Классификация вяжущих веществ

Вяжущими веществами называют материалы, способные в определенных условиях образовывать пластично-вязкое тесто, которое самопроизвольно или под действием определенных факторов с течением времени затвердевает.     Переходя из пластично-вязкого состояния в камневидное, вяжущие вещества могут скреплять между собой зерна песка и гравия, кирпич, блоки; кроме того можно получать искусственный камень заданной формы. В наше время известна широкая гамма разнообразных вяжущих веществ, которые   широко применяются в строительстве.

* В зависимости от природы они подразделяются  на две группы:

Таблица 1

1. Неорганические вяжущие
 

 

Воздушного  твердения

 

Воздушная известь
Строительный гипс
Магнезиальные вяжущие
 

Гидравлического твердения

Портландцемент
Глиноземистый цемент
Романцемент
 

Автоклавного твердения

Известково-кремнеземистые вяжущие
Известково-нифелиновые вяжущие
Песчанистый портландцемент
2. Органические вяжущие
Битумы
Асфальты
Полимеры
Клеи

Неорганические строительные вяжущие вещества —  порошкообразные материалы —  для перевода в рабочее состояние затворяют водой, реже водными растворами солей.

Органические вяжущие переводят в рабочее состояние нагревая их или смешивая с органическим растворителем.

* Важным показателем вяжущих является их отношение к воздействию воды. По этому признаку их делят на воздушные и гидравлические:

— воздушные вяжущие способны твердеть и длительно сохранять прочность только в воздушной среде;

— гидравлические вяжущие способны твердеть и длительное время сохранять прочность не только на воздухе, но и в воде.

Вяжущие автоклавного твердения способны твердеть только в среде насыщенного водяного пара при температуре 150-200 ºС и повышенном давлении (в автоклаве).

* Вяжущие вещества различают по скорости твердения:

— быстротвердеющие имеют период полного твердения до 3-х суток (строительный гипс, магнезиальный цемент);

— медленнотвердеющие – более 3-х суток (воздушная известь, портландцемент и др.).

Итак, в процессе работы с вяжущими веществами различают стадии:

1)  затворение – приведение вяжущего в рабочее состояние;

2)  схватывание  —  вяжущее теряет свои пластично-вязкие свойства:

А) начало схватывания характеризуется потерей тестом пластичности,

Б)  конец схватывания – момент, когда тесто превращается в твердое тело, но не имеет еще значимой прочности. У простейших вяжущих (глина, известь), твердеющих в результате испарения воды, этап схватывания отсутствует.

3) полный набор прочности.

Рассмотрим, какие превращения имеют место в процессе твердения некоторых вяжущих веществ.

I.2.   Воздушные вяжущие вещества

I.2.I.  Строительный гипс

Строительный (полуводный) гипс   CaSO4 · 0,5 H2 O  получается из природного (двуводного) гипса СаSO4 · 2H2O  путем нагревания при температуре 150-170°С. При этом происходит частичная дегидратация:

СаSO4 · 2H2O ↔ CaSO4 · 0,5 H2O + 1,5 H2O

Полученный полуводный гипс измельчается до порошкообразного состояния и при замешивании с водой подвергается гидратации при обычной температуре:

CaSO4 · 0,5 H2O + 1,5 H2O = CaSO4 ·2 H2O

Эта реакция протекает быстро и с выделением тепла, т.к. при обычных условиях двуводный гипс является более устойчивой формой, чем полуводный. Поэтому храниться гипс должен изолированно от внешних воздействий.

Процесс гидратации строительного гипса лежит в основе его твердения. Сложный физико-химический процесс твердения, согласно теории А.А.Байкова, слагается из трех стадий.

Первая стадия – стадия затворения (растворения и гидратации). На данной стадии происходит первоначальное взаимодействие порошкообразного вяжущего с водой с образованием насыщенного раствора полуводного гипса (растворимость которого 10 г/л). Полуводный гипс быстро гидратируется и переходит в двуводный, обладающий в 5 раз меньшей растворимостью (2 г/л). Вследствие этого CaSO4 · 2 H2O выделяется в виде мельчайших, постепенно растущих кристаллов в микродисперсном состоянии. Это состояние неустойчиво и непродолжительно, т.е. затворенная масса сохраняет пластичность на непродолжительный срок.

Вторая стадия – стадия схватывания, характеризуется прогрессирующей кристаллизацией двуводного гипса, выделением новых кристаллов, переплетающихся между собой. Жидкая фаза запустевает, ее подвижность Схватившаяся влажная масса не обладает еще заметной прочностью и при механическом воздействии вновь разжижается (тиксотропия).

Третья стадия – стадия твердения. На этой стадии наблюдается рост прочности массы. Влажная кристаллическая масса при хранении на воздухе высыхает. Эта стадия более длительная, чем стадия схватывания.

  • Воздушная известь

Воздушная известь получается путем обжига известняка, ракушечника и других природных материалов, содержащих карбонат кальция. Главной составной частью обожженного материала является безводная окись кальция – СаО («негашеная известь»):

СаСО3             900-1000°С               СаО + СО2

Перед употреблением извести в качестве вяжущего ее гасят. При этом протекает следующая реакция:

СаО + Н2О = Са(ОН)2 + 15,5 ккал (64,8 кДж)

Свойством извести «гаситься» пользуются для превращения ее в дисперсное состояние. Известь является медленнотвердеющим вяжущим. В строительстве часто применяется в смеси с песком (1 часть извести на 3 части песка), которая называется известковым раствором.

Процесс твердения воздушной извести заключается в следующем: испаряющаяся с поверхности известкового теста влага способствует выделению Са(ОН)2 в кристаллическом состоянии как внутри, так и на поверхности теста. Находящийся на поверхности Са(ОН)2 поглощает из воздуха углекислый газ СО2, происходит очень медленное образование карбоната кальция СаСО3, называемое реакцией карбонизации, которая может протекать многие годы:

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО32О + 17 ккал (71,16 кДж).

СаСО3 – соединение, почти нерастворимое в воде. Из насыщенной жидкой фазы известкового теста, вследствие малой растворимости, выделяется Са(ОН)2 и СаСО3 сначала в коллоидном, затем в кристаллическом состоянии. За счет кристаллизации идет нарастание прочности известкового теста и превращение его в камневидное тело.

Таким образом, к получению твердого продукта приводят процессы гелеобразования, кристаллизации и карбонизации.

1.2.3.  Магнезиальные вяжущие вещества

Магнезиальные вяжущие вещества получают при обжиге магнезита (МgCO3) или доломита (MgCO3 ·CaCO3):

MgCO3 → MgO + CO2

Получившийся обожженный магнезит называют каустическим магнезитом или магнезиальным вяжущим. Затворяются магнезиальные вяжущие насыщенными растворами хлорида или сульфата магния:

MgO + MgCl2 + H2O = 2MgOHCl

Это упрощенная схема твердения магнезиальных вяжущих. Чаще состав затвердевающих продуктов представляют формулой

xMgO · yMgCl2 · H2O.

Магнезиальные вяжущие имеют сроки схватывания от 20 минут до

6 часов. Хорошо соединяясь с древесно-волокнистыми материалами, позволяют готовить на их основе ксилолит (наполнитель – опилки) и фибролит (наполнитель – стружки). Ксилолит и фибролит – хорошие тепло- и звукоизоляционные материалы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *