Неорганические вяжущие вещества.

Неорганические вяжущие вещества — это материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно затвердевать, переходя в камневидное состояние. После затвердевания вяжущее вещество скрепляет в одно целое, т. е. связывает между собой, зерна сыпучих материалов — песка, гравия, щебня, образуя искусственный камневидный материал —- бетон или раствор.

Различают органические и неорганические (минеральные) вяжущие вещества.

К органическим относятся битум, деготь, полимеры. Эти вещества переходят в рабочее состояние при нагреве либо растворении в органических растворителях.

Неорганические вяжущие выпускают в виде тонких порошков (цемента, гипсового вяжущего). Реже применяют вяжущие в виде высоковязких жидкостей (жидкого стекла, фосфатных вяжущих). Как правило, минеральные вяжущие переводят в рабочее состояние путем смешивания с водой. Этот процесс называют затворением вяжущего. Некоторые вяжущие, например магнезиальный цемент, затворяют водными растворами солей.

По химическому составу неорганические вяжущие вещества подразделяют на следующие основные группы: строительная известь; гипсовые вяжущие; цементы; смешанные вяжущие (известково-шлаковые, известково-пуццолановые); магнезиальные вяжущие; жидкое (растворимое) стекло.

В зависимости от условий твердения вяжущего, а также от области применения различают воздушные и гидравлические вяжущие вещества.

Воздушные вяжущие способны затвердевать и сохранять прочность длительное время только на воздухе. К этой группе относят воздушную известь, гипсовые вяжущие, магнезиальный цемент. При систематическом увлажнении затвердевшие воздушные вяжущие теряют прочность, поскольку они неводостойки. Поэтому их можно применять лишь в таких частях сооружений, которые не подвергаются действию воды.

Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде. В начальный период твердения необходимо, чтобы в среде, где находится вяжущее вещество, присутствовала влага. Иначе оно быстро теряет большую часть воды затворения, и химические реакции, благодаря которым формируется прочность материала, замедляются. В благоприятных условиях, когда влажность окружающей среды достаточна, гидравлические вяжущие со временем повышают прочность. Таким образом, по своим свойствам и области применения гидравлические вяжущие вещества более универсальны. Эту группу образуют портландцемент и его разновидности, глиноземистый цемент, гидравлическая известь.

Гидравлические и воздушные вяжущие составляют подавляющее большинство используемых в строительстве материалов данного типа. Кроме того, применяют сравнительно небольшую группу вяжущих автоклавного твердения. Прочность их формируется только при высокой температуре и обязательно в среде насыщенного водяного пара. Такие условия создают в автоклавах — аппаратах высокого давления. К автоклавным вяжущим относятся известково-золь-ные, известково-шлаковые вяжущие, нефелиновый цемент.

Основная характеристика вяжущих веществ — прочность, которой оценивают марку вяжущего. Предел прочности при сжатии различных вяжущих находится в широком диапазоне: от 0,2 МПа у воздушной извести до 60 МПа и более у цементов.

Кроме прочности учитывают скорость твердения вяжущего, т. е. темп набора прочности. Различают два этапа твердения вяжущего — схватывание и собственно твердение. Момент, когда тесто вяжущего начинает загустевать и утрачивает пластичность, называют началом схватывания. Все технологические операции по приготовлению, транспортированию и укладке бетонной смеси и раствора производят до начала схватывания, пока масса еще не утратила пластичности. В этом важное практическое значение данного показателя.

Со временем вяжущее тесто окончательно загустевает и переходит в твердое камневидное тело. Период, характеризующий собственно твердение, у вяжущих веществ может быть различным. Наибольшей быстротой твердения отличаются гипсовые вяжущие: они твердеют за несколько часов. Цементы набирают марочную прочность через 28 суток.

Известковые вяжущие относятся к медленнотвердеющим.

До начала схватывания смесь вяжущего вещества с водой называют тестом (например, цементное тесто); после его затвердевания образуется камень (например, цементный).

Основными вяжущими в бетонах и строительных растворах служат цементы. Их подразделяют по следующим признакам: виду клинкера, вещественному составу, прочности, скорости твердения, срокам схватывания, специальным свойствам.

По виду клинкера различают цементы на основе портландцементного или глиноземистого клинкера.

