Материаловедение строительных продуктов

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     

1. Гипс строительный. Основные свойства и применение в  строительстве. Марки гипса по прочности.

Гипс строительный — древнейший строительный материал, ослепительно белого цвета или светло-серого в виде порошка. Строительный гипс — это тонкий порошок, изготовляемый из гипсового камня, путем обжига и помола или помола и обжига. Преимуществами строительного гипса является быстрая схватка и затвердение. Начало схватывания гипса должно наступать не ранее 4 мин, конец — не ранее 6 мин, но не позднее получаса после приготовления гипсового теста. Для того, чтобы приготовить гипсовое тесто нужно взять на 2 части (по массе) гипса, 1 часть холодной воды, причем в первую очередь вливая воду, а в него энергично перемешивая, всыпают гипс. Приготовленное гипсовое тесто необходимо израсходовать сразу же. Для замедления схватывания в гипсовое тесто добавляют 0,5…2% водорастворимого животного клея (в виде клеевой воды крепостью от 0,5 до 2%), известковый раствор и надеть на посуду полиэтиленовый пакет. При схватывании и твердении гипс строительный способен увеличивается в объеме до 1%, что имеет важное практическое значение при многих строительных работах.

     Недостатком строительного гипса служит то, что  гипс обладает невысокими прочностью и водостойкостью, а ещё его достаточно просто поцарапать.

     Выпускается 12 марок строительного гипса. Для строительных работ применяются гипсы от марки Г-5 до марки Г-25, особенностью которых является то, что они выдерживают на сжатие от 5 до 25 кг/см², но можно применять и более высокие марки. Самая высокая марка строительного гипса — 250 кгс/см².

     Строительный  гипс продается в мешках или россыпью (навалом). Хранить гипс обязательно  надо в сухих местах с полами, поднятыми от уровня земли не менее  чем на 50 см. От длительного хранения гипс отсыревает и перестает схватываться, поэтому не может дальше использоваться.

     Ещё одним неоспоримым достоинством гипса в том, что гипс — это экологически чистый, негорючий строительный материал. Когда гипс затвердевает, то способен поглощать лишнюю влагу из воздуха в помещении, если в помещении повышенная влажность, и отдавать её, когда воздух становится чересчур сухим. Гипс как бы «дышит», поддерживая влажность на определённом уровне. Использовать гипс можно для строительных работ, отделочных, а также создавать уникальные архитектурные шедевры.

     В наши дни гипсовый алебастр получают следующим образом: сначала добывают природный двухводный гипс, потом этот гипс обрабатывают термическим методом при температуре 150—180°С. Для процесса полечения гипса используют специальные аппараты, в которых масса превращается в полуводный гипс 2CaSO4*H2O. После обжига гипс измельчается в тонкий порошок и уже носит название строительный гипс. Можно, конечно и дальше обрабатывать гипс, и получать таким образом формовочный гипс или, медицинский гипс. Если обжигать гипс при низкой температуре (95-100°С) в герметически закрытых посудах, то получим высокопрочный гипс. 
 
 
 
 
 
 
 

     

2. Расширяющиеся и напрягаемые цементы, их значение в современном строительном производстве.

     Расширяющийся цемент – продукт, получаемый тщательным смешиванием глиноземистого цемента или цемента и расширяющиеся добавки. Отличительное свойство расширяющихся цементов – способность к расширению в процессе схватывания и твердения. Расширение цементного камня основано на росте кристаллов образующегося при их твердении гидросульфоалюмината кальция.

     Расширяющиеся цементы изготовляют несколько  видов: гипсоглиноземистый водонепроницаемый  расширяющийся цемент – на основе глиноземистого цемента, расширяющийся цемент, напрягающий цемент – на основе цемента.

     Гипсоглиноземистый  расширяющийся цемент (ГОСТ 11052-74) –  быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением высокоглиноземистых шлаков (70%) и природного двуводного гипса (30%). По прочности гипсоглиноземистый расширяющийся цемент, как и обычно глиноземистый, делится на марки 400 и 500.

