Вся электронная библиотека >>>

 Стройматериалы >>>

  

 

 Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций


Раздел: Строительство

 

2.6. Основные понятия о твердении гипса, извести и портландцемента

  

Твердение гипса. При затворепии гипсового вяжущего водой происходит переход полуводного гипса в дву- водный по схеме CaS04-0,5H20+l,5H20 = CaS04-2H20. Растворимость двугидрата в 5 раз меньше растворимости полугидрата. Поэтому возникший насыщенный раствор полугидрата оказывается пересыщенным по отношению к двугидрату. Из него начинают выпадать мельчайшие частицы твердого двуводного гипса. Накапливаясь, они начинают склеиваться между собой и масса постепенно загустевает (схватывается). Кристаллы на- пачинают расти, переплетаться между собой, количество контактов между ними увеличивается и прочность растет. Высыхание гипса способствует росту прочности. Однако увеличивать температуру сушки выше 65 °С нельзя, так как может произойти обратный процесс — дегидратация двуводного гипса.

По теории А. А. Байкова, твердение гипса условно можно разделить на три периода. Первый — смешение с водой, растворение полугидрата и образование насыщенного раствора. Второй — взаимодействие воды с полуводным гипсом с прямым присоединением ее к твердому веществу, в результате получаются высокодисперсные кристаллы двуводного гипса в виде коллоидной массы. Третий — перекристаллизация частичек коллоидных размеров и образование более крупных кристаллов. Это приводит к затвердению массы и росту ее прочности. Теория А. А. Байкова применима ко всем минеральным вяжущим веществам, образующим гидратные соединения.

Все эти процессы не изолированы по времени друг от друга. Они проходят одновременно и накладываются один на другой. В одно и то же время происходит и образование кристаллов коллоидных размеров, и их рост (перекристаллизация). Сушка ускоряет процесс затвердевания.

Твердение извести. Различают три типа твердения извести и изделий на ее основе: карбонатное, гидратное и гидросиликатное.

Карбонатным твердением называют процесс постепенного затвердевания растворных или бетонных смесей на основе гашеной извести при воздействии на них углекислоты. Проходит он в воздушно-сухих условиях или специальных камерах с повышенным содержанием углекислоты. При этом происходят кристаллизация гидрок- сида кальция из насыщенного водного раствора и образование карбоната кальция: Са(0Н)2 + С02 + /гН20 = = СаС03+(/г+1)Н20.

Процесс этот в естественных условиях протекает медленно и длится десятилетиями. Карбонизация начинается

с поверхностных слоев. Образующийся плотный слой углекислого газа препятствует дальнейшему доступу С02 к внутренним слоям раствора или бетона. Выделяющаяся вода препятствует высыханию материала и росту прочности.

Гидратным твердением называют процесс постепенного превращения в твердое камневидное тело известковых растворов н бетонов на молотой негашеной извести в результате взаимодействия такой извести с водой н образования Са(ОН)2. Твердение и рост прочности я данном случае обусловлены накоплением кристаллов Са(ОН) 2, срастанием их и последующим высыханием.

В процессе хранения изделий на основе негашеной извести на воздухе происходит процесс карбонизации и рост прочности под действием углекислоты воздуха.

Гидросиликатным твердением называют процесс превращения известково-кремнеземистых смесей в твердое тело в автоклаве. Твердение обусловлено образованием гидросиликатов кальция при обработке паром под давлением 0,9—1,6 МПа и температуре 174,5—200 °С. В этих условиях происходит интенсивное химическое взаимодействие кремнезема с гидроксидом кальция с образованием гидросиликатов кальция сложного состава типа (0,8—l,5)Ca0-Si02- (0,5—2)НаО.

Известково-кремнеземистые смеси приготовляют из молотой негашеной извести и песка. Целесообразно вместо песка использовать золу, шлак, горелые породы н т. д. Реакционную способность компонентов можно повысить путем совместного измельчения извести и песка в соотношении 1 : 1 или 1 : 2 до удельной поверхности 3000—5000 см2/г. К этой смеси для экономии извести желательно добавлять немолотый песок до 30 % по массе. Из известково-кремнеземистых смесей в автоклавах получают силикатный кирпич и крупные стеновые панели.

Минералы клинкера с различной скоростью реагируют с водой и дают гидросиликаты разной прочности и долговечности. По скорости взаимодействия с водой их можно поставить в следующей последовательности: СзА, C4AF, C3S и C2S. Однако по прочности они распределяются иначе: C3S, C4AF, затем C2S и С3А.

По минералогическому составу портландцемент условно делят на высокоалитовый (содержащий C3S более 60 %), алитовый (C3S более 50—60 %), белито- вый (C2S более 35 %), алюминатный (СзА более 18 %). алюмоферритный (С4А менее 2 %)•

Высокоалитовые цементы отличаются большой прочностью, повышенной скоростью твердения и высоким тепловыделением. Белитовые цементы твердеют медленно, тепловыделение их малое, прочность низкая. Алюми- натные цементы быстро набирают прочность, много выделяют при твердении теплоты, но прочность их невелика.

По прочности цементы делят на марки: 300, 400, 500, 550 и 600. По ГОСТ 310.4—81 (с изм.) марка цементов определяется по пределу прочности при изгибе и сжатии образцов балочек размером 40X40X160 мм в возрасте 28 сут. Балочки готовят из раствора цемента температурой 20 + 3 °С с песком состава 1 : 3 по массе. Песок используется стандартный (ГОСТ 6139—78). Раствор готовят с В/Ц—0,4. Допускается определение прочности цемента при пропаривании образцов-балочек в закрытых формах при 85±5°С в течение 6 ч. Через 25 ч с момента изготовления образцы расформовывают и сразу же испытывают.

Прочность затвердевшего цемента зависит от минералогического состава, тонкости помола, условий и длительности твердения, температуры и влажности, количества и вида активной добавки. Твердение цемента и рост его прочности может продолжаться только при наличии в нем воды, иначе процесс гидратации минералов прекращается.

Твердение цемента обычно проходит в весьма раэлич- ных температурно-влажностных условиях: нормальные— при 20—15 °С, пропаривание — при 80—90 °С и относительной влажности около 100 %, автоклавная обработка — при температуре до 200 °С и влажности 100 %. Повышение температуры ускоряет процессы взаимодействия клинкерных минералов с водой. Наиболее быстрый рост прочности цементного камня наблюдается при автоклавной обработке, когда цемент марочной прочности можно получить уже через 4—6 ч. При про- паривании в течение 10 ч можно получить цемент только 70 %-ной марочной прочности. Твердение цемента заметно замедляется при температуре ниже 5°С и прекращается при замерзании.

Введение в воду затворения хлористых солей натрия и кальция до 5 % по массе цемента понижает температуру замерзания воды и дает возможность цементу гид- ратироваться. Такой прием используют при температурах до —10 °С. Однако для железобетонных конструкций ввод хлористых солей более 2 % нежелателен, так как начинается коррозия стальной арматуры.

Прочность цементного камня изменяется и от действия на него пресных и минерализованных вод. Цементный камень подвержен коррозии под действием на него растворов некоторых солей. Например, сернокислый магний и хлористый магний, реагируя с Са(ОН)2, находящимся в цементном камне, образуют Mg(OH)2, который легко вымывается из бетона. Легко выносится из бетона и хлористый кальций:

Са(ОН)2 + MgS04 + 2Н20 = CaS04-2H20 + Mg(OH)2;

Са(ОН)2 + MgCI2 = СаС12 + Mg(OH)2.

Вымывание из бетона Са(ОН)2 пресной водой вызывает так называемую коррозию выщелачивания. Удаление из цементного камня гидроксида кальция резко снижает щелочность бетона, а это приводит к разложению гидроалюмипатов и гидросиликатов кальция, обеспечивающих прочность цементного камня, и со временем бетон полностью разрушается.

Опасна для цементного камня проточная или стоячая вода с большим содержанием сульфатов, в частности гипса, который реагирует с гидроалюминатом кальция, образуя труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция. Последний резко увеличивается в объеме (более чем в 2,5 раза), оказывая сильное разрушающее действие:.

ЗСаО • А1203 • 6Н20 + 3CaS04 + 25Н20 -* ЗСаО  А12Ол  3CaS04 • 31Н20.

Уменьшить этот вид коррозии или избежать его можно, снижая содержание в клинкере трехкальциевого алюмината или вводя в цемент тонкомолотую кислую активную минеральную добавку типа трепела, опоки и т. п. Они реагируют с гидроксидом кальция, образуя малорастворимые новообразования, которые не взаимодействуют с сульфатами:

mCa(OH)2 + SiOa + nH20-+mCa0-Si02-nH20.

Для цементного камня представляют опасность неорганические и органические кислоты, а также содержащая их вода. Кислоты взаимодействуют с гидроксидом кальция и другими продуктами цементного камня, превращая их в легкорастворимые соли или бесформенные аморфные соединения типа SiO2(0-^) и др. Бетон при этом разрушается. Аналогичное действие оказывают и другие кислоты.

Разрушение цементного камня может происходить и под действием углекислоты воздуха. Вначале гид- роксид кальция превращается в нерастворимый углекислый кальций, но при избытке углекислоты переходит в легкорастворимое соединение Са(НС03)2: Са(ОН)2 + + СОг->-СаСОз + Н20; СаС03+С02 + Н20 -> Са(НС03)2.

Чем меньше рН  воды, тем она агрессивнее по отношению к цементному бетону. Повысить стойкость цементного камня (бетона) в агрессивных средах можно путем нанесения на него гидроизоляционных и других защитных покрытий. Повышение плотности и водонепроницаемости бетонных изделий способствует снижению коррозии цементного камня. Использование цементов определенного минералогического состава может предотвратить сульфатную коррозию. Для этого следует применять цементы с пониженным содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ: Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций

 

Смотрите также:

 

Твердение портландцемента. Превращение цементного теста...

При правильной дозировке гипса он является не только регулятором сроков схватывания портландцемента, но и улучшает свойства цементного камня.
Известковое тесто. Молотая негашеная известь. Охрана труда на известковых заводах. Твердение воздушной извести.

 

Применение портландцемента

...расходовать экономно, заменяя его, где это технически возможно, более дешевыми вяжущими веществами — известью, гипсовыми вяжущими, смешанными цементами.
Схватывание и твердение полуводного гипса. Свойства гипсовых вяжущих и области их применения.

 

Твердение глиноземистого цемента. Ангидритоглиноземистый...

...от 15—40 до 85—60% (цемент : гипс) характеризуются особо быстрым твердением и высокой прочностью.
При добавлении в глиноземистый цемент извести или портландцемента в количестве 8—10 % и более сроки его схватывания сокращаются, а прочность резко падает.

 

Гипс известь цемент. Минеральными вяжущими веществами называют...

К воздушным вяжущим относятся гипс, ангидритовые и магнезиальные вяжущие, а также воздушная известь и кислотоупорный цемент.
Пуццолановый портландцемент отличается повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью, медленным твердением в начальный...

 

...глиноземный цемент гидравлическая известь и портландцемент....

...воде, называют вяжущими водного твердения или гидравлическими вяжущими (гидравлическая известь, романцемент, портландцемент и
При затворении вяжущего водой рекомендовалось вводить небольшое количество гипса. Свои работы Е. Г. Челиев завершил изданием книги (1825)...

 

Портландцемент. Производство портландцемента

...1824 г. был выдан патент на изготовление вяжущего вещества путем обжига смеси извести с глиной.
сырьевой смеси, ее обжиг и получение клинкера, помол клинкера с добавкой гипса ( 36).
Схватывание и твердение портландцемента. При смешивании портландцемента с водой...

 

ТВЕРДЕНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА - автоклавная обработка бетонов...

...на основе цемента и извести в автоклавах при 174,5— 200 °С. Цементы и известь применяют при
воды не составит 8—10Н2О, а затем разлагается с образованием одиосульфатной формы и гипса.
При повышенных температурах твердения портландцемента до 100°С в основном...

 

...ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. Вяжущее автоклавного твердения....

К этому виду вяжущих относятся гидравлическая известь, портландцемент, пуццолановый цемент и др.
Объемный вес «обожженного» гипса составляет 800—1000 кг/м3. Процесс твердения строительного гипса заключается в том, что сначала происходит растворение в воде...

 

Портландцемент. Технология портландцемента. Сухой способ...

...схватывания и некоторых других свойств при помоле клинкера в цемент добавляют небольшое количество гипса (1,5...3,5 %). В соответствии с ГОСТ 10178—85 за таким бездобавочным цементом сохранено название портландцемент (ПЦ-ДО).
Твердение воздушной извести.

 

Теория твердения портландцемента - коллоидная теории твердения

По коллоидной теории твердения портландцемента, предложенной В. Михаэлисом в 1893 г., при смешении цемента с водой вначале образуются пересыщенные растворы гидроксида кальция и гидроалюминатов кальция.
Глина Известь Цементы Гипс Заполнители.