144108 (Минеральные гидравлические вяжущие вещества)

Федеральное агентство по образованию

Минеральные гидравлические вяжущие вещества

(Реферат по архитектурному материаловедению)

Оглавление

Введение

I. Гидравлические вяжущие вещества.

1. Портланд-цемент

2. Производство портланд-цемента

II. Гидравлические вяжущие - специальные

1. Быстротвердеющий портландцемент

2. Пластифицированный портландцемент

3. Гидрофобный портландцемент

4. Сульфатостойкий портландцемен

5. Алинитовый портландцемент

6. Цветные портландцементы

7. Глиноземистый цемент

8. Водонепроницаемый расширяющийся цемент

9. Водонепроницаемый безусадочный цемент

10.Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент

11. Расширяющийся портландцемент

12. Напрягающий цемент

13. Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее вещество

14. Шлакощелочный цемент

15. Кремнийорганический силикатный кислотоупорный

IV. Список литературы

Введение

Минеральные вяжущие вещества - это тонко измельченные порошки, которые при затворении с водой образуют пластичное тесто, а со временем переходят в камневидное состояние.

Вяжущие материалы — это минеральные и органические вещества, применяемые для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления (омоноличивания) отдельных элементов строительных конструкций, гидроизоляции (создания водонепроницаемых покрытий).

К минеральным вяжущим материалам относятся порошкообразные вещества, образующие при смешивании с водой пластичную массу, которая постепенно затвердевает, образуя прочное камневидное тело. Различают гидравлические вяжущие — материалы, которые после смешивания с водой и предварительного затвердевания на воздухе сохраняют свою твердость и продолжают упрочняться («набирать» прочность) в воде — это разновидности цементов, гидравлическая известь. Воздушные вяжущие — это вещества, которые способны твердеть и сохранять прочность только на воздухе (гипс, воздушная известь, жидкое стекло).

Классификация минеральных вяжущих веществ

Воздушные	Применение	Гидравлические	Применение	Автоклавного твердения	Применение
Гипсовые вяжущие вещества Воздушная известь Магнезиальные вяжущие вещества Кислотоупорный цемент	Строительство домов	Силикатный цемент Алюминатный цемент Гидравлическая известь Роман-цемент	Строительство мостов, тоннелей	Известково-кремнеземистые вяжущие вещества Известково-шлаковые вяжущие вещества Нефелиновый цемент	Производство кирпичей

I. Гидравлические вяжущие вещества

Вяжущие гидравлические - самая многочисленная группа вяжущих. Способны твердеть и сохранять твердость на воздухе и в воде. К ним относятся известь гидравлическая, романцемент, портландцемент и некоторые другие материалы.

1. 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:

3CaO*SiO₂ или C₃S– алит (45-60%)

2CaO*SiO₂или C₂S– двукальциевый силикат (белит, 20-30%)

3CaO*Al₂O₃или C₃A– трехкальциевый силикат (4-10%)

4CaO*Al₂O3*Fe₂O₃илиC4AF – 10-20%

где R- прочность, t- время.

2. Производство портланд-цемента

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 S=3500 см²/г (у обыкновенного S=2500 см²/г)

Имеет нормированную прочность на третьи сутки.

1. Пластифицированный портланд-цемент.

Обладает пониженной водопотребностью за счет введения небольшого количества (до 3%) пластифицирующих добавок.

Добавки:ССБ- сульфитно-спиртовая барда

· ЛСТ- лигно-сульфанат технический

· Продукты переработки древесины на ЦБК

1. Гидрофобный портланд-цемент

Гидрофобные добавки:

· Асидол

· Мылонавт

· Олеиновые кислоты

1. Томпонажный портланд-цемент

Для гидроизоляции нефтяных и газовых скважин.

1. 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.

1. 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.

1. Шлако-портланд-цемент.

Содержит до 40% тонкомолотого доменного гранулированного шлака.

1. Расширяющийся портланд-цемент.

1. Напрягаемый портланд-цемент.

1. 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.

II. Гидравлические вяжущие – специальные

К специальным цементам, отличающимся от цементов, изготовленных на основе портландцементного клинкера, относятся: глиноземистый цемент и комплексные вяжущие (смешанные цементы) — расширяющиеся и безусадочный, гипсоцементно-пуццолановые и шлакощелочные вяжущие вещества, кислотоупорный цемент.

1. Быстротвердеющий портландцемент

Разновидностью шлакопортландцемента является быстротвердеющий шлакопортландцемент марки 400 (содержание гранулированного шлака до 50 % и более высокая тонкость помола), характеризующийся интенсивным нарастанием прочности в начале твердения.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) марок 400 и 500 отличается более интенсивным нарастанием прочности в первые трое суток твердения за счет повышенного содержания клинкерных минералов (С3S+С3А) до 60-65 %, а также более высокой тонкости помола с удельной поверхностью частиц 3500-4000 см2/г.

