Цемент является гидравлическим вяжущим

Гидравлические вяжущие вещества

Вяжущие вещества – это порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой и наполнителем образуют пластичную массу, впоследствии превращающуюся в искусственный камень.

Гидравлические вяжущие вещества обладают способностью к твердению в воде. Таковыми являются тонкоизмельченные вещества, в большинстве случаев состоящие из соединений кальция с глиноземом или кремнеземом. Данные соединения соответственно называются алюминатами кальция и силикатами. Существуют два основных способа получения таких соединений:

1. Первый способ заключается в обжиге искусственной или природной смеси глины и известняка. При данном процессе известняк разлагается, в результате чего образуется оксид кальция, реагирующий с окислами глины. Таким способ получают портландцементы и гидравлическую известь.
2. Второй способ заключается в смешивании извести с веществами, в которых содержатся окислы активной формы, способные реагировать с известью. Такие вещества называются гидравлическими добавками, к которым относятся известково-пуццолановые цементы и пуццолановые портландцементы.

Сделаем домашку
с вашим ребенком за 380 ₽
Уделите время себе, а мы сделаем всю домашку с вашим ребенком в режиме online
*количество мест ограничено

Гидравлическая известь

Определение 2

Гидравлическая известь – это вещество, которое получается в результате обжига не до спекания известняков, содержащих от 6 до 20 % глинистых примесей.

Известняки, используемые для получения гидравлической извести. называются маргелистыми, в них содержатся углекислый магний, песок и прочие примеси. Процесс изготовления гидравлической извести заключается в дроблении сырья на куски размером от 6 до 15 сантиметров, дальнейшем его обжиге и помоле готового продукта в порошок. На промышленных объектах обжиг сырья осуществляется, в большинстве случаев, в шахтных печах при температуре от 900 до 1100 градусов по Цельсию. В случае увеличенного содержания глинистых соединений температура обжига снижается. При изготовлении гидравлической смеси необходимо установить правильный режим обжига, это имеет большое значение для получения готового продукта высокого качества. При обжиге сырья для гидравлической смеси происходят следующие процессы:

«Гидравлические вяжущие вещества»
Готовые курсовые работы и рефераты
Консультации эксперта по предмету
Помощь в написании учебной работы

1. Декарбонизация карбоната кальция с образованием оксида кальция и углекислого газа, который удаляется.
2. После декарбонизации часть оксида кальция связывается с составными частями глины, таким как диоксид кремния, оксиды алюминия и железа. В результате образуются двухкальциевый феррит, однокальциевый алюминат и двухкальциевый силикат.

Другая часть оксида кальция остается в свободном состоянии. В некоторых случаях в состав гидравлической извести может входить оксид магния, не вступивший в реакцию зерна кварца. Способностями к гашению и воздушному твердению обладают только свободные оксиды магния и кальция. Ферриты, алюминаты и силикаты твердеют только при влажных условиях, таким образом они придают извести способность к гидравлическому твердению. Таким образом гидравлическая смесь состоит из двух типов соединений -твердеющих в воздушных условиях и твердеющих в гидравлических условиях.

При увеличенном содержании в исходном сырье кремнистых и глинистых соединений будет образовываться больше силикатов, алюминатов и ферритов кальция. В связи с этим будет уменьшаться способность извести к гидравлическому твердению. В результате может наступить такой предел, при котором в гидравлической извести не будет содержаться свободного оксида кальция, и она потеряет способность гаситься. В зависимости от содержания в гидравлической извести глинистых соединений различают:

1. Слабогидравлическая известь, гидравлический модуль которой составляет от 4,5 до 9.
2. Сильногидравлическая известь, гидравлический модуль которой составляет от 1,7 до 4,5.

Замечание 1

Если гидравлический модуль больше 9, то готовым продуктом является воздушная известь, а если меньше 1,7 — романцемент.

Определение 3

Романцемент – это вяжущий гидравлический материалы, используемый для изготовления строительных растворов для каменной кладки, бетона низких марок, штукатурки в наземных или подземных сооружениях.

Для твердения гидравлической извести характерны процессы воздушного и гидравлического твердения. Чтобы гидравлическая известь правильно твердела, сначала обеспечиваются условия воздушного твердения для начальной кристаллизации гидратной свободной извести, а потом гидравлические, необходимые для гидратации ферритов кальция, алюминатов и силикатов. При этом, чем выше содержание в извести свободного оксида кальция, тем более длительным должен быть процесс твердения готового продукта в сухой воздушной среде.

Гидравлическая известь используется для производства штукатурных и кладочных растворов. Бетоны на основе гидравлической извести применяются в конструкциях, которые могут находиться как в воздушной, так и во влажной средах.

Источник

Гидравлические вяжущие в-ва. Виды гидравлических вяжущих, их общая хар-тика.Гидравлическая известь.

• Гидравлические вяжущие вещества способны твердеть и дли­тельно сохранять свою прочность не только на воздухе, но и в воде. В группу гидравлических вяжущих входят портландце­мент и его разновидности, пуццолановые и шлаковые вяжущие, глиноземистый и расширяющиеся цементы, гидравлическая из­весть. Их используют как в надземных, так и в подземных и под­водных конструкциях.

Виды:

• Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твер­деющее в воде и на воздухе. Его получают тонким измельчением обожженной до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в клинкере силикатов кальция. Спекшаяся сырьевая смесь в виде зерен размером до 40 мм назы­вается клинкером; от качества его зависят важнейшие свойства цемента: прочность и скорость ее нарастания, долговечность, стойкость в различных эксплуатационных условиях.

Клинкер. Качество клинкера зависит от его химического и минералогических составов. Для производства портландцементного клинкера применяют известняк и глину. Известняк в основном состоит из двух оксидов: СаО и СО2, а глина — из различных минералов, содержащих в основном три оксида: SiO2, A12O3 и Fe2O3. В процессе обжига сырьевой смеси удаляется СО2, a оставшиеся четыре оксида: СаО, SiO2, Аl2Оз и Fe2O3 — образуют клинкерные минералы.

• Алит (C3S) — основной минерал клинкера, быстро твердеет и практически определяет скорость твердения и нарастания прочности портландцемента.

• Белит (P-C2S) —медленно твердеет и достигает высокой прочности при длительном твердении.

Содержание минералов-силикатов в клинкере в сумме составляет около 75%, поэтому гидратация алита и белита в основном определяет свойства портландцемента. Оставшиеся 25% объема клинкера между кристаллами алита и белита заполнены кристаллами СзА, C4AF, стекла и второстепенными минералами.

Трехкальциевый алюминат (СзА) Он очень быстро гидратирует и твердеет. Продукты гидратации имеют пористую структуру и низкую прочность. Кроме того, СзА является причиной сульфатной коррозии цемента, поэтому его содержание в сульфатостойком цементе ограничено 5%.

• Четырехкальциевый алюмоферрит (C4AF) —По скорости гидратации этот минерал занимает как бы промежуточное положение между алитом и белитом и не оказывает определяющего значения на скорость твердения и тепловыделение портландцемента.

Клинкерное стекло присутствует в промежуточном веществе в количестве 5. 15%, которое в основном состоит из СаО, А12О3, MgO, K2O и Na2O.

При правильно рассчитанной и тщательно подготовленной и обожженной сырьевой смеси клинкер не должен содержать свободного оксида кальция СаО, так как пережженная при температуре около 1500°С известь, так же как и магнезия MgO, очень медленно гасится, увеличиваясь в объеме, что может привести к растрескиванию уже затвердевшего бетона.

Гидравлическая известь

Гидравлическая известь — продукт умеренного обжига при температуре 9ОО. 11ОО°С мергелистых известняков, содержащих 6. 20% глинистых примесей. При обжиге мергелистых известня­ков после разложения углекислого кальция часть образующейся СаО соединяется в твердом состоянии с оксидами SiO₂; A1₂O₃; Fe₂O₃, содержащимися в минералах глины, образуя силикаты 2CaO-SiO₂, алюминаты СаО-А1₂О₃ и ферриты кальция 2CaO-Fe₂O₃, обладающие способностью твердеть не только на воздухе, но и в воде. Так как в гидравлической извести содержится в значи­тельном количестве свободный оксид кальция СаО, то она, так же как и воздушная известь, гасится при действии воды, причем чем больше содержание свободной СаО, тем меньше ее способ­ность к гидравлическому твердению.

Строительную гидравлическую известь выпускают в виде тонкоизмельченного порошка, при просеивании которого остаток частиц на сите № 008 не должен превышать 15%. Кроме гли­нистых и песчаных примесей мергелистые известняки обычно содержат до 2. 5% углекислого магния и другие примеси. Для производства гидравлической извести необходимо применять из­вестняки с возможно более равномерным распределением гли­нистых и других включателей, так как от этого в значительной степени зависит качество получаемого продукта.

Для характеристики химического состава сырья, содержаще­го известняк и глину, а также готового вяжущего вещества обычно пользуются гидравлическим или основным модулем, ко­торый для гидравлической извести составляет 1,7. 9:

Различают гидравлическую известь двух видов:

слабогидрав­лическую с модулем 4,5. 9

сильногидравлическую с модулем 1,7. 4,5.

Гидравлическая известь, затворенная водой, после предвари­тельного твердения на воздухе продолжает твердеть и в воде, при этом физико-химические процессы воздушного твердения сочетаются с гидравлическими. Гидрат оксида кальция при испа-‘ рении влаги постепенно кристаллизуется, а под действием угле­кислого газа подвергается карбонизации. Гидравлическое твер­дение извести происходит в результате гидратации силикатов, алюминатов и ферритов кальция так же, как в портландцементе. Предел прочности образцов через 28 сут твердения должен быть не менее: для слабогидравлической и сильногидравлической со­ответственно при изгибе — 0,4 и 1,0 МПа и при сжатии — 1,7и 0,5 МПа.

Гидравлическая известь по химическому составу должна со­ответствовать требованиям, указанным в табл. 5.7. Она должна выдерживать испытание на равномерность изменения объема. Гидравлическую известь применяют в тонкоизмельченном виде для приготовления строительных растворов, предназначенных для сухой или влажной среды, бетонов низких марок и т. д. Гидравлическая известь дает менее пластичные, чем воздушная, растворы, быстрее и равномернее твердеющие по всей толще стены и обладающие большей прочностью.

Романцемент

Получают обжигом не до спекания известняковых или магнезиальных мергелей содерд более 20% глины. Продукт обжига размалывают и получают гидравл вяжущие. Обр-ся алюминаты, ферриты и силикаты придающие гидравлич. св-ва.

Источник

Гидравлические вяжущие. Портландцемент

Гидравлические вяжущие – вещества, которые по своему химическому составу представляют сложную систему, состоящую в основном из соединений четырех оксидов: СаО – SiO₂ – Al₂O₃ – Fе₂O₃. Эти соединения образуют три основные группы гидравлических вяжущих:

1) силикатные цементы, состоящие преимущественно (на 75%) из силикатов кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности;

2) алюминатные цементы, вяжущей основой которых являются алюминаты кальция;

3) гидравлическая известь и романцемент.

Гидравлические вяжущие твердеют, и длительное время сохраняют прочность (или даже повышают ее) не только на воздухе, но и в воде. (Воздушные вяжущие, гипс и известь сохраняют прочность только на воздухе).

Портландцемент.

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким измельчением клинкера с природным гипсом, а иногда и с добавками. При производстве портландцемента разрешается вводить не более 5% добавок, ускоряющих твердение или повышающих прочность.

Клинкер — спек в виде гранул, получаемый обжигомпри температуре до 1450°С сырьевой смеси, состоящей изизвестняка, глины и корректирующих добавок определенного состава, обеспечивающих преобладание высокоосновных силикатов кальция.

Природный гипс (CaSO₄*2H₂0) в портландцемент вводят для регулирования сроков схватывания и повышения прочности цемента.

Химический состав клинкера выражают максимальным содержанием оксидов (макс. %). Основными и обязательными оксидами в составе цементного клинкера являются: СаО – SiO₂ – Al₂O₃ – Fе₂O₃.

Их содержание в клинкере составляет 95 – 97%. Кроме них в небольших количествах присутствуют MgO и щелочные оксиды TiO₂ , Cr_;2O₃, SO₃,. Р₂О₅.

Первым по содержанию и значению является СаО (известь). Чем больше в цементе извести, тем более высокопрочным и быстротвердеющим он будет, но в то же время снижается водостойкость. Однако обязательное условие получения вы­сококачественного клинкера — полное связывание СаО кислотными оксидами.

Кремнезем (SiO₂) — одна из важнейших составных частей клинкера. Он связывает СаО в силикаты, способные к гидравлическому твердению. Увеличение содержания SiO₂ в клинкере ведет к замедлению схватывания и твердения. Однако цементы с повышенным содержанием SiO₂ обладают высокой прочностью в поздние сроки.

Глинозем (Al₂O₃)— основной компонент алюминатов, повышение его содержания обусловливает быстрое схватывание и ускорение твердения. Гематит(Fе₂O₃)— служит плавнем и улучшает спекание клинкера.

В портландцементном клинкере оксиды существуют не отдельно, а в виде химических соединений — минералов.

Основными минералами клинкера являются: алит, белит, трехкальциевый алюминат и алюмоферрит кальция.

Алит 3CaO*SiO₂ (или 3СS – обозначение в строительстве) – самый важный минерал клинкера, его содержание 45…60%, является основным носителем прочности. Он схватывается в течение нескольких часов и относительно быстро наращивает прочность.

Белит 2CaO*SiO₂(или2CS) — второй по важности минерал, не характеризуется определенными сроками схватывания и, затворенный водой, твердеет очень медленно, но способствует повышению прочности.

Трехкальциевый алюминаг ЗСаО*Al₂O₃ (или 3СА) — при затворении водой схватывается почти мгновенно, выделяя большое количество тепла. В присутствии других клинкерных минералов 3СА делает цемент быстротвердеющим.

Четырехкальцииевый алюмоферрит (4CAF) обладает сравнительно короткими сроками схватывания, но твердеет значительно медленнее, приобретая в течение длительного времени, также как белит, большую прочность.

По ГОСТ 10178-85 портландцемент делится на:

1. Портландцемент без добавок.

2. Портландцемент с минеральными добавками. В качестве добавок допускается вводить: доменные и электротермофосфорные шлаки до 20%; активные добавки осадочного происхождения до 10%; активные добавки вулканического происхождения до 15%.

3. Шлакопортландцемент, который должен содержать не менее 21% и не более 80% доменных гранулированных или термофосфорных шлаков.

Основными показателями качества портландцемента являются: тонкость помола цемента; сроки схватывания: (начало, интервал и конец схватывания в минутах); нормальная густота цементного теста в %; предел прочности цементного камня при сжатии и изгибе в МПа или в Н/см 2 .

Применение цемента. Цемент применяют для изготовления монолитного и сборного бетона, железобетона, асбоцементных изделий, строительных растворов, многих других искусственных материалов, скрепления отдельных элементов (деталей) сооружений, для кладки кирпичей, заливки фундаментов.

Цемент, и получаемые на его основе прогрессивные материалы, успешно заменяют в строительстве кирпич, известь, дефицитную древесину и другие традиционные материалы.

Таблица 6.1 — Рациональные области применения портландцемента

Практическая часть

Источник

Гидравлические минеральные неорганические вяжущие вещества

Эти соединения образуют три основные группы гидравлических минеральных неорганических вяжущих веществ:

1) силикатные цементы, состоящие преимущественно (на 75%) из силикатов кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности — главные вяжущие современного строительства;

2) алюминатные цементы, вяжущей основой которых являются глиноземистый цемент и его разновидности;

3) гидравлическая известь и романцемент.

Свойства гидравлических вяжущих веществ зависят от их химико- минерального состава, величина гидравлического модуля и температуры обжига сырья.

Добавки для цементов по отношению к свойствам цемента и назначению делят на следующие группы:

1) компоненты вещественного состава (активные минеральные добавки), определяющие наименование цементов и обладающие гидравлическими свойствами;

2) наполнители, улучшающие зерновой состав цементов и структуру цементного камня и не обладающие или частично обладающие гидравлическими свойствами;

технологические — интенсификаторы помола, регулирующие основные свойства цемента: сроки схватывания, твердение, прочность цемента, пористость цементного камня (воздухововлекающие добавки), пластичность цементно-песчаного раствора и бетона (пластифицирующие добавки), водоудерживающую способность, уменьшение смачивания водой поверхности частиц цемента (гидрофобизующие добавки);

4) регулирующие специальные свойства цемента: тепловыделение, объемные деформации, коррозионную стойкость, декоративные свойства и др.

Портландцемент (ГОСТ 10178—85) — гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при тонком измельчении клинкера с добавкой (3. 5%) гипса. Вещественный состав цемента характеризует содержание в нем (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса и активных минеральных добавок. В составе портландцемента преобладают силикаты кальция — 70. 80%. Небольшая добавка гипса регулирует сроки схватывания. Суммарное содержание S0₃ в цементе должно быть не менее 1,5 и не более 3,5% (в цементах марок 550 и 600 — до 4%). Допускается введение в цемент при его помоле пластифицирующих и гидрофобизующих поверхностно-активных добавок в количестве не более 0,3% массы цемента.

Портландцемент по химическому составу выпускается трех видов: ДО — без добавок, Д5 — с введением до 5% активных минеральных добавок всех видов и Д20, в который разрешается вводить свыше 5%, но не более 20% добавок, в том числе до 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения или до 20% доменных и электротер- мофосфорных гранулированных шлаков и прочих активных минеральных добавок.

Портландцемент — тонкий порошок темно-серого или зеленовато- серого цвета. Тонкость помола оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы через сито с сеткой № 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы. Для оценки дисперсности цемента проводят также определение его удельной поверхности с помощью специального прибора — поверхностемера. Так, для портландцемента марки 400 удельная поверхность составляет обычно 2500. 3000 см 2 /г.

Истинная плотность портландцемента (без минеральных добавок) равна 3050. 3150 кг/м 3 . Его насыпная плотность зависит от уплотнения и составляет: для рыхлого цемента — 1100 кг/м 3 , сильно уплотненного — до 1600 кг/м 3 , в среднем — 1300 кг/м 3 .

Портландцемент обладает высокой твердостью после первоначального твердения, высокой конечной прочностью. Он очень чувствителен к агрессивным средам. При его твердении происходит сильное тепловыделение, что позволяет производить бетонирование в зимнее время.

Активность и марку портландцемента определяют испытанием стандартных образцов-призм. Активностью портландцемента называют его предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 суток. Они подразделяются на марки 400, 500, 550, 600.

К потребительским свойствам портландцементов относят вобопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема цемента и тепловыделение при твердении.

Водопотребность цемента определяется количеством воды (% массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее чем через 45 мин, а конец — не позднее чем через 10 ч от начала затворения. Замедлителями схватывания портландцемента являются, наряду с гипсом, бура и борная кислота, фосфаты и нитраты калия, натрия и аммония. Ускорителями схватывания — карбонаты и сульфаты металлов, а так же органические вещества, например триэтаноламин.

Причиной неравномерного изменения объема цемента являются местные деформации, вызываемые расширением свободного СаО и периклаза MgO вследствие их гидратации. Неравномерное изменение объема приводит к возникновению трещин.

Тепловыделение происходит при гидратации цемента; в массивных конструкциях оно вызывает значительные термические напряжения, которые нередко являются причиной появления трещин в бетоне.

Для получения портландцемента с заданными специальными свойствами используют следующие методы:

1. регулирование минерального состава и структуры цементного клинкера, оказывающего решающее влияние на потребительские свойства цемента;

2) введение минеральных и органических добавок, позволяющих направленно изменять свойства вяжущего вещества, экономить клинкер, уменьшать расход цемента в бетонах;

3) оптимизация тонкости помола и зернового состава цемента, влияющих на скорость твердения, активность, тепловыделение и другие свойства цемента.

К специальным видам портландцемента относятся высокопрочные быстротвердеющий и особо быстротвердеющий (ГОСТ 969—91), сульфатостойкие (ГОСТ 22266—94), с органическими и минеральными добавками, белые (ГОСТ 965—89) и цветные, тампонажные, расширяющиеся и безусадочные (ГОСТ 11052—74).

Гидравлическая известь (ГОСТ 9179—77) — гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при обжиге не до спекания (900. 1100°С) мергелистых известняков с содержанием глины 6. 20%.

Гидравлические свойства этой извести обусловлены наличием в ее составе низкоосновных силикатов 2СаО • Si0₂, алюминатов СаО • А1₂О_э и ферритов кальция СаО • Fe₂₃.

Гидравлическую известь размалывают и применяют в виде порошка либо гасят в пушонку. Так как в ней в значительном количестве содержится свободный оксид кальция СаО, то она, так же как и воздушная известь, гасится при действии воды, причем чем больше содержание свободного СаО, тем меньше ее способность к гидравлическому твердению.

Твердение извести начинается на воздухе (первые 7 суток) и продолжается, при этом увеличивается ее прочность. После 28 суток комбинированного хранения образцов из раствора 1:3 по массе (7 суток на воздухе во влажном воздухе и 21 сутки в воде) предел прочности при сжатии составляет:

5) слабогидравлической извести — не менее 1,7 МПа;

6) сильногидравлической извести — не ниже 5 МПа.

Гидравлическая известь твердеет медленно: начало схватывания — 0,5. 2 ч, конец — 8. 16 ч.

Растворы и бетоны на гидравлической извести обладают удовлетворительной долговечностью в сухих и влажных условиях, поэтому ее применяют для изготовления кладочных и штукатурных растворов и бетонов невысоких марок и бетонных камней.

Гидравлическую известь хранят в закрытых помещениях, при перевозке предохраняют от увлажнения.

Романцемент — гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом обожженных не до спекания (900°С) известняковых и магнезиальных мергелей, содержащих 25% и более глины. Гидравлические свойства романцементу придают низкоосновные силикаты и алюминаты кальция, при гидратации которых происходит его схватывание и твердение.

Выпускают трех марок (МПа) — 2,5; 5 и 10. Он должен выдерживать испытание на равномерность изменения объема.

Романцемент применяется для изготовления строительных растворов, стеновых камней и бетонов невысоких марок, что позволяет сэкономить более энергоемкий и дорогой портландцемент.

Источник