Вяжущие вещества

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Московский государственный строительный университет

ИЖКК (МГСУ)

 

Факультет  Технологий и промышленного  дизайна

Кафедра Технологии вяжущих материалов и бетонов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

На тему: Вяжущие  вещества

 

 

 

 

 

Выполнил студент 4 курса

Моляков Равиль Ханяфиевич

Шифр: ПСК- 10 – 068

 

 

 

 

 

 

Москва 2013г.

 

 

 

Задание к контрольной  работе

Вариант 8

1. Эстрих-гипс, свойства и технология производства.
2. Процесс схватывания портландцемента и влияние на него химических добавок.
3. Твердение пуццоланового цемента.
4. Методы борьбы с химической и физической коррозией.
5. Условия работы футеровки во вращающихся печах, причина разрушения футеровки в зоне спекания.
6. Свойства и области применения фенолоальдегидных полимеров.
7. Применение в строительстве поливенилацетата. 
   1. Эстрих-гипс, свойства и технология производства.

Эстрих-гипс - воздушное вяжущее вещество, представляющее собой продукт, получаемый обжигом природного двуводного гипса (CaSO₄ • 2Н₂О) или природного ангидрита при температуре при 800—950°С с последующим измельчением.

Свойства высокообжигового гипса зависят от температуры обжига и, следовательно, степени разложения безводного сернокислого кальция и от наличия свободной окиси кальция. Присутствие этих соединений оказывает большое влияние на процесс твердения высокообжигового гипса, выполняя роль катализаторов, подобно различным добавкам, вводимым в состав ангидритового цемента. 

Водопотребность высокообжигового гипса для получения теста нормальной густоты составляет 25-35%.

Из всех гипсовых вяжущих веществ  высокообжиговый гипс отличается наиболее медленным схватыванием и твердением. Начало схватывания должно наступать  не ранее 2 ч от начала затворения. Медленное схватывание и твердение позволяют затворенную водой рыхлую массу высокообжигового гипса уплотнять трамбованием примерно через сутки после затворения водой, что значительно увеличивает прочность затвердевшего продукта.

Тонкость помола должна быть такой, чтобы остаток на сите с сеткой № 07 (98 отв/см²) был не более 2%, а на сите с сеткой № 02 (918 отв/см²) - не более 10%.

Марки эстрих-гипса - 100, 150, 200. В данном случае они указывают на предел прочности  при сжатии образцов из раствора пластичной консистенции без песка (1:0) через 28 сут.

Технология производства этого вяжущего включает: дробление гипсового камня, обжиг и измельчение продукта:

Гипсовый камень, поступающий  на завод в крупных кусках, сначала  дробят в щековых, конусных или молотковых дробилках, затем с одновременным  подсушиванием измельчают в мельнице. Процесс сушки и помола целесообразно  совмещать в одном аппарате, например в шахтной, аэродробильной или шаровой мельнице до остатка на сите № 02 не более 5%. 

 

2. Процесс схватывания портландцемента и влияние на него химических добавок.

Портландцемент является важнейшим вяжущим веществом, твердеющим в воде и на воздухе.

Схватыванием называется процесс, при котором относительно подвижная смесь цемента с водой постепенно густеет и приобретает такую начальную прочность, при которой ее механическая переработка становится практически затруднительной и даже невозможной (в конце схватывания). Поэтому вяжущие вещества, в том числе и цементы, должны характеризоваться такими сроками схватывания, которые дают возможность приготовлять растворные и бетонные смеси и использовать их в деле.

Различают начало и конец схватывания теста. Условно  в соответствии со стандартами эти сроки схватывания определяют на тесте нормальной густоты при температуре 20°С±2 по глубине погружения в него иглы Вика. По ГОСТ 10178—76 начало схватывания теста из этого вяжущего должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания не позднее 10 ч (нормально - 2 ... 3 ч), считая от момента смешения цемента с водой.

Следует помнить, что во время всего периода схватывания цементный раствор остается подвижным, то есть на него все еще можно оказать воздействие. Здесь имеет место понятие тиксотропии. То есть пока вы воздействуете на не застывший окончательно цемент, процедура схватывания растягивается. Именно по этому принципу работают все смесители, которые постоянно «шевелят» цементные смеси, сохраняя при этом их основные качества.