По вещественному составу цементы на основе портландцементного клинкера подразделяют на следующие виды: портландцемент, портландцемент с добавками, шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент. Среди цементов на основе глиноземистого клинкера выделяют глиноземистый, высокоглиноземистый и гипсоглиноземистый цементы.

По прочности при твердении (маркам) различают цементы: высокопрочные — 500 и более; рядовые — 300 и 400; низкомарочные — ниже 300.

По скорости твердения цементы на основе портландцементного клинкера подразделяют следующим образом: нормально- и медленнотвердеющие (нормируется прочность, приобретаемая за 28 сут); быстротвердеющие (нормируется 3-суточная прочность, которая должна составлять не менее 55% 28-суточной прочности); особобыстротвердеющие (нормируется прочность, приобретаемая через 1 сут или раньше).

В зависимости от сроков схватывания цементы бывают медленносхватывающиеся (начало схватывания более 2 ч); -нормальносхватываю-щиеся (начало схватывания в пределах от 45 мин до 2 ч); быстросхватывающиеся (менее 45 мин).

По специальным свойствам различают сульфатостойкие цементы; цементы с нормируемым тепловыделением (низко- или умереннотермичные); цементы с нормируемой деформацией при твердении (безусадочные, расширяющиеся, напрягающие); цементы с особыми декоративными свойствами (белый и цветные).

Портландцемент.

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %). Это вид цемента, наиболее широко применяемый во всех странах. Основой портландцемента являются силикаты кальция (алитибелит). Портландцемент получают тонким измельчениемклинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция . Самые распространённые методы производства портландцемента так называемые «сухой» и «мокрый». Всё зависит от того, каким способом смешивается сырьевая смесь — в виде водных растворов или в виде сухих смесей. При измельчении клинкера вводят добавки: 1,5…3,5 % гипса СaSO₄∙2H₂O (в перерасчёте на ангидрид серной кислоты SO₃) для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок — для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента. Сырьём для производства портландцемента служат смеси, состоящие из 75…78 % известняка и 22…25 % глин ,либо известняковые мергели, использование которых упрощает технологию. При мокром способе производства уменьшается расход электроэнергии на измельчение сырьевых материалов, облегчается транспортирование и перемешивание сырьевой смеси, выше гомогенность шлама и качество цемента, однако расход топлива на обжиг и сушку составляет на 30-40 % больше чем при сухом способе. Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1 470°C в течение 2…4 часов в длинных вращающихся печах (3,6х127 м, 4×150 м и 4,5х170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Существуют следующие виды портландцемента:

· быстротвердеющий;

· пластифицированный;

· гидрофобный;

· сульфатостойкий;

· дорожный;

· белый и цветной;

· с умеренной экзотермией;

· с поверхностноактивными органическими добавками.

Коррозия цементного камня.

Причины коррозии:1.Разложение составных цементного камня(растворение и вымывание). 2. образование легкорастворимых солей в результате взаимодействия цементного камня с огрессивными веществами. 3.Образование в порах цементного камня новых соединений которые занимают больший объём по сравнению с исходными компонентами что вызывает появление внутренних напряжений и растрескиваний.Коррозия 1-го вида: выщелачивание(идёт интенсивно при действии мягкой воды на бетон, хар-ся появлением белых потёков). Для снижения вероятности такой коррозии ограничивают содержание С₃S до 50% ; применяют минеральные добавки которые связывают гидроксид кальция в малорастворимые соединенияе; предварительно выдерживают на воздухе(карбонизация).

Коррозия 2-го рода: возникают в результате обменных реакций с компонентами цементного камня при этом образуется легкорастворимые соединения или аморфные в-ва, не обладающие связывающими свойствами кот. потом вымываются водой. Коррозия 3-го рода(сульфаминатная): возникает при действии на цемент проточных вод содержащих сульфат ионы(морская вода, грунтовая или сточная). В этом случае в цементном камне образуется гидросульфаталлюминат кальция (эттрингит). Это оказывает разрушающее воздействие на цементный камень, т.к. образование нового в-ва идёт с увеличением объёма. Общие меры борьбы с коррозией: 1. Минимальное водоцементное отношение 2.устройство водоотвода и дренажей 3. Введение активных минеральных добавок 4. Применение защитных облицовок и покрытий из керамического стекла, битума и др. мат-ов уменьшающих водопроницаемость и увеличение плотности.