Лекция 13. Вяжущие вещества.

Органические вяжущие практически не растворимы в воде и не взаимодействуют с ней. Их делают более активными путем нагревания или растворения в органических соединениях. К органических вяжущим относятся битумы, асфальты, клеи, смолы и т.д.

Неорганическими вяжущими материалами называются порошкообразные материалы, способные при смешивании с водой образовывать пластичную массу, которая с течением времени затвердевает в камневидное тело. К неорганическим вяжущим относятся гипс, известь, различные цементы и т.д.

Классификация неорганических вяжущих материалов

1. По отношению к воде:

Воздушные вяжущие в реакциях с водой превращаются в камень, способны сохранять прочность только на воздухе (воздушная известь, строительный гипс, магнезиальный цемент и др.).

Гидравлические вяжущие в реакциях с водой превращаются в камневидные тела. Прочность камневидных тел сохраняется на воздухе, в воде и под водой. Прочность гидравлических вяжущих в воде возрастает с течением времени.

2. По скорости твердения:

а) быстротвердеющие (например, гипс - время твердения составляет несколько десятков минут);

б) медленнотвердеющие (например, портландцемент - время твердения составляет несколько дней).

Воздушная известь

Воздушная известь относится к медленнотвердеющим вяжущим веществам. Получают ее из известняка, доломита путем проведения реакции декарбонизации при температуре 900-1200⁰ С:

СаО - негашеная известь, или кипелка, выгружается из печи в виде комков. Негашеную известь гасят водой, получается рыхлый сухой порошок, называемый пушонкой, который легко растворяется в воде. Реакция гашения воздушной извести:

Гидроксид кальция достаточно хорошо растворяется в воде, а с повышением температуры его растворимость возрастает. Получается пересыщенный раствор Ca(OH)₂ при охлаждении, который поглощает углекислый газ воздуха и протекает процесс карбонизации:

Известковое тесто при потере влаги испытывает сильную усадку и растрескивается, поэтому в строительстве его смешивают с песком, и применяют в виде известкового раствора (1 часть извести на 3 части песка).

Строительный гипс

Гипс относится к быстротвердеющим воздушным вяжущим. Строительный (полуводный) гипс получают частичной дегидратацией природного гипса при температуре 150-180⁰ С:

По мере прокаливания параметр х уменьшается до 0,5 молекул воды при температуре до 180⁰ С. При проведении этого процесса необходимо контролировать температуру нагрева, чтобы не перевести исходное сырье в нерастворимое, обожженное “намертво” состояние.

Твердение строительного гипса возможно в результате протекания процесса гидратации:

Эта реакция протекает быстро и с выделением тепла, т.к. двуводный гипс является более устойчивой формой, чем полуводный, поэтому хранить его нужно изолированно от влаги.

Гипс быстро схватывается (в течение нескольких минут), а также увеличивается в объеме во время твердения, быстро заполняя формы. Для замедления схватывания применяют раствор гидроксида кальция и органические клеи.

Недостатками строительного гипса являются низкие водостойкости и морозоустойчивости.

Магнезиальные вяжущие вещества

Каустический магнезит и доломит, представляют собой тонкодисперсные порошки, основной частью которых является оксид магния. Каустический магнезит получают обжигом магнезита (MgCO₃) при температуре 750-850 С в результате протекания реакции дакарбонизации:

Каустический доломит получают путем недообжига доломита при температуре 650-750 ⁰С, что ниже температуры разложения карбоната кальция. Который является инертной составной частью данного вяжущего:

При затворении водой каустического магнезита реакции протекают медленно.

Полученный гидроксид магния представляет собой рыхлый порошок с очень малой прочностью. Чтобы получить более прочный материал, необходимо магнезиальное вяжущее затворять водой, содержащей соли магния, например, хлорид или сульфат магния :