При помоле допускается введение до 15-20 % активных минеральных добавок, БТЦ применяется для уменьшения тепловлажностной обработки цементных бетонов, изготовления сборных высокопрочных, обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций, ускорения темпов строительства, зимнего бетонирования.

Разновидностью БТЦ является особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ) марок 600 и 700, характеризующийся большой скоростью твердения и высокой прочностью, что позволяет отказаться от пропаривания изделий из него и сокращает расход цемента. Клинкер в этом цементе содержит до 60-65 % и не более 8 % С3А. При помоле не допускается введение минеральных добавок, тонкость помола составляет 4000-4500 см2/г. Наиболее целесообразно использование этих цементов при возведении зданий и сооружений из монолитного бетона, а также при ремонтных работах.

2. Пластифицированный портландцемент

Пластифицированный портландцемент (ППЦ) получают тонким измельчением портландцементного клинкера совместно с гипсом и пластифицирующей добавкой сульфитно-дрожжевой бражкой (СДБ) в количестве 0,25 % массы цемента. Придание растворным и бетонным смесям повышенной пластичности снижает расход цемента на 5-8 %.

3. Гидрофобный портландцемент

Гидрофобный портландцемент (ГПЦ) получают помолом портландцементного клинкера совместно с гипсом и 0,1-0,2 % гидрофобизирующей (водоотталкивающей) добавки: мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот, окисленного петролатума и других поверхностно-активных органических веществ.

Гидрофобный портландцемент повышает подвижность бетонных смесей, что приводит к увеличению их водостойкости, водонепроницаемости и морозостойкости. Применяют гидрофобный и пластифицированный цемент наравне с обычным портландцементом, в том числе для конструкций, работающих в условиях циклического замораживания и оттаивания, а также при перевозке бетонных и растворных смесей на большие расстояния.

4. Сульфатостойкий портландцемен

Сульфатостойкий портландцемент (СПЦ) (ГОСТ 22266-76*) марки 400 имеет нормированный минералогический состав клинкера: C3S — не более 50%, С3А — не более 5 %, C3A+C4AF — не более 22 %, MgO — 5 %. Введение в цемент инертных и активных минеральных добавок не допускается.

Сульфатостойкий портландцемент применяют для изготовления конструкций гидротехнических и других сооружений, подвергающихся агрессивному воздействию сульфатных вод и работающих в условиях многократного замораживания и оттаивания в пресной и слабоминеральной воде.

Выпускаются разновидности сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками и cульфатостойкий шлакопортландцемент, имеющие нормированный минералогический состав.

5. Алинитовый портландцемент

Алинитовый портландцемент получают из сырья, аналогичного портландцементу с добавкой в смесь СаСl2. Клинкер после обжига измельчают совместно с гипсом (2,5-3,5% массы цемента). Допускается введение при помоле 10-30 % активных минеральных добавок или 30-50 % доменного гранулированного шлака. Одним из основных минералов клинкера являются алинит (хлорсиликат кальция 60-80 %) и хлоралюминат кальция. Активность алинитового цемента 40-50 МПа.

Преимуществом алинитового цемента перед портландцементом является пониженный расход энергии при обжиге сырья (температура обжига 1100 °С против 1400 °С для портландцемента), а также ускорение в 3-4 раза размола клинкера. К недостаткам его относится несколько пониженная морозостойкость бетонов и коррозия арматуры под влиянием ионов хлора.

6. Цветные портландцементы

Белый (ГОСТ 965-78) и цветные (ГОСТ 15825-80) портландцементы изготовляют путем совместного помола белого маложелезистого клинкера, минеральных добавок и гипса. Белый клинкер получают обжигом на беззольном (газовом) топливе чистых известняков, мраморов и белых глин.

Белый портландцемент имеет марки 400 и 500 и по степени белизны делится на три сорта: БЦ-1, БЦ-2, БЦ-3.

Цветные цементы получают совместным помолом клинкера белого портландцемента со щелоче- и светостойкими пигментами (природными — 15% или синтетическими — 0,3%), активной минеральной добавки (белого диатомита) и гипса. Выпускается он трех марок: 300 400, 500, желтого, розового, красного, коричневого, зеленого, голубого и черного цветов. Применяют белый и цветные портландцемента как вяжущие для архитектурно-отделочных работ, облицовочного слоя крупных панелей и блоков, скульптурных работ и для изготовления искусственного мрамора. Для водных малярных составов, изготовления цементных и полимерцементных красок и шпатлевок белый и цветные портландцемента используются в качестве связующего и наполнителя.

К специальным цементам, отличающимся от цементов, изготовленных на основе портландцементного клинкера, относятся: глиноземистый цемент и комплексные вяжущие (смешанные цементы) — расширяющиеся и безусадочный, гипсоцементно-пуццолановые и шлакощелочные вяжущие вещества, кислотоупорный цемент.