     Прочность гипсоглиноземистого цемента увеличивается  в основном в течении первых трех суток твердения, в последующем прочность цемента повышается незначительно.

     Морозостойкость растовра на гипсоглиноземистом цементе  состава 1:2 (цемент: песок) составляет около 200 циклов попеременного замораживания  и оттаивания в пресной воде.

     Коррозионная  стойкость этого цемента в растворах сульфатов очень высокая, а в растворах хлористых солей ниже, чем глиноземистого цемента.

     Применяют расширяющийся гипсоглиноземистый цемент для изготовления безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых  растворов и бетонов, гидроизоляционных штукатурок, для заделки стыков сборных бетонных и железобетонных конструкций, их омоноличивания и усиления.

     Расширяющимся цементом  называется продукт, получаемый тщательным смешением глиноземистого цемента или цемента и расширяющейся добавки.

     Все расширяющиеся цементы являются смешанными и состоят из основного вяжущею вещества и расширяющейся добавки, в которую в свою очередь могут входит несколько компонентов. При твердении таких цементов вследствие взаимодействия компонентов расширяющейся добавки или в результате взаимодействия их с частью основного вяжущего происходит расширение, которое на определенной стадии заканчивается или приостанавливается вследствие твердения основного вяжущее. Полученная расширенная структура при этом стабилизируется.

     Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ),-быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного помола или тщательного смешения тонкоизмельченных глиноземистого цемента и расширяющейся добавки, состоящей из высокоосновных (четырехкальциевых) гидроалюминатов кальция и полуводного гипса. Дозировка компонентов расширяющегося цемента примерно следующая: 70% глиноземистого цемента, 10% высокоосновных гидроалюминатов и 20% строительного гипса (высокопрочного или обычного).

     Расширение  этого цемента основано на росте  кристаллов образующегося при их твердении гидросульфоалюмината кальция. Происходит оно в начальной стадии твердения, когда масса еще может  деформироваться. Протекающее при  этом твердение основного компонента - глиноземистого цемента ста6илизирует (приостанавливает) через определенный период (1-2 суток) увеличение объема расширяющейся добавки. В процессе твердения расширяющегося цемента образуется более плотный цементный камень, значительно менее водопроницаемый, чем при твердении, обычного цемента. Таким образом, расширяющиеся цементы являются одновременно и водонепроницаемыми.

     Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент является быстротвердеющим гидравлическим вяжущим, получаемым совместным тонким измельчением высокоглиноземистых шлаков (70%) и природного двуводного гипса (30%). В этом случае образование гидросульфоалюмината кальция протекает в результате взаимодействия с сульфатом кальция низкоосновных гидроалюминатов кальция, образующихся при гидратации глиноземистого цемента. При твердении гипсоглиноземистого расширяющегося цемента на воздухе необходимо увлажнять изготовленные из него растворы и бетоны в течение первых трех дней после затворения водой.

     Начало  схватывания РЦ не ранее 30 мин, а  конец не позднее 12 ч. Марки - 400, 500 и 600 (при испытании на прочность при сжатии через 28 суток образцов из раствора жесткой консистенции). Величина относительного линейного расширения образцов из цементного теста должна составлять не менее 0,15 и 0,1% соответственно через 1 и 28 суток комбинированного водно-воздушного твердения и не менее 0,15% через 1 сутки водного твердения; через 28 суток хранения в воде она должна составлять 0,3-1%. Образцы из бетонной смеси, должны обнаруживать полную водонепроницаемость при рабочем давлении 1 атм.

     Напрягающий цемент (НЦ) представляет собой быстросхватывающееся и быстротвердеющее вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельчения смеси, состоящей из 65% цемента, 20% шлака глиноземистого цемента и 15% гипса. Он предназначен для железобетонных конструкций, арматура которых должна быть напряжена в нескольких направлениях (двухосное и трехосное напряженное армирование). Такое напряжение арматуры механическим путем связано с большими затруднениями.

     Расширяющиеся цементы увеличиваются в объеме лишь в начальный период твердения, когда прочность бетона еще недостаточна, чтобы «увлечь» арматуру и сообщить ей предварительное напряжение. При твердении НЦ сначала возникает низкосульфатная форма гидросульфоалюмината (3СаО*Аl₂О₃*CaSO₄*12Н₂О), которая затем переходит в высокосульфатную (3СаО*Аl₂О₃*3CaSO₄*31Н₂О). Этот переход вызывает значительное расширение цемента, достигающее 3%. При этом сильно уплотняются поры бетона, он расширяется и натягивает арматуру. После образования высокосульфатного гидросульфоалюмината дальнейшего расширения не происходит и при правильной рецептуре недопустимых вредных напряжений не возникает.

     Процесс расширения НЦ ускоряется при пропаривании в течение 5-6 ч. При этом расширение заканчивается в течение нескольких суток после пропаривания.

     Начало  схватывания НЦ 2-5 мин, а конец 4-7 мин. Замедляют схватывание добавки сульфитно-спиртовой барды и виннокаменной кислоты. Предел прочности при сжатии через 1 ,сутки 200-300 кг/см².

     Напрягающий цемент целесообразно применять  для производства напорных железобетонных труб и некоторых других тонкостенных железобетонных изделий. 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

3. Активированные  золошлаковые смеси в основаниях дорожных одежд.

     Зола - несгорающий остаток с зернами  мельче 0,16 мм, образующийся из минеральных  примесей топлива при полном его  сгорании и осажденный из дымовых  газов золоулавливающими устройствами. В зависимости от вида топлива зола подразделяется на антрацитовую, каменноугольную, буроугольную, сланцевую, торфяную и др. Содержание золы при сгорании топлива различно: в каменных и бурых углях - от 1 до 45%, в горючих сланцах - от 50 до 80%, в топливном торфе - от 2 до 30%. По способу удаления различают: золу сухого отбора (зола уноса) и мокрого (зола гидроудаления). Зола уноса получается в результате очистки дымовых газов золоуловителями и представляет собой тонкодисперсный материал с очень мелкими частицами, что позволяет использовать ее без дополнительного помола. Зола мокрого отбора образуется при удалении ее с помощью воды в виде пульпы по золопроводам.

     Топливный шлак - это материал, скапливающийся в нижней части топочного пространства тепловых агрегатов и удаляемый в жидком или спекшемся состоянии. При совместном удалении золы и шлака гидротранспортом на тепловых электростанциях образуется золошлаковая смесь.

     Химический  и минерально-фазовый составы, строение и свойства золошлаковых материалов (ЗШМ) зависят от состава минеральной части топлива, его теплотворной способности, режима сжигания, способа их улавливания и удаления, места отбора из отвалов.

     При высоких температурах (1200-1600°С) сжигания топлива минеральные примеси  претерпевают изменения; в них протекают сложные физико-химические процессы: выделяется химически связанная вода силикатов и алюмосиликатов; разлагаются карбонаты; идут реакции в твердой фазе; происходят плавление, кристаллизация, силикатообразование, стеклообразование и др. Поэтому золы и шлаки ТЭЦ имеют сложный химический и минералогический составы.

     В дорожном строительстве золы и золошлаковые смеси используются при сооружении земляного полотна, для устройства укрепленных оснований, в качестве заполнителя и минерального порошка в асфальтобетонах. Золы сухого улавливания можно применять в качестве самостоятельного вяжущего, а также как активную добавку к неорганическим и органическим вяжущим веществам.

     Широкий размах работы по использованию золошлаковых материалов в дорожном строительстве России приняли в 70-х годах. Связано это было с правительственными постановлениями по утилизации топливных отходов ТЭС.