Замедления сроков схватывания  портландцемента достигают введением  при помоле небольшой добавки  – двуводного гипса, который вводится в них при помоле в количестве 3–6 % по массе или из расчета содержания серного ангидрида в вяжущем не более 3,5 % (ГОСТ 10178–85).

Замедлить скорость застывания цементного раствора также смогут следующие добавки: сернокислое окисное железо, слабый раствор серной кислоты и другие дополнительные составляющие.

Для ускорения сроков схватывания  цементов могут применяться серная и соляная кислоты, образующие в процессе твердения гипс и хлористый кальций. Другие химические добавки — ускорители сроков схватывания и твердения цементов — обычно приводят к потере бетонами и растворами конечной прочности, а поэтому, как правило, не рекомендуются к применению. В отдельных случаях вместо химических добавок для ускорения сроков схватывания может быть применено смешивание портландцемента с глиноземистым цементом. Наконец, надо отметить, что повышение тонкости помола без дополнительной добавки гипса также приводит к ускорению сроков схватывания всех цементов. 

 

  
3. Твердение пуццоланового цемента.

Пуццолановый цемент – это гидравлическое вяжущее, которое получается путем  совместного помола портландцементного клинкера, и гипса с минеральной добавкой. Чаще всего как активные минеральные добавки используют вулканические породы – туф (20-40%), трасс, топливные золы, глиеж (25-30%), обожженную глину. Также это могут быть породы осадочного происхождения – диатомит или пепел. 

Пуццолановый портландцемент отличается несколько замедленным твердением при нормальной температуре в первые сроки и при испытании в растворах пластичной консистенции не достигают показателей прочности на сжатие, характерных для исходных портландцементов к 28-ми суткам. При твердении во влажных условиях или в воде прочность пуццоланового портландцемента во времени повышается и превышает прочность исходного портландцемента не только на изгиб, но и на сжатие. В результате пуццолановый портландцемент оказывается более водостойким, чем обыкновенный портландцемент. Падение температуры примерно ниже 283 К резко замедляет скорость его твердения, что вызывает необходимость в искусственном обогреве.

При твердении пуццоланового портландцемента  происходят два процесса: 1) гидратация минералов портландцементного клинкера и 2) взаимодействие активной минеральной добавки с гидратом оксида кальция, выделяющимся при твердении клинкера. При этом Са(ОН)₂ связывается в нерастворимый в воде гидросиликат кальция.

В первую очередь взаимодействуют  добавки с гидроксидом кальция, присутствующим в жидкой фазе твердеющей системы. Этот процесс идет, как правило, медленно. Исследования показали, что при рациональном содержании, например 30% трепела в цементе, гидроксид кальция еще полностью не будет связан с кремнеземом трепела даже примерно через год. Реакция эта протекает при твердении цемента в воде либо в сильно влажной среде; противопоказано твердение в первоначальный период на воздухе, так как возможно высыхание цементного камня, что замедлит либо даже прервет эту реакцию. 

При схватывании и твердении  пуццоланового цемента выделяется меньше тепла, что позволяет использовать этот цемент для массивных бетонных конструкций.

 

 

4. Методы борьбы с химической и физической коррозией.

Все методы защиты бетона от коррозии можно свести в следующие группы:

– правильный выбор цемента;

– изготовление особо плотного бетона;

– использование защитных покрытий;

– регулирование состава коррозионной среды (например, нейтрализация кислых вод, контактирующих с бетоном).

В целях предотвращения вредного воздействия коррозии применяют ряд защитных мероприятий, среди которых основными являются следующие:

1. Понижают содержание C3S и C3A в  портландцементном клинкере. Как  было показано выше, C3S при гидролизе  образует большое количество  Са(ОН)2, вступающей во взаимодействие с различными компонентами состава воды. Продукт его разложения C2SH2 переходит в низкоосновной гидросиликат CSH (В), при этом в раствор переходит и Са(ОН)2. Алюминат кальция C3A гидратируется, перекристаллизуется в С3АН6 и другие продукты. При наличии в воде сульфатных ионов в бетоне образуется эттрингит (цементная бацилла), вызывающий внутреннее давление и растрескивание цементного камня. Примером этому служит коррозия при нанесении гипсовой штукатурки на бетонные поверхности. При увлажнении гипс в виде раствора просачивается внутрь бетона с образованием трехсульфатного гидросульфоалюмината - эттрингита. Возможен также обмен солей с кристаллизацией гидрохлоралюминатов, гидрокарбоалюминатов кальция и других двойных солей, что следует также принимать во внимание при оценке их влияния на свойства бетона.

2. При помоле цемента вводят  в него оптимальное количество  гипса, который за первые 1–2  суток должен быть связан в  эттрингит почти полностью.

3. Вводят пуццолановые добавки  в портландцемент (активно действующая SiO2) в количестве 20 мас.% с целью уменьшить рост кристаллов Са(ОН)2 путем вовлечения их в реакцию с SiO2 с выделением малорастворимых низкоосновных гидросиликатов CSH и уплотнением твердой фазы.

4. При выборе состава цемента выбирают нужное соотношение между цементом, мелким и крупным заполнителями, снижают В/Ц введением соответствующих добавок с увеличением подвижности бетонной смеси и плотности бетона.

5. Используют в сборных железобетонных  сооружениях изделия с пропариванием для ускорения затвердевания, что придает им плотную кристаллическую структуру; покрывают поверхность изделий тонким слоем цемента, втирая его в массу бетона (железнение), наносят на поверхность бетона гидроизоляцию с помощью соответствующих материалов в виде асфальтовых покрытий. При нарушении целостности гидроизоляционной облицовки коррозионные явления могут протекать и под их слоем.

6. Можно повысить стойкость бетона, если провести естественную или  искусственную карбонизацию и  обработку растворами таких электролитов, как H2[SiF6] – кремнефтористоводородной кислоты, Н2С2О4 – щавелевой кислоты, Са(Н2РО4)2 – однозамещенного фосфата кальция. Практическое значение приобрела фторизация цемента, т. е. обработка поверхности с помощью кремнефтористоводородной кислоты, образующей с соединениями кальция труднорастворимый продукт:

Вопросы защиты бетона от коррозии решаются в строительной практике путем проведения необходимых изысканий для оценки характера и степени агрессивного воздействия окружающей среды на бетон, после чего рекомендуются методы защиты его от коррозии.

Среди перечисленных нами методов защиты бетона на первое место нужно поставить выбор цемента и добавок к нему, позволяющий предотвратить или снизить агрессивное действие среды.

Так, для защиты от кислотной  коррозии необходимо применять изделия  из пластических масс, а также из кислотоупорных или глиноземистых цементов. Борьбу с сульфатной коррозией ведут, используя для приготовления бетона сульфатостойкий портландцемент, содержащий не более 5 мас.% С3А. Это препятствует накоплению в порах бетона гидросульфоалюмината кальция.

При действии маломинерализованных вод рекомендуется выбирать цемент с кремнеземистой добавкой – пуццолановый портландцемент, о котором мы упоминали  выше. К этим добавкам относят трепел, диатомит и др. Можно применять  также шлакопортландцемент, содержащий доменные и электротермофосфорные шлаки, белитовый шлам или отходы в виде золы, шлаков и пыли при сжигании топлива на ГРЭС, ТЭЦ и др. Такие шлаки связывают свободную известь несколько хуже, чем пуццоланы. Содержание Са(ОН)2 в затвердевшем цементном камне с введением указанных добавок значительно ниже, чем на основе обычного портландцемента, что увеличивает стойкость бетона, изготовленного с применением гидравлических добавок.

Вредное действие на бетон  оказывают дымовые и другие промышленные выбросы, содержащие кислотные оксиды (SO2, NO2, СО2), часто в значительных концентрациях и при высоких (более 200 °С) температурах и значительном содержании паров воды. Происходит разрушение как цементного каркаса, так и заполнителей. Для работы в таких условиях следует использовать специальные составы бетона, в которых применяют в качестве крупного заполнителя прочные карбонатные породы.

 

 

5. Условия работы футеровки во вращающихся печах, причина разрушения футеровки в зоне спекания.

Для предотвращения воздействия высоких температур и механического действия обжигаемого материала внутреннюю поверхность корпуса вращающихся печей защищают огнеупорной футеровкой. Условия службы футеровки в разных зонах печи различны.