КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Неорганічні в’яжучі речовини
6.1. Загальні відомості і класифікація неорганічних в’яжучих речовин Неорганічними в'яжучими речовинами називають тонкомелені порошки, що при замішуванні їх водою або водними розчинами утворюють пластично-в’язке тісто, згодом здатне перетворюватися в каменеподібне тіло. Неорганічні в’яжучі речовини залежно від умов твердіння поділяють на: повітряні; гідравлічні; автоклавного твердіння. Повітряні в’яжучі після затвердіння довго зберігають свою міцність тільки в повітряному середовищі. До них належать гіпсові в’яжучі, вапно повітряне будівельне, магнезіальні в’яжучі, рідке (розчинне) скло. Гідравлічні в’яжучі після змішування з водою і попереднім твердінням на повітрі продовжують тверднути у воді. До них належать портландцемент і його модифікації, глиноземистий цемент, романцемент, гідравлічне вапно. В’яжучі речовини автоклавного твердіння спроможні в умовах автоклава (температура t=140-220 °C, тиск Р=0,6-1,2МПа, середовище насиченої пари) тверднути з утворенням міцного каменю. До них належать: вапняно-кремнеземисті, вапняно-зольні, вапняно-шлакові і нефеліновий цемент. 6.2. Вапно будівельне повітряне Вапно - мінеральна в'яжуча речовина, отримана випалюванням кальцієво-магнієвих карбонатних гірських порід - крейди, вапняку, доломіту і т.д. У залежності від хімічного складу розрізняють вапно - кальцієве, доломітове і магнезіальне. Кальцієве містить активних CaО+MgО від 70 до 90%. У магнезіального - 65-85%. Найпоширеніше будівельне повітряне вапно одержують випалюванням при температурі t=1000-1200С вапнякових порід, що містять глини не більш як 6%. При випалюванні відбуваються реакції: CaCO3=CaО+CO2, MgCO3=MgО+CO2 Вапняк випалюють в основному в шахтних печах, (рис. 6.1.), можна також в печах “киплячого шару”, обертових тощо.
Гашення повітряного вапна полягає в гідратації CaО під впливом води: CaО+H2O=Ca(OH)2+65.5 кДж/моль Залежно від швидкості гасіння розрізняють вапно: - швидкозагашуване (час гасіння до 8 хв.), - середньозагашуване (8-25 хв.), - повільнозагашуване (понад 25 хв.). Якщо кількість води перевищує кількість гашеного вапна - утвориться вапняне молоко, якщо дорівнює - вапняне тісто. Мелене негашене вапно утворюється шляхом помелу грудкового вапна. Мелене негашене вапно застосовують відразу ж після помелу, для готування бетонів, розчинів, силікатної цегли й одержання силікатних в’яжучих. Для прискорення твердіння розчинових і бетонних сумішей на меленому негашеному вапні до їх складу вводять хлористий кальцій, а для уповільнення твердіння гіпс, сірчану кислоту. При роботі з вапном варто уникати її влучення в легені і слизові оболонки - це небезпечно. Твердіння вапна відбувається в повітряно-сухих умовах. Відсмоктування води і її випаровування призводить до злипання часток Ca(ОH)2 і їхньої кристалізації. Поряд із цим відбувається карбонізація вапна - за рахунок вуглекислоти повітря за реакцією: Ca(OH)2+CO2+n×H2O=CaCO3+(n+1)×H2O (6.1) Процес твердіння вапна повільний. 6.3. Гіпсові в’яжучі речовини Сировиною для виробництва гіпсових в’яжучих служать природний гіпсовий камінь і відходи хімічної промисловості, наприклад фосфогіпс, борогіпс. Гіпсовий камінь використовується не тільки для виробництва гіпсових в’яжучих, але й як сировина для одержання сірчаної кислоти, портландцементу, змішаних в’яжучих тощо. Гіпсові в’яжучі речовини залежно від температури теплової обробки поділяють на дві групи: низьковипалювальні і високовипалювальні. Температура обробки низьковипалювальних 150-160°С. При цій температурі з гірської породи CaSO4·2H2O утвориться напівводний гіпс CaSO4·0,5H2O, що називають гіпсовим в'яжучим.
Якщо випалювання гіпсу провести при температурі 700-1000°C, то утвориться високовипалювальне в'яжуче - безводний сульфат кальцію (ангідрит CaSO4). Виробництво найпоширенішого продукту - будівельного гіпсу CaSO4·0,5H20 складається з: роздрібнення сировини, помелу і теплової обробки - дегідратації або випалювання. Будівельний гіпс можна одержувати, поєднуючи процеси помелу і випалювання. При цьому в шахтних і ролико-маятникових млинах гіпс не тільки розмелюється і висушується, але і до деякої міри дегідратується. Спільний помел і випалювання гіпсу можна здійснити в шахтних, кульових і ролико-маятникових млинах. Високоміцний гіпс, що складається з a -CaSO4·0,5H2O, одержують, в основному, шляхом готування гіпсового порошку в насичених сольових розчинах, що киплять вище температури дегідратації CaSO4·2H2O. Використовують розчини солей (MgSO4, NaCl, Na2CO3, CaCl2) або поверхнево-активних речовин у воді (ЛСТ, милонафт, сульфонол). Готовий продукт має велику однорідність властивостей і в ньому відсутні CaSO4·2H2O і CaSO4. Гіпсові в’яжучі при замішуванні водою утворюють пластичне тісто. Кількість води, необхідної для одержання тіста нормальної густоти, становить 50-65% для будівельного гіпсу і 35-40% для високоміцного. Водопотреба гіпсових в’яжучих залежить від способу їх одержання, форми і розмірів кристалів, тонкості помелу, хімічної чистоти, наявності добавок, температури води замішування тощо. Для повного протікання реакції гідратації: CaSO4·0,5H2O+1,5H2O=CaSO4·2H2O необхідно 18.6% води. Надлишкова кількість води, у процесі твердіння не бере участі і при висушуванні випаровується, створюючи пори. Пористість затверділого будівельного гіпсу становить від 40 до 60%. Високоміцний гіпс відрізняється від звичайного крупнішими кристалами неволокнистої структури і тому має меншу водопотребу. 6.4. Магнезіальні в’яжучі речовини До магнезіальних в'яжучих відносять каустичний магнезит і каустичний доломіт. Каустичний магнезит MgО одержують випалюванням магнезиту MgCO3 при температурі 650-850°C у шахтних або обертових печах із наступним помелом. Каустичний доломіт CaCO3+MgО одержують шляхом випалювання природного доломіту CaCO3·MgCO3. Наявність у каустичному доломіті CaCO3 знижує в’яжучі властивості.
Магнезіальні в’яжучі замішують водними розчинами солей сірчанокислого або хлористого магнію, причому розчин MgCl2 надає велику міцність виробам за інших рівних умов. Основна галузь застосування: виготовлення бетонів для підлог (ксилоліт-заповнювач деревна тирса). У даний час застосування магнезіальних в’яжучих обмежене через малі запаси сировини і збільшення застосування магнезиту в інших галузях промисловості (вогнетриви, флюси, космос). 6.5. Рідке скло і кислототривкий кварцовий цемент. Рідке скло, або розчинне скло, - N2O·n(SiO2),де n-силікатний модуль скла. Частіше усього n=2,5-3,5 Одержують рідке скло при сплавленні при 1300-1400C суміші меленого піску (SiO2), кальцинованої соди (Na2CO3) або сульфату натрію (Na2SO4), або з поташем (K2CO3). У перших двох випадках одержують натрієве рідке скло, в останньому - калієве. Після випалювання скломасу ("силікат-брилу") охолоджують і розчиняють в автоклаві в середовищі насиченої пари при тиску 0,5-0,6 МПа і температурі 150C. Твердне рідке скло на повітрі за реакцією: Na2SiO3+CO2+2H2O=>Si(OH)4+Na2CO3 Прискорюють процес твердіння рідкого скла добавкою каталізатора - кремнефтористого натрію Na20·SiF6. Суміш водного розчину силікату натрію, кислототривкого наповнювача і прискорювача твердіння - кремнефтористого натрію, називається кислототривким цементом. Кислототривкий цемент неводостійкий; руйнується від впливу води і розчинів слабких кислот. Для підвищення водостійкості до складу цементу вводять 0,5% лляної олії або 2% гідрофобізуючої добавки. Отриманий у такий спосіб гідрофобізований цемент називають кислототривким водостійким цементом (КВЦ). Оптимальний склад містить 15-30% тонкомеленого чистого кварцового піску і 4-6% кремнефтористого натрію від маси наповнювача. Кислототривкі цементи застосовують для готування бетонів і розчинів при футеруванні хімічної апаратури, виготовленні підлог у хімлабораторіях. 6.6. Портландцемент Портландцемент - в'яжуча речовина, одержувана шляхом тонкого помелу цементного клінкеру з гіпсом і добавками.
Портландцементний клінкер одержують шляхом випалювання суміші, що складається з вапняку, глини і добавок, що має сумарний хімічний склад; у % за масою: SiO2 - 20-24; Al2O3 - 4-7; Fe2O3 – 2-4; CaО - 62-68; MgО – 0,3-4,5; SO3 - 0.,-2. При випалюванні зазначені вище оксиди утворюють ряд мінералів. Найбільше значення мають 4 основних мінерали клінкеру, відносний вміст яких у портландцементі такий, у % за масою: - трикальцієвий силікат (аліт) 3CaО∙SiO2 - 45...60; - двокальцієвий силікат (біліт) b-2CaО∙SiO2 - 20...35; - трикальцієвий алюмінат 3CaО∙Al2O3 - 4...12; - чотирикальцієвий алюмоферит 4CaО∙Al2O3∙Fe2O3 - 10...18 Скорочене позначення цих мінералів таке: C3S, b-C2S, C3A, C4AF. Аліт (C3S) – основний мінерал клінкеру, забезпечує швидке твердіння і наростання міцності портландцементу. Біліт (b-C2S) – другий мінерал за важливістю, забезпечує високу міцність при тривалому твердінні. При повільному охолодженні клінкеру і КН<0.88 переходить у g-C2S і розсипається в порошок, який не має в’яжучих властивостей. C3A – дуже швидко гідратує і твердне. Продукти гідратації мають високу пористість і низьку міцність. C3A є причиною сульфатної корозії цементу, тому його вміст у сульфатостійкому портландцементі обмежений - не більш як 5%. C4AF – за швидкістю гідратації цей мінерал займає проміжний стан між алітом і білітом, і не робить визначального впливу на швидкість твердіння і тепловиділення портландцементу. Поряд із чотирма основними мінералами присутні і багато інших, наприклад, (периклаз - MgО; Na2O∙8CaО∙3Al2O3; K2O∙23CaО∙12SiO2 тощо). При помелі до складу портландцементу вводять 3-5% гіпсу (ДЕРЖСТАНДАРТ 4013). Після замішування цементу з водою відбувається процес гідратації. Гідратація цементу - процес хімічної взаємодії, що характеризується мінералогічними змінами, виділенням тепла, зміною щільності, рухливості і пластичності цементного тіста. Швидкість і ступінь гідратації залежить від тонкості помелу цементу, температури твердіння, мінералогічного складу всіх складових. Цементи заводського помелу мають тонкість помелу 250-300 м2/кг.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 3087; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |