Минеральные вяжущие вещества

Минеральные вяжущие  вещества 

представляют собой  порошкообразные материалы, способные  при смешивании их с водой образовывать пластическое тесто, которое в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает в каменновидное тело.

 

Из минеральных  вяжущих веществ производят растворы для кладки стен, фундаментов, печей, труб, а также изготавливают искусственные безобжиговые изделия, бетон, железобетон, детали и конструкции из них.

Минеральные вяжущие  вещества делятся на воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие затвердевают и длительно сохраняют прочность только на воздухе. Гидравлические вяжущие затвердевают и длительно сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.

Воздушные вяжущие  вещества. К воздушным вяжущим  веществам относятся: воздушная  известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие.

Воздушная известь  является местным вяжущим веществом. Ее получают обжигом при температуре 1000—1200 °С кальциево-карбонатных пород (известняка, мела и др.), содержащих не более 8 % глинистых примесей. Воздушная известь может выпускаться в виде кусков белого или серого цвета и называется комовой; или, если комовую известь измельчить, получается молотая известь. В порошкообразное состояние воздушная известь может превращаться гашением. Гашение извести протекает бурно, с выделением тепла и образованием гидроксида кальция по реакции:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ + 15,5 ккал.

Если для гашения  взять 40—70 % воды от веса извести, то получается тонкий порошок, который называется гидратной известью.

В зависимости от содержания активных оксидов Са и Mg и непогасившихся зерен воздушная и гидратная известь делится на два сорта: I и II. Для воздушной извести содержание оксидов должно быть не менее 70 % для I сорта и 52% — для второго сорта, а для гидратной извести соответственно 55% и 40%.

Применяется известь  для приготовления растворов  для кладки и штукатурки, получения  силикатного кирпича и смешанных  цементов.

Гипсовые вяжущие  вещества получают в результате обжига природного двухводного гипсового камня (CaSО₄-2H₂О). Из гипсовых вяжущих веществ основными являются строительный, формовочный и ангидритовый цемент.

Строительный гипс (устаревшее название — алебастр) получают при обжиге двухводного гипсового камня при температуре 120— 170 °С. В результате обжига происходит гидратация и двуводный гипсовый камень переходит в полуводное состояние по реакции: 2(CaSО₄*2H₂О) = 2(CaSО₄*0,5H₂О) + 3H₂О

Строительный гипс относится к быстротвердеющим вяжущим - начало схватывания 4-6 минут, а конец — 30 минут. Строительный гипс делится на три сорта: I, II и III. Для I сорта тонкость помола должна быть не более 15 %, для II сорта — 20 % и для III сорта — 30%. Предел прочности при сжатии соответственно 5,5 МПа, 4,5 МПа и 3,5 МПа.

Применяют строительный гипс при оштукатуривании помещений  и получения сухой гипсовой штукатурки, перегородочных плит.

Формовочный гипс от строительного отличается более тонким помолом и более высокой прочностью. Время схватывания формовочного гипса должно быть не менее 30 мин. Применяется формовочный гипс для скульптурных и лепных работ, изготовления форм для керамической промышленности.

Ангидритовый цемент получают при обжиге двуводного гипсового камня при температуре 600-700 °С и последующим помолом с добавлением извести и шлака и других активизаторов твердения. По пределу прочности на сжатие (МПа) он делится на четыре маркий, 10, 15, 20. Применяется для кладки и оштукатуривания внутренних стен и изготовления художественных изделий.

Недостатком гипсовых вяжущих является их низкая водостойкость, т.е. их можно применять в помещениях с влажностью не более 60—70%. Поэтому  были разработаны более стойкие  гипсовые вяжущие, к ним относятся  полимергипс и гипсоцементно-пуццолановые вяжущие.

Полимергипс получают при смешивании строительного гипса с фенольно-фурфурольной смолой (17—20 %). Этот материал в отличие от строительного гипса имеет высокую прочность на сжатие -30 МПа и большую водостойкость. Используется в производстве облицовочных плиток, а также для отделочных работ в помещениях с повышенной относительной влажностью воздуха.

Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие получают по предложению А.В.Волженского на основе полуводного гипса (40-60%), портландцемента (20-25%) и трепела (10-25%). Прочность на сжатие данного материала 10-11 МПа и коэффициент водостойкости 0,7-0,8. Используется для кладки и оштукатуривания помещений с повышенной относительной влажностью воздуха.

Магнезиальные вяжущие  вещества получают путем обжига магнезита (MgCО₃) или доломита (CaCО₃MgCО₃) при температуре 800-850 °С. Продукт обжига соответственно называется каустическим магнезитом или каустическим доломитом. Магнезиальные вяжущие хорошо сцепляются с древесными, асбестовыми и другими волокнами и применяются для получения теплоизоляционных материалов (фибролит), устройства теплых полов (ксилолит). Магнезиальные вяжущие затворяются не водой, а растворами солей хлористого и сернокислого магния. Начало затвердевания этого материала не ранее 20 мин и не позднее 6 ч. Магнезиальные вяжущие имеют высокий предел прочности на сжатие 40-60 МПа. Недостатком материала является малая водостойкость, поэтому он используется только в сухих условиях.

Гидравлические  вяжущие вещества. Гидравлические вяжущие  вещества являются более сложными по составу, чем воздушные. Гидравлические вяжущие вещества в отличие от воздушных затвердевают и сохраняют свою прочность не только на воздухе, но и в воде. К гидравлическим вяжущим веществам относятся: известь гидравлическая и различные цементы (роман-цемент, портландцемент, шлакопортландцемент и другие виды цементов). Гидравлические вяжущие вещества применяются как в сухих, так и во влажных условиях, там, где требуется высокая прочность и там, где нельзя применять воздушные вяжущие вещества. Их используют в кладочных и штукатурных растворах для наружных стен, фундаментов и получения бетона, железобетона, асбестоцементных и других изделий.

Гидравлическая  известь — продукт обжига кальциево-магниевых  карбонатных пород при температуре 1000 °С, содержащих 8-20% глинистых примесей. Выпускается в виде кусков или порошка. Основным показателем качестваявляется гидравлический модуль. Гидравлический модуль есть отношение оксидов кальция (СаО) к сумме других оксидов.

где m — гидравлический модуль.

Если гидравлический модуль находится в пределах 1,7-4,5, значит, материал обладает сильными гидравлическими  свойствами и ближе к цементам, если он колеблется от 4,5 до 9 значит он обладает слабыми гидравлическими свойствами и по свойствам ближе воздушной извести.

Роман-цемент —  порошок от светло-желтого до бурого цвета, получаемый в результате тонкого  помола обожженных не до спекания (при  температуре 1000-1100 °С) известняков, содержащих свыше 20% глинистых примесей. По прочности делится на три марки: 2, 5, 50 и 100. Начало схватывания не ранее 15 мин, конец не позднее 24 ч, остаток на сите № 008 не более 25%. Применяется для растворов при кладке и оштукатуривании стен и фундаментов, изготовления бетонов невысоких марок.

Портландцемент  — основной вид гидравлических вяжущих  веществ. Представляет собой тонкий порошок серого цвета с зеленоватым  оттенком. Получается помолом обожженной до спекания при температуре 1450 °С смеси известняка (углекислый кальций) 75% и 25% глины. Портландцемент с необходимыми свойствами можно получить в том случае, когда содержание основных оксидов будет в следующих количествах: СаО - 60-67%, SiО₂- 12-24%, Аl₂О₃ - 4-7% и Fe₂О₃ -2-6%. Вредными примесями являются MgO и SО₃, содержание которых соответственно допускается не более 5 и 3,5%. Повышенное содержание их вызывает неравномерное изменение объема при затвердевании и повышает сульфатную коррозию. Производство портландцемента является сложным процессом. После подготовки сырьевых материалов — они подвергаются обжигу. При обжиге под влиянием высокой температуры происходят сложные физико-химические процессы взаимодействия оксида кальция с другими оксидами, с образованием следующих минералов: трехкальциевого силиката 3CaОSiО₂ ~ 37-60 %; двухкальциевого силиката 2CaОSiО₂ — 15-37%; трехкальциевого алюмината ЗСаОАl₂О₃ — 7-15% и четырехкальциевого алюмоферрита 4CaОAl₂О₃Fe₂О₃ - 10-18 %, которые обусловливают гидравлические свойства портландцемента.

По прочности  при сжатии в 28-суточном возрасте цемент подразделяется на марки: 400, 500, 550 и 600. Начало схватывания Цемента должно наступить не ранее 45 минут, а конец  — не позднее 10. ч от начала затворения. Остаток на сите № 008 не должен быть более 15%.

Шлакопортландцемент представляет собой портландцемент (20— 85 %) с добавками шлаков (15—80 %). По свойствам похож на портландцемент, но является более дешевым. Выпускается трех марок: 300, 400 и 500.

Минеральные вяжущие  вещества применяются в качестве кладочных и штукатурных растворов. В зависимости от возможных условий формирования структуры искусственного камня в них выделяют воздушные (известь воздушная, гипс, магнезиальные вяжущие вещества — формирование искусственного камня происходит в сухой среде) и гидравлические — отличаются более сложным составом, искусственный камень образуется и сохраняется как в сухой, так и во влажной среде (гидравлическая известь и цементы: портландцемент, шлакопортландцемент, специальные цементы).

В большинстве случаев  в строительстве применяют смеси  минерального вяжущего вещества, воды и заполнителя. Необходимость использования  заполнителя вызвана двумя основными  причинами:

1) вяжущие вещества  в смеси только с водой при  отвердении имеют повышенную  склонность к набуханию и усадке, что приводит к образованию  трещин и разрушению конструкций.  Заполнители уменьшают усадочные  явления;

2) использование  заполнителя уменьшает расход  вяжущего вещества, а следовательно, и стоимость сооружений.

Смесь вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя (песка) называется строительным раствором, а  смесь вяжущего вещества, воды, песка  и крупного заполнителя (щебня, гравия) — бетоном.

Наиболее распространенным представителем минеральных вяжущих  веществ является портландцемент. В  зависимости от показателя прочности  при сжатии выделяют четыре основные марки портландцемента 300, 400, 500 и 600. Марку определяют при сжатии образца, изготовленного из смеси цемента  и песка в соотношении 1:3, испытанного  через 28 дней после его изготовления.

Большое влияние  на качество портландцемента (в первую очередь на прочность) оказывает тонкость помола. Остаток на сите с сеткой № 008 не должен превышать 15% от массы пробы.

Портландцемент  не должен содержать посторонних  включений, цвет его должен быть равномерным  серо-зеленым.

 
Минеральные вяжущие

Минеральные вяжущие - это материалы, имеющие порошкообразный  состав, который при взаимодействии с водой, либо другими растворами, образует массу, по текстуре напоминающей тесто. Спустя определенное количество времени она засыхает. Количество времени, необходимое для загустения и затвердения массы, зависит от вида минерального вяжущего материала:

• воздушные минеральные вяжущие вещества
• минеральные вяжущие вещества автоклавного твердения
• гидравлические минеральные вяжущие вещества

Еще издревле, человечество использовало минеральные вяжущие  для строительства жилья, изготовления предметов быта. И все это путем проб смешения различных компонентов (песок, вода, глина, известь). С ростом тяжелого производства, появлением все большего числа построек и развития экономики в целом, стали необходимы новые виды веществ. Так появились искусственные смеси на основе мергелей. Такое открытие способствовало совершенно новым технологиям строительства таких сложных сооружений, как мостов, дамб, плотин, водных каналов.  
 
Основная область применения минеральных вяжущих материалов – это строительство и ремонт в любом его виде. Возьмем для примера такой материал, как цемент. Только благодаря его открытию появился бетон, что позволило возводить более прочные дома. Цементом заливают фундамент, наносят как основу на стены, делают наше жилье более ровным, с четкими линиями и границами.  
 
Минеральные вяжущие материалы, необходимые для отделочно-декоративных работ работы по отделке фасадов, украшение интерьеров имеют в составе дополнительные материалы, которые меняют структуру массы, дают возможность изменить цвет раствора. Это краски на водной основе, цветные штукатурки.  
 
Еще одним примером, материала класса минеральные вяжущие, выступает гипс. Тут фантазии дизайнеров просто нет предела. Классические интерьеры в обилии используют этот материал - лепнина, плинтуса, оформление стен, изготовление светильников и различных скульптур. Его можно красить, покрывать лаком, так как структура гипса пориста и не боится влаги. Изделия из гипса используют при заполнении перекрытий в жилых домах и других сооружениях.  
 
Подведя итог, следует сказать, что минеральные вяжущие - это почти все современные строительные смеси (смеси для стяжки, выравнивающие, смеси для гидроизоляции и т.д.) Они широко используются, так как гарантируют высокое качество при эксплуатации.

Все Компоненты: Древесина, Природный камень, Керамика, Стекло и другие минеральные (неметаллические) сплавы, Минеральные вяжущие, Искусственные полимеры, Металл, Бумага,Флизелин, Ткань, Натуральные материалы, Пробка

Древесные отходы без предварительной  переработки (опилки, стружка) или после  измельчения (щепа, дробленка, древесная шерсть) могут служить заполнителями в строительных материалах на основе минеральных вяжущих. Эти материалы характеризуются невысокой средней плотностью (р0 = 300—800 кг/м3) и теплопроводностью (X = 0,093—0,23 Вт/(м • °С)), а также хорошей обрабатываемостью. Пропиткой древесных заполнителей минерализаторами и последующим смешиванием их с минеральными вяжущими обеспечивается биостойкость и трудносгораемость материалов на их основе.

Алинитовый цемент выпускается марок 400, 500 и 550. Его целесообразно использовать для не-армированных конструкций и изделий.

Вяжущее низкой водопотребности (ВНВ) получают совместным размолом портландцементного клинкера и минеральных добавок (песка, шлака и др.) при введениии суперпластификатора.

Производство древеснонаполненных материалов на основе высокопрочного гипса значительно проще, чем на основе цемента. В связи с тем, что высокопрочный гипс при взаимодействии с водой образует нейтральную среду, которая в отличие от щелочной не вызывает выделения из древесины Сахаров, отрицательно влияющих на твердение цемента, нет необходимости минерализовать древесный заполнитель.

К числу лучших вяжущих  для строительных изделий на заполнителях растительного происхождения относятся  магнезиальные вяжущие (каустический магнезит и каустический доломит), затворяемые  водными растворами хлористого магния и некоторых других солей. Производство этих вяжущих, однако, весьма ограничено, в основном, в связи с дефицитом солевых затворителей.

Арболит и цементно-стружечные материалы. Арболит — это легкий бетон на заполнителях растительного происхождения, предварительно обработанных раствором минерализатора. Он применяется в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве в виде панелей и блоков для возведения стен и перегородок, плит перекрытий и покрытий зданий, теплоизоляционных и звукоизоляционных плит. Арболитовые конструкции эксплуатируют при относительной влажности воздуха помещений не более 60%, при большей влажности необходимо устройство пароизоляционного слоя.

Не допускаются воздействия  на арболит агрессивных сред и систематические воздействия температур свыше 50 °С и ниже —40 °С.

Прочность арболита прежде всего определяется качеством древесного заполнителя.

Арболит имеет достаточно большое значение водопоглощения. Однако преимуществом этого материала является легкая отдача поглощенной воды, т. е. быстрое высыхание. Морозостойкость арболи-товых изделий назначается в зависимости от режима их эксплуатации и климатических условий района строительства;