Магнезиальные вяжущие и жидкое стекло
Сырьем для магнезиальных вяжущих служат магнезит и доломит.
Обжиг магнезита производится при температуре 750 ... 800°С (во вращающихся печах до 1000°С) до полного разложения MgСОз на MgO и СО2 с удалением углекислого газа.
После помола MgO представляет собой воздушное вяжущее вещество, называемое каустическим магнезитом, оно имеет предел прочности при сжатии 40 ... 60 МПа, достигая иногда до 100 МПа.
Обжиг доломита производят при более низких температурах в интервале 650...750оС, так как при повышении температуры обжига начинает разлагаться СаСОз с образованием извести.
Особенностью применения магнезиальных вяжущих веществ является затворение их водными растворами магнезиальных солей, причем начало схватывания наступает не позднее 20 мин, а конец - не позднее 6 ч.
Растворимое (жидкое) стекло.
Для производства растворимого стекла сырьем служат в основном чистый кварцевый песок и кальцинированная сода или сернокислый натрий, значительно реже вторым компонентом является поташ.
Тщательно перемешанную сырьевую смесь расплавляют в стекловаренных печах при температуре 1300...1400°С, а затем стекломассу выгружают в вагонетки.
При быстром охлаждении она твердеет и раскалывается на куски, именуемые силикат - глыбой. Лучше всего растворять силикат-глыбу в автоклавах при давлении 0,6 ... 0,7 МПа и температуре 150°С, превращая ее в сиропообразную жидкость.
Жидкое (растворимое) стекло применяют для производства:
- кислотоупорных цементов,
- жароупорных бетонов,
- силикатных красок и обмазок,
- для пропитки (силикатизации) грунтовых оснований.
Вопрос 2 гидравлические вяжущие вещества
Классификация гидравлических вяжущих веществ
Гидравлические вяжущие представляют собой тонкомолотые порошки, состоящие из силикатов, алюминатов и ферритов кальция, гидратирующихся в водной среде с образованием прочного водостойкого искусственного камня.
Химический состав соединений, входящих в состав гидравлических вяжущих, представляют в виде окислов.
Например:
- силикат кальция СаО*SiO – сокращенно CS;
- трехкальциевый алюминат 3СаО*Al2O3 – сокращенно С3А;
- гидросиликат кальцияO 2CaO*SiO2*2H2O – сокращенно C2SH2.
Способность гидравлических вяжущих превращаться под действием воды в прочный камень характеризуется активностью или прочностью (МПа) в 28 суток твердения в естественных условиях (температура 18 – 20 0С, влажностью 95 – 98%) раствора состава Ц:П = 1:3 с песком одного размера.
По этому показателю вяжущему при условии, что оно удовлетворяет комплексу других, предусмотренных стандартом требований (тонкости помола, срокам схватывания, равномерности изменения объема), присваивают марку 200, 300, 400 и т.д.
К гидравлическим вяжущим относятся гидравлическая известь, которая занимает промежуточное положение между воздушными и гидравлическими вяжущими, романцемент, разновидности портландцемента и специальные виды цементов.
2.2 Гидравлическая известь и «романцемент»
Гидравлической известью называют тонкомолотый продукт обжига при температуре 900-1100 °С мергелистых известняков, содержащих до 20% глинистых примесей.
При этой температуре известняк (СаС03) и глина (основные минералы: nА1203 * pSi02 * mH20, nFe203 * kSiO2, * pH20) разлагаются с образованием свободных оксидов СаО, Si02, А1203, Fe203, которые при такой высокой температуре, обладая химической активностью, вступают в реакции между собой с образованием ряда минералов: силикатов, алюминатов и ферритов кальция — обеспечивающих в дальнейшем гидравлическое твердение этого вяжущего, а продукты гидратации — прочность и водостойкость изделий.
Так как глинистый компонент составляет в сырье только 20% , то часть СаО остается в несвязанном, свободном состоянии. Наличие в гидравлической извести СаО обуславливает необходимость обеспечения вначале воздушно-сухих условий твердения (около 7 суток) для гидратации оксида кальция в гидрооксид, а затем влажных — для гидратации силикатов, алюминатов и ферритов кальция (оставшиеся 21 сутки).
Чем больше оксида кальция, тем продолжительнее должно быть начальное твердение в воздушной среде.
Активность извести характеризует также гидравлический или основной модуль (ОМ), равный отношению процентного содержания по массе оксида кальция к сумме процентного содержания оксидов, входящих в состав минералов:
Для гидравлической извести численное значение основного модуля колеблется в пределах 1,7 — 9.
Различают сильногидравлическую и слабогидравлическую известь. У первой гидравлический модуль равен 1,7 — 4,5; у второй — 4,5 - 9.
При гидравлическом модуле больше 9 получают воздушную известь, а если он меньше 1,7 — романцемент.
Гидравлическая известь — медленно схватывающееся вяжущее.
В зависимости от содержания в ней свободного оксида кальция сроки схватывания колеблются в пределах: начало — 0,5 — 2 часов и конец — 8 — 16 часов.
Равномерность изменения объема при твердении зависит от наличия зерен свободного оксида кальция. Активность сильногидравлической извести составляет 5 МПа, слабогидравлической — не менее 1,7 МПа (рис. 4).
Гидравлическую известь используют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, пригодных к эксплуатации как в сухих, так и во влажных условиях, для получения низкомарочных легких и тяжелых бетонов.
С целью повышения гидравлических свойств и исключения из состава свободного оксида кальция при производстве романцемента в качестве сырья используют мергели с содержанием глинистых примесей не менее 25%.
В этом случае образующийся при 1 000-1 100 °С в результате разложения известняка свободный оксид кальция полностью связывается в минералы, обеспечивающие только гидравлическое твердение полученного минерального вяжущего.
При помоле спекшегося продукта для обеспечения заданных сроков схватывания (начало — не ранее 20 минут, конец — не позднее 24 часов) вводят добавку двуводного гипса в количестве 3 — 5%.
Гидравлический модуль романцемента равен 1,1 — 1,7, это обеспечивает ему через 28 суток твердения во влажных условиях, прочность от 2,5 до 15 МПа.
Рис. 4. Технология получения и показатели качества гидравлической извести и романцемента
Строительные растворы и бетоны на романцементе отличаются от полученных на гидравлической извести более высокой стойкостью при эксплуатации во влажных условиях и при попеременном увлажнении и высушивании.
Применяют романцемент для изготовления бетонов низких марок и растворов, используемых при возведении наземных и подземных частей зданий, а также в производстве стеновых камней и мелких блоков, особенно методом пропаривания.