Минеральные вяжущие вещества.

Вяжущие вещества делятся на минеральные и органические.

Минеральные вяжущие вещества при смешивании с водой или другим затворителем способны переходить из жидкого (тестообразного) в камневидное состояние.

Минеральные вяжущие вещества в свою очередь делят на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие вещества (воздушная известь, гипс, магнезиальные вяжущие, жидкое стекло, кислотоупорный цемент) могут затвердевать и длительно сохранять или повышать свою прочность только на воздухе, во влажностных условиях они снижают или теряют свою прочность.

Гидравлические вяжущие вещества (гидравлическая известь, портландцемент, глиноземистый цемент и др.) могут затвердевать и длительно повышать и сохранять свою прочность не только на воздухе, но и в воде.

В отличие от воздушных гидравлические вяжущие имеют более высокую прочность, поэтому их более широко применяют в строительстве.

Воздушные вяжущие вещества

Воздушную известь получают путем обжига известняков или других горных пород, содержащих углекислый кальций. Обжиг известняка ведут в печах, преимущественно в вертикальных шахтах (рис. 1) различной системы.

Известняк вместе с углем непрерывно загружается сверху в шахту печи и перемещается вниз навстречу движению воздуха.

Обжигаемый материал последовательно проходит зоны подогрева, обжига и охлаждения. В зоне подогрева материал под действием раскаленных газов, поступающих из зоны обжига, высушивается и подогревается до температуры обжига порядка 1000°. В зоне обжига, расположенной в средней части печи, происходит выделение углекислого кальция. Обожженный материал опускается вниз и охлаждается воздухом, притекающим снизу через выгрузочное отверстие печи, а воздух, соприкасаясь с известью, нагревается и идет вверх на поддержание горения. Обожженная известь из печи подается на склад.

В результате обжига получают продукт в виде кусков белого или серого цвета, называемый негашеной известью (иногда комовой известью или кипелкой). Негашеная известь химически соединяется с водой и образует гашеную (гидратную) известь.

При гашении извести ограниченным количеством воды она распадается в тонкий порошок, называемый пушонкой. При гашении большим количеством воды или при смешивании пушонки с водой получается известковое тесто, а при разбавлении теста водой — известковое молоко.

Воздушную известь по качеству подразделяют на два сорта. К первому сорту относят известь, в которой количество непогасившихся зерен составляет не более 10%, а ко второму — 20%. В зависимости от скорости гашения известь-кипелка делится на быстрогасящуюся (срок гашения до 20 мин) и медленногасящуюся (срок гашения более 20 мин). Негашеная молотая известь должна иметь тонкость помола, при которой остаток на сите №063 должен составлять не более 2%, а на сите № 009 — не более 10%.

Гидратная известь-пушонка должна иметь влажность не более 5% от массы исходного материала.

Прочность на сжатие затвердевшей негашеной молотой извести из пластичного раствора с песком состава 1: 3 (по массе) через 28 дней составляет 0,04—0,5 кН/см². По прочности на сжатие для молотой негашеной извести установлены марки 4, 10, 25 и 50.

Воздушная известь является одним из основных воздушных вяжущих веществ. В строительстве воздушную известь широко используют для приготовления кладочных и штукатурных растворов, известковых красок, изготовления силикатных изделий, кирпича, блоков, канализационных труб. Существенный недостаток воздушной извести — невысокая прочность и малая стойкость во влажностных условиях.

Строительный гипс получают путем тепловой обработки гипсового камня при температуре 150—170°. Существует несколько способов производства строительного гипса: в сушильных барабанах, в варочных котлах и в шахтных мельницах.

Производство строительного гипса в шахтной мельнице (рис. 2) ведут следующим образом. В шахту 1 мельницы непрерывно подается гипсовый камень в виде щебня, который затем попадает на вращающиеся билы 2. В нижнюю часть мельницы под билы нагнетаются горячие газы по каналам 3. Мелкие частицы, образовавшиеся при помоле, горячими газами выносятся из мельницы и попадают в пылеосадительные устройства. Далее гипс направляется в бункера для хранения. Этот способ производства строительного гипса в отличие от других совмещает обжиг и помол гипса в одном агрегате и называется обжигом гипса во взвешенном состоянии.

Основными свойствами гипса являются прочность, тонкость помола, сроки схватывания.

Прочность гипса характеризуется пределом прочности, который определяют путем испытания на сжатие образцов в виде кубов размером 7,07x7,07x7,07 см, изготовленных из гипсового теста в возрасте 1,5 ч.

На прочность гипса оказывает влияние тонкость помола, количество употребляемой воды, влажность окружающей среды.

Тонкость помола гипса характеризуется остатком в процентах по массе на сите № 02 (918 отв/см²). Чем тоньше измельчен гипс, тем выше его прочность. С увеличением количества воды, взятой для приготовления гипсового теста, а также при влажностных условиях прочность гипса снижается.

Для повышения водостойкости в гипс добавляют молотый шлак, известь или гипсовые изделия покрывают водонепроницаемыми составами (масляными, казеиновыми).

В отличие от многих других вяжущих веществ гипс обладает малым сроком схватывания (твердения): начало — через 4—5 мин, окончание — через 6—30 мин с момента затворения гипсового порошка водой. Поэтому в производственных условиях не всегда успевают в срок использовать приготовленное гипсовое тесто. С целью увеличения сроков схватывания в гипс добавляют известь (до 5% по массе), клеевую воду, сульфитно-спиртовую барду и другие вещества, замедляющие сроки схватывания.

Отличительной особенностью гипса является также значительное (до 1%) увеличение его объема при твердении.

В зависимости от прочности и тонкости помола строительный гипс подразделяют на два сорта: 1-й сорт должен иметь прочность не менее 0,45 кН/см² и тонкость помола с остатком на сите не более 15%; 2-й сорт — прочность не менее 0,35 кН/см², а тонкость помола с остатком на сите не более 30%.

Наиболее ценные свойства гипса — быстрое схватывание и возможность получения гладких поверхностей штукатурки и изделий, кроме того, гипс имеет белый цвет, который позволяет получать из него цветной гипс.

Недостатки гипса — малая водостойкость, понижение активности с течением времени (после трех месяцев его активность понижается

до 30%).

Строительный гипс применяют для изготовления разных изделий, приготовления растворов, получения форм.

В качестве гипсовых изделий в строительстве широко используют перегородочные плиты, гипсобетонные плиты, санитарно-техиические кабины, листы сухой штукатурки, архитектурные детали. Гипсовые изделия изготовляют из одного гипса (гипсового теста) или из смеси гипса и заполнителей (шлака, опилок). Применение заполнителей сокращает расход гипса, уменьшает массу изделий и снижает их стоимость.

Гипсовые растворы применяют как в качестве штукатурных, так и кладочных. При штукатурных работах строительный гипс используют в виде гипсоизвестковых растворов, дающих быстротвердеющую штукатурку с гладкой поверхностью.

Разновидностью строительного гипса является формовочный гипс, который отличается более тонким помолом и белизной. Его применяют в основном для изготовления различных декоративных изделий.

Кроме строительного гипса, в качестве гипсовых вяжущих в строительстве применяют также высокопрочный гипс и ангидритовый цемент. Высокопрочный гипс получают варкой гипсового камня в автоклавах (специальных котлах) при давлении пара 0,13 МПа. Обладая всеми свойствами строительного гипса, этот гипс, кроме того, имеет высокую прочность (марки от 200 до 400). Высокопрочный гипс применяют для внутренних конструкций зданий.

Ангидритовый цемент получают путем обжига природного гипсового камня при температуре 500—700° и последующего помола с химическими добавками — катализаторами (известь, доменный шлак). Существуют и другие способы получения ангидритового цемента. В отличие от строительного гипса ангидритовый цемент обладает значительной прочностью и имеет марки от 50 до 200. Ангидритовый цемент применяется в строительстве для тех же целей, что строительный и высокопрочный гипс. Причем применять ангидритовый цемент, как и все другие гипсовые вяжущие, можно только в сухих помещениях.