификации помола применяют мылонафт, асидол, кубовые остатки синтетических жирных кислот. Добавки вводят в мельницы в количестве 0,05 - 0,3 % от веса измельчаемого материала. Такие вещества адсорбируются на поверхности раздела, в результате ослабевают связи между молекулами твердого вещества, оно легче измельчается. Диспергаторы предотвращают повторное слипание мелких частиц друг с другом и налипание частиц на стенки мельниц и поверхности шаров в шаровых мельницах.

Неорганические вяжущие должны быть пластичными, т.е. способными изменять свою форму под действием усилия и сохранять её после снятия нагрузки. Чем выше пластичность вяжущего, тем более плотным, а значит прочным, водо-, коррозионно- и морозостойким будет затвердевший материал. Для повышения пластичности используют специальные пластифицирующие добавки:

Химические процессы при получении вяжущих веществ:

Реакции разложения твердых веществ с удалением летучих продуктов. Это реакции дегидратации и декарбонизации. Например: получение извести, глиноземистого цемента.

2. Гетерогенные реакции твердого вещества с жидкой фазой (расплавом). Например: реакции образования силикатов и алюминатов, протекающие при производстве щелочносиликатных вяжущих веществ.

3. Гетерогенные реакции между частицами твердых веществ в отсутствие жидкой фазы. Например: реакции образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция, протекающих при производстве портландцемента.

Основы твердения неорганических вяжущих материалов:

Основные стадии твердения вяжущих материалов, по теории А. Байкова твердение вяжущих веществ идет в три стадии:

1) Стадия затворения (насыщения) соответствует замешиванию порошкообразного вяжущего с водой. Здесь идут процессы растворения вяжущего и образование насыщенного раствора, процессы гидролиза и гидратации. Для затворения берут ограниченное количество воды, необходимое для образования пластичной массы. Прочности пока нет.

2) Стадия схватывания (коллоидации) соответствует потере пластичности тестом, характеризуется выделением малорастворимых веществ из насыщенных растворов в коллоидном состоянии в виде гелей. Конец схватывания характеризуется полной потерей эластичности. Нарастает прочность, т.к. между веществами образуются кристаллические сростки.

3) Стадия твердения (кристаллизации) соответствует нарастанию механической прочности и образованию камневидного тела, что происходит за счет кристаллизации коллоидных частиц из очень мелких в более крупные кристаллы, которые срастаются между собой, образуя твердый материал.

Воздушные вяжущие.

Воздушные вяжущие известковые вяжущие вещества гипсовые вяжущие вещества.

Лекция № 6.

Неорганические вяжущие строительные материалы.

Классификация неорганических вяжущих материалов.

Основы твердения вяжущих материалов. Коррозия цементного камня и бетона

Признаки неорганических вяжущих материалов:

1) Гидрофильность (хорошая смачиваемость водой);

2) способность образовывать вяжущее тесто;

3) Пластичность вяжущего теста (способность к деформации)

4) способность переходить в твердое состояние без постороннего воздействия.

Классификация неорганических вяжущих материалов:

1. По отношению к воде:

Классификация неорганических вяжущих материалов:

Физико-химические свойства неорганических вяжущих веществ:

Химические процессы при получении вяжущих веществ:

Основы твердения неорганических вяжущих материалов:

Воздушные вяжущие.

Воздушные вяжущие известковые вяжущие вещества гипсовые вяжущие вещества.

Основная сфера применения неорганических вяжущих веществ – это производство бетонных и ж/б изделий. Также эти материалы порошкообразной консистенции широко используются при приготовлении различных растворов. Ещё одна обширная область применения – укрепление грунтов. При затворении растворами вяжущие вещества образуют пластичный, тестообразный материал, со временем преобразующийся в камнеобразное состояние.

Что такое неорганические вяжущие вещества

Что же такое неорганические минеральные вяжущие вещества и как они классифицируются?

Все типы неорганических вяжущих веществ представляют собой материалы (обычно в виде тонких порошков), которые при смешивании с водой или с водными растворами некоторых солей образовывают пластично-вязкую массу. Она постепенно затвердевает и превращается в прочное камневидное тело.

Способность смешиваться с водой (гидрофильность), образовывать с водой вяжущее тесто, переходить из тестообразного состояния в твердое — это характерные признаки неорганических вяжущих веществ. Вяжущие материалы для бетонов, строительных растворов и изделий из них в зависимости от химического и минералогического состава подразделяются на группы. По способу затвердевания выделяют материалы: гидравлические, способные твердеть на воздухе и в воде, воздушные, которые твердеют только на воздухе, а также автоклавного твердения, которые твердеют при тепло-влажностной обработке.

Кислотостойкие вяжущие материалы достигают определенной прочности и сохраняют ее только в той среде, где имеются некоторые минеральные кислоты, но не в чистой воде или в воде, содержащей щелочи.

Говоря о классификация неорганических вяжущих веществ, выделяют четыре большие группы: гидравлические, известковые, магнезиальные и воздушные.

Известковые гидравлические вяжущие вещества

Известковые гидравлические вяжущие вещества изготавливаются из негашеной гидравлической или кальциевой извести и гранулированных шлаков или активных минеральных добавок путем совместного помола. Они выпускаются марок 50, 100, 150 и 200.

Содержание извести в пересчете на активные СаО и MgO должно быть в пределах 10-30% по массе, в вяжущих веществах с активными минеральными добавками, кроме золы-уноса, — не более 50% по массе.

Чтобы улучшить физико-механические свойства вяжущих, допускается введение добавок (хлористого кальция, хлористого магния, хлористого натрия и др.) в количестве не более 5% по массе.

Для регулирования сроков схватывания и улучшения процесса твердения при помоле добавляется около 5% гипсового камня.

Начало схватывания вяжущих веществ от начала затворения должно наступать не ранее чем через 25 мин, а конец схватывания — не позднее 24 ч. Известьсодержащие вяжущие при нормальной температуре твердеют медленно. При пропаривании или автоклавной обработке время твердения значительно уменьшается.

Известьсодержащие гидравлические вяжущие вещества устойчивы в пресной и содержащей сульфаты воде. Морозостойкость бетонов (растворов) на известьсодержащих вяжущих повышается, если в их состав ввести 15-20% портландцемента по массе.

Виды магнезиальных вяжущих веществ и как они затворяются

Магнезиальные вяжущие вещества это воздушные вяжущие вещества, тонкомолотые порошки, содержащие окись магния и твердеющие при затворении водными растворами хлористого или сернокислого магния.

Магнезиальные вяжущие бывают двух видов:

1. Магнезит каустический, получается путем обжига магнезита (MgC03 = MgO + СО2) при температуре 750-850 °С до полного удаления СО2. Оставшееся твердое вещество — MgO — измельчается до порошкообразного состояния.

2. Доломит каустический — получается путем обжига, а затем и помола, природного доломита (MgC03- СаС03) при температуре 650-750 °С до полного выделения углекислоты из углекислого магния.

Магнезиальные вяжущие вещества затворяются при помощи хлористого и сернокислого магния. Кроме этого, при специальном обосновании могут быть использованы следующие растворы: хлористого и сернокислого железа, хлористого цинка, отходящей рапы (отходов при извлечении брома из морских озер), искусственного карналлита, соляной или серной кислот.

Магнезиальные вяжущие изготавливаются следующих марок: магнезит каустический 400, 500, 600 и доломит каустический 100, 150, 200 и 300.

Виды воздушных минеральных вяжущих веществ

Воздушное вяжущее вещество – это жидкое стекло, которое представляет собой коллоидный раствор кремниевой кислоты в едкой натриевой или калиевой щелочи, темно-желтый или коричневый цвета.

Основные виды воздушных вяжущих веществ – это натриевое и калиевое жидкое стекло.

Натриевое жидкое стекло в зависимости от вида исходного химического элемента подразделяется на содовое с модулем 2,32-3,5 и плотностью 1,36-1,5 г/см3 и содово-сульфатное с модулем 2,31-3 и плотностью 1,43-1,45г/см3. Это воздушное минеральное вяжущее вещество применяется для уплотнения грунтов и приготовления жароупорных и огнеупорных бетонов (растворов), а также огнезащитных обмазок. Также натриевое жидкое стекло используется совместно с кремнефтористым натрием или с другими специальными добавками и молотыми наполнителями в качестве вяжущего вещества в виде водного раствора.

Калиевое жидкое стекло используется для приготовления кислотостойких бетонов (растворов) и применяется в производстве силикатных красок. Модуль этого воздушного минерального неорганического вяжущего вещества должен быть в пределах 3-4, а плотность — 1,4-1,42 г/см3.

При изготовлении кислотостойких бетонов и растворов для ускорения твердения жидкого стекла добавляется кремнефтористый натрий 1-го и 2-го сортов.

Читайте также: