Вяжущие материалы

Вяжущие материалы неорганические.

Общие сведения.

Неорганическими, или минеральными, вяжущими называют порошкообразные вещества, которые  при затворении водой (а некоторые вещества - раствором соли, например, каустический магнезит) образуют пластичное тесто, твердеющее в результате физико-химических процессов и превращающееся в камень. Вяжущие вещества применяют для изготовления растворов, бетонов, бетонных и железобетонных изделий.

 

Простые минеральные вяжущие - глина, известь, гипс - известны с давних времен. Впоследствии были найдены способы придания извести гидравлических свойств введением различных природных добавок.

 

В начале XIX в. был известен способ получения вяжущих с гидравлическими свойствами в результате обжига мергелей или искусственных глино-известковых смесей до спекания с последующим размолом их в порошок.

 

До Великой  Октябрьской социалистической революции  в нашей стране выпускалось менее 2 млн. т цемента марки не выше 200. За годы Советской власти производство цемента и других видов вяжущих непрерывно расширяется.

 

За последние  годы в Советском Союзе достигнуты огромные успехи в разработке новых  технологических процессов производства вяжущих и новых видов цементов (пластифицированных, быстро-твердеющих, сульфатостойких, белых, гидрофобных, расширяющихся и др.). повышении их качества, экономном их использовании. Так, например, освоено промышленное производство высокопрочного цемента марки 700-800. Технически перевооружается цементная промышленность. Внедряются высокопроизводительные технологические линии с вращающимися печами размером 5 X 185 м, производительностью в сутки 1800 т цемента, благодаря чему стоимость цемента значительно снизилась. На ряде заводов смонтированы печи размером 7 X 230 м, производительностью 3000 г цемента в сутки. Особое внимание уделяется вопросам автоматизации производства, созданию и серийному выпуску новых средств и приборов по автоматическому управлению технологическими процессами, включая приборы промышленного телевидения и управления по заданному режиму.

 

Наряду с  развитием и совершенствованием производства основного вида вяжущего - портландцемента и его разновидностей развивается также производство извести для бесцементных автоклавных бетонов, гипса для прокатных крупногабаритных элементов, растворимого стекла и пр.

 

Важнейшей государственной  задачей является экономное расходование вяжущих в строительстве. Пути экономного расходования вяжущих следующие: выбор надлежащего вида вяжущего; использование местных добавок; контроль за составом растворов и бетонов; надлежащее содержание вяжущих при транспортировке и хранении; применение качественных заполнителей; использование современных методов активизации цементов; использование современных смесительных и формующих агрегатов и др.

 

Неорганические  вяжущие делят на гидравлические и воздушные.

 

Гидравлические вяжущие способны твердеть и повышать свою прочность на воздухе и в воде. К ним относят гидравлическую известь, портландцемент и его разновидности, а также другие виды цементов: шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент, глиноземистый, известково-пуццолановый, известково-шлаковый, известково-зольный и гипсоцементно-пуццолановые вяжущие.

 

Воздушные вяжущие способны после затворения водой твердеть и повышать свою прочность лишь на воздухе. К ним относят гипсовые вяжущие, известь воздушную, каустический магнезит и доломит, растворимое стекло с добавками. К числу воздушных вяжущих могут быть отнесены обычные глины, применяемые для неответственного строительства и печных работ, а также огнеупорные глины - для кладки промышленных печей. Однако процесс твердения глин в обычных условиях является обратимым чисто физическим процессом.

 

Вяжущие характеризуются  сроками схватывания, минералогическим составом, тонкостью помола, маркой, равномерностью изменения объема при  твердении и др. Начало и конец  схватывания, марка вяжущего и некоторые  другие характеристики являются условными  физическими величинами и устанавливаются  ГОСТом для каждого вида вяжущих  в зависимости от принятых в СССР стандартных методов их определения.

 

Так, за начало и конец схватывания цемента принимают показатель погружения в тесто определенной густоты стандартной иглы принятого веса и диаметра (прибор Вика). Маркой вяжущего является показатель предела прочности при сжатии и изгибе образцов из теста определенной густоты или из раствора принятого условного состава со стандартным песком, приготовленных с соблюдением стандартных условий (степень уплотнения, пластичность раствора, температура и режим твердения и др.). Марки вяжущих разнообразны и достигают 700 и выше. Плотность вяжущих (2,8-3,1)*103 кг/м3; объемная масса порошкообразных вяжущих 500- 600 кг/м3 для извести и гипса и 1000-1300 кг/м3 для цементов; огнеупорность цементов 1300-1800° С.

 

Большинство вяжущих щелочестойко до определенных концентраций раствора щелочи, но кислотостойкостью не обладает. Вяжущие на основе растворимого стекла и серы кислотостойки. Важным свойством цементов является способность их сцепляться со сталью и защищать ее от коррозии.

 

Классификация основных неорганических вяжущих, применяемых в строительстве, следующая:

—портландцементы - портландцемент, портландцемент пластифицированный, портландцемент гидрофобный, портландцемент быстротвердеющий, портландцемент сульфатостойкий, портландцементы белые и цветные, портландцемент расширяющийся, портландцемент для дорожных и аэродромных покрытий, шлакопортландцемент, шлакопортландцемент быстротвердеющий, портландцемент пуццолановый;

—цементы  специального назначения - цемент глиноземистый, цемент гипсоглиноземистый расширяющийся, цемент щелочной алю-мосиликатный, цемент шлакосиликатный, цемент фосфатный, кислотостойкий, цемент на основе серы;

—известь  и цементы на ее основе - известь  воздушная, известь гидравлическая, известково-шлаковый цемент, известково-пуццолановый и известково-зольный цементы, известково-нефелиновый  цемент;

—магнезиальные вяжущие - магнезит каустический, доломит каустический;

—гипсовые вяжущие - гипс строительный, гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, гипс высокообжиговый, фосфогипс.

 

Исходным  сырьем для производства вяжущих  являются мел, известняк, магнезит, доломит, гипс, мергели, бокситы, шлаки, глины, нефелиновый  шлак, золы, пески и др.

 

Для получения  самого распространенного вяжущего - портландцемента - в основном используют мергелистые породы, называемые цементными, или натуральными. Так как месторождения  натуральных мергелей встречаются  редко, то большей частью цементные  заводы работают на искусственных смесях, составленных из известняка и глины  или известняка и шлаков, золы, сланцев  и др.

 

Кроме основного  сырья, при производстве вяжущих используют различные добавки, придающие вяжущим необходимые свойства,- активные минеральные добавки: природные (осадочного и вулканического происхождения) и искусственные.

 

К природным  добавкам осадочного происхождения  относят диатомиты и трепелы -- породы, содержащие главным образом кремнезем в аморфном состоянии; опоки - уплотненные диатомиты и трепелы; глиежи - породы, образующиеся в результате самообжига при подземных пожарах в угольных пластах. К природным добавкам вулканического происхождения относят пеплы - породы, содержащие алюмосиликаты и находящиеся в природе в виде рыхлых, частично уплотненных отложений; туфы - уплотненные и сцементированные вулканические пеплы.

 

Среди активных добавок (искусственных) особая роль принадлежит  доменным основным и кислым шлакам, на основе которых получают шлакопортландцементы, известково-шлаковые и водостойкие гипсовые вяжущие; золе бурых углей, сланцев, на основе которых изготовляют местные цементы в смеси с известью, а также нефелиновому шламу (отход глиноземистого производства), так как они являются либо природными материалами, либо производственными отходами, не требующими для своего изготовления затрат топлива на обжиг; большинство добавок является местными материалами. Многие из них находятся в рыхлом или порошкообразном состоянии и не требуют размола.

 

Иногда для  разбавления цементов или их пластификации  применяют добавки-наполнители (тонкомолотые известняки, молотый песок, глину  и др.). В качестве специальных  добавок к цементам при помоле клинкера применяют пластификаторы (сульфитно-дрожжевая бражка), гидрофобизаторы (мылонафт, асидол, кремнийорга-нические соединения - ГКЖ-94 и др.).