ГИПСОВЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА
ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯУЩИЕ ВЕЩЕСТВА
ЛЕКЦИЯ №4
Неорганическими (минеральными) вяжущими веществами называют тонкодисперсные порошкообразные вещества, которые при затворении водой дают пластичное тесто, способное в результате физико-химических процессов с течением времени затвердевать, то есть переходить в камневидное состояние. Вяжущие вещества применяют, главным образом для изготовления растворов и бетонов, получения безобжиговых искусственных материалов и изделий.
КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ.
В зависимости от состава, основных свойств, и области применения минеральные вяжущие вещества делятся на воздушные, гидравлические и вяжущие автоклавного твердения.
ВОЗДУШНЫМИвяжущими называют вещества, которые обладают способностью твердеть и длительное время сохранять прочность только на воздухе. К ним относятся: гипсовые магнезиальные вяжущие, воздушная известь и жидкое стекло.
ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ вяжущими называют вещества, которые твердеют и длительно сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде. К гидравлическим вяжущим относятся гидравлическая известь, романцемент, портландцемент и его разновидности, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, расширяющийся и безусадочный цементы и др.
АВТОКЛАВНЫМИ вяжущими являются те вещества, которые способны затвердевать в условиях повышенных температур и давления насыщенного пара. Это известково-кремнеземистые, известково-нефелиновые, известково-зольные, известково-шлаковые вяжущие, а также вяжущие из гидротермальных измененных горных пород.
Гипсовые вяжущие вещества делят на две группы: низко – и высокообжиговые.
Низкообжиговыевяжущие получают путем нагревания двуводного гипса
Са О4 х 2Н2О до температуры 150-160оС. К этой группе относятся строительный, формовочный и высокопрочный гипс.
Высокообжиговые (ангидритовые) вяжущие получают обжигом двуводного гипса или ангидрита Са О4 (безводный гипс) при температуре 700-900оС. К таким вяжущим относятся ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс (эстрих-гипс).
Сырьем для получения гипсовых вяжущих служат природный гипсовый камень и ангидрит, а также отходы промышленности : фосфогипс (удобрения), борогипс (борная кислота)
СТРОИТЕЛЬНЫЙ ГИПС. Получение строительного гипса основано на термической обработке (обжиг, варка) природного каня при температуре 150-160оС. При этом природный гипс дегиратируется по реакции:
Са О4*2Н2О --- Са О4*0,5Н2О + 1,5Н2О
Обжиг или варка гипсового камня производится в камерных или вращающихся печах, или в варочных котлах с предварительным или последующим (после обжига, варки) помолом гипсового дробленного щебня. Наиболее распространено получение строительного гипса в варочных котлах.
Твердение строительного гипса сводится к тому, что после затворения водой гипсового порошка полуводный сернокислый кальций начинает растворяться до образования насыщенного раствора и одновременно гидратироваться с присоединением 1,5 молекулы воды по реакции:
Са О4*0,5Н2О + 1,5Н2О --- Са О4*2Н2О
Насыщенный раствор быстро переходит в пересыщенный, из которого на короткое время образуется гель (гипсовое тесто загустевает) и сразу же образуются кристаллы двуводного гирата (начало схватывания), которые переходят в сростки кристаллов по всему объему теста(конец схватывания). Повышение температуры гипсового теста в результате взаимодействия гипса с водой ускоряет его твердение. Дальнейшая кристаллизация и испарение избыточной воды (высыхания) приводит к значительному повышению прочности гипсового камня.
На свойства строительного гипса большое влияние оказывает количество воды затворения к тонкости помола. Чем больше воды затворения тем меньше прочность гипсового камня. Чем тоньше помол гипса, тем выше их прочность и улучшаются другие свойства.
В зависимости от условий получения различают гипс альфа- и бета- модификаций.
При получении гипса в-модификации обжиг производится в открытых агрегатах (вода удаляется в виде пара). Структура частиц гипса мелкокристаллическая с высокой водопотребностью 50-60%, и как следствие пониженный прочностью. Таким образом получают строительный и формовочный гипсы. Строительный гипс это быстросхватывающееся, быстротвердеющее вяжущее. Сроки схватывания гипса регулируют введением добавок замедлителей схватывания- клеи, известь, различные ПАВ. Формовочный гипс отличается от строительного более тонким помолом, замедленным схватыванием и менее быстрым нарастанием прочности.
Гипс а-модификации получают обжигом в герметичнозакрытых агрегатах в воде или растворах солей при температуре 120-140 оС. Вода удаляется из гипсового камня в жидком виде. Вяжущее характеризуется крупнокристаллической структурой с пониженной водопотребностью 30-40%. Гипсовое вяжущее отличается высокой прочностью и называется высокопрочным гипсом.
Ангидритовый цемент получают обжигом природного гипсового камня или природного ангидрита при Т=600-700 оС с последующим измельчением совместно с добавками – катализаторами: воздушной известью (1-5%), смесью сульфата натрия с железным купоросом (0,5-1%), доломитом (3-8%).
Ангидритовый цемент – медленносхвтывающееся вяжущее, с низкой водопотребностью, имеет большую водостойкость чем строительный гипс.
Высокообжиговый гипс (эстрих-гипс) –получают обжигом природного камня или ангидрита при Т=800-1000оС с последующим тонким измельчением. Изделия из этого гипса имеют повышенную МРЗ, водостойкость и прочность, чем строительный гипс.
Гипсовые вяжущие сравнительно не водостойки. Водостойкость можно повысить введением различных добавок, в том числе полимеров. ГЦПВ и т.д.
Качество гипсовых вяжущих нормируется ГОСТ 125
По пределу прочности при сжатии различают марки гипсовых вяжущих:
Г2,Г-3,Г-5,Г-10,Г-15,Г-20,Г-25., которую определяют в возрасте 2-х часов.
В зависимости от сроков схватывания гипсовые вяжущие различают: быстротвердеющее – А- Н схв.-2мин., конец 15 мин.
Нормальнотвердеющее – Б – Н схв.-6 мин. К схв. 30 мин
Медленнотвердеющее –В – Н схв.-20 мин. К схв. – не регл.
По тонкости помола по остатку на сите 02:
Грубого помола – 1 - не более 23%
Среднего помола – 11 – не более 14%
Тонкого помола - 111 – не более 2%
ПРИМЕНЕНИЕ:
Различные смешанные вяжущие, сухая штукатурка, гипсовые блоки, фарфоро-фаянсовая промышленность, и др.