До виконання лабораторних робіт по курсу «вяжучі речовини»

Методичні вказівки

До виконання лабораторних робіт по курсу «Вяжучі речовини»

розділ: "Мінеральні в’яжучі речовини"

 

напрям 6.060101 «Будівництво»

(для студентів спеціального виду діяльності «Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів»)

 

Одеса-2011

 

УДК	ЗАТВЕРДЖЕНО
	Вченою радою Будівельно-технологічного інституту
	протокол №15 від «31» березня 2011 р.

 

Методичні вказівки розглянуті і рекомендовані до друку на засіданні кафедри будівельних матеріалів, протокол №08 від «28» березня 2011 р.

 

 

УКЛАДАЧІ:

к.т.н., доц. Гнип О.П.

к.т.н., доц. Мішин В.М.

к.т.н., доц. Барабаш Т.І.

 

 

РЕЦЕНЗЕНТИ: директор ТОВ „Силікат ЛТД” Сокол Р.А.

доцент кафедри МБГ, к.т.н. Щербина С.М.

 

анотація: Методичні вказівки містять роботи з одержання, ідентифікації та проведення стандартних випробувань гіпсових в`яжучих речовин, повітряного вапна, портландцементу та дослідження впливу хімічних додатків різного виду на властивості портландцементу, а також вивчення та одержання навиків користування нормативно-технічною документацією відповідних в’яжучих речовин.

 

 

Відповідальний за випуск: завідувач кафедрою "Будівельні матеріали"

д.т.н., проф. Кучеренко О.А.

Зміст

Загальні методичні вказівки. 5

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1. 7

«Випробування низьковипалених гіпсових в`яжучих». 7

1.1. Визначення стандартної консистенції (нормальної густоти) гіпсового тіста 9

1.2. Визначення термінів тужавіння гіпсового в’яжучого. 11

1.3. Визначення границі міцності зразків-балочок. 13

1.4. Визначення тонини розмелення гіпсу. 13

Запитання для самостійної роботи. 14

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2. 15

«Одержання та дослідження властивостей гіпсових в`яжучих речовин». 15

2.1. Одержання будівельного гіпсу. 18

2.2.Одержання високоміцного гіпсу. 18

2.3. Одержання ангідритового цементу. 18

2.4. Одержання естріх-гіпсу. 19

2.5. Ідентифікація одержаних в’яжучих. 19

2.6. Вивчення властивостей одержаних в’яжучих. 20

Запитання до самостійної роботи. 20

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3. 22

«Випробування повітряного будівельного вапна». 22

3.1. Визначення вмісту у вапні активних СаО+МgО.. 24

3.2. Визначення часу гасіння вапна. 25

3.3. Визначення вмісту непогашених зерен. 25

Запитання до самостійної роботи. 25

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4. 27

«Вивчення властивостей портландцементу». 27

4.1. Загальні вимоги. 27

4.1. Тонина помолу цементу. 28

4.2. Нормальна густина цементного тіста. 28

4.3. Строки тужавіння цементу. 30

4.4. Активність цементу. 31

4.5. Рівномірність зміни об'єму. 35

Лабораторна робота №5. 37

«Дослідження впливу хімічних додатків на властивості портландцементу» 37

5.1. Визначення впливу кількості хімічних додатків на водопотреба портландцементу. 41

5.2. Визначення впливу хімічних додатків на кінетику тужавіння цементного тіста. 42

5.3. Визначення впливу кількості хімічних додатків на міцність портландцементу. 43

5.4. Визначення пластифікуючої дії хімічних додатків. 43

Додаток 1. 46

Приклади розрахунку кількості хімічних додатків.

ЛІТЕРАТУРА.. 49

 

 

Загальні методичні вказівки

Студенти очної форми навчання та студенти, що поєднюють навчальні заняття з роботою на виробництві, у проектних організаціях, на будівництві, у наукових інститутах, повсякденно зустрічаються з питаннями використання або виготовлення в`яжучих матеріалів. Інженерам-технологам будівельного профілю необхідно розбиратися у великій номенклатурі в`яжучих матеріалів, вибирати необхідні матеріали з обліком їхніх якісних показників, умов застосування та вартості. Їм необхідно також мати представлення про основи технології виготовлення в`яжучих матеріалів і особливостях технологічних процесів виробництва в`яжучих, переробки сировини. Важливо, щоб переробка сировини була безвідхідною, а технологічний процесс - при мінімальній витраті паливно-енергетичних ресурсів, інтенсифікації виробництва, використанню вторинних ресурсів та захисту навколишнього середовища. Крім цього інженер повинний освоїти методи оцінки якості сировини та готової заводської продукції, що направляється на будівництво, правила її приймання, складування, збереження, транспортування, економічні витрати і т.п. Фахівець повинний мати практичні навички в перевірці якості матеріалу, підборі раціонального складу матеріалу, виготовленні стандартних зразків для іспитів. Усі ці знання і навички інженер одержує у вищих навчальних закладах при вивченні курсу "В`яжучих матеріалів".

Вивчення курсу завершується виконанням курсової роботи.

Студентам рекомендується користуватися письмовими й усними консультаціями. Кафедра будівельних матеріалів проводить систематичні консультації та відповідає на письмові питання. Контрольні роботи студенти виконують самостійно, зауваження та пояснення з них викладач дає в рецензіях і на полях зошита.

Крім теоретичних знань студент повинний одержати у визначеному обсязі практичні навички. Лабораторні та практичні завдання студент виконує самостійно, але під спостереженням викладача в лабораторії. Форму і характер навчальних занять в лабораторії уточнює викладач; відвідування цих занять обов'язкове.

При проведенні занять в лабораторіях студенти використовують допомогу з лабораторного практикуму, однак, основні пояснення з виконання робіт вони одержують від викладача. При виконанні лабораторних робіт в індивідуальному порядку студент попередньо вивчає порядок та зміст виконуваної роботи. Кожна лабораторна робота записується в зошит, підписується студентом та затверджується викладачем.

Після виконання всіх робіт відбувається здача лабораторних робіт. Студент, що одержав заліки по лабораторних роботах і контрольних завданнях, допускається до здачі іспиту.

Неорганічними в’яжучими речовинами називають порошкоподібні матеріали, які під час змішування з водою утворують пластично-в`язке тісто, здатне внаслідок фізико-хімічних процесів тверднути і переходити в камнеподібний стан.

Неорганічні в`яжучі речовини залежно від умов тверднення та міцності в часі поділяють: на повітряні, гідравлічні та в’яжучі автоклавного тверднення.

Повітряні в`яжучі речовини можуть тверднути і тривалий час зберігати міцність лише на повітрі і тому їх застосують в надземних спорудах, які не зазнають впливу води. До них відносяться гіпсові в`яжучі матеріали, повітряне будівельне вапно, магнезіальні в`яжучі та рідке скло.

Гідравлічні в’яжучі речовини тверднуть та зберігають (або підвищують)міцність після тужавіння в повітряно-сухих умовах та наступного витримування у воді. До них відносяться гідравлічне вапно, романцемент, портландцемент та його різновиди, пуцолановий цемент, шлакопортландцемент, композиційний цемент, лужні в’яжучі системи, в тому числі шлаколужні, лужні алюмосилікатні в’яжучі (грунтоцементи), глиноземистий, високо глиноземистий та розширені цементи.

Ці методичні вказівки містять роботи з одержання, ідентифікації та проведення стандартних випробувань гіпсових в`яжучих речовин, повітряного вапна та портландцементу.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

«Випробування низьковипалених гіпсових в`яжучих»

Мета роботи – вивчити стандартніметоди випробувань низько випалених гіпсовихв`яжучих та встановити їх відповідність вимогам ДСТУ Б В.2.7-82-99 «Вяжучі гіпсові. Технічні умови».

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Гіпсові в`яжучі належать до повітряних в`яжучих речовин. Сировиною для їх виробництва є сульфатні гірські породи (гіпсовий камень, ангідрит, гажа, глиногіпс, ганч) та відходи інших виробництв (фосфогіпс, борогіпс, фторогіпс).

Технологія одержання гіпсових в`яжучих полягає в тепловій обробці відповідної тонко розмеленої сировини. Розмелювати матеріал можна після випалу або під час випалу. Залежно від температури теплової обробки розрізняють гіпсові в`яжучі:

- низьковипалені (швидко тужавіють і тверднуть, містять напівводяний сульфат кальцію СаSО₄∙0,5Н₂О – будівельний, високоміцний, технічний, формувальний та медичний гіпс);

- високовипалені (повільно тужавіють та тверднуть, містять безводний сульфат кальцію СаSО₄ - ангідритові в`яжучі, естріх-гіпс).

Низьковипалені в`яжучі одержують із сировини, що містить двоводний гіпс. Сировиною для одержання високовипалених в`яжучих можуть бути гірські породи, що містять двоводний гіпс або ангідрит.

Будівельний гіпс - в`яжуче, що застосовується для виготовлення будівельних виробів та проведення будівельних робіт, яке складається, в основному, з β-модифікації напівводяного гіпсу β- СаSО₄∙ 0,5Н₂О.

Високоміцний гіпс - в`яжуче, яке має підвищену нормовану міцність, складається, в основному, з α-СаSО₄∙ 0,5Н₂О та застосовується в металургії. Одержують його тепловою обробкою сировини в автоклавах або самозапарювальних апаратах при температурі 124⁰С і тиску пари 0,13 МПа та варінням в розчинах деяких солей.

Технічний гіпс - в`яжуче, яке застосовується у різних галузях промисловості, і складається, в основному, з α- або β- модифікації СаSО₄∙0,5Н₂О або їх суміші. До технічного гіпсу, залежно від галузі застосування, висовуються додаткові вимоги.

Формувальний гіпс є різновидом технічного гіпсу. Застосовується для виготовлення форм та моделей у фарфоро-фаянсовій, керамічній, машинобудівній, ливарній, автомобільній та іншій галузях промисловості та відповідає за необхідності додатковим вимогам за ступенем розмелення, об`ємним розширенням та водовбиранням.

Медичний гіпс - в`яжуче, яке застосовується в хірургії, ортопедії та в зуболікарській справі. Медичний гіпс відповідає додатковим вимогам за вмістом шкідливих домішок, коротшими строками тужавіння, ніж формувальний гіпс, підвищеною білістю та складається, в основному, з α- або β- модифікації СаSО₄∙ 0,5Н₂О або їх суміші.

Ангідритові в’яжучі одержують випалом сировини при температурі 600…800⁰С.

В’яжучі цього виду тверднуть тільки в присутності активізаторів тверднення (залізний і мідний купорос, сульфат і бісульфат натрію, вапно, доменні гранульовані шлаки,, доломіт).

Естріх-гіпс – продукт випалу сировини при температурі 800…1000⁰С до часткового розкладу СаSО₄ на СаО і SО₃ (СаО відіграє роль активізатора тверднення).

Властивості низьковипалених гіпсових в’яжучих регламентуються ДСТУ Б В.2.7-82-99, відповідно до якого встановлені марки в’яжучого, наведені в табл. 1 норм.

Терміни тужавіння гіпсових в’яжучих, залежно від групи, повинні відповідати значенням, які наведені в табл. 2 ДСТУ Б В.2.7-82-99.

Залежно від тонини розмелення гіпсові в’яжучі поділяються на класи, які наведені в табл. 3 ДСТУ Б В.2.7-82-99.

На основі табл. 1.3 складається умовне позначення гіпсового в’яжучого. Наприклад, Г-5 Б-ІІ ДСТУ Б В.2.7-82-99.

Таблиця 1

Марки гіпсових в’яжучих

Марка в`яжучого	Границя міцності зразків-балочок розмірами 40х40х160 мм у віці 2 год, не менше МПа
при стиску	при вигині
Г-2		1,2
Г-3		1,8
Г-4		2,0
Г-5		2,5
Г-6		3,0
Г-7		3,5
Г-8		3,85
Г-9		4,2
Г-10		4,5
Г-13		5,5
Г-16		6,0
Г-19		6,5
Г-22		7,0
Г-25		8,0

 

Таблиця 2.

Терміни тужавіння гіпсових в’яжучих

Група в’яжучого	Індекс терміну тверднення	Термін тужавіння, хв.
початок, не раніше	кінець, не пізніше
Швидкого тверднення	А
Нормального тверднення	Б
Повільного тверднення	В		не нормується

 

Таблиця 3

Класифікація гіпсових в’яжучих за тониною розмелення

Клас в’яжучого	Індекс терміну тверднення	Максимальний залишок на ситі з розмірами вічок у просвіті 0,2 мм, не більше, %
Грубого розмелення	І
Середнього розмелення	ІІ
Тонкого розмелення	ІІІ

Вміст гідратної води в низьковипалених гіпсових в’яжучих повинен бути в межах 4…5%.

ВИСНОВКИ

На основі одержаних результатів та матеріалів, наведених в додатках А,В, визначити вид гіпсового в’яжучого, навести його характеристику, можливі галузі використання та встановити марку та умовне позначення.

 

ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1. Які в’яжучі називаються повітряними, а які гідравлічними?

2. Класифікація гіпсових в’яжучих речовин.

3. Технологія виробництва будівельного, технічного, високоміцного, формувального та медичного гіпсу.

4. Основні властивості будівельного, технічного,високоміцного, формувального та медичного гіпсу.

5. Технологія виробництва ангідритових в’яжучих та естріх-гіпсу.

6. Основні властивості ангідритових в’яжучих та естріх-гіпсу.

7. Модифіковані гіпсові в’яжучі.

8. Як тверднуть низьковипалені гіпсові в’яжучі?

9. Як тверднуть високовипалені гіпсові в’яжучі?

10. Особливості виготовлення гіпсових в’яжучих з гіпсомістких відходів виробництв.

11. Галузі застосування гіпсових в’яжучих речовин.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Пащенко О.О., Сербін В.П., Старчевська О.О. В’яжучі матеріали.- К.: Вища школа,1995

2. Волженський О.В., Буров Ю.С.. Колокольников В.С. Минеральніе вяжущие вещества.- М.: Стройиздат, 1986.

3. ДСТУ Б А.1.1-36-94 Гіпс та інші місцеві в’яжучі. – К.. 1997.

4. ДСТУ Б В.2.7-82-99. В’яжучі гіпсові. Технічні умови. – К.. 1999.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

«Одержання та дослідження властивостей гіпсових в`яжучих речовин»

Мета роботи - отримання в лабораторних умовах низьковипалювальних (технічний, медичний) та високовипалювальних (ангідритовий цемент, естріх-гіпс) в’яжучих, їх ідентифікації та дослідження властивостей згідно з чинними стандартами.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

В основі отримання гіпсових в’яжучих є термічне оброблення сульфату кальцію двоводного або безводного. На рис.1 показанав схема термічних перетворень СаSО₄∙ 2Н₂О під час цього оброблення. Умови процесу, який відбувається, визначають вид утворюваної модифікації.

Двогідрат СаSО₄∙2Н₂О

↓ ↓

115⁰С в атмосфері, насичений парою, або в 107⁰С а атмосфері, не

рідких середовищах насиченій парою

↓ ↓

α- півгідрат β- півгідрат

α-СаSО₄∙ 0,5Н₂О β- СаSО₄∙ 0,5Н₂О

↓ ↓

200-210⁰С 170-180⁰С

зневоднений α- півгідрат зневоднений β- півгідрат

↓ ↓

> 220 ⁰С 320-380 ⁰С

↓ ↓

розчинний α- ангідрит розчинний β-ангідрит

α-СаSО₄ β- СаSО₄

↓ ↓

>450⁰C

↓

нерозчинний ангідрит ІІ

СаSО₄

↓

750 – 1000⁰С, частковий розклад

↓

СаSО₄ + СаО

Схема 1. Перетворення СаSО₄∙2Н₂О під час термічного оброблення

β- СаSО₄∙0,5Н₂О утворюється при температурі більше 107⁰С при виділенні води у вигляді водяної пари в апаратах, які сполучені з атмосферою. Бурхливе виділення води, яке спостерігається при цьому, призводить до механічного диспергування зерен. Внаслідок виділення води утворюються пори, як між окремими волокнами, так і всередині них. Тому β- півгідрат відрізняється високою дисперсністю, що зумовлює його високу водопотребу, підвищення пористості та зменшення міцності каменю.

Якщо дегідрація відбувається в замкненому просторі (автоклаві) або у розчинах солей чи поверхнево-активних речовин, при температурі більше 115⁰С, двоводний гіпс переходить в α- СаSО₄∙0,5Н₂О. Вода при цьому виділяється в крапельно-рідкому стані, зерна матеріалу не руйнуються. Саме тому α-СаSО₄∙0,5Н₂О характеризується грубокристалічною структурою, має меншу водопотреба, а отже, та вищі щільність та міцність.

α-СаSО₄∙0,5Н₂О відрізняється від β-СаSО₄∙0,5Н₂О ступенем впорядкованості кристалічної гратки: він складається з добре оформлених призматичних кристалів.

β-СаSО₄∙0,5Н₂О характеризується волокнистою будовою та приховано-кристалічною структурою з дефектною граткою. Питома поверхня

β- СаSО₄∙0,5Н₂О в 2,5 -5 разів більша, ніж СаSО₄∙0,5Н₂О.

Різний ступінь впорядкованості α- та β-модифікацій СаSО₄∙0,5Н₂О зумовлює їх різні властивості (табл. 1).

Таблиця 1

Фізико-хімічні характеристики кристалічних форм сульфату кальцію

Вид	СаSО4∙2Н2О	β -СаSО4∙ 0,5Н2О	α-СаSО4∙0,5Н2О	СаSО4
Вид кристалізаційної води,% мас.	20,92	6,21-12,0	6,21-8,0	-
Густина, г/см^3	2,20-2,40	2,62-2,68	2,72-2,76	2,9-3,1
Розчинність у воді, г/л	2,1	7,0-7,4	6,3-6,8	2,9
Температура дегідратації,^0С	100-150	170-180	200-210	-
Теплота гідратації, кДж/моль	-	19,3	17,2	16,8
Питома теплоємність, кДж/моль	91,6	49,6	71,0	-
Водогіпсове відношення, % мас.	-	60-70	40-45	30-35
Розширення при твердненні, мм/м	-	1,7	3,7	-
Показника світлозаломлення Nq Nр	1,530 1,520	1,556 1,550	1,583 1,559	1,614 1,570
сингонія	моноклинна	моноклинна	моноклинна	моноклинна
структура	шарувата	тонковолокниста	шарувата	острівна
Форма кристалів	пластинчаті, призматичні, стовбчасті, двійники	погано закристалізовані дрібні	грубі, чіткопризматичні	ізометричні ромбопірамі- дальні

Під час подальшого нагрівання випаровується залишкова вода та напівгідрати перетворюються у зневоднені півгідрати. Температура, при якій відбуваються ці перетворення, для β- модифікації дорівнюї 170-180⁰С, а для α-модифікації -200-210⁰С. При переході півгідратів в зневоднені півгідрати змін у кристалічній гратці не спостерігаються та рентгенограми обох продуктів ідентичні.

Під час нагрівання відповідно до температур 220 та 300⁰С зневоднені α- та β- півгідрати переходять в розчинні α- та β- ангідрити з перебудовою кристалічної гратки. Розчинні α- та β-ангідрити мають підвищену водопотребу, малу міцність та дуже короткі терміни тужавіння.

При нагріванні вище 450⁰С розчинні α- та β- ангідрити перетворюються в нерозчинний ангідрит ІІ, аналогічний природному. Нерозчинний ангідрит в чистому вигляді не гідратується та не твердне. Якщо ввести додатки деяких солей, то нерозчинний ангідрит проявляє в’яжучі властивості. Такими активаторами тверднення застосовують різні сульфати (Na₂SO₄, NaHSO₄, K₂SO₄, FeSO₄, тощо), а також вапно та матеріали, що містять СаО – шлак, доломіт, клінкер тощо.

При температурі вище 750⁰С починається частковий розклад ангідриту з виділенням СаО, який виконує роль активатора. Саме тому продукт випалу – естріх-гіпс має здатність тужавіти та тверднути та не потребує додаткового введення активаторів тверднення.

Наявність тої чи іншої модифікації сульфату кальцію в складі в’яжучої речовини визначає її будівельно-технічні властивості.

На практиці температура синтезу гіпсових в’яжучих є дещо вищою, що пов’язано із значними обсягами перероблювальної в технологічному процесі полімінеральної сировини.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Одержання естріх-гіпсу

Гіпсовий камень у кількості 300 г подрібнюють до зерен розміром 5-10 мм, зсипають на керамічну підставку та кладуть у муфельну піч. Випал здійснюють при температурі 900⁰С протягом 30 хв. Охолоджений продукт розмелюють в лабораторному млині до тонини, що характеризується залишком на ситі №008 не більше 10%.

Визначають властивості отриманого в’яжучого.

Висновки

На основі одержаних результатів роблять висновки про отримання тої чи іншої форми сульфату кальцію в складі одержаного продукту, його мономінеральність та відповідність фізико-механічних властивостей гіпсового в’яжучого вимогам стандарту [2,3].

Запитання до самостійної роботи

1.Які в’яжучі на основі модифікацій сульфату кальцію належить до низько- випалювальних?

2. Які в’яжучі на основі модифікацій сульфату кальцію належать до високо- випалюваних?

3. Що таке технічний гіпс, які різновиди його ви знаєте?

4. Виробництво будівельного гіпсу і галузі його застосування.

5. Особливості виробництва високоміцного гіпсу, його застосування.

6. Процеси тверднення низьковипалювалтних гіпсових в’яжучих речовин.

7. Фізичні та механічні властивості низько випалювальних гіпсових в’яжучих речовин.

8. Медичний гіпс. Виробництво, властивості та галузі застосування.

9. Виробництво ангідритового цементу, галузі його застосування та основні властивості.

10. Тверднення ангідритового цементу.

11. Виробництво естріх-гіпсу, основні його властивості та галузі застосування.

12. Тверднення естріх-гіпсу.

13. Модифіковані гіпсові в’яжучі речовини.

14. Водостійкі змішані в’яжучі на основі сульфату кальцію. Властивості та застосування.

15. Гіпсоцементно-пуцоланове в’яжуче. Властивості та застосування.

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Пащенко А.А.та інші. В’яжучі матеріали.- К.: Вища школа.1995.-415 с.

2. ДСТУ Б В.2.7-82-99. В’яжучі гіпсові. Технічні умови.

3. ДСТУ Б А.1.1-36-94. Гіпс та інші місцеві в’яжучі. Гіпс сиромолотий.

4. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по общей химической технологии вяжущих материалов.- М.: Высшая школа, 1973.-504 с.

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

«Випробування повітряного будівельного вапна»

 

Мета роботи - визначення виду та сорту вапна згідно ДСТУ Б В.2.7-90-99 та вивчення стандартних методик його випробувань.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Будівельним повітряним вапном називають продукт помірного (не доводячи до спікання) випалу вапнякових та вапняково-магнезіальних карбонатних порід (вапняків, крейди, доломітизованих та мергелястих вапняків, черепашників) з вмістом до 6% глинистої речовини.

Основним мінералом цих порід є кальцит (СаСО₃) з домішками магнезиту (МgСО₃) та доломіту ((Са, МgСО₃)₂). Сировину випалюють при температурі 1000-1200⁰С до можливо повного виділення вуглекислого газу:

СаСО₃= СаО+СО₂↑.

Вапно залежно від умов тверднення поділяється на повітряне (ВП), яке в замішаному водою стані твердне та зберігає набрану міцність у виробах та матеріалах у повітряно-сухих умовах, та на гідравлічне (ВГ), яке зберігає такі властивості як на повітрі, так і у воді.

Залежно від вмісту в ньому оксидів кальцію і магнію поділяється на кальцієве, магнезіальне та доломітове, а також на негашене і гідратне (гашене).

За фракційним складом вапно поділяється на грудкове, подрібнене (з розмірами кусків не більше 20мм) та порошкоподібне.

Залежно від складу та якості вапно поділяється на сорти, що наводяться у табл.1.

Таблиця 1

Вид вапна	Сорт
Вапно негашене без добавок	1,2 і 3
Вапно негашене порошкоподібне з добавками	1 і 2
Вапно гідратне (гашене) з добавками і без добавок	1 і 2

Умовне позначення вапна повинно складатися з літерного позначення виду вапна залежно від умов тверднення, індексу гасіння вапна, сорту вапна та позначення стандарту.

Приклад умовного позначення вапна повітряного, швидкого гасіння першого сорту: ВП-А-1 ДСТУ Б В.2.7-90-99.

Розрізняють такі види вапна:вапно негашене кускове, вапно негашене мелене, вапно гідратне (порохнянка, вапняне тісто).

Залежно від тривалості гасіння вапно поділяється на види, що наводяться в табл.2.

Таблиця 2

Вид вапна	Індекс часу гасіння	Тривалість гасіння, хв
Швидкого гасіння	­­А	до 8
Середнього гасіння	­Б	до 25
Повільного гасіння	В	понад 25

Ступінь дисперсності порошкоподібного повітряного вапна та гідравлічного повинен бути таким, що при просіюванні через сито № 02 та №008 за ГОСТ 6613 проходило відповідно не менше 98,5 і 85% маси проби, які просіювали.

Вапно повинно витримувати випробування на рівномірність зміни об’єму.

Повітряне вапно повинно відповідати вимогам, навединим у табл. 3.

Таблиця 3

Вимоги до повітряного вапна

Назва показників	Негашене вапно	Гідратне вапно, сортів
Кальцієве вапно, сортів	Магнезіальне та доломітове вапно, сортів
Активні СаО +МgО, не менше: без добавок
з добавками			-			-
Активний МgО, не більше:				20(40)	20(40)	20(40)	-	-
СО2 не більше: без добавок
з добавками			-			-
Непогашені зерна, не більше:							-	-
Примітка 1. У дужках наведені показники для доломітового вапна
Примітка 2. Мінеральні добавки вводять у вапно у таких кількостях, щоб дотримувались вимоги до вмісту активних СаО+ МgО
Примітка 3. Для кальцієвого вапна 3 сорту, що використовується для технічних цілей, допускається вміст непогашених зерен до 20%
Примітка 4. СО2 у вапні з добавками визначають газо об`ємним способом

Вологість гідратного вапна не повинна перевищувати 5%.

Вміст гідратної води у негашеному вапні не повинен бути більшим, ніж 2%.

Якщо за окремими показниками вапно може належати до різних сортів, то сорт його визначається за значенням показника, що відповідає нижчому сорту.

 

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

3.1. Визначення вмісту у вапні активних СаО+МgО

Пробу кускового вапна масою 250 г роздробити до кусочків розміром близько 10 мм та послідовним квартуванням відібрати 50 г, розтерти у фарфоровій або агатовій ступці до повного проходження через сито із сіткою №008.

Наважку розтертого вапна масою 1 г (гідратного -1,2 г) засипати в конічну колбу місткістю 250 мл, налити 150мл дистильованої води, додати 15-20 скляних бусин або оплавлених скляних паличок завдовжки 5-7 мм, закрити скляною лінійкою або годинниковим склом та нагрівати 5-7 хв. Не доводячи до кипіння.

Після охолодження змити стінки колби та скляну лінійку дистильованою водою, додати 2-3 краплі 1%-го спиртового розчину фенолфталеїну та титрувати при постійному збовтуванні 1Н-розчином соляної кислоти до повного знебарвлення рідини.

Титрування вважається закінченим, якщо через 5 хв. Не з`явиться забарвлення рідини в колбі, його слід проводити повільно, додаючи кислоту краплями.

Вміст СаО+ МgО в процентах за масою в кусковому або меленому негашеному вапні визначають за формулою:

А_{СаО+ МgО} = (V _{1н HCl} ∙2,804∙K)/m,

де V – кількість розчину 1Н соляної кислоти, витраченого на титрування, мл; 2,804 – кількість оксиду кальцію, яка відповідає 1мл 1Н розчину соляної кислоти (титр HCl по СаО), помножена на 100; К - поправка до титру 1Н розчину соляної кислоти; m – наважка вапна, г.

 

ВИСНОВКИ

Необхідно вказати сорт та вид випробуваного вапна (за швидкістю та температурою гасіння, дисперсності тощо), його умовне позначення. Оцінити якість випалу.

Запитання до самостійної роботи

1. На які види класифікуються мінеральні в’яжучі речовини?

2. На які види поділяється вапно?

3. У чому полягає технологія виробництва повітряного вапна, що слугує сировиною?

4. Які види повітряного вапна розрізняють?

5. Як оцінюють якість вапна?

6. Що таке активність вапна?

7. У чому полягає гасіння вапна; як поділяється вапно за швидкістю гасіння?

8. Як впливає кількість непогашених зерен на якість вапа; що вони являють собою?

9. Де застосовується вапно?

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Пащенко О.О., Сербін В.П., Старчевська О.А. В’яжучі матеріали.-К.: Вища школа, 1995,-416 с.

2. Бутт Ю.М., Січев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология в’яжучих материалов: Ученик для вузов/ Под ред. В.В.Тимашева.-М.:Вісшая школа, 1980.-472 с.

3. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологи в’яжучих материалов: Учебное пособие для химико-технологических спеціальностей вузов.- М.: Вісшая школа, 1973,- 504 с.

4. Будівельне матеріалознавство/ Під ред..П.В.Кривенко.- К.: Вища школа,2004, -704 с.

5. ДСТУ Б В.2.7-90-99 Будівельні матеріали. Вапно будівельне. ТУ.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

Загальні вимоги

Портландцемент є гідравлічною в’яжучою речовиною у вигляді тонкомолотого порошку, отриманого помолом портландцементного клінкеру з добавкою гіпсу в кількості 1,5…3,0% в перерахунку на ангідрит сірчаної кислоти. Портландцемент одержують тонким помелом обпаленої до спікання сировинної суміші у вигляді клінкеру вапняку та глини, що забезпечує переважання в ньому силікатів кальцію. Виготовляють портландцемент без добавок і з активними мінеральними добавками в кількості до 20% від маси цементу. Властивості та якість портландцементу залежать від якості портландцементного клінкеру, його мінералогічного та хімічного складів, а коректуючі добавки лише регулюють його властивості. Якість клінкеру залежить від ретельності підготовки сировини, умов випалення, режиму охолоджування. Хімічний склад клінкеру характеризується вмістом головних оксидів: кальцію, кремнію, алюмінію та заліза, які в процесі випалення та спікання утворюють клінкерні мінерали кристалічної структури, а деякі з них входять в скловидну фазу. Мінералогічний склад клінкеру визначається вмістом штучних мінералів - аліту, беліту, трьохкальцієвого алюмінату та чотирьохкальцієвого алюмофериту.

При змішуванні портландцементу з водою утворюється пластичне, легкоформуєме клейке тісто, що поступово густіє та поступово переходить в каменеподібний стан. Твердіння цементу - це процес, що включає ряд хімічних та фізичних явищ, результатом яких є синтез новоутворень, які, у свою чергу, утворюють нові співвідношення. При твердінні портландцементу характерні реакції гідратації (приєднання), які йдуть без розпаду його основної речовини або з його розпадом - гідролізом. Через малу розчинність компонентів процес твердіння цементу протікає тривалий час - протягом багатьох років. Проте наростання міцності каменю з часом значно сповільнюється. Тому, якість цементу прийнято оцінювати по його межі міцності при стисненні, набираючої їм на 28 добу твердіння в нормальних умовах.

До різновидів портландцементу відносяться шлакові цементи, пуцоланові, пластифікуючі, гідрофобні, білий, кольорові та ін.

Таблиця 1

Вимоги до цементів(згідноДСТУ Б В.2.7- 46-96)

Цемент	Марка	Межа міцності при вигині у віці 28 діб, МПа (кгс/см^2)	Межа міцності при стисненні у віці 28 діб, МПа (кгс/см^2)
Портландцемент та портландцемент з мінеральними добавками		5,5 (55)	40 (400)
	6(60)	50 (500)
	6,2 (62)	55 (550)
	6,5 (65)	60 (600)
Шлакопортландцемент		4,5 (45) 6,5 (55)	30 (300) 40 (400)
	6(60)	50 (500)

Примітка. З дозволу Укрбудматеріалів України допускається випуск портландцементу з добавками марки М300 з міцністю в 28 діб при вигині не менш - 4,5 МПа (45 кгс/см²), при стисненні - не менше 30 МПа (300 кгс/см²).

Физико-механічні властивості портландцементу вивчаються та визначаються на зразках цементного каменя, отриманого в результаті схоплювання та твердіння цементу, затвореного оптимальною кількістю води. Одним з основних факторів, від якого залежать властивості цементного каменя, є водоцементне відношення - В/Ц. З властивостей цементного тіста до найважливіших відносяться тонина помолу, нормальна густина, строки схоплювання цементу, активність цементу.

4.1.Визначення тонини помолу цементу

Обладнання:сито з сіткою № 008 по ГОСТ 6613, ваги технічні з точністю вимірів до 0,01г.

Проведення випробувань:

Тонина помелу цементу визначають як залишок на ситі з сіткою № 008 у процентах до первинної маси проби, що просіюється, з точністю до 0,1%.

Пробу цементу, підготовлену по ГОСТ 310.1, висушують в сушильній шафі при температурі 105-110 ⁰С протягом 2 год та охолоджують в ексикаторі. При використовуванні приладу для механічного просіювання відважують 50г цементу з точністю до 0,05г та висипають його на сито. Зачинивши сито кришкою, встановлюють його в прилад для механічного просіювання. Через 5-7 хв від початку просіювання зупиняють прилад, обережно знімають денце і висипають з нього минулий через сито цемент, прочищають сітку з нижньої сторони м'яким пензлем, вставляють денце та продовжують просіювання.

Операцію просіювання вважають закінченою, якщо при контрольному просіюванні крізь сито проходить не більш 0,05г цементу. Контрольне просіювання виконують вручну при знятому денці на папір протягом 1 хв.

4.2. Визначення нормальної густини цементного тіста

Матеріали і обладнання: прилад Віка з пестиком, сферична чашка з лопаткою, ваги технічні, металева лінійка.

Нормальну густину цементного тіста визначають дослідним шляхом за допомогою приладу Віка (мал.1). На технічних вагах відважують 400г цементу і висипають в сферичну чашу, заздалегідь протерту вогкою тканиною. Потім роблять в цементі поглиблення, в яке одним прийомом вливають воду в кількості, необхідній для отримання цементного тіста нормальної густини (орієнтовно 160мл). Поглиблення засипають цементом і через 30с з початку обережно перемішують, а потім енергійно розтирають тісто лопаткою у взаємно-перпендикулярних напрямах. Тривалість перемішування і розтирання складає 5 хв з моменту приливу води.

Після змішування кільце приладу Віка наповнюють цементним тестом і 5...6 раз струшують його, постукуючи пластинку об тверду основу. Поверхню тіста вирівнюють з краями кільця, зрізаючи надлишок тіста металевою лінійкою. Кільце з тістом поміщають на столик приладу Віка і негайно приводять пестик приладу до зіткнення з поверхнею тіста в центрі кільця і закріплюють стержень стопорним пристроєм, потім швидко звільняють його, надаючи